Назначение
Лиофилизация - это процесс дегидратации, обычно используемый для того, чтобы сохранить скоропортящийся материал или сделать его более удобным для транспортировки. Лиофилизация биологических продуктов (белков, вакцин, микроорганизмов) направлена на сохранение их физической и биологической целостности после хранения в течение нескольких месяцев или даже лет. Процесс лиофилизации основан на замораживании материала с последующим уменьшением внешнего давления, что позволяет воде переходить из твердого состояния напрямую в газообразное.
Принцип работы
- При данном методе высушиваемый препарат (продукт) сначала правильно, по технологии, замораживают, а затем помещают в вакуумную камеру, где и происходит возгонка (сублимация) растворителя.
- Вакуумирование позволяет почти полностью удалить из продуктов растворители (как водные, так и органические), а замораживание обеспечивает сохранность лабильных компонентов практически в неизменном виде. Получаемые после лиофильной сушки материалы не теряют исходной структуры, что особенно важно для препаратов как природного, так и синтетического происхождения – биологически активных веществ, антибиотиков, белковых и ферментативных препаратов, фармацевтических субстанций и современных материалов для нанотехнологий.
- Этот метод оказался просто незаменим для консервации и дальнейшего продолжительного хранения различных продуктов биологического происхождения. Лиофилизация позволяет получать сухие ткани, препараты, продукты без потери их формы, структурной целостности и что ещё более важно, без потери их биологической активности!
Стандартно, цикл лиофилизации делится на 3 фазы:
1. Изначальный процесс «IQF» заморозки:
- Продукт демонстрирует желаемую кристаллическую структуру;
- Продукт заморожен ниже своей температуры эвтектики;
2. Парциальное давление окружающего продукт пара должно быть ниже, чем давление испарения ото льда, при одинаковой температуре:
- Энергия, подающаяся в виде нагрева, должна оставаться ниже, чем температура эвтектики продукта (наивысшая из возможных температур продукта во время сублимации);
3. Окончательная (вакуумная) сушка нацелена на устранение следов растворителя (влаги), которые ещё присутствуют из-за абсорбции. Парциальное давление пара, поднимающегося от продукта, будет на самом низком уровне. Лиофильная сушка, это сушка под вакуумом со степенью вакуума ниже «тройной точки» (6.2 мбар = 4.6 торр). В таком случае вода будет присутствовать только в 2 фазах: лед и пар.
- Вакуум позволяет льду превратиться сразу в пар без прохождения водной фазы. В процессе сублимации, лед, содержащийся в продукте, переходит из твердого состояния в газообразное и затем собирается внутри камеры системой конденсации;
- По завершении процесса, обработанный продукт сохраняет свою изначальную форму, структуру, а также все свои физические, химические и биологические свойства. Затем его можно хранить (герметичная упаковка эффективна для предотвращения набора продуктом влаги) в течении длительного периода времени.
- При данном методе обработки большинство белков не подвергается процессу денатурации и может сохраняться при умеренном охлаждении (около 0 °C). Ткани и препараты при увлажнении, гидратации практически полностью восстанавливают свои первоначальные свойства.
Преимущества
- Система обеспечивает и дает гарантию того, что продукт сохранит оригинальную форму, цвет и вкус и пищевую ценность, а также малый вес для удобства хранения и транспортировки.
- При этом, в процессе сушки сохраняется оригинальная форма продукта, цвет, вкус, аромат и пищевая ценность.
- Сублимированные продукты восстанавливаются быстро и полностью при добавлении воды.