Vakuové vymrazování

Fázový diagram s vyznačenými přechody mezi skupenstvími při různých metodách sušení. Zelená šipka představuje normální sušení, modrá vakuové vymrazování (a červená nadkritické sušení).

Lyofilizátor

Vakuové vymrazování, lyofilizace je metoda sušení vlhkých materiálů. Využívá se při sušení potravin a záchraně archiválií, tedy knih a dokumentů, ale především ve farmaceutickém a biotechnologickém výzkumném a průmyslovém měřítku k výrobě kosmetických přípravků nebo medikamentů, např. suchých injekcí. Postup je založen na sublimaci zmrzlé vody při nízkém tlaku a teplotě. Jeho výhoda spočívá v tom, že při ní nedochází k přímému přechodu vody z kapalného do plynného skupenství, což je v mnohých případech příčina poškození sušeného materiálu. Tato technologie je využívána pro materiál, které nesnese vyšší teploty, jako například bakterie nebo buňky. Výsledkem procesu je tzv. lyofilizát.

V posledních letech tento proces sušení zasahuje také do oboru květinářství.

Postup

Metoda má tři fáze. Nejprve se vlhký materiál zmrazí a následně se ve dvou krocích suší.

Zmražení

Při tomto kroku se vlhký materiál zmrazí pod eutektický bod materiálu, tedy na teplotu, při které může existovat jen v pevném skupenství. To zajistí, aby nedocházelo k tání místo k sublimaci. Při tuhnutí vody může dojít k mikroskopickému poškození materiálu, zejména pokud jde o původně živé buňky. Proto je nutné tuto fázi provádět velmi opatrně. Obvykle se materiál zmrazí na teplotu mezi -50°C, -80°C až -100°C.

První sušení

Během této fáze je v mrazícím zařízení snížen tlak vzduchu na několik stovek Pa. Poté je dodáno tolik tepla (hlavně vedením a zářením, proudění tepla se prakticky neuplatňuje), aby voda mohla začít sublimovat. Takto se z materiálu odstraní asi 95 % vody. Sublimaci je třeba neuspěchat, aby nedošlo k narušení sušeného materiálu. Sušení trvá obvykle několik hodin až několik dní. Vzniklá vodní pára desublimuje na chladičích, které mívají teplotu pod −50 °C. Tím se zabrání vniku vodních par do vývěvy, což by zhoršilo její účinnost.

Druhé sušení

V případech, kdy je vhodné dosáhnout ještě suššího stavu, se přistupuje k druhé fázi sušení. Zbytek vody, zejména zbývající nezmrzlé molekuly vody, které se drží na povrchu pevných látek díky adsorpci, se odstraní při této fázi. Při ní se teplota v sušící komoře zvedne, někdy až nad 0 °C, což naruší vazby mezi vodou a pevným materiálem. Tlak se obvykle ještě více sníží, až na zlomky Pa.

Po druhém sušení v materiálu zůstává okolo 1 až 4 % vody.

Externí odkazy

• [1]
• [2]
• [3]
• [4]