В жаркие летние дни мы часто слышим одни и те же предупреждения: избегайте прямых солнечных лучей, чтобы снизить риск солнечного удара, солнечных ожогов и обезвоживания. А что насчет вашей лиофильной сушилки? Будет ли лиофильная сушилка более эффективной под влиянием прямых солнечных лучей, или будет страдать от системной неисправности? В данной статье я решил рассмотреть этот вопрос и изучить влияние прямых солнечных лучей на процесс лиофильной сушки. Узнайте, подтвердили ли мои эксперименты преимущества пребывания прибора на солнце или же результаты показывают, что сушилку следует держать в тени широкополой шляпы.

На днях я прогуливался в парке и стал невольным свидетелем того, как молодая мама пыталась справиться с истерикой своего малыша по поводу эскимо. Дело в том, что сначала лакомство было слишком сильно заморожено, женщина держала на руках второго ребенка и никак не могла снять обертку с эскимо, и старший малыш расплакался. Тогда она положила мороженое на одеяло для пикника, чтобы оно согрелось на солнце. Думаю, эскимо находилось под воздействием солнечных лучей слишком долго, и когда ребенок раскрыл обертку, мороженое начало быстро таять, что расстроило мальчика и он заплакал.

Посмотрев, как ребенок испачкался талым эскимо, я вернулся в лабораторию. У этой женщины была верная идея — использовать энергию солнца, чтобы ускорить процесс таяния. Поэтому я задал себе вопрос: не можем ли мы сделать то же самое и использовать солнечное тепло, чтобы ускорить процесс лиофильной сушки без дополнительных затрат?

Давайте рассмотрим теорию, лежащую в основе этой идеи. Процесс лиофилизации, так же, как и процесс таяния эскимо, требует поглощения тепла. Тепловая энергия может передаваться различными способами, такими как проводимость, конвекция и излучение. Я уже обсуждал это более подробно в предыдущей статье.

Выходит, что размещение лиофильной сушки в солнечном месте должно иметь много преимуществ, ведь за счет солнечного света доступно больше энергии.

Но тут следует обязательно учесть один очевидный недостаток. Избыток солнечного света способен испортить не только мороженое, которое, как оказалось, тает слишком быстро. Под прямыми лучами солнца лиофильная сушка тоже будет происходить слишком быстро, а это может привести к серьезным трудностям в ходе процесса. Например, мы можем столкнуться с разрушением образца или образец может растаять за счет противодавления ниже фронта высушивания.

Поэтому у меня был только один способ оценить влияние солнечного света на процесс лиофильной сушки. Я должен был сравнить экспериментальные данные полученные при сушке под воздействием солнечного света и в его отсутствии!

Для этого я заморозил растворы поливинилового спирта (ПВС) (5% и 1% по массе) и раствор трегалозы (5% по массе) в одних и тех же условиях. Для приготовления этих растворов я брал навески ПВС или трегалозы массой 30 и 150 мг и растворял их в 3 мл воды в виалах на 5 мл. Образцы замораживались в течение 24 часов при -40 °C. Затем я провел лиофильную сушку при давлении 0,1 мбар в течение 3 часов под воздействием прямых солнечных лучей. Если вам необходимо увидеть это собственными глазами, чтобы поверить, посмотрите на фото ниже, я сделал его специально для вас:

После завершения экспериментов я сравнил результаты с данными, полученными на образцах того же состава, которые были лиофилизированны при давлении 0,5 мбар в комнате без воздействия прямых солнечных лучей. Я установил давление 0,5 мбар, чтобы увеличить скорость сушки. На рисунках ниже графически представлены значения температур, полученные во время лиофильной сушки: в отсутствии солнечных лучей (верхний график) и под прямым воздействием солнечного света (нижний график).

Когда лиофильная сушилка находилась под прямыми солнечными лучами, температура образца возрастала значительно быстрее, чем в лабораторных условиях. Образцы достигли температуры выше 0ºС в первые полтора часа и казались высушенными через два с половиной часа. Однако, как только процесс остановился, образцы разрушились и снова растворились. Это произошло из-за того, что середина образцов не высохла должным образом. На рисунке ниже вы можете видеть, как должны выглядеть образцы после лиофильной сушки (верхнее фото) по сравнению с поврежденными образцами в результате лиофилизации, проведенной под воздействием прямых солнечных лучей (нижнее фото).

Прямое воздействие солнечного света не только отрицательно повлияло на качество образца, но и также оказало негативное воздействие на саму лиофильную сушилку.

Действительно, температура полки превысила заданное значение, а температура конденсора немного увеличилась, что затрудняло поддержание установленного давления.

Так что я бы сказал, избавьте себя от слез и истерик и оставьте солнце за пределами этого уравнения.

Конечно, на самом деле никто не проводит лиофильную сушку на солнце. Но эксперименты необходимы для обоснования какой-либо точки зрения.

Размещение лиофильной сушилки играет важную роль для её бесперебойной работы. Кроме того, правильная установка прибора помогает продлить срок службы.

Соответственно, установка лиофильной сушки в месте, куда проникает слишком много прямых солнечных лучей, будет препятствовать нормальной работе прибора, не позволяя достичь заданного давления из-за нагрева конденсора. Кроме того, избыток солнечного света приводит к нагреву образцов и их повреждению.

Поэтому берегите себя, свое мороженое и лиофильную сушилку от воздействия прямых солнечных лучей.

Признаюсь, мне очень нравится общаться с вами на тему этих горячих экспериментов. А если вы не можете дождаться новой встречи, то почитайте пока предыдущую статью, чтобы узнать с какими еще экспериментами с лиофильной сушкой мне уже приходилось сталкиваться.

До новых встреч!