Если вы используете лиофильную сушилку, оснащенную полками, и хотите ускорить процесс лиофилизации, то этот пост может вас заинтересовать. Здесь я опишу наиболее распространенный аксессуар, ускоряющий процесс лиофилизации, принцип действия которого сводится к подогреву полок. Также я обращу ваше внимание на важные моменты, связанные с подогревом полок, и дам советы о том, как достичь максимальной скорости процесса без разрушения вашего образца.

Недавно я присутствовал на свадьбе, которая проходила в зале, украшенном тысячами воздушных шаров. Это убранство напомнило мне о вечеринке по случаю дня рождения моего племянника, когда моя паникующая сестра решила назначить меня ответственным за декорацию. Вам будет трудно поверить, но прежде я всегда надувал воздушные шары исключительно ртом. Поэтому я просто сошел с ума, когда сестра показала мне некий фантастический насос. За минуту я смог надуть около 20 шаров.

Забавно, что небольшое приспособление, повышающее энергоэффективность, также может помочь вам увеличить производительность вашей лаборатории. Рассмотрим подогреваемые полки в лиофильной сушке.

Во время лиофильной сушки продукту необходимо передать энергию в виде тепла, чтобы вызвать переход от твердой фазы к газообразной. Известно, что для превращения 1 г льда в пар требуется около 2800 Дж. Как показано на рисунке ниже, тепло в процессе сублимационной сушки может передаваться за счет конвекции (b) и излучения (c). Оба способа передачи энергии задействованы как в случае сушилки с полками (изображение слева), так и в устройстве c приемником и манифолдом – (изображение справа). В случае с лиофильной сушилкой с полками тепло также может передаваться и за счет теплопередачи от подогреваемых полок (a).

Чем больше энергии передается образцу, тем быстрее идет процесс.

Подогреваемые полки – наиболее распространенный аксессуар, обеспечивающий дополнительный нагрев образца. В зависимости от системы лиофильной сушки температуру полок можно контролировать и регулировать автоматически в соответствии с программируемыми методами. Но насколько подогреваемые полки улучшают процесс лиофилизации?

Сообщается, что повышение температуры на 1°C ускоряет время проведения лиофильной сушки на 13%, а повышение температуры образца на 5°C может уменьшить это время на 50%.

Согласно экспериментальным данным, без подогрева полок из 400 г замороженной воды за 7, 5 часов сублимируется только 32% от общего количества образца. При нагреве полки до 20 °C за тот же временной интервал сублимируется 61% льда. Эти результаты подтверждаются температурными профилями образцов при проведении лиофильной сушки, представленными на рисунке ниже. График, полученный при нагревании полок, изображен оранжевой линией, без нагревания – синей линией, для сравнения приведена установленная температура полки – желтая линия.

Возвращаясь к моему опыту надувания воздушных шариков, могу сказать, что иногда я не рассчитывал мощность насоса и перекачивал слишком большой объем воздуха, создавая избыточное давление. В таком случае шары всегда лопались. То же самое может произойти и с вашими образцами, если вы не будете контролировать нагревание полок.

Чтобы сохранить целостность продукта, необходимо найти баланс между подаваемой тепловой энергией и температурой деструкции образца.

Следовательно, подача и отвод тепла должны тщательно контролироваться. Хорошим способом, позволяющим контролировать температуру самого образца и не допускать достижения температуры разложения, является использование подогреваемых полок с точным контроллером нагрева в сочетании с термопарами для измерения температуры вещества. Такая комбинация позволяет достигать высоких скоростей лиофильной сушки, сохраняя при этом качество продукта.

Если вас интересует, как ускорить процесс лиофилизации образца в приемнике с манифолдом, читайте мою предыдущую статью, посвященную этой теме.

Кстати, вечеринка по случаю дня рождения моего племянника прошла с большим успехом. Ему понравились не только воздушные шарики, но и мой подарок. О том, как я покупал подарок своему племяннику и как этот процесс оказался похож на процесс выбора картриджей для флэш-хроматографии, вы можете прочитать в одной из предыдущих статей блога.

До новых встреч,