Лиофилизатор

Типы лиофилизаторов

В пищевой промышленности и фармацевтике **лиофилизатор** (сублимационная сушилка) — это машина, которая удаляет воду из скоропортящихся материалов, делая их не требующими охлаждения и пригодными для повторного использования. Существует три основных типа лиофилизаторов, используемых для промышленного производства.

• Лотковый лиофилизатор: Лотковая сублимационная сушилка имеет несколько сушильных лотков. Материал размораживается и охлаждается в вакуумной камере перед помещением на лотки, где он подвергается сублимационной сушке. Вакуумная камера удаляет воду из материала, не влияя на его химическую структуру. Каждый лоток управляется отдельным блоком управления температурой (TCU), что позволяет независимо регулировать хладагент и температуру. Это означает, что каждый лоток можно настроить оптимально для конкретного материала, обрабатываемого на нем. Из-за большого количества лотков эти машины, как правило, занимают много места в помещении по сравнению с другими типами. Одним из основных преимуществ лотковых сублимационных сушилок является то, что они могут обрабатывать большие объемы материала одновременно. Метод нагрева/охлаждения сверху вниз, используемый в этих машинах, также обеспечивает более быстрое время обработки. Но поскольку здесь так много лотков, существует большая вероятность перекрестного загрязнения между различными материалами.
• Полковый лиофилизатор: Как и лотковые сублимационные сушилки, полочные сублимационные сушилки используют несколько полок для сушки материала. Однако существенное отличие заключается в том, что эти машины имеют всего несколько уровней по сравнению с лотковыми сублимационными сушилками. Поскольку в полочной сублимационной сушилке меньше полок, эта машина обычно занимает меньше места в помещении. Кроме того, метод нагрева/охлаждения сверху вниз обеспечивает более быстрое время обработки, и существует меньшая вероятность перекрестного загрязнения между различными материалами, поскольку здесь меньше полок. Но производительность может быть ниже, чем у лотковых сублимационных сушилок. Кроме того, поскольку существует всего несколько уровней, многие из обрабатываемых на них материалов могут быть необратимыми и опасными, что требует более высокой холодопроизводительности.
• Роторный барабанный лиофилизатор: Согласно данным, до 40% продуктов питания, производимых в Соединенных Штатах, ежегодно выбрасывается. Роторный барабанный лиофилизатор может помочь изменить ситуацию, перерабатывая продукты, которые в противном случае оказались бы в отходах. Эта машина имеет небольшую цилиндрическую камеру, где материал высушивается, что делает ее отличным выбором для тех, кто хочет сократить пищевые отходы. Роторные барабанные сублимационные сушилки могут сушить различные виды материалов. Непригодные в пищу продукты сначала собираются и отправляются в машину, где их очищают и сушат перед замораживанием до экстремально низких температур. Затем воздух удаляется из него в процессе, называемом сублимацией, когда лед превращается непосредственно в пар, минуя жидкую фазу, и остается обезвоженный продукт. Одним из основных преимуществ роторных барабанных сублимационных сушилок является то, что они могут значительно сократить количество пищевых отходов. Еще одним преимуществом этой машины является то, что она часто имеет небольшие габариты по сравнению с другими типами сублимационных сушилок; следовательно, она подходит для небольших предприятий по переработке пищевых продуктов или предприятий. Кроме того, роторные барабанные сублимационные сушилки более доступны по цене, чем другие типы, что делает их отличным выбором для тех, кто работает с ограниченным бюджетом. Но из-за меньшей площади сушки пищевым продуктам может потребоваться больше времени для обработки в этой машине по сравнению с более крупными машинами с более обширной площадью сушки. Кроме того, роторная барабанная сублимационная сушилка может обрабатывать только определенные виды продуктов, ограничивая то, что можно высушить с ее помощью.

Технические характеристики и техническое обслуживание лиофилизатора

Иногда даже незначительные технические характеристики могут существенно повлиять на то, насколько хорошо прибор выполняет свою основную функцию: консервацию материалов для последующего использования или анализа. Поэтому при поиске подходящей настольной или полупромышленной сублимационной сушилки обратите внимание на следующие ключевые характеристики:

• Площадь полок — это общая площадь поверхности полок, где образцы размещаются во время процесса сушки. Если полки больше, это также означает, что можно одновременно высушить больше образцов. Кроме того, это также позволяет сушить более тонкие слои, что приводит к сокращению времени сушки.
• По мере того, как увеличивается площадь теплопередачи полки, соответственно увеличивается и количество тепла, передаваемого через нее. Более быстрое время сушки может быть достигнуто, если имеется большая площадь поверхности для передачи тепла от нагретых полок к образцам для их сушки.
• Как правило, температурный диапазон сублимационной сушилки составляет от 50 до 85 градусов Цельсия (°C) для нагрева и от минус 50 до 80 градусов Цельсия (°C) для охлаждения. Однако это может варьироваться в зависимости от типа используемой сублимационной сушилки. Для сушки пищевых продуктов, таких как фрукты, требуется сублимационная сушилка с температурой нагрева 60°C, чтобы быстро высушить фрукты при соответствующей температуре, в то время как биологические продукты, такие как белки, требуют более низкой температуры (до -80°C) для поддержания целостности их структуры и функции во время процесса сушки.
• Емкость конденсатора сублимационной сушилки относится к количеству водяного пара, которое можно заморозить и удалить из воздуха за определенный период времени, обычно измеряемому в литрах или галлонах. Эта емкость важна, поскольку она определяет, сколько материала образца может быть обработано сублимационной сушилкой, прежде чем конденсатор необходимо будет опорожнить.

Важно помнить, что, как и любое другое сложное оборудование, лиофилизатор также требует регулярного технического обслуживания и ухода, чтобы он работал оптимально в течение более длительного периода времени. Вот несколько советов по уходу за сублимационными сушилками:

• Очистка устройства изнутри наружу — это включает как внутренние поверхности, так и полки, где могут оставаться высушенные материалы после завершения циклов.
• Использование соответствующих чистящих средств, которые не оставляют вредных остатков или запахов, которые могут потенциально загрязнить будущие высушиваемые образцы.
• Разработка графика регулярной глубокой очистки и дезинфекции сублимационной сушилки, чтобы предотвратить накопление грязи или загрязнения в труднодоступных местах с течением времени.
• Чтобы защитить критические компоненты от повреждения во время транспортировки, хранения или установки, необходимо убедиться, что все детали надлежащим образом упакованы. Например, при международной перевозке сублимационных сушилок следует использовать воздушные грузоперевозки вместо морских грузоперевозок из-за медленной скорости доставки и длительных сроков погрузки/разгрузки контейнеров, которые могут повредить некоторые чувствительные компоненты. Сублимационные сушилки сохраняются, если их перевозят более быстрыми способами в надлежащих условиях с использованием защитных упаковочных материалов.
• Избегайте частого открывания и закрывания дверей во время циклов, поскольку это может непреднамеренно снизить качество высушенных продуктов и увеличить потребление энергии на 15 процентов каждый раз, когда выполняются такие операции.
• Используйте сублимационную сушилку только по назначению, так как это может подвергнуть ее материалам или условиям, несовместимым с ее конструкцией и функциональностью, что может привести к повреждению как самой машины, так и высушиваемого материала.

Когда и где используются лиофилизаторы?

Лиофилизатор используется в основном в пищевой промышленности и фармацевтике. Большинство предприятий пищевой промышленности используют лиофилизатор, когда они не хотят влиять на вкус продуктов. Одной из областей применения являются здоровые обработанные блюда для космонавтов. Они также используют лиофилизаторы, потому что они делают пищу легкой и удобной для переноски. Такие продукты, как быстрорастворимый суп, фрукты, кофе и специи, являются обычными кандидатами для лиофилизации. Кроме того, косметические продукты, такие как витамины для ухода за кожей и пробиотики, также являются кандидатами для лиофилизации, потому что эти соединения хрупкие и легко разрушаются. Свежие продукты также являются обычным кандидатом для лиофилизации, который можно производить в виде добавок для рынков, которые не заинтересованы в целых фруктах.

Фармацевтическая промышленность нуждается в лиофилизаторах, которые имеют высокотехнологичную конструкцию и высокую точность. Здесь устройства имеют большую ценность, поскольку они способствуют медицинским исследованиям, стабилизируя, например, медицинские соединения, биологические образцы и экстракты тканей. Вакцины также относятся к этой категории: их необходимо сохранять, и лиофилизатор может сделать именно это. Ферменты, антитела и гормоны — это другие медицинские продукты, которые при производстве полагаются на лиофилизаторы. Кроме того, электронная инженерия и технологическая разработка также используют лиофилизаторы, когда необходимо повысить надежность чувствительных электронных компонентов.

Когда пространство для хранения ограничено, лиофилизаторы оказываются очень полезными, поскольку они уменьшают объем продукта более чем на 90%. Другие полезные области применения лиофилизаторов в различных отраслях включают:

• Производство: экстрактов, ароматических концентратов, эфирных масел и травяных чаев в пищевой и напиточной промышленности.
• Корма для животных: обработка кормовых добавок и пищевых добавок для животных.
• Биотехнология: в области биотехнологии лиофилизация используется для хранения и консервации микроорганизмов, клеточных культур, плазмид и генетических конструкций.
• Нутрицевтики: формулирование и консервация пробиотических культур, пребиотиков и нутрицевтических соединений.
• Сохранение косметики: сохранение биоактивных ингредиентов, пептидов и клеточных экстрактов в косметической и парфюмерно-косметической промышленности.
• Клинические испытания: лиофилизация широко используется в исследованиях клинических испытаний для стабилизации лекарственных кандидатов для тестирования и оценки.
• Защитная упаковка: лиофилизация используется для создания лиофилизированных микробиологических спор в качестве биоиндикаторов и для тестирования стерильности в контроле качества и валидации.

Как выбрать лиофилизатор

• Применение:

  Перед покупкой лиофилизатора покупатели должны подумать о том, для чего они будут использовать машину. Различные области, такие как здравоохранение, пищевая промышленность и химическое производство, имеют разные потребности. Некоторым может потребоваться машина, которая может обрабатывать большие объемы, в то время как другим может потребоваться машина, которая идеально подходит для хрупких материалов. Знание потребностей помогает найти машину, подходящую для работы.

• Бюджет:

  Лиофилизатор работает за счет удаления воды из веществ, как правило, пищи. Процедура является одновременно трудоемкой и дорогостоящей. Поэтому разумно установить бюджет перед покупкой, чтобы минимизировать перерасход средств. Рынок огромен, предлагая множество продуктов по разным ценам. Цена зависит от таких факторов, как марка, бренд, сложность и технические характеристики. Более дешевые модели экономят деньги, но могут потребовать частой замены деталей и ремонта.

• Качество:

  При выборе лиофилизатора важно обращать внимание на такие качества, как долговечность, надежность и эффективность. Не обязательно покупать машину с ненужными функциями и сложными операциями. Чтение обзоров — простой и эффективный способ узнать больше о продукте. Выбирайте популярные модели с доступностью запасных частей, чтобы обеспечить будущее обслуживание и поддержку.

• Размер:

  Понимание того, для чего вы собираетесь использовать лиофилизатор, поможет определить правильный размер машины. Вы хотите обрабатывать небольшие партии или большие объемы? Является ли пространство на полу проблемой? Вам нужна портативная модель? Ответы на все эти вопросы будут полезны при сужении вариантов. В большинстве случаев больше не всегда лучше, если это занимает много ценного места на объекте.

Q & A

Q1: Каковы тенденции на рынке лиофилизаторов?

A1: Ожидается, что глобальный рынок лиофилизаторов вырастет с 349 миллионов долларов США в 2020 году до 417 миллионов долларов США в 2021 году при совокупном годовом темпе роста (CAGR) 19,63%, и ожидается, что он продолжит расти до 610 миллионов долларов США в 2025 году при CAGR 13,73%.

Q2: Какие модификации вносятся в лиофилизаторы для удовлетворения конкретных требований?

A2: Многие современные лиофилизаторы оснащены функциями, которые делают их более энергоэффективными. Это может включать оптимизацию систем нагрева и охлаждения или включение возобновляемых источников энергии в энергосмесь машины. Другая модификация, которую можно внести в лиофилизаторы, — это их интеграция с другими обрабатывающими машинами. Например, комбинация лиофилизатора с распылительным сушителем может создать гибридную систему, которая использует преимущества обоих методов. Это может быть полезно для обработки материалов, которые трудно высушить с помощью одного метода.

Q3: Есть ли области в лиофилизаторе, которые подвержены микробному загрязнению?

A3: Многие лиофилизаторы имеют области, которые подвержены микробному загрязнению. К ним относятся фильтры, вакуумные системы, конденсаторы, линии перекачки и порты стерилизации. Регулярный мониторинг и микробное тестирование имеют решающее значение для раннего выявления и предотвращения потенциального загрязнения. Подчеркивание важности рутинного технического обслуживания, микробного тестирования и осторожного обращения с лиофилизаторами может значительно снизить риск загрязнения и обеспечить целостность оборудования.