LYOFILIZACE APLIKACE VYUŽITÍ (NE)VÝHODY LYOFILIZACE

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "LYOFILIZACE APLIKACE VYUŽITÍ (NE)VÝHODY LYOFILIZACE"

Vlastimil Hruška
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 LYOFILIZACE LYOFILIZACE dfúzí operace využívaá a ušeí vlhkých materálů fugující a prcpu vakuového ublmačího ušeí probíhá př teplotě a tlaku pod trojým bodem vody (rozpouštědel) přeo hmoty a tepla a rozhraí () (g) v pórovté truktuře pevé fáze dochází ke díleí hmoty a tepla umožňuje dlouhodobé uchováváí botechologcky přpraveých produktů ebo materálů bologckého původu (hormoů, krevích dervátů) APLIKACE orgacká techologe (výroba maleahydrdu, ftalahydrdu, atrachou, ftalotrlu) chemcké pecalty (raface chzaru, jodu, kyely alcylové) techologe materálů pro elektroku (eptaxí příprava tekých vrtev pro tegrovaé obvody) VYUŽITÍ Sušeí tepelě lablích látek (farmace, medcía, potravářký průmyl...) 4 VYUŽITÍ Farmace a medcía odvoděí kreví plamy, bakterálích a vrových kultur, vakcí, atbotk, hormoů, amokyel, peptdů, vtamů, htologckých preparátů,vzorků tělích tekut umožěí dlouhodobého uchováí bologckého původu výroba medkametů Potravářký průmyl ušeí maa a ovoce výroba rozputé kávy Retaurátortví záchraa kh a dokumetů (po povodích, ) Květářtví ušeí květů (NE)VÝHODY LYOFILIZACE za T a p jou potlačey chem. změy ložek ušeého včetě oxdace př proceu jou výrazě ížey ztráty těkavých ložek ze ušeého př ušeí lze zachovat terltu produktu vyušeý mat. je dperzí, edochází ke koagulac ložek a je vyloučea aglomerace jedotlvých čátí mat. ejdražší způob odvodňováí Potřeba pecalzovaého zařízeí 1

2 KONDENSACE VYPAŘOVÁN Í PRINCIP SUBLIMAČNÍHO SUŠENÍ ublmačí ušeí = dfúzí operace, probíhá v oblat ízkých tlaků a teplot průběh ovlvňová přeoem hmoty a tepla a fázovém rozhraí -g u lyoflzace: avíc díleí hmoty a tepla v porézí, dyamcky e měící truktuře tuhé fáze FÁZOVÝ DIAGRAM VODY zeleá: ormálí ušeí červeá: adkrtcké ušeí modrá: lyoflzace PRINCIP LYOFILIZACE proce odvodňováí preparátů v zamrzutém tavu, kdy led uvtř kaplár a pórů ublmuje do g-fáze př T a p žším, ež jou podmíky odpovídající trojému bodu vody T =,1ºC ; p = 611,73 Pa P TAVENÍ TUHNUTÍ S L SUBLIMACE G DESUBLIMACE T DRUHY VLHKOSTI chemcky vázaá voda (včetě krytalové) adorbovaá voda a povrchu porézího voda vázaá kaplárím lam v pórech krtcký bod T K = 373,95 C p K = 22,6 MPa omotcky vázaá voda (voda v polu dalším ložkam apř. v buňkách) LYOFILIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ chéma 12 2

3 LYOFILIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ lyoflzátory: LYOFILIZAČNÍ ZAŘÍZENÍ laboratorí: LYOFILIZACE OVOCE LYOFILIZACE KVĚTIN klacky uušeý květ lyoflzovaý květ POSTUP PŘI LYOFILIZACI 1. pomalé zmrazeí vlhký materál e zmrazí pod eutektcký bod- teplota, př které může extovat je v pevém kupetví; to zajtí, aby edocházelo k táí př tuhutí vody může dojít k mkrokopckému poškozeí - je uté tuto fáz provádět velm opatrě obvykle e materál zmrazí a teplotu mez -5 C, -8 C až -1 C Teplota (ºC) Proce -1 až -1,5 Ochlazováí -1 až -3 Zmrzutí trukturě volé vody -2 až -2 Zamrzutí moblz. ebo volé vody -2 Eutektcká hrace pro olí v buňkách rep. v tkáích -2 až -65 Vymrzáí vázaé vlhkot -65 a íže Sublmačí ušeí POSTUP LYOFILIZACE 1. ušeí tlak vzduchu v mrazícím zařízeí je íže a ěkolk tovek Pa poté je dodáo tolk tepla (především vedeím a zářeím), aby voda mohla začít ublmovat z je takto odtraěo a 95% vody ublmace e emí upěchat, aby edošlo k arušeí ušeého ušeí trvá ěkolk hod až dí vzklá vodí pára deublmuje a chladčích ebo je přváděa a kodezátor mmo protor ublmačí komory, kde e opět měí v led, který e po kočeí cyklu odtraí 3

4 POSTUP LYOFILIZACE 2. ušeí přtupuje k ěmu v případech, kdy je vhodé doáhout ještě uššího tavu odtraňuje zbytek vody, zejméa zbývající ezmrzlé vody a povrchu látek teplota e zvede, ěkdy až ad C, to aruší vazby mez vodou a pevým materálem tlak e obvykle ještě více íží po druhém ušeí v zůtává okolo 1 až 4 % vody POSTUP PŘI LYOFILIZACI přdáí tepla potřebého a vypařeí vlhkot (283 kj/kg) - teplo může být přdávaé dvěma způoby: a.) vedeím z ahřívaého povrchu kotaktí ušeí b.) radací z fračerveých lamp radačí ušeí KONTAKTNÍ SUBLIMAČNÍ SUŠENÍ KONTAKTNÍ SUBLIMAČNÍ SUŠENÍ dílčí procey: přeo tepla a vlhkot uvtř ušeého přeo ublmujících par od zóy ublmace k vějšímu povrchu přeo par z vějšího povrchu do objemu vakuové komory chéma ohřevu: T p - teplota vyhřívaého povrchu T - teplota ublmace vlhkot T - teplota povrchu ušeého x - íla vyušeé vrtvy L - celková vrtva p o - tlak a rovém povrchu př teplotě T p - tlak a povrchu ušeého ROVNICE VEDENÍ TEPLA HMOTNOSTNÍ TOK PAR q X T p T z L X R k h ( T p T ) P g a S P X M 2 RT S ( P P S k m ) F ( P P ) C q - tepelý tok, T p teplota vyhřívaého povrchu, T - teplota ublmace vlhkot, L - tloušťka, X tloušťka vyušeé vrtvy, Φ,z tepelá vodvot uché/zmražeé vrtvy, R tepelý odpor kotaktu zmražeého vyhřívaou těou, k h koefcet díleí tepla ve zmražeém a proputot par vyušeou vrtvou, P S tlak a rovém povrchu př teplotě T S, k m koefcet díleí hmoty mez ublmátorem a kodezátorem, P C tlak v kodezátoru, F povrch ušeého mat., M molekulová hmotot vody, ε porozta vyušeé vrtvy 4

5 RYCHLOST LYOFILIZACE INFRAČERVENÝ ZDROJ ZÁŘENÍ TEPLOT A KOMBINACE PŘEDCHOZÍCH ROVNIC q g H ubl ΔH latetí etalpe ublmace ledu KONTAKTNÍ SUBLIMAČNÍ SUŠENÍ Průběh ublmačího ušeí a vytvářeí rozhraí mez vyušeou a zmrazeou zóou v čae T T p P P C H X L X X 1 F R a K C z kde Závlot čaově proměého tepelým odporem kotaktu R mez povrchem a ušeým materálem tepelý tok úroveň vakua porozta erovoměrot truktury K M 2 RT VAKUOVÁ KOMORA t 1 t 2 ča PERIODA VAKUUM x t 1 t 1 < t < t 2 t 2 teplota rychlot VYHŘÍVANÝ POVRCH Peroda 1 - malá tvorba pórů, hmototí tok par g záví a tlaku, rozhraí vrtev rovoběžé Peroda 2 tvorba porézí truktury, g záví a teplotě vyhřívaého povrchu Peroda 3 rozhraí doahuje vyhřívaého povrchu, dpergace zmražeé hmoty ve vyušeé, odtraňováí hydrokopcké vlhkot TOPNÁ SPIRÁLA Schéma radačího ohřevu př lyoflzac využívá e IČ zářeí T S Vyušeá vrtva Zmražeá vrtva IČ paprky procházejí vrtvou páry k povrchu ušeého, čátečě e odrážejí, čátečě jou pohlcováy teplo přechází dovtř hmoty vedeím, vlhkot ublmuje, dochází k tvorbě a potupováí vyušeé vrtvy TOK PAR T p V p p G p S Sublmačí zóa čím q, úroveň vakua a T zmražeí, tím bude ublmačí zóa větší p ublmačí tlak p tlak a povrchu p G tlak ekodezujícího plyu p V tlak ekodezující vodí páry T ublmačí teplota T S teplota a povrchu čaový pohyb ublmačí zóy x = vzdáleot povrchu ublmace od povrchu, t = ča, b a = kotaty rychlot pohybu ublmačí zóy (zíkaá z předchozí rovce dervací podle čau) u radačího přívodu tepla: = 1 a př kotatí rychlot ušeí je b rychlot pohybu ublmačí zóy x b t dx bt dt 1 pro termoradačí lyoflzac je možé rychlot pohybu ublmačí zóy defovat: dx T T 1 dt h H x 1 / a celkovou dobu ušeí zíkáme tegrací předešlé rovce: 2 h H L L t T = teplota zářče, T T T = teplota a rozhraí led/uša, 2 / a g h = hutota ledu, ΔH = ublmačí teplo, /g = tepelá vodvot zmražeého /plyé fáze, = vzdáleot mez zářčem a povrchem produktu, a = koefcet přetupu tepla př ublmac ve vakuu, L = tloušťka vrtvy g 5

6 MECHANISMUS SUBLIMAČNÍHO SUŠENÍ rovce křvky ušeí ve 2. a 3. perodě má tvar: kde w = počátečí obah vlhkot, R v = poměr objemu ku jeho povrchu PERIODA VAKUUM w bt 1 w R x t 1 v t 1 < t < t 2 t 2 MECHANISMUS SUBLIMAČNÍHO SUŠENÍ pecfcký hmototí tok g podmíka: (8/d) < 1 pecfcký hmototí tok g Pro úzké póry podmíka: (8/d) > 1 d p dp g 128 mrt dx d p dp g 16 mrt dx 4 3 pro rychlot ušeí pak platí rovce: př kotatí rychlot ušeí a pro = 1 lze zjedodušt a: w 1 dw b w w 1 dt R 1 dw b w dt R v v d = tředí průměr kaplár, = tředí dráha molekul, = počet kaplár a jedotku plochy povrchu, m = vkozta par SHRNUTÍ Lyoflzace = vakuové ublmačí ušeí Průběh - př teplotě a tlaku pod trojým bodem vody Druhy kotaktí ublmačí ušeí radačí ublmačí ušeí Využtí: farmace (ušeí tepelě lablích látek), potravářtví, medcía a jé 6

Podobné dokumenty

LYOFILIZACE APLIKACE

LYOFILIZACE APLIKACE LYOFILIZACE LYOFILIZACE difúzní operace využívaná na ušení vlhkých materiálů fungující na principu vakuového ublimačního ušení probíhá při teplotě a tlaku pod trojným bodem vody (rozpouštědel) přeno hmoty