Inhaltsverzeichnis
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2.2
Wirkungsweise
2.2.1
Gefriertrocknung allgemein
Version 04/2013, Rev. 2.6 vom 14.09.2018 • sb
Originalbetriebsanleitung
Was ist Gefriertrocknung?
Die Gefriertrocknung oder Lyophilisation ist ein Verfahren zur schonenden
Trocknung hochwertiger Produkte. Die Trocknung erfolgt unter Umgehung
des flüssigen Aggregatzustands durch Sublimation.
In welchen Bereichen wird die Gefriertrocknung angewendet?
Lebensmittel sind die mengenmäßig bedeutendste Anwendung für
Gefriertrocknung. Ein bekanntes Beispiel ist die Herstellung von Kaffee-
Granulat oder die Trocknung von Früchten, z.B. für Müsli. Andere
Anwendungsbeispiele sind die Restauration von wassergeschädigten
Dokumenten oder die Trocknung archäologischer Funde.
Ein weiterer großer Einsatzbereich ist die Trocknung von Produkten der
Biotechnologie und Pharmazie wie z.B. Gewebe und Gewebebestandteile,
Bakterien, Impfstoffe und Seren. Produkte, die in Wasser gelöst nicht lange
haltbar wären, werden durch die Gefriertrocknung konserviert. Dabei
bleiben die biologischen Eigenschaften der empfindlichen Substanzen
erhalten. Die Verbindungen bleiben qualitativ und quantitativ unverändert.
Nach Hinzufügen von Wasser weisen die Produkte die Eigenschaften des
Ausgangsgutes unverändert auf.
Wie funktioniert Gefriertrocknung?
Die Gefriertrocknung ist ein sehr schonendes Verfahren, bei dem einem
Produkt das Wasser im gefrorenen Zustand entzogen wird. Die Trocknung
erfolgt durch Sublimation, d.h. durch den unmittelbaren Übergang eines
Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand. Dies geschieht
unter Vakuum.
Im Folgenden wird die Sublimation am Beispiel von Wasser erläutert, da
die meisten Produkte in der Gefriertrocknung wässrige Lösungen sind,
deren Verhalten auf den gleichen Grundsätzen basiert.
Die Dampfdruckkurve für Eis und Wasser beschreibt den Phasenübergang
in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Je höher die Temperatur,
desto höher ist auch der Dampfdruck.
•
Ist der Dampfdruck höher als 6,11 mbar (A), durchläuft Wasser bei
einer Temperaturveränderung alle drei Aggregatzustände: fest, flüssig
und gasförmig (siehe Abbildung).
•
Beträgt der Dampfdruck genau 6,11 mbar und die Temperatur
0,0098°C, treffen Dampfdruckkurve, Schmelzdruckkurve und
Sublimationsdruckkurve im sogenannten Tripelpunkt zusammen. In
diesem Punkt treten alle Zustände gleichzeitig auf.
•
Liegt der Dampfdruck unterhalb von 6,11 mbar (B) und es wird Energie
zugeführt, geht Eis bei Erreichen der Sublimationskurve direkt in
Wasserdampf über. Diesen Übergang bezeichnet man als
Sublimation. Wird reinem Eis mit einer Temperatur unter –30°C bei
einem Druck von 0,37 mbar Wärmeenergie zugeführt, geht es bei
Erreichen von –30°C in Wasserdampf über (siehe folgende Abbildung).
Gefriertrocknungsanlage Beta 1-8 LSCplus
Gefriertrocknungsanlage Beta 2-8 LSCplus
2 Aufbau und Wirkungsweise
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