Inhaltsverzeichnis
Werbung
Gefriertrocknungsanlage Epsilon 2-10D LSCplus
2 Aufbau und Wirkungsweise
→
2.2
Wirkungsweise
→
2.2.1
Gefriertrocknung allgemein
20 / 151
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?
Ein großer Einsatzbereich ist die Trocknung von Produkten der Biotechno-
logie 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 Hinzu-
fügen von Wasser weisen die Produkte die Eigenschaften des Ausgangs-
gutes 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 (Sublimationsdruckkurve) be-
schreibt 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 Sublima-
tionsdruckkurve 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).
Ein Vakuum verhindert also das Schmelzen des Eises bei der Zufuhr von
Energie. Wird einem eingefrorenen Produkt unter Vakuum Wärmeenergie
zugeführt, wird auch hier das Auftauen des Produktes verhindert und der
enthaltene Wasseranteil als Wasserdampf freigesetzt.
Version 04/2013, Rev. 2.11 vom 09.03.2020 • sb-dc
Originalbetriebsanleitung
Werbung
Inhaltsverzeichnis
