εταιρικά νέα για Πώς η λυοφιλοποίηση λειτουργεί

Η θεμελιώδης αρχή στη λυοφιλοποίηση είναι εξάχνωση, η μετατόπιση από ένα στερεό άμεσα σε ένα αέριο. Ακριβώς όπως την εξάτμιση, η εξάχνωση εμφανίζεται όταν κερδίζει ένα μόριο αρκετή ενέργεια για να σπάσει απαλλαγμένο από τα μόρια γύρω από την. Το νερό θαυμάσιος από ένα στερεό (πάγος) σε ένα αέριο (ατμός) όταν έχουν τα μόρια αρκετή ενέργεια για να σπάσουν ελεύθερο αλλά τους όρους δεν είναι σωστά για ένα υγρό να διαμορφώσει.

Υπάρχουν δύο κύριοι παράγοντες που καθορίζουν ποια φάση (στερεό, υγρό ή αέριο) μια ουσία θα πάρει: θερμότητα και ατμοσφαιρική πίεση. Για μια ουσία για να πάρει οποιαδήποτε ιδιαίτερη φάση, η θερμοκρασία και η πίεση πρέπει να είναι μέσα σε μια ορισμένη σειρά. Χωρίς αυτούς τους όρους, ότι η φάση της ουσίας δεν μπορεί να υπάρξει. Το διάγραμμα παρουσιάζει κατωτέρω απαραίτητες τιμές πίεσης και θερμοκρασίας των διαφορετικών φάσεων νερού.

Μπορείτε να δείτε από το διάγραμμα ότι το νερό μπορεί να λάβει μια υγρή μορφή στη θάλασσα - επίπεδο (όπου η πίεση είναι ίση με 1 ATM) εάν η θερμοκρασία είναι μέσα - μεταξύ της θάλασσας - σημείο ψύξης επιπέδων (32 βαθμοί Fahrenheit ή 0 βαθμοί Κελσίου) και η θάλασσα - σημείο βρασμού επιπέδων (212 Φ ή 100 Γ). Αλλά εάν αυξάνετε τη θερμοκρασία επάνω από 32 Φ κρατώντας την ατμοσφαιρική πίεση κάτω από .06 ατμόσφαιρες (ATM), το νερό είναι αρκετά θερμό να ξεπαγώσει, αλλά δεν υπάρχει αρκετή πίεση για ένα υγρό που διαμορφώνει. Γίνεται ένα αέριο.

Αυτό είναι ακριβώς αυτό που μια λυοφιλοποιώντας μηχανή κάνει. Μια χαρακτηριστική μηχανή αποτελείται μια λυοφιλοποιώντας αίθουσα με διάφορα ράφια που συνδέονται με τις μονάδες θέρμανσης, μια σπείρα παγώματος που συνδέονται από με έναν συμπιεστή ψυγείων, και μια κενή αντλία.

Με τις περισσότερες μηχανές, τοποθετείτε το υλικό που συντηρείται επάνω στα ράφια όταν ξεπαγώνεται ακόμα. Όταν σφραγίζετε την αίθουσα και αρχίζετε τη διαδικασία, η μηχανή τρέχει τους συμπιεστές για να χαμηλώσει τη θερμοκρασία στην αίθουσα. Το υλικό είναι παγωμένο στερεό, το οποίο χωρίζει το νερό από όλα γύρω από το, σε ένα μοριακό επίπεδο, ακόμα κι αν το νερό είναι ακόμα παρόν.

Έπειτα, η μηχανή ανοίγει την κενή αντλία στον αέρα δύναμης από την αίθουσα, που χαμηλώνει την ατμοσφαιρική πίεση κάτω από .06 ATM. Οι μονάδες θέρμανσης εφαρμόζουν μια θερμότητα μικρού ποσού στα ράφια, αναγκάζοντας τον πάγο για να αλλάξουν τη φάση. Δεδομένου ότι η πίεση είναι τόσο χαμηλή, ο πάγος μετατρέπεται άμεσα σε υδρατμό. Ο υδρατμός ρέει από τη λυοφιλοποιώντας αίθουσα, μετά από τη σπείρα παγώματος. Ο υδρατμός συμπυκνώνει επάνω στη σπείρα παγώματος με στερεά μορφή πάγου, με τον ίδιο τρόπο το νερό συμπυκνώνει ως παγετός μια κρύα ημέρα. (Δείτε πώς εργασία ψυγείων για περισσότερες πληροφορίες για τις σπείρες συμπυκνωτών και ψύξης.)

Αυτό συνεχίζεται για πολλές ώρες (ακόμη και ημέρες) ενώ το υλικό στεγνώνει βαθμιαία. Η διαδικασία παίρνει τόσο πολύ επειδή η υπερθέρμανση του υλικού μπορεί σημαντικά να αλλάξει τη σύνθεση και τη δομή. Επιπλέον, η επιτάχυνση της διαδικασίας εξάχνωσης θα μπορούσε να παραγάγει περισσότερο υδρατμό σε μια χρονική περίοδο έπειτα που το αντλώντας σύστημα μπορεί να αφαιρέσει από την αίθουσα. Αυτό θα μπορούσε να ξαναϋδατώσει το υλικό κάπως, υποβιβάζοντας την ποιότητά του.

Μόλις το υλικό είναι ξηρό αρκετά, έχει σφραγίσει σε μια moisture-free συσκευασία, συχνά με ένα οξυγόνο-απορροφώντας υλικό. Εφ' όσον η συσκευασία είναι ασφαλής, το υλικό μπορεί να καθίσει σε ένα ράφι για χρόνια και τα έτη χωρίς υποβάθμιση, έως ότου έχει αποκαταστήσει στην αρχική μορφή της με λίγο νερού (μια πολύ υγρασία μικρού ποσού παραμένει, έτσι το υλικό θα χαλάσει τελικά). Εάν όλα λειτουργήσουν σωστά, το υλικό θα περάσει από την ολόκληρη διαδικασία σχεδόν τελείως αβλαβή!