Autor: redakční tým Čas čtení: 4 minuty
◤ ZDRAVOTNICTVÍ
Lyofilizace ve zdravotnictví
Účinné farmaceutické látky a vitalita bakteriálních kultur zůstávají neporušené po dlouhou dobu: lyofilizace je nepostradatelnou konzervační metodou pro farmaceutický a biotechnologický průmysl. A kapalný dusík je pro zajištění požadovaného chlazení ideální.
Každý, kdo byl někdy pokousán od zvířete, by se měl bezpodmínečně nechat očkovat proti vzteklině. A naštěstí to funguje i poté! Lidem, kteří pracují ve veterinární medicíně nebo tráví hodně času v lese, se doporučuje preventivní očkování a pravidelné přeočkování. V obou případech má vakcína podobu bílého prášku, který chrání proti virům vztekliny. Lze jej skladovat po dobu několika let v běžné chladničce a po rozpuštění ve vodě jej lze použít prakticky ihned. Klíčem k prodloužení doby skladovatelnosti vakcíny proti vzteklině je sušení mrazem, známé také jako lyofilizace: v případě celé řady vakcín a léčiv je to optimální metoda, která umožňuje jednoduché skladování a prodlužuje jejich účinnost. Používá se také k uchovávání laboratorních vzorků, startovacích kultur, krevních složek, membrán a biokatalyzátorů.
❝
Dusík je přirozenou součástí vzduchu a nepodléhá přísným předpisům, které se na chladiva vztahují.
Hubert Sell, designový ředitel společnosti Hof Sonderanlagenbau
Lyofilizační jednotky od společnosti HOF
V segmentu lyofilizace spolupracuje společnost Messer již řadu let s hesenskou strojírenskou firmou Hof. Ta je jedním z předních dodavatelů lyofilizačních systémů pro farmaceutický a biotechnologický průmysl. Portfolio výrobků společnosti je široké - od malých zařízení pro laboratorní účely až po velké nádoby a velkoobjemové výrobní jednotky.
Využití ledu k výrobě páry
Lyofilizace staví na fyzikálním procesu sublimace. Vzhledem k tomu, že bod varu nebo sublimace vody klesá spolu s poklesem tlaku, zmrzlá voda ve výrobcích se ve vakuu přímo mění z pevného stavu do plynného. Výrobek tak ztrácí svou vlhkost, aniž by bylo třeba zahřívat jej na vysoké teploty nebo dlouho a pomalu sušit. Složky a buněčné struktury přitom zůstávají prakticky nezměněny. V prvním kroku je látka za normálního tlaku hluboce zmražena. To lze provést pomocí chladicího zařízení podobně, jako v případě zmrazování potravin v mrazničce. Další často používaná metoda využívá jako zdroj chladu kapalný dusík (N₂). Ten slouží k rovnoměrnému zmrazení produktu na zásobnících lyofilizační jednotky. V dalším procesu sušení potom k odčerpání uvolněné energie, která vzniká při opětovné resublimaci vodní páry na led v kondenzátoru. Kapalný dusík se odpařuje při chlazení sekundárního okruhu ve výměníku tepla. Chlad z tohoto okruhu se pak použije ke zmrazení účinné látky. Tím nedochází k tvorbě větších krystalek ledu ani k poškození buněk. „Mezi další výhody chlazení kapalným dusíkem patří jednoduché řízení procesu, prakticky nulové emise hluku a nízké nároky na údržbu zařízení, které nevyžaduje tolik pohyblivých částí a poskytuje mimořádně vysoce spolehlivý provoz,“ uvádí Hubert Sell, desénový ředitel společnosti Hof Sonderanlagenbau.
Tato strojírenská firma s téměř 300 zaměstnanci sídlí ve městě Lohra v německém Hesensku. Specializuje se mimo jiné na návrhy a výrobu lyofilizačních systémů pro farmaceutický a biotechnologický průmysl. „Dusík je přirozenou součástí vzduchu a nepodléhá přísným předpisům, které se vztahují na chladiva. Ta často obsahují fluorované uhlovodíky škodící klimatu, a jejichž používání bude nejpozději do roku 2030 zcela zakázáno.“ Tím však výčet jeho silných stránek nekončí. Protože nepotřebuje žádné aktivní chladicí zařízení, je systém na bázi dusíku mnohem kompaktnější a zanechává mnohem menší stopu. Jeho provoz vyžaduje méně elektrické energie a méně chladicí kapaliny, což může být v závislosti na stávající infrastruktuře a statice budovy důležitý argument. Hubert Sell dodává: „A v neposlední řadě se dusíková jednotka vyznačuje těmi nejnižšími investičními náklady na konstrukci - především v případě, že stávající budova již má přívod dusíku - a také nízkými náklady na údržbu.“
◤
Lyofilizace potravin
Lyofilizaci vynalezli Inkové a Ajmarové ve vysokých Andách dávno před příchodem Španělů. Na noc vystavili brambory působení teploty kolem minus deseti stupňů Celsia, přes den je zastlali slámou, aby si udržely chlad, a nechali je dlouhodobě sušit. Takto scvrklé brambory měly prakticky neomezenou trvanlivost a snadno se přepravovaly. Po ponechání ve vodě se z nich opět stalo výživné jídlo. Stejné výhody hovoří ve prospěch lyofilizace potravin i dnes. Potraviny se vlivem dramatického poklesu obsahu vody dobře uchovávají, váží mnohem méně a snadno se přepravují a skladují. Sušení ve zmrazeném stavu současně zachovává složení a buněčnou strukturu potravin. Po přidání vody se lyofilizované potraviny téměř blíží své původní verzi. Proces se používá mimo jiné při výrobě kávy, instantních nápojů, müsli, koření, nouzových zásob a potravin pro astronauty.