Лиофилизация – способ «мягкого» извлечения растворителя из продуктов в замороженном состоянии.

Лиофилизация – способ «мягкого» извлечения растворителя из продуктов в замороженном состоянии. Процесс высушивания происходит за счёт сублимации – прямого перехода субстанции из твёрдой фазы в газообразную.

Процесс сублимации в данном контексте будет описан на примере воды, так как большинство продуктов представляют собой водные растворы. В простейшей модели кривая раздела иллюстрирует три типа фазовых переходов в зависимости от давления и температуры (Рис. 1): твердое → жидкое; жидкое → газообразное; твердое → газообразное.

В случае, если внешнее давление выше, чем 6.1 мбар (направление A), то при возрастании энергии вода проходит через все три фазы: твёрдую, жидкую и газообразную.

Продукт для высушивания предварительно замораживают при атмосферном давлении. Это делается либо непосредственно в лиофильной сушилке, либо в отдельной камере глубокой заморозки.

Когда конденсор (охлаждаемая поверхность)достиг своей наименьшей температуры, а замороженный продукт помещен в камеру или достаточно заморожен, находясь внутри камеры, включается вакуумная откачка. Давление внутри сушильной камеры снижается до значения, которое (из кривой давления насыщенного пара для растворителя) соответствует состоянию,близкому к точке сублимации растворителя.

После достижения рабочего вакуума, запускается активный процесс сублимации: растворитель переходит непосредственно из твердого в газообразное состояние. Ускорению процесса способствует увеличение подачи тепловой энергии к высушиваемому продукту. Так как конденсор прибора намного холоднее продукта, то давление паров растворителя над конденсором значительно ниже, чем над продуктом. В результате,термодинамически, преимущественное движение паров растворителя будет направлено от продукта, как источника, к конденсору, как приемнику. Чем выше температура продукта и чем ниже – конденсора, тем быстрее проходит процесс переноса вещества и, как следствие, высушивания вещества.

После того, как основная масса растворителя извлечена из продукта во время сублимационной стадии сушки, остатки растворителя, молекулы которого связаны более сильными связями непосредственно с высушиваемым веществом, также удаляются путём повышения температуры до максимально допустимых значений для сухого состояния продукта с одновременным понижением давления в камере. Эта стадия сушки занимает, как правило, не много времени и является финальной.