Martin Christ Beta 2-8 LSCplus - Handbuch (Seite 14)

Beta 1-8 LSC&
Beta 2-8 LSC&
2 Aufbau und Wirkungsweise
14
Version 04/2013, Rev. 1.1 vom 16.12.2013 • sb
Originalbetriebsanleitung
Pos: 23 / 010 Unive rsalm odul e/ Seit enwec hsel @ 0\m od_ 120 211 6244 312 _0. docx @ 10 3 @ @ 1 Pos: 24 / 200 Christ /36 0 GT -BA La bor -Pilot (S TANDARDMODULE) /02 0 Aufb au u nd Wirk ungs weise/ 020 -00 20 Wi rkun gsweise -- --- --- -- --- -- --- -- --- - @ 5\mo d_1 299 136 292 466 _6.d ocx @ 345 85 @ 2 @ 1
2.2 Wirkungsweise
Pos: 25 / 200 Christ /36 0 GT -BA La bor -Pilot (S TANDARDMODULE) /02 0 Aufb au u nd Wirk ungs weise/ 020 -00 20- 001 0 G efrie rtr ocknu ng allgem ein @ 5\ mod_ 129 913 629 284 0_6. docx @ 34 593 @ 3 @ 1
2.2.1 Gefriertrocknung allgemein
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 über Eis 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).