lyofilisaatio

Lyofilisaatio on vesipitoisen aineen kuivausmenetelmä, jossa jää siirtyy suoraan kaasuksi (sublimaatio) matalassa paineessa. Tämä mahdollistaa veden poistamisen lämpötilaa kohtuullisesti alentamatta, jolloin herkäät biologiset molekyylit ja entiteetit säilyttävät rakenteensa ja toimintakykynsä paremmin kuin useammissa kuivausmenetelmissä.

Prosessi koostuu useista vaiheista. Ensin aine jäähdytetään jäätyneeksi, minkä jälkeen suoritetaan primaarikuivaus: jää sublimoituu pois alipaineessa, jolloin kosteutta poistuu ilman suurta lämpökuormitusta. Tämän jälkeen tehdään toissijainen kuivuminen (desorptio), jossa kiinteään ainesosaan sitoutunut vesi haihdutetaan pois ja lopullinen vesipitoisuus saavutetaan. Yleisiä olosuhteita ovat alhainen paine (yleensä alhaalla 0,1–1 mbar) ja alhaiset lämpötilat jäätymisen aikana sekä, hieman lämpöä lisättäessä, primaarin kuivauksen aikana.

Sovellukset ja materiaalit ovat laajoja. Lyofilisaatiota käytetään erityisesti lääketieteessä ja biotieteissä: rokotteet, proteiinit, entsyymit, solujäädytetyt kulttuurit sekä muita herkkiä biologisia valmisteita. Elintarviketeollisuudessa sillä parannetaan aromien, värien ja ravintoaineiden säilyvyyttä sekä mahdollistetaan helppo uudelleenlaittaminen. Myös tutkimuslaboratorioissa näytteet säilyvät usein paremmin pitkään.

Edut ja haasteet riippuvat käyttötarkoituksesta. Hyötyinä ovat pitkä säilyvyys, alhainen vesipitoisuus ja helppo varastointi sekä näytteen rakenteen säilyminen. Haasteina ovat prosessin pitkä kesto, korkeat laitteistohankinnat ja -kustannukset sekä joidenkin aineiden herkkyys prosessin aikana tapahtuville muutoksille.

Laitteistona käytetään lyofilisaattoreita, jotka koostuvat jääväri- ja esilämmitysyksiköistä, alipainejärjestelmästä ja kondeensaattorista. Laitteet vaihtelevat laboratoriokokoisista pilot- ja teollisuuden mittakaavan järjestelmiin, ja ne voivat olla suunnattu vesisäiliöillä, putkistolla tai valmiiksi annostelluille säiliöille.