Come costruire una macchina liofilizzatrice

La progettazione di un liofilizzatore è un complesso progetto ingegneristico. È possibile realizzare piccoli progetti fai-da-te, tuttavia i liofilizzatori di qualità commerciale devono essere raffreddati con estrema precisione, dotati di sistemi a vuoto e di un controllo di alta qualità per ottenere risultati riproducibili. Presso la Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd. abbiamo sviluppato e prodotto apparecchiature per la liofilizzazione da oltre 20 anni ,dagli elettrodomestici alle grandi linee di produzione alimentare e farmaceutica. Di seguito è riportata una descrizione della struttura dei liofilizzatori professionali.

1. Progettazione della camera a vuoto e del condensatore

Il cuore di qualsiasi liofilizzatore è la camera a vuoto. Essa deve resistere alla pressione atmosferica esterna (14,7 psi), ma allo stesso tempo garantire un interno prossimo al vuoto. Nel caso di liofilizzatori di piccole dimensioni per laboratorio e uso domestico (0,5–5 m ²di superficie utile degli scaffali), la camera è generalmente un cilindro saldato in acciaio inossidabile dotato di una porta incernierata e di un vetro di osservazione. Nei liofilizzatori industriali per il settore alimentare e farmaceutico (30 -200+ m ²area degli scaffali), il recipiente a pressione è una camera cilindrica o rettangolare, dotata di diversi scaffali, di un portello di carico e di una seconda camera condensatrice. Il condensatore è costituito da una serie di serpentine refrigerate (in acciaio inossidabile) che congelano il vapore acqueo aspirato dalla camera. Tutte le superfici a contatto con il prodotto presso Jiangsu Bolaike sono realizzate in acciaio inossidabile alimentare grado 304 o 316. Nella camera sono inoltre previsti appositi raccordi per sensori del vuoto, sonde di temperatura e passaggi elettrici.

2. Assemblaggio del Frigorifero e dei sistemi di riscaldamento

Il sistema di refrigerazione svolge due compiti fondamentali: il congelamento del prodotto e il raffreddamento delle serpentine del condensatore. I compressori impiegati nell’industria (solitamente a due stadi o a cascata) devono essere in grado di raggiungere temperature comprese tra -40 °C e -50 °C con prodotti alimentari e -85 °C con uso farmaceutico. Il sistema di riscaldamento fornisce calore lieve e regolato nei cicli di essiccazione. Nei liofilizzatori industriali, i ripiani sono lastre cave riempite con un fluido termovettore (olio al silicone). Questo viene realizzato mediante un riscaldatore elettrico che riscalda il fluido e una pompa che lo fa circolare attraverso i ripiani. Il sistema di ripiani deve essere il più piano possibile (meno di 0,5 mm) per garantire un’essiccazione uniforme di tutti i vassoi. Per ottenere tale planarità, Jiangsu Bolaike impiega lavorazioni meccaniche di precisione e saldatura robotica nel proprio processo produttivo.

3. Integrazione il Sistema a vuoto ed elettronica di controllo

Il sistema a vuoto rimuove l’aria e i gas non -gas condensabili nella camera che consentono la sublimazione. Una pompa a palette rotanti a due stadi è sufficiente per piccoli liofilizzatori (che raggiungono <10 Pa). Per ridurre i tempi di ciclo, nei grandi sistemi industriali si utilizza una combinazione di pompe di spurgo e pompe ad alto vuoto (soffianti Roots). Il "cervello" del liofilizzatore è il sistema di controllo. I controllori logici programmabili (PLC) monitorano la pressione nelle camere, la temperatura dei ripiani, la temperatura dei prodotti e la temperatura dei condensatori. La procedura di liofilizzazione (congelamento, essiccazione primaria (sublimazione) ed essiccazione secondaria (desorbimento)) viene eseguita automaticamente da tali sistemi. I sistemi di controllo impiegati da Jiangsu Bolaike sono dotati di interfacce touchscreen, registrazione dati e possibilità di monitoraggio remoto. La porta è provvista di dispositivi di sicurezza interbloccati per impedirne l'apertura quando la camera è in condizione di vuoto.

4. Qualità Controllo, Prove e certificazione

La costruzione effettiva di un liofilizzatore non si conclude con il montaggio: tutte le macchine devono essere opportunamente testate. Il sistema a vuoto viene verificato per individuare eventuali perdite (il vuoto deve essere mantenuto per 24 ore o più senza un aumento superiore a 5 Pa). Il sistema di refrigerazione viene misurato in termini di velocità di raffreddamento e temperatura finale (ad esempio, -50 °C in 60 minuti con il condensatore). Il sistema di riscaldamento viene controllato per garantire uniformità su tutti gli scaffali (di solito entro un intervallo di ±1°C ). Infine, la macchina viene completamente congelata e quindi sottoposta a liofilizzazione con acqua o con un surrogato del prodotto, al fine di verificare la durata del ciclo e il contenuto finale di umidità. Lo stabilimento da 12.000 m ²di Jiangsu Bolaike è certificato secondo lo standard ISO 9001 per la gestione della qualità e le nostre macchine sono inoltre certificate CE per l’esportazione in Europa, Asia e Americhe. Il nostro team di ingegneria possiede oltre 56 brevetti nazionali e sta costantemente migliorando ogni componente, inclusi pompe a vuoto più efficienti e sistemi di sbrinamento più intelligenti.

Conclusione

La costruzione di un liofilizzatore professionale richiede una progettazione precisa della camera a vuoto, dei sistemi di refrigerazione e riscaldamento, delle pompe per vuoto e dell'elettronica di controllo. La consegna di ogni macchina è soggetta a test di tenuta, raffreddamento, riscaldamento e ciclo. Jiangsu Bolaike è un produttore di liofilizzatori per uso domestico, laboratorio, farmaceutico e alimentare, con oltre 20 anni di esperienza, certificazioni ISO9001 e CE e più di 56 brevetti nazionali. Liofilizzazione o visita in fabbrica a Changzhou, Cina. Contattateci oggi per discutere le vostre esigenze di liofilizzazione o per prenotare una visita in fabbrica.