Liofilizado

En la faza diagramo la limo inter gasa akvo kaj likva akvo iras de triobla punkto al la krita punkto. Liofilizo (blua sago) estas metodo, kiu ĉirkaŭiras la trioblan punkton per sublimado, tiel evitante la rektan transiron (vaporiĝo) de likvo al gaso (verda sago) de tradicia sekigado.

Liofilizado, dehidro-frosta aŭ frosta sekigo, estas dehidratiga procezo ĝenerale uzata por konservi provizore manĝaĵojn aŭ fari materialon pli oportuna por transportado. Liofilizado funkcias frostigante la materialon kaj tiam reduktante la ĉirkaŭan premon por permesi al la frosta akvo en la materialo sublimiĝi rekte de la solida fazo ĝis la gasa fazo, preterirante la likvan staton. Por plirapidigi la procezon, frostigaj-sublimaj cikloj estas uzataj por forigi preskaŭ la tutan liberan akvon enhavitan en la originala produkto,^[1]^[2] tamen konservante la molekulan strukturon de la liofiligita substanco.^[3]

Ĝi estas uzata ĉefe en la nutraĵa industrio por konservi manĝaĵojn kaj en farmacia industrio por konservi medikamentojn, kvankam ĝi ankaŭ povas esti uzata por fabriki materialojn kiel aeroĝelo aŭ por plifaciligi la transporton de iuj produktoj pro malplipezigo. Ĝi estas sufiĉe multekosta kaj malrapida teĥniko kompare kun tradiciaj sekigaj metodoj, sed ĝi rezultigas pli altkvalitajn produktojn, ĉar, ne uzante altan varmon, ĝi plejparte evitas nutrajn kaj organoleptajn perdojn. En la normalaj procezoj de dehidratigo, la nutraĵoj nur perdas inter 90 kaj 95% de sia akvoenhaveco, dum per liofilizado ili perdas pli ĉar inter 98 al 99% ^[4].

Historio

Liliofilizo estis eltrovita de indiĝenoj de Sudameriko, kiuj konservas nutraĵojn (batatoj pri la fabriko de chuño) en la montoj de Andoj, ekde la 13a jarcento laŭ arkeologoj.

La procezo de liofilización estis re-inventita en 1906 de Arsène d'Arsonval kaj lia asistanto Frédéric Bordas en la laboratorio de biofiziko de la Kolegio de Francio en Parizo^[5]^[6]. En 1911 Downey Harris kaj Shackle disvolvis^[7] la metodon de liofilizado por konservi vivanta la viruson de la rabio, kio finfine kontribuis al la disvolviĝo de la unua kontraŭrabia vakcino. La liofilizado moderna se disvolviĝis dum la Dua Mondmilito. La sanga serumo, kiu estis sendita al Eŭropo de Usono por kuracado de la vunditoj, postulis fridigon, sed pro la samtempa manko de fridigado kaj transportado, multaj el tiuj provizoj rompiĝis antaŭ ol atingi siajn ricevantojn. La liofiliza procezo estis disvolvita kiel komerca teĥniko, kiu permesis al serumo iĝi kemie stabila kaj farebla sen devi esti daŭre fridigita. Baldaŭ post, la liofiliza procezo estis aplikata al penicilino kaj ostoj, kaj liofilizado estis agnoskita kiel grava teĥniko por konservado de biologiaj produktoj. De tiam liofilizado estis uzata kiel konservado aŭ prilaborado de teĥniko por plej diversaj produktoj, aplikata al nutraĵa prilaborado,^[8] kaj al farmaciaj produktoj kaj diagnozaj ilaroj^[9], sed ankaŭ al restarigo de dokumentoj difektitaj de akvo,^[10], al la preparado de riverfundaj ŝlimaĵoj por la analizo de hidrokarbidoj, al la fabrikado de ceramikaĵoj uzataj en la duonkonduktaĵaj industrioj, al la produktado de sintezaj haŭtoj, al la fabrikado de sulfurtegitaj fioloj aŭ la restarigo de historiaj/malkovritaj ŝipkarenoj.

Priskribo de la procezo

Eblas konsideri tri etapojn de la liofilizado post la frosta temperaturo inter −50 °C kaj −80 °C sub malalta premo (ĉirkaŭ kelkaj milibaroj)^[11]:

Fazo 1: Nomata kondukta stadio. Komence, varmigante la specimenon, la sublima rapido kreskas rapide ĝis ĝi atingas maksimumon. La tempo por elĉerpi ĉi tiun fazon estas relative mallonga; En ĝi, plejparto de la forigo de akvo de la produkto efektivigas (inter 75-90%), la superrega meĥanismo estas varmotransigo per kondukado.
Fazo 2: Unua disvastiga etapo. Ĝi montras signifan malkreskon de sublima rapideco pro la formado de pora tavolo de seka materialo, kiu kreas kreskantan reziston al varmofluo kaj vaporo dum sekigado.
Fazo 3: Dua disvastiga etapo. La sublima rapideco daŭre malpliiĝas tiel ke ĝi alproksimiĝas al nulo. Ĉi tio estas ĉar la varmo necesa por forigi la restantan nefrostigitan akvon estas pli alta ol la antaŭa varmo de sublimado. Eblas en ĉi tiu stadio pliigi la temperaturon de la hejtado kaj de la produkto al valoroj de la ordo je 50 °C, depende de la koncerna materialo.