O princípio fundamental na liofilização é a sublimação, o deslocamento de um sólido diretamente em um gás. Apenas como a evaporação, a sublimação ocorre quando uma molécula ganha bastante energia para quebrar livre das moléculas em torno dela. A água sublime de um contínuo (gelo) a um gás (vapor) quando as moléculas têm bastante energia a quebrar livre mas as circunstâncias não são direitas para que um líquido forme.
Há dois fatoras principais que determinam que fase (contínuo, líquido ou gás) uma substância tomará: calor e pressão atmosférica. Para que uma substância tome toda a fase particular, a temperatura e a pressão devem estar dentro de alguma escala. Sem estas circunstâncias, essa fase da substância não pode existir. A carta abaixo mostra os valores necessários da pressão e da temperatura de fases diferentes de água.
Você pode ver da carta que a água pode tomar um formulário líquido no nível do mar (onde a pressão é igual a 1 atm) se a temperatura é entre o ponto de congelação do nível do mar (32 graus de Fahrenheit ou 0 graus Célsio) e o ponto de ebulição do nível do mar (212 F ou 100 C). Mas se você aumenta a temperatura acima de 32 F ao manter a pressão atmosférica abaixo de .06 atmosfera (ATM), a água está morna bastante à aproximação amigável, mas não há bastante pressão para que um líquido forme. Transforma-se um gás.
Este é exatamente o que uma máquina de liofilização faz. Uma máquina típica consiste em uma câmara de liofilização com diversas prateleiras unidas aos dispositivos de aquecimento, em uma bobina de congelação conectada a um compressor do refrigerador, e em uma bomba de vácuo.
Com a maioria de máquinas, você coloca o material a ser preservado nas prateleiras quando é descongelado ainda. Quando você sela a câmara e começa o processo, a máquina corre os compressores para abaixar a temperatura na câmara. O material é contínuo congelado, que separa a água de tudo em torno dele, em um nível molecular, mesmo que a água esteja ainda atual.
Em seguida, a máquina gerencie sobre a bomba de vácuo para forçar o ar fora da câmara, abaixando a pressão atmosférica abaixo de .06 ATM. Os dispositivos de aquecimento aplicam uma pequena quantidade de calor às prateleiras, fazendo com que o gelo mude a fase. Desde que a pressão é tão baixa, o gelo transforma diretamente no vapor de água. Os fluxos do vapor de água fora da câmara de liofilização, após a bobina de congelação. O vapor de água condensa-se na bobina de congelação no formulário contínuo do gelo, da mesma forma água condensa-se como a geada em um dia frio. (Veja como os refrigeradores funcionam para obter mais informações sobre dos condensadores e das bobinas da refrigeração.)
Isto continua por muitas horas (mesmo dias) quando o material secar gradualmente. O processo toma tão por muito tempo porque superaquecer o material pode significativamente mudar a composição e a estrutura. Adicionalmente, acelerar o processo da sublimação poderia produzir mais vapor de água em um período de tempo então que o sistema de bombeamento pode remover da câmara. Isto podia rehydrate o material um tanto, degradando sua qualidade.
Uma vez que o material é secado suficientemente, selou em um pacote umidade-livre, frequentemente com um material deabsorção. Contanto que o pacote for seguro, o material pode sentar-se em uma prateleira por anos e anos sem degradar, até que restaure a sua forma original com um bocado da água (uma pequena quantidade mesma de sobras da umidade, assim que do material estragará eventualmente). Se tudo trabalha corretamente, o material atravessará o todo o processo quase completamente incólumne!
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