Liofilização
• Histórico
• Introdução
• Propagação de calor
• Diagrama de fases
• Etapas da liofilização
• Colapso
• Temperatura em um vial
• Secagem primária e secundária
• Linha Telstar
• Mercados
Sumário
• Tecnologia teve início com a civilização INCA;
• Batatas eram liofilizadas para obter “chuño”;
• Produto: Congelado durante a noite e liofilizado durante o dia nas altas montanhas;
Histórico
• O que é liofilização?
Introdução
• O que é liofilização?
Introdução
É um processo de secagem onde o material molhado (“Wet product”) é primeiramente congelado, obtendo estado sólido e logo após é transformado para o estado gasoso, através da sublimação – sem passar pelo estado líquido
• Condução: Método mais eficiente de transferência de calor
• Convecção: Um método mais lento de transferência de calor
• Radiação: Método menos eficiente de transferência de calor
Propagação de calor
Propagação de calor na liofilização
Diagrama de Fase
Diagrama de Fase e Liofilização
Durante o processo de liofilização, o “produto molhado” é:
• Primeiramente congelado em pressão atmosférica;
• Em seguida, a pressão é reduzida;
• Aumenta-se a temperatura para promover a sublimação de gelo para vapor;
• Vapor se direciona para o condensador de gelo onde é detido como gelo;
• Quando processo de secagem é finalizado, o gelo detido é derretido e drenado.
Diagrama de Fase e Liofilização
Etapas da Liofilização
• Pré-tratamento/Formulação;
• Dosagem do Produto (Frascos, Vials);
• Congelamento em pressão atmosférica;
• Secagem primária (sublimação) sob vácuo;
• Secagem secundária (dessorção) sob vácuo;
• Fechamento dos frascos sob vácuo parcial (quando a câmara possui esse sistema)
• Retirada do produto do liofilizador
Etapas da Liofilização
Colapso
• Se a pressão na sublimação subir: – Devido ao fornecimento de calor excessivo por motivos da dificuldade
no aumento dos vapores em passar pela fase seca;
– Ou devido a uma sobrecarga no condensador de gelo;
• A temperatura de sublimação também aumenta;
• A temperatura de congelamento pode estar acima da Tg, por isso a fase intersticial pode se comportar como “borracha” , vindo a se comportar cada vez menos viscosa, exibindo certa mobilidade;
• A fase já seca então, pode cair em colapso – ocorrendo obstrução;
• O aumento da temperatura pode levar a fusão.
Colapso
Em uma liofilização, durante a secagem primária, quando o gelo é sublimado, o produto deve ser mantido abaixo da temperatura de colapso.
Temperatura em um vial
Secagem Primária e Secundária
• A secagem primária tem como objetivo remover o gelo do produto com o mínimo de danos para a amostra e retenção da forma;
• Já a secagem secundária visa a retirada da umidade residual (tipicamente de 10% para abaixo de 2%)*.
* Etapa realizada somente pelos modelos LyoQuest Plus e LyoAlfa.
* Neste E-Book, não entraremos em detalhes a respeito da linha LyoBeta
Linha Telstar
LyoQuest
LyoAlfa
LyoBeta
LyoQuest
• Alta capacidade de condensação (6Kg / 24h) – dependendo do modelo;
• Controle básico para a série LyoQuest: permite controle da pressão automático e controle da temperatura da prateleira;
• Controle plus para a série LyoQuest Plus: permite controle da pressão automático e programação da temperatura da prateleira;
• Display touch-screen;
• Câmara (condensador) em aço inoxidável AISI 316;
LyoQuest
• Software de monitoramento (LyoLogger) – Opcional;
• Função de descongelamento automática;
• LyoQuest Plus permite trabalho totalmente automático ou semi-automático. Auto-start up e desligamento automático também inclusos;
• Controle da pressão: controle manual (para série LyoQuest) ou controle de vácuo automático (para série LyoQuest Plus);
• Conexões laterais com válvulas para vácuo e dreno;
• Função de descongelamento automática.
LyoQuest – Câmaras / Plataformas
Câmara Padrão com ou sem aquecimento
Câmara Padrão com 8 portas múltiplas
Câmara Padrão com 8 portas múltiplas e
sistema de vedação
Câmara Padrão com sistema de vedação
LyoQuest – Câmaras / Plataformas
Câmara de Ampla Capacidade
Câmara de Ampla Capacidade com sistema de
vedação
Plataforma com 40 portas múltiplas
Plataforma com 8 portas múltiplas
Pingadeira
Manifolds – Portas Múltiplas
Pingadeira
Frascos – Vials e Ampolas
Vials - 10 mL; - 13,5 mL; - 25 mL; Ampolas - 1 mL; - 2 mL; - 5 mL;
- Etc...
Frascos – Em forma de pêra / Fundo plano
Em forma de pêra - 100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL; Fundo Plano - 100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL;
Frascos – Fast Freezing
-100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL; •Filtro (de papel):
• Ø 30 mm (p/ 100 e 250 mL) • Ø 47 mm (p/ 500 e 1000 mL)
Componentes do Sistema
1 – Manifold com 08 portas; 2 - Painel Touch Screen; 3 - Dreno; 4 - Conexão elétrica e interruptor; 5 – Conexão RS-232 para Lyologger; 6 – Bomba de Vácuo; 7 – Conexão elétrica da bomba de vácuo; 8 – Câmara com prateleiras aquecíveis.
Detalhes adicionais
Antes do início do processo, é necessário abrir a válvula do dreno de água do condensador para assegurar que, todo o gelo condensado na operação prévia tenha sido eliminado. Caso contrário, comprometerá as condições de trabalho do equipamento
LyoQuest - Congelamento
• O Produto pode ser congelado previamente;
OU
• Ser congelado no condensador do equipamento;
LyoQuest - Liofilização
• No manifold: – Logo após o condensador ter alcançado a temperatura programada:
1 – Ligue a bomba de vácuo;
2 – Conecte os frascos ou garrafas (com a amostra previamente congelada) nas válvulas conectadas ao condensador;
3 – Abra a válvula.
E se precisar adicionar frascos adicionais após início do processo? 1 – Feche todas as válvulas; 2 – Conecte o novo frasco e abra sua válvula correspondente; 3 – Espere 10-15 segundos de modo que o vácuo seja restaurado; 4 – Abra a válvula dos frascos restantes.
LyoQuest - Liofilização
• Na câmara:
Dentro do Condensador Fora do Condensador
- Recarregar somente prateleiras inferior e mediana *Fornecimento de vácuo no topo do condensador.
- Recomendada para situações onde as três prateleiras serão recarregadas
LyoQuest – Modos de Liofilização
Exemplo de Amostras Liofilizadas
Leite Desnatado
Cogumelo Champignon
Sorvete de Astronauta
Vantagens - LyoQuest
LyoQuest - TelStar Concorrência
Capacidade (Gelo)
5 Kg/24h ou 6 Kg/24h [Dependendo a versão]
2,0 Kg/24h
Capacidade da Bomba de
Vácuo 6,0 m³/h 2,5 m³/h
Temperatura de Trabalho
- 55 ºC ou - 85 ºC [Dependendo a versão]
- 55 ºC
LyoAlfa
• Alta capacidade de condensação (16,5 Kg ou 22 Kg) – dependendo do modelo;
• Display touch-screen;
• Câmara (condensador) em aço inoxidável AISI 316;
• Software de monitoramento (LyoLogger) – Opcional;
• Função de descongelamento automática;
• Duas escolhas de temperatura (de acordo com modelo): -55º ou -85ºC;
• Controle da pressão: controle de vácuo automático;
• Válvula de isolamento entre a câmara e o condensador (muito útil para testar o end point da liofilização através do controle do aumento da pressão na câmara.
LyoAlfa
LyoAlfa - Câmaras / Plataformas
Câmara
Plataforma com 12 portas múltiplas e base adaptadora
Câmara com sistema de vedação
Plataforma com 40 portas múltiplas
Frascos – Vials e Ampolas
Vials - 10 mL; - 13,5 mL; - 25 mL; Ampolas - 1 mL; - 2 mL; - 5 mL;
- Etc...
Frascos – Em forma de pêra / Fundo plano
Em forma de pêra - 100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL; Fundo Plano - 100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL;
Frascos – Fast Freezing
-100 mL - 250 mL; - 500 mL; - 1000 mL; •Filtro (de papel):
• Ø 30 mm (p/ 100 e 250 mL) • Ø 47 mm (p/ 500 e 1000 mL)
LyoBeta
• Pesquisa e Desenvolvimento
• Acompanha software básico (p/ monitoração)
– P/ controle, há outro (opcional): SCADA LyoSuite Software;
• Válvula Butterfly (isolar a câmara do condensador);
• Capacidade maior.
- Para saber mais, consulte a assessoria científica SPLABOR
Mercados
• Indústria Farmacêutica – Vacinas;
– Oncologia;
– Ciências Veterinárias;
• Medicina – Bancos de tecidos e ósseos;
• Indústria Alimentícia – Produtos específicos, Ex: geléia
real, extrato de cenoura, frutas, derivados do leite, especiarias;
• Indústria Química – Reativos feitos para analistas;
• Centros Biotecnológicos
- Produtos p/ saúde humana: câncer, coração, pressão, Alzheimer;
• Centros Oceanográficos
- Alimentos p/ peixes;
- Toxicidade em peixes;
• Agricultura e Pecuária
- Excrementos;
Dúvidas?
Obrigado!
Alisson Linard Assessor Científico [email protected]
Referência: Material de Apoio TelStar