فریز درایر چیست؟

فریز درایر (cryodesiccation) یا خشک کن های انجمادی از کاربردی ترین تجهیزات در صنعت داروسازی و مواد غذایی می باشد که به منظور آبگیری و خشک کردن مواد فاسد شدنی مورد استفاده قرار میگیرد. این تجهیزات بر اساس نحوه عملکرد و روند خشک کردن مواد موجود در آنها به گروه های مختلفی تقسیم بندی شده و کاربردهای متفاوتی دارند.

شرکت شیمی داروی میخک فارما در ادامه به هر آنچه که باید درباره انواع فریز درایر (لیوفیلیزاسیون)، نحوه عملکرد، مزایا، معایب و اجزای مختلف موجود در این تجهیزات و قیمت آنها اشاره خواهد داشت. آنچه در این مقاله خواهید خواند:

فریز درایر چیست؟

فرآیند آبگیری و حذف رطوبت از مواد غذایی، میوه و سبزیجات و همچنین در عملیات داروسازی از بهترین راهکارها برای جلوگیری از فاسد شدن و همچنین کمک به کاهش وزن و جا به جایی آسان آنها می باشد. فریز درایر (freeze-drying) یکی از تجهیزات مورد استفاده در این زمینه می باشد که برای حذف رطوبت ترکیبی از انجماد و تصعید را پیاده سازی می کند.

این شیوه برای اولین بار در سال ۱۹۰۶ در فرانسه توسط آرسن داآرسونوال و فردریک برداس ارائه گردید و در نهایت دانی هریس در سال ۱۹۱۱ تغییراتی در آن ایجاد نمود. به مرور دستگاه های فریز درایر با تغییر و تحول زیادی مواجه شده و در حال حاضر انواع مختلفی از آنها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.

عملکرد فریز درایر

همان طور که اشاره شد، این گروه از خشک کن ها عملیات آبگیری را با انجماد و تصعید انجام می دهند. به طور خلاصه نحوه عملکرد فریز درایر یا خشک کن انجمادی شامل موارد زیر می باشد:

• مواد غذایی و دارویی در داخل دستگاه قرار گرفته و با کاهش دما به صورت کامل انجماد انجام میشود. انجماد مواد غذایی در این مرحله توسط حمام سرد یا فریزر انجام شده و دمای کمتر از نقظه سه گانه کاهش پیدا خواهد کرد.
• پس از یخ زدگی کامل و انجماد این مواد، به منظور آبگیری به صورت ناگهانی فشار هوا تا حد زیادی کاهش پیدا نموده به ماده دما و گرما داده شده و باعث میشود تا آب موجود در مواد غذایی از حالت جامد به بخار تبدیل شود. به عبارت دیگر، در این مرحله فرآیند تصعید انجام میشود. به دلیل حفظ ساختار ماده در این مرحله افزایش دما به کندی انجام میشود و در نهایت باعث میشود تا ۹۵ رطوبت موجود در ماده حذف گردد. این مرحله اصطلاحا خشک کردن اولیه نامیده میشود.
• آخرین گام در عملکرد فریز درایر، خشک کردن ثانویه می باشد که در آن تلاش میشود تا با افزایش درجه حرارت، پیوند یونی مولکول های آب باقی مانده در ماده شکسته شود. در این مرحله تنها یک تا ۵ درصد ز رطوبت در ماده باقی مانده و مابقی حذف میشوند. در نهایت به کمک گازهای بی اثر خلا از بین میرود و ماده خشک شده ساختاری متخلخل خواهد داشت.

ماده غذایی یا دارویی پس از پشت سرگذاشتن این سه مرحله در فریز درایر، ساختاری متخلل با رطوبت بسیار کم خواهد داشت. لازم به ذکر است که متخلخل بودن ساختار این مواد شرایطی را فراهم می کند تا جذب دوباره آب در آن به آسانی صورت گیرد و رنگ و طعم و تازگی آنها نیز بدون تغییر حفظ شود.

انواع فریز درایر

بر اساس نحوه عملکرد و ساختار کلی دستگاه های فریز درایر می توان آنها را به سه گروه کلی تقسیم بندی نمود که عبارتند از:

• منیفولد (Manifold): این گروه از خشک کن های انجمادی بیشتر برای محیط های آزمایشگاهی کاربرد داشته و در زمان کوتاه، منجر به خشک شدن مواد مایع می گردد.  
• خشک کن انجمادی چرخشی: این گروه از فریز دایرها دارای مخزن استوانه ای بوده و به دلیل چرخشی بودن آن، تمام بخش های مواد به صورت یکنواخت خشک میشوند.
• فریز درایر سینی دار: دستگاه های خشک کن انجمادی که دارای سینی می باشند، به دلیل پیاده سازی هر دو مرحله خشک کردن، در نهایت مواد را با کمترین درصد رطوبت ارائه می دهند. این دستگاه ها بزرگ تر از نوع منیفولد بوده و برای خشک کردن طیف گسترده ای از مواد مورد استفاده قرار میگیرند.

تولید کننده فریزدرایر

فریزدرایر برای خشک کردن مواد حساس به حرارت، ساخت داربست های سلولی، خشک کردن مواد زیستی و آلی می تواند یکی از گزینه های عالی باشد. بنابراین برای استفاده از این دستگاه، شما می توانید آن را از   تولید کننده فریزدرایر ایرانی یا خارجی تهیه نمایید. دستگاه های ایرانی ضمن دارابودن تمامی شاخصه های کیفی از قیمت مناسب تری برخوردارتر هستند و نمونه های خارجی سابقه بیشتری در این عرصه دارند. در هر صورت شما برای خرید یک محصول تخصصی نیاز به مشاوره با کارشناسان متخصص این حوزه هستید تا بتوانید با توجه به نیازهایی که دارید، فریزدرایر هماهنگ با خواسته خود را بخرید.

اجزای دستگاه های خشک کن انجمادی

با توجه به نحوه عملکرد و همچنین نوع موادی که می توان به این روش آبگیری نمود، لازم است در دستگاه های فریز درایر اجزای مختلفی به کار رود. از جمله اجزایی که در تمام خشک کن های انجمادی موجود می باشند می توان به موارد زیر اشاره نمود:

محفظه برای قرار گرفتن ماده مورد نظر، مخزن کندانسور، شلف و سینی، سیستم تبرید، سیستم وکیوم و خلا، سیستم کنترل خلا، سیستم سیرکولاسیون و سیستم های SIP و CIP محفظه مورد استفاده در این تجهیزات باید به صورت صیقل یافته باشند و از فولاد ضد زنگ تولید شوند. همچنین لازم به ذکر است که در این خشک کن ها از سیستم تبرید موجود می باشد که برای سرد کردن کندانسور از نیتروژن مایع و کمپرسور در آن استفاده میشود.

مزایا و معایب خشک کن انجمادی

با توجه به نحوه عملکرد خشک کن های انجمادی و ایجاد ساختار متخلخل با درجه بسیار پایین از رطوبت در آن، مواد خشک شده با این روش دارای عمر نگهداری بسیار بالایی می باشند. علاوه براین، به محض کاهش دما و افزایش رطوبت محیط، مواد حالت تازگی خود را مجدد بدست آورده و طعم و بوی آنها نیز تغیر پیدا نخواهد کرد.

البته لازم به ذکر است که مواد غذایی و دارویی بعد از خشک شدن به این شیوه باید بسته شوند و امکان نفوذ رطوبت و هوا به آنها وجود نداشته باشد. در غیر این صورت شرایط برای رشد میکروب ها درون مواد فراهم شده و این یکی از معایب فریز درایرها می باشد.

فریز درایر آزمایشگاهی

جنگ جهانی دوم آغاز استفاده از اولین فریز درایر بود زیرا در طول جنگ، سربازهای زخمی نیاز به خون و پنسیلین داشتند و طبیعتا برای فاسد نشدن، نیاز به وسیله ای مثل یخچال داشتند. پلاسمای خون در این دستگاه بدون تغییر در خواص ماکرومولکول‌ها و پروتئین‌های موجود در آن به صورت پودر درآمد و در میدان جنگ تنها با اضافه کردن مقداری آب جان انسان‌ها را نجات بخشید. تولید داروهایی مثل پنیسیلین نیز همین روند را داشتند.

فریز درایر آزمایشگاهی به این دلیل بسیار مهم است که  شرکت‌های داروسازی جهت افزایش عمر محصولات خود مانند واکسن‌های ضد ویروس، بیولوژیک‌ها و سایر موادی که تزریق می‌شوند؛ از آن استفاده می کنند. مواد تولید شده مانند واکسن‌ها پس از رطوبت زدایی درون محفظه‌ای شیشه‌ای بنام آمپول ریخته می ‌شوند تا بتوان به راحتی آن‌ها را ذخیره کرد. از دیگر موارد استفاده این دستگاه و فرآیند در صنعت داروسازی، کاربرد آن در تولید قرص است که استفاده از آن سبب میزان کمتری افزودنی است. فریز درایرهای مورد استفاده در صنایع داروسازی دارای الزامات GMP خاصی می ‌باشند و بر اساس URS توافقی طراحی و ساخته می‌ شوند. 

مواد بیولوژیکی مناسب برای فریزدرای :

• واکسن و آنتی بادی
• آنتی بیوتیک ها
• پلاسمای خون، پروتئین ها، آنزیم ها، هورمون ها
• ویروس و باکتری ها

کاربرد فریز درایر

از اصلی ترین کاربردهای خشک کن های انجمادی می توان به صنایع غذایی و خشک کردن میوه ها اشاره نمود. علاوه براین، از این تجهیزات در صنایع داروسازی نیز استفاده شده و برای نگهداری از واکسن های ویروسی زنده کاربرد زیادی دارند. از دیگر کاربردهای خشک کن های انحمادی می توان به پتروشیمی و پزشکی اشاره نمود.