Como fazemos um sistema de resfriamento por liofilização
com um GWP de 1?
29 Nov 2021
No passado, os refrigerantes industriais foram aprimorados para evitar a destruição da camada de ozônio, mas ainda têm um alto potencial de contribuir para o aquecimento global.
Uma vez que a disponibilidade de refrigerantes usados atualmente para aplicações farmacêuticas de liofilização já está baixa - e pode muito bem já ter desaparecido do mercado até 2030 - a GEA Pharma & Healthcare está procurando soluções alternativas de resfriamento de baixa temperatura que usem refrigerantes naturais no mercado aplicações de liofilização em escala comercial.
Liofilização industrial
Desde suas primeiras aplicações na estabilização do plasma sanguíneo, a liofilização tem sido usada nas indústrias de ciências biológicas há mais de 50 anos. Durante esse período, o liofilizador - ou lyophilizer - evoluiu de um dispositivo simples para secagem a vácuo em baixa temperatura para um sistema integrado extremamente sofisticado. As opções atuais combinam uma série de processos para garantir que um produto seja fabricado de forma consistente de acordo com as especificações técnicas e biológicas, ao mesmo tempo que considera as questões econômicas, de segurança e ambientais.
A liofilização é um processo de desidratação que normalmente é usado para preservar um material perecível ou tornar o material mais conveniente para transporte ou armazenamento. A liofilização funciona congelando o material e depois reduzindo a pressão ao redor para permitir que a água congelada no material sublime diretamente da fase sólida para a fase gasosa. O uso de refrigerantes é fundamental em todo o procedimento.
A GEA oferece uma variedade de opções para a implementação de um sistema de refrigeração de liofilizador, tanto mecânico quanto criogênico, que pode ser especificamente adaptado para os processos individuais e os requisitos do produto. As duas principais considerações quando se escolhe uma solução adequada para processos de liofilização são a temperatura de refrigeração e a capacidade de resfriamento.
Como os refrigerantes sintéticos convencionais estão se tornando menos comuns e leis cada vez mais restritivas proíbem o uso de produtos químicos com alto potencial de aquecimento global (GWP) - de acordo com os Protocolos de Montreal e Kyoto - investir em uma cascata de compressores (ciclo termodinâmico de múltiplos estágios) que use refrigerantes naturais se tornarão cada vez mais pragmáticos. Consequentemente, todas as unidades de refrigeração da GEA para aplicações de liofilização foram projetadas para operar com refrigerantes naturais para atender a uma ampla variedade de necessidades de processos e produtos.
Um dos compostos menos utilizáveis é o etano (C2H6). Devido ao seu ponto de ebulição muito baixo (–88,5°C), o etano é compatível com sistemas de resfriamento em cascata. Em um condensador de gelo resfriado a óleo de silicone indireto, por exemplo, é possível alcançar temperaturas de menos de -80°C. No entanto, há um porém; alguns refrigerantes naturais, incluindo o etano, são explosivos e precisam ser manuseados com cuidado adicional para cumprir a Diretiva ATEX. No entanto, empresas como a GEA têm experiência e conhecimento para tornar esses sistemas o mais seguros possível. Para garantir a proteção do produto e do operador, a GEA incorpora uma instalação de contenção ao redor de cada cascata que trabalha com refrigerantes explosivos - incluindo todas as medidas de segurança necessárias para garantir que este sistema esteja pronto para uso em um ambiente farmacêutico padrão.
A GEA desenvolveu agora um sistema inovador de ciclo de ar para liofilizadores que também incorpora resfriamento com dióxido de carbono (CO2). O sistema LYOAIR®, que tem demonstrado altos níveis de rendimento e confiabilidade, pode ser operado sem equipamento ATEX especial e instalado em uma sala equipada não-ATEX.
Por que um GWP de 1 é tão importante?
Os sistemas de reforço de CO2 da GEA podem atingir temperaturas de até –50°C e são adequados para uma ampla variedade de aplicações de congelamento de produtos. O sistema de resfriamento LYOAIR® usa refrigerantes naturais e tem um GWP de 1. Por que isso é importante? A escala GWP foi desenvolvida para permitir comparações dos impactos de diferentes gases no aquecimento global. Especificamente, é uma medida de quanta energia as emissões de 1 tonelada de um gás irão absorver durante um determinado período de tempo em comparação com as emissões de 1 tonelada de CO2. Quanto maior o GWP, mais um determinado gás aquecerá a Terra. Portanto, quanto menor, melhor e 1 é o melhor possível.
Em resumo, o GEA LYOAIR® emprega refrigerantes naturais que estão em conformidade com a regulamentação de 2015 sobre gases fluorados com efeito de estufa e se beneficia da integração de compressores de terceiros altamente eficientes e econômicos. A combinação de um sistema de ciclo de ar com um reforço de CO2 oferece um menor consumo de energia para liofilizadores em comparação com um sistema de ciclo de ar normal. Os benefícios notáveis também incluem a eliminação de gases naturais explosivos ou tóxicos, menos vibração, funcionalidade mais silenciosa e nenhum GWP. Também é fácil de manter e significativamente mais barato operar as alternativas de nitrogênio líquido.
