Как привести систему охлаждения для сублимационной сушки
к ПГП 1?
29 Nov 2021
В прошлом прибегали к совершенствованию промышленных хладагентов с целью предотвращения разрушения озонового слоя, но они, тем не менее, все еще вносят значительный вклад в глобальное потепление.
Учитывая, что доступные ресурсы используемых в настоящее время хладагентов для сублимационной сушки в фармацевтической промышленности уже на исходе — и вполне возможно, что к 2030 году они вовсе исчезнут с рынка — компания GEA Pharma & Healthcare занялась поиском альтернативных решений низкотемпературного охлаждения с использованием натуральных хладагентов для сублимационной сушки в промышленных масштабах.
Промышленная сублимационная сушка
Начиная с самого раннего применения для стабилизации плазмы крови, сублимационная сушка используется в медико-биологической промышленности уже более 50 лет. За это время сублимационная сушилка — или лиофилизатор — превратилась из простого устройства для вакуумной сушки при низкой температуре в чрезвычайно сложную интегрированную систему. Существующие варианты сочетают в себе ряд процессов для обеспечения стабильного соответствия получаемого продукта техническим и биологическим характеристиками, учитывая при этом вопросы экономики, безопасности и охраны окружающей среды.
Сублимационная сушка представляет собой процесс обезвоживания, который стандартно используется для сохранения скоропортящихся материалов или для приведения материалов в более удобное для транспортировки или хранения состояние. Сублимационная сушка осуществляется путем замораживания материала с последующим снижением давления воздуха, что приводит к переходу замерзшей воды в материале из твердой фазы сразу в газообразную. Использование хладагентов является основополагающим для всей процедуры.
GEA предлагает различные варианты реализации холодильной системы сублимационной сушилки, будь то механической или криогенной, которые могут быть специально адаптированы к индивидуальным требованиям технологического процесса и продукта. Два основных момента при выборе подходящего решения для процессов сублимационной сушки — это температура охлаждения и холодопроизводительность.
Поскольку обычные синтетические хладагенты становятся все менее распространенными, а все более рестриктивное законодательство запрещает использование химических веществ с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП) согласно Монреальскому и Киотскому протоколам инвестиции в компрессорный каскад (многоступенчатый термодинамический цикл), использующий натуральные хладагенты, становятся все более прагматичными. Соответственно, все холодильные установки GEA для применения в сублимационной сушке были разработаны для использования натуральных хладагентов с целью удовлетворения широкого спектра технологических потребностей и требований, предъявляемых к продукции.
Одним из немногих пригодных для использования соединений является этан (C2H6). Благодаря очень низкой температуре кипения (-88,5 °C) этан совместим с каскадными системами охлаждения. В ледовом конденсаторе с опосредованным охлаждением силиконовым маслом, например, может быть достигнута температура менее -80 °C. Однако есть и обратная сторона: некоторые натуральные хладагенты, включая этан, взрывоопасны, и с ними необходимо обращаться с особой осторожностью в соответствии с требованиями директивы ATEX. Тем не менее, компания GEA обладает всем необходимым опытом и знаниями, которые позволяют обеспечить максимальную безопасность этих систем. Для обеспечения защиты как продукции, так и операторов, GEA внедряет защитную оболочку вокруг каждого каскада, работающего со взрывоопасными хладагентами — включая все необходимые меры безопасности, чтобы гарантировать готовность такой системы к применению в типовых условиях в фармацевтической промышленности.
Компания GEA разработала инновационную систему охлаждения с воздушным циклом для сублимационных сушилок, которая также включает в себя охлаждение углекислым газом (CO2). Система LYOAIR®, продемонстрировавшая высокие показатели производительности и надежности, может эксплуатироваться без специального оборудования ATEX и устанавливаться в помещении, не оборудованном по стандарту ATEX.
Почему так важен показатель ПГП 1?
Бустерные системы GEA CO2 могут достигать температуры до -50 °C и подходят для выполнения широкого спектра задач по замораживанию продуктов. В системе охлаждения LYOAIR® используются натуральные хладагенты с показателем ПГП, равным 1. Почему это так важно? Шкала ПГП была разработана для того, чтобы можно было сравнивать воздействие различных газов на глобальное потепление климата. Точнее, это мера того, сколько энергии будет поглощено при выбросах 1 тонны газа за определенный период времени по сравнению с выбросом 1 тонны CO2. Чем больше показатель ПГП, тем больше данный газ нагревает Землю. Таким образом, чем меньше, тем лучше, а 1 — это просто «лучше не бывает».
В целом, GEA LYOAIR® использует натуральные хладагенты, которые соответствуют требованиям 2015 года по фторированным парниковым газам, и выигрывает от интеграции высокоэффективных и экономичных компрессоров сторонних производителей. Комбинация систему охлаждения с воздушным циклом с бустером CO2 обеспечивает более низкое потребление энергии для сублимационных сушилок по сравнению с обычной системой охлаждения с воздушным циклом. К значительным преимуществам также относится отсутствие взрывоопасных или токсичных природных газов, меньшая вибрация, более тихий режим работы и отсутствие ПГП. Она также проста в обслуживании и значительно дешевле в эксплуатации, чем альтернативные варианты с жидким азотом.
