1 Değerinde GWP ile nasıl bir dondurarak kurutma soğutma
sistemi yaparız?
29 Nov 2021
Eskiden, ozon tabakasının incelmesini önlemek için endüstriyel soğutucu akışkanlar geliştirildi, fakat bunlar küresel ısınmaya katkı bakımından halen yüksek bir potansiyele sahip.
Farmasötik dondurarak kurutma uygulamaları için şu anda kullanılan soğutucu akışkanların gittikçe azaldığını ve 2030 itibariyle piyasadan kalkabileceğini göz önüne alan GEA Pharma & Healthcare, ticari ölçekli dondurarak kurutma uygulamalarında doğal soğutucu akışkanlar kullanan alternatif düşük ısılı soğutma çözümleri arayışındadır.
Endüstriyel dondurarak kurutma
Kan plazmasının dengelenmesi için yapılan ilk çalışmalardan itibaren, dondurarak kurutma, yaşam bilimleri endüstrilerinde 50 yılı aşkın bir süredir kullanılmaktadır. Bu süreçte, dondurarak kurutucu veya liyofilizatör, düşük ısıda vakumlu kurutma için kullanılan basit bir cihaz iken gelişerek oldukça sofistike ve entegre bir sisteme dönüşmüştür. Mevcut seçenekler, bir ürünün teknik ve biyolojik spesifikasyonlara uygun olarak tutarlı bir şekilde teslim edilmesini ve bunu yaparken de ekonomik, güvenlik ve çevresel hususları göz önünde bulundurmayı sağlamak için bir dizi işlemi bir araya getirmektedir.
Dondurarak kurutma, tipik olarak kolay bozulan bir malzemeyi korumak amacıyla veya bu malzemeyi nakliye ve depolamaya daha elverişli hale getirmek amacıyla kullanılan bir dehidrasyon işlemidir. Dondurarak kurutma, materyali dondurma ve daha sonra onu çevreleyen basıncı azaltarak materyalin içerdiği donmuş suyun katı halden gaz haline doğrudan süblimleşmesini sağlama prensibine dayanır. Soğutucu akışkanların kullanımı tüm prosedür için esastır.
GEA, bağımsız bir prosese ve ürün gereksinimlerine özel olarak adapte edilebilecek bir dondurarak kurutucu soğutma sisteminin mekanik veya kriyojenik olarak uygulamaya konması için çeşitli seçenekler sunmaktadır. Dondurarak kurutma işlemleri için uygun bir çözüm seçerken dikkate alınması gereken iki önemli husus, soğutma sıcaklığı ve soğutma kapasitesidir.
Konvansiyonel sentetik soğutucu akışkanların kullanımı giderek azalmakta ve kısıtlayıcılığı gittikçe artan kanunlar da küresel ısınma potansiyeli (GWP) yüksek olan kimyasalların kullanımını Montreal ve Kyoto Protokolleri uyarınca yasaklamaktadır ve doğal soğutucu akışkanları kullanan bir kompresör kaskat sistemine (çok kademeli termodinamik döngü) yatırım gittikçe pragmatik hale gelecektir. Bu sebeple, dondurarak kurutma uıygulamalarına yönelik tüm GEA soğutma üniteleri, mümkün olan en fazla sayıda işlem ve ürün ihtiyaçlarını karşılamak üzere doğal soğutucu akışkanlarla çalışacak şekilde tasarlanmaktadır.
Kullanılabilir birkaç bileşikten birisi etandır (C2H6). Çok düşük kaynama noktası (–88.5 °C) sayesinde, etan kaskat soğutma sistemleri ile uyumludur. Örneğin bir indirekt silikon yağı-soğutmalı buz kondenserinde, –80 °C’den düşük ısılar elde edilebilmektedir. Bununla birlikte, bir de dezavantaj söz konusu; etan da dahil bazı doğal soğutucu akışkanlar patlayıcıdır ve ATEX Yönergesine uygunluk açısından ekstra dikkat ve özen ile kullanılmalıdır. Ancak, GEA gibi şirketler, bu sistemleri mümkün olan maksimum seviyede güvenli kılacak deneyime ve uzmanlığa sahiptir. Hem ürünü hem de operatörü korumak amacıyla, GEA, bu tür bir sistemin standart bir farmasötik ortamda kullanıma hazır olmasını sağlamak için gerekli tüm güvenlik önlemlerinin yanı sıra patlayıcı özellikteki soğutucu akışkanlarla çalışan her kaskat sistemin etrafına bir de muhafaza tesisini dahil etmektedir.
GEA, karbon dioksitle (CO2) soğutma sistemini de içeren dondurarak kurutucular için yenilikçi bir hava devridaim sistemi geliştirmiş durumda. Yüksek randıman ve güvenilirlik seviyelerine sahip olduğu kanıtlanmış LYOAIR® sistemi, özel ATEX ekipmanları olmadan kullanılabilir ve ATEX donanımlı olmayan bir odaya monte edilebilir.
GWP 1 değeri neden bu kadar önemli?
GEA CO2 güçlendirici sistemleri, –50 °C’ye kadar varan düşük ısılara ulaşabilmektedir ve birçok ürün dondurma uygulaması için uygundur. LYOAIR® soğutma sistemi, doğal soğutucu akışkanlar kullanır ve GWP değeri 1’dir. Neden bu kadar önemli? GWP skalası, farklı gazların küresel ısınmaya etkilerinin karşılaştırılabilmesi için geliştirilmiştir. Daha açık söylemek gerekirse, bir gazın 1 tonluk emisyonunun belirli bir süre dahilinde 1 ton CO2’ye kıyasla ne kadar enerjiyi absorbe edeceğini gösteren bir ölçüdür. GWP ne kadar büyük olursa, gazın dünyayı ısıtma değeri de o kadar fazla olur. Dolayısıyla, düşük olması daima iyidir ve 1 olabildiğince iyi bir değerdir.
Özet olarak, GEA LYOAIR®, 2015 florlu sera gazların yönergesine uygun doğal soğutucu akışkanlar kullanır ve son derece etkin ve ekonomik üçüncü-taraf kompresörlerinin entegre edilebilmesi avantajına sahiptir. Bir hava devridaim sisteminin bir CO2 güçlendirici ile birlikte kullanılması, dondurarak kurutucuların sıradan bir hava devridaim sistemine göre daha düşük enerji harcamasını sağlar. Dikkate değer avantajları arasında ayrıca patlayıcı veya toksik doğal gazların ortadan kaldırılmış olması, az titreşim, daha sessiz çalışma ve sıfır GWP sayılabilir. Ayrıca, bakımı kolay olup sıvı nitrojen alternatiflerini kullanma açısından daha az maliyetlidir.
