Vorteile und Nachteile von Gefriertrocknern

I. Vorteile von Gefriertrocknern

Es gibt verschiedene Trocknungsverfahren wie Sonnentrocknung, Kochen, Backen, Sprühtrocknung und Vakuumtrocknung. Herkömmliche Trocknungsverfahren werden jedoch üblicherweise bei Temperaturen über 0 °C durchgeführt. Die resultierenden Produkte weisen in der Regel Volumenverlust und Verhärtung auf, wobei die meisten flüchtigen Bestandteile verloren gehen und einige hitzeempfindliche Substanzen denaturiert oder deaktiviert werden, manche sogar oxidiert werden. Daher unterscheiden sich die Eigenschaften des getrockneten Produkts deutlich von denen vor der Trocknung.

Die Gefriertrocknung wird im Allgemeinen unter 0 °C, d. h. im gefrorenen Zustand, durchgeführt. Erst in späteren Phasen, wenn der Restfeuchtegehalt reduziert wird, wird das Produkt auf Temperaturen über 0 °C, jedoch in der Regel nicht über 40 °C, erhitzt. Unter Vakuumbedingungen, bei denen Wasserdampf direkt sublimiert, verbleibt der Wirkstoff im während des Gefrierens gebildeten Eisgerüst und bildet eine schwammartige, poröse Struktur. Daher bleibt sein Volumen nach der Trocknung nahezu unverändert. Vor der Wiederverwendung löst er sich sofort nach Zugabe von Wasser für Injektionszwecke.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet die Gefriertrocknung folgende Vorteile:

1. Viele hitzeempfindliche Substanzen denaturieren nicht oder werden inaktiv.

2. Bei der Trocknung bei niedrigen Temperaturen ist der Verlust flüchtiger Bestandteile minimal.

3. Mikrobielles Wachstum und enzymatische Aktivität werden während der Gefriertrocknung gehemmt, wodurch die ursprünglichen Eigenschaften erhalten bleiben.

4. Da die Trocknung im gefrorenen Zustand erfolgt, bleibt das Volumen nahezu unverändert, wodurch die ursprüngliche Struktur erhalten und eine Konzentration verhindert wird.

5. Da das Wasser im Material nach dem Vorgefrieren als Eiskristalle vorliegt, sind die ursprünglich im Wasser gelösten anorganischen Salze gleichmäßig im gesamten Material verteilt. Während der Sublimation fallen die gelösten Substanzen aus, wodurch die Oberflächenverhärtung vermieden wird, die durch anorganische Salze verursacht wird, die von der Feuchtigkeit aus dem Inneren des Materials an die Oberfläche transportiert werden und bei herkömmlichen Trocknungsverfahren auftreten.

6. Das getrocknete Material ist locker und porös, schwammartig und löst sich bei Zugabe von Wasser schnell und vollständig auf, wodurch es seine ursprünglichen Eigenschaften nahezu sofort wiedererlangt.

7. Da die Trocknung unter Vakuum mit sehr wenig Sauerstoff erfolgt, werden einige leicht oxidierbare Substanzen geschützt.

8. Durch die Trocknung können 95–99 % oder mehr der Feuchtigkeit entfernt werden, sodass das getrocknete Produkt lange gelagert werden kann, ohne zu verderben.

9. Da sich das Material in einem gefrorenen Zustand bei sehr niedriger Temperatur befindet, ist die erforderliche Temperatur der Wärmequelle nicht hoch; Heizgeräte mit Raumtemperatur oder niedrigen Temperaturen sind ausreichend. Sind Gefrier- und Trockenkammer getrennt, benötigt die Trockenkammer keine Isolierung. Dies minimiert Wärmeverluste und ermöglicht eine effiziente Nutzung der Wärmeenergie.

II. Nachteile von Gefriertrocknern

Der Hauptnachteil der Vakuumgefriertrocknung sind die hohen Kosten. Da Vakuum und niedrige Temperaturen erforderlich sind, müssen Vakuumgefriertrockner mit einem Vakuumsystem und einem Tieftemperatursystem ausgestattet sein, was zu relativ hohen Investitions- und Betriebskosten führt.