동결 건조에 대한 소개 및 동결 건조기의 해부학 박스터 바이오 제약 솔루션의 그레고리 사차 박사에 가입하세요. 실험실 규모의 동결 건조기의 앞에 제시,박사. 사샤는 열전쌍의 배치,수동 로딩,동결 건조 사이클에 영향을 미치는 공정 파라미터 및 장비 설계에 대해 설명합니다. 응용 과학의 후크 대학은 동결 건조 과정을 제공합니다.
녹취록
자,먼저 동결 건조의 단계가 무엇인지,그리고 왜 우리가 그것을 할 것인지를 이해하는 것으로 시작합시다. 냉동 건조를 위한 기초는 우리가 그것의 재고 유효 기간을 연장하는 경우에 우리가 냉동 건조된 무언가를 필요로 하다 입니다,예를 들면,해결책에서 안정되어 있지 않습니다. 동결 건조는 우리의 휘발성 분자를 파괴하지 않고 제품에서 얼음이나 물,제거 할 수 있습니다. 반드시 휘발성,하지만 그 높은 열에 취약 할 수 있습니다. 그래서,이 제품들은 동결 건조기에 넣고 냉각 및 냉동 한 다음 승화로 얼음을 제거하기 위해 진공이 설정됩니다.
그래서,그 단계에는 먼저 바이알을 용액으로 채우고 그 바이알을 취하여 동결 건조기에 넣은 다음 바이알을 섭씨-40 도까지 냉각시키는 단계가 포함됩니다.
바이알을 식히고-40 으로 완전히 얼 수 있도록 약 2 시간을 가정 해 봅시다. 그리고 이제 우리는 진공을 시작할 수 있습니다.그 진공은 약 100 밀리 리터라고 할 수 있습니다.그리고 용액의 특성에 따라 그 열적 특성을 의미하므로 선반 온도를 -20 또는 그 이상으로 높일 수 있습니다.그 진공을 계속 끌어 당기는 동안. 저 단계는 1 차 건조 이다;저것은 우리가 대량 얼음을 제거하고 있는 곳에 이다.
벌크 얼음을 모두 제거한 후에는 제품의 온도를 높이는 것이 안전합니다. 그 냉동 물 모두 제거 되었기 때문에 안전합니다.
이제 우리는 냉동 물 떨어져 구동하기 위해 제품의 온도를 증가시킬 필요가있다. 이 섹션을 2 차 건조라고합니다.
또한 제 1 동결 단계 동안 사용될 수 있는 단계가 있다-그 단계는 어닐링으로 알려져 있다. 즉,제품이 결정화 될 수있는 경우,우리는 진공을 당기지 않고,제품의 온도를 증가 후 휴식을 허용하여 결정화를 장려 할 수있는 곳입니다. 그 단계는 어닐링으로 알려져 있습니다. 그 어닐링 시간은 결정화 성분의 결정화를 촉진하거나 심지어 얼음 결정의 성장을 촉진 할 수있는 분자 이동을위한 시간을 허용합니다.
그래서 우리의 목표는 바이알을 채우는 것이고,여기에 채워진 바이알의 예가 있습니다.우리의 목표는 동결 건조 후 채워진 용액의 높이와 부피를 유지하는 것입니다. 냉동 건조 제품의 예로,수락가능한 외관에,저것은 우리가 한것을 희망하는 것 이다. 우리가 하지 않기를 바라는 것은 이런 것을 생산하는 것입니다.이것은 붕괴입니다. 예를 들어,제품의 열 거동을 이해하지 못하고 1 차 건조 중에 임계 온도를 초과하는 경우에 발생합니다. 그것이 우리가 피하고 싶은 것입니다.
당신이 알아 차릴 수있는 다른 것은 용액 제제와 달리,이 제제는 부분적으로 장착 된 마개를 가지고 있다는 것입니다. 이 마개는 하나의 통풍구를 가지고 있음을 볼 수 있습니다. 그 단일 통풍구는 공정 중에 물 증기의 탈출을 허용합니다.
우리가 이동하기 전에,먼저 동결 건조기 자체에 대해 조금 이해하자.
냉동건조기에 조금 더 가까이 다가가겠습니다. 당신은 그것이 정면에 다른 약실을 가진 문이 다는 것을 볼 것이다,나는 분에 그것에 관하여 당신 말할 것이다. 내부,이 제품 챔버입니다. 제품 챔버에 세 개의 선반이 있습니다-이 세션 동안 데모의 용이성을 위해,우리는 충분한 공간이 있도록 나는 상위 두 개의 선반을 제기.
우리가 조금 더 아래로 보면,우리는 콘덴서를 참조하십시오. 콘덴서는 얼음이 콘덴서에 있는 이 코일에 덫을 놓는 승화 도중 물 수증기로 제거되는 곳에 입니다. 이 코일은 -65 또는 -70 주변의 온도로 유지됩니다. 이 카메라를 조금 올려보겠습니다.
어떻게 물 증기가 챔버로 응축기로 내려갈 수 있습니까? 이것은 기억해야 할 중요한 것입니다,모든 동결 건조기가 동일하게 만들어지는 것은 아닙니다. 이 동결 건조기는 제품 챔버와 콘덴서 사이에 스풀 조각으로 알려진 것을 가지고 있습니다. 그 스풀 조각은 그물과 같습니다. 나는 제거된 측면 판으로 나가 있는 다른 냉동 건조기에 당신을 주변에 자전할 것이다. 우리가 여기서 보는 것은,이 목 부분이 챔버와 응축기 사이에 있는 것을 볼 수 있습니다. 그것은 스풀 조각입니다. 그것은 몇몇 동결 건조기에는 스풀 조각이 없기 때문에 기억하는 것이 중요합니다. 그들은 단지이 제품 챔버를 가질 수 있으며,선반이 배치되는 제품 챔버 바로 옆에 정말 차가운 코일을 의미하는 콘덴서입니다. 이러한 코일은 제품의 온도에 영향을 줄 수 있습니다. 그것은 좋지도 나쁘지도 않지만 프로세스를 개발하고 전송할 때 알아야 할 것입니다. 다른 동결 건조기는 여전히 목을 가질 수 없습니다,하지만 챔버와 콘덴서 사이 바로이 벽,제기 및 프로세스의 단계에 따라 떨어지는 판과.
우리가 논의해야 할 또 다른 것은 어떻게이 바이알을 식힐 수 있습니까? 이 차가운 온도는 어디서 오는 것입니까?
이 선반은 비어 있습니다. 그들은 냉각 유체 또는 열전달 유체를 가지고 있으며,그 유체는 회전하고 흐릅니다. 다른 동결 건조 기 사이에 다른 다른 것은 그 유체가 어떻게 흐르는지입니다. 일부 선반에는 뱀 모양의 패턴이 위아래로 흐릅니다. 다른 선반 나선형 패턴으로 흐를 것이다,이 조금 과장,나는 그림에서 끔찍한 해요,하지만 나선형입니다.
우리는 왜 걱정합니까? 그 확실히 우리의 열이 선반에 배포하는 방법을 결정하기 때문에 우리는 관심. 어느 쪽도 장점이나 단점이 없습니다,그것은 선반에 가장자리 효과로 알려진 무언가가 있기 때문에 우리가 그 인식 할 필요가 있다는 것입니다. 약병들로 가득 찬 선반이 있을 때,선반의 안쪽,안쪽 부분에 있는 약병들은 가장자리에 있는 약병들보다 훨씬 더 시원할 것입니다. 어떤 효과로 오는 것은 벽 온도,문 온도,이 채널이 얼마나 넓은,그리고 얼마나 잘 그들은 전체 선반을 커버. 그것은 우리가 알고 있어야 할 것입니다.
우리가 작은 유리병을 채울 때,우리는 쟁반에 그(것)들을,여기 있습니다 우리의 실험실에 있는 수동 조작 채 웁니다. 우리는 트레이에 채워진 바이알을 가지고 있으며,모든 스토퍼는 부분적으로 앉아 있습니다.
당신은 전선의 무리를 알 수 있습니다. 이 전선은 열전대가 장착 된 바이알로 이어져 공정 중에 제품의 온도를 모니터링 할 수 있습니다. 여기에 그 안에 배치 열전쌍 유리 병입니다. 우리가 하려는 것은,이 열전대들이 점 센서이기 때문에,우리는 그 점을 가능한 한 가깝게 중앙 바닥에 있는 바이알의 중심에 맞추려고 합니다. 얼음이 제거되면 위에서 아래로 제거되기 때문입니다. 바닥은 추운 될 것입니다,그것은 우리에게 우리의 기본 건조 사이클이 완료 될 때의 측정을 제공 할 수 있습니다. 그것은 측정하는 가장 좋은 방법은 아니지만 가능한 측정입니다. 또한 제품의 고장점 온도에 얼마나 근접한지를 결정하는 방법이기도 합니다. 당신은 내가 앞에 배치 열전대를 가지고 있음을 알 수 있습니다,중간,및 센터. 다른 사람들은 다른 방법으로 그들을 배치합니다. 가장 추운 지역은 중앙에있을 것입니다,가장자리 지역은 그것이 얼마나 따뜻한 지 알려줄 것입니다—당신이 그 과정에서 경험할 수있는 가장 따뜻한 온도.
냉동 건조기에서 이들을 어떻게 배치합니까? 쟁반에,쟁반은 그것의 주위에 반지를 비치하고 있습니다,그래서 우리는 냉동 건조기에서 그것을 두고 우리가 밀 때 이 최고 부분을 앞으로 미끄러집니다. 이제 트레이의 바닥과 유리 병은 선반과 직접 접촉합니다. 우리는 다른 항구로 그 때 열전대를 폐쇄해서 좋습니다. 이를 통해 프로세스 전반에 걸쳐 제품 온도를 모니터링 할 수 있습니다.
우리가 알아야 할 다른 유형의 열전대 또는 온도 모니터링 시스템이 있습니다. 여기서 자세히 설명하지는 않겠습니다. 이것은 템프에서 일어난 일이고 여러분은 그것이 큰 것을 보게 될 것입니다,정말로 그렇게 큰 것이 아니라,그것에 유리 바닥이 있는 것을 보게 될 것입니다. 그 바닥에는 진동하는 크리스탈이 들어 있습니다. 그리고 그 진동이나 진동은 우리 제품의 온도로 직접 변환 될 것입니다.
우리가 이러한 무선 센서를 좋아하는 이유 중 하나는 그들이 우리의 생산 공정에서 사용할 수 있도록 증기 멸균 될 수 있으며,우리는 또한 이러한 전선의 모든이없는 것입니다. 열전대를 제조 영역에 배치하는 한 가지 과제는 우리가 불임 보증에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 생산 지역에서 우리는 테스트하거나 우리가 이상에 도달하고 부정적인 불임 보장에 영향을 미치지 않도록 문 앞에 가장 가까운 병을 모니터링 할 수 있습니다. 이 무선 열전대는 우리가 라인을 따라 튜브 및 온도 센서를 배치 할 수 있습니다,그들은 무작위로 전체 선반에 배치 할 수 있습니다.
이 열전대를 연결 한 후 문을 닫습니다. 콘덴서 챔버에 문을 닫은 다음 첫 번째 부분이 동결,1 차 건조 및 2 차 건조를 기억하면서 프로세스를 시작하십시오.
우리가 그 과정에서 감시하는 것들;1 차 건조. 1 차 건조 우리는 그것의 끝이 언제인지 결정하려고합니다. 그 끝은 우리가 우리의 작은 유리병에서 완전하게 얼음을 제거할 때,하나에 의해 결정되고,우리의 제품의 온도는 우리의 선반의 온도와 유사하게된다. 또 다른 방법,그리고 아마도 더 신뢰할 수있는 방법,이 방법은 선반 전체에 걸쳐 또는 전체 선반에 걸쳐 무슨 일이 일어나고 있는지 나타 내기 때문에 나는 더 신뢰할 수있는 말,그것은 비교 압력 측정이다. 이 동결 건조기에는 세트 포인트 압력을 측정하기위한 소형 압력계가 있습니다(예:100 밀리 리터 당 100 밀리 리터에있을 때 표시). 또 다른 압력 측정은 피 라니 게이지로 알려진 저항 압력 측정입니다. 이 전기 저항은 챔버의 물 증기 수준에 영향을받습니다. 물 증기가 높을 때,피라니 게이지에 의해 기록된 압력은 압축 압력계에 의해 기록된 압력보다 훨씬 높습니다. 이 물 증기의 모든 우리의 제품 챔버에서 제거 하는 경우의 측정을 제공 합니다. 이 시점에서 피라니 게이지 측정은 소형 압력계 측정과 매우 유사해질 것입니다. 그것은 우리가 이제 2 차 건조를 진행할 수 있음을 알려줍니다.
여기에 두 가지 작은 단계가 있습니다. 하나는 수증기를 제거할 때 그 압력의 균형을 맞추기 위해 챔버로 들어가는 물입니다. 계속해서,이 과정을 통하여,제거된 물 증기를 대체하는 약실로 질소 블리드 소량의 질소가 있습니다. 그것은 이 작은 유리병이 마지막으로 밀봉될 때,질소의 환경의 밑에 밀봉된다는 것을 의미합니다.
내가 만지고 싶은 다음 부분은 무엇입니까? 이 상자는 무엇입니까? 우리가 과정에서 알아야 할 것이 있습니다. 즉,우리 제품의 최종 잔류 수분은 무엇입니까? 우리는 우리가 높은 수준의 잔류 수분,매체,그리고 낮은을 나타냅니다 그 단계 동안 샘플을 채취 할 수 있도록하기 원하기 때문에 우리는 차 건조의 끝으로 그 다음 보조 건조에보고 시작합니다. 우리는 그 견본을 가지고 가고,안정성에 두고,잔여 습기의 효력을 시험합니다. 그것은 우리가 얼마나 낮게 가야 하는지를 말해줍니다.
그런 다음 필요한 잔류 수분 수준을 알게되면 이제 원하는 수준의 잔류 수분에 도달하기 위해 선반 온도에서 얼마나 오래 보관해야하는지 알 필요가 있습니다. 우리는 챔버에서 샘플을 채취하여 그 모든 작업을 수행합니다. 우리는 진공을 완전히 깨지 않고 그렇게하기를 원합니다. 그 일을하는 한 가지 방법이 도둑 샘플러입니다. 이 도둑 견본집은 정면에 문이 있습니다,우리는 장소로 그것을 밀봉해서 좋습니다,약실로 직접 들어가는 뒤에 문이 있습니다. 우리는 내부 문을 열 수있을 때까지이 외부 상자에 진공을 당길 수 있습니다. 우리가 그렇게 할 때 우리는 이제 챔버의 내부 부분에 접근 할 수 있습니다.
우리는이 팔에 도달 할 수 있습니다,그것은보기 어려울 수 있지만,팔의 끝 부분에 약간의 잡는 장치가있다. 우리는 거기에 도달 할 수 있습니다,샘플을 당겨,그것을 당겨,그것을 밀봉,다음 샘플이 특정 잔류 수분을 나타내는 프로세스의 그 시점에서 캡처 한. 닫아
과정의 끝에,당신이 진공의 밑에 밀봉하고 싶다는 것을 있건 없건 간에 지금 당신의 선택입니다. 진공의 밑에 바다표범 어업은 우리가 마개를 밀봉하기 위하여 우리의 선반을 압축할 때 우리가 거기 진공 안에 아직도 다는 것을 확인한다는 것을 의미합니다. 그것이 마개가 봉인되는 방법입니다. 선반은 작은 유리병이 선반과의 위 접촉할 때까지 단추를 사용하여 올려지고 마개를 밀봉하기 위하여 눌러집니다.
제가 만져보고 싶은 또 하나의 물품이 있는데,이것이 바로 수증기를 제거하는 원동력일까요? 진공이 작은 유리병에서 그것을 당긴다 고 이다 고 일반적인 오해 이다. 그건 정말 어떻게 작동 하지 않습니다. 우리가 1 차적인 건조 도중 하고 있는 무엇을 우리의 원한 제품 온도를 얻기 위하여 약실 및 선반 온도에 있는 압력을 조정하고 있습니다. 그렇게함으로써,우리는 거기 챔버 사이의 압력 차이를 설정하고,또한 온도 차이. 그 압력 차이는 챔버에 얼음의 증기압이 매우 낮다. 우리는 매우 낮은 챔버 압력을 가지고 있습니다. 여기에서,우리는 승화의 비율을 증가하는 것을 돕는 매우 더 높은 온도가 있습니다. 그것이 생길 때 압력 미분은 없다. 얼음의 증기압이 훨씬 더 높아져서 수증기를 제거하고 있습니다.그리고 지금 수증기는 매우 낮은 압력 영역,낮은 온도에 갇혀 있습니다.응축기의 코일에 갇혀 있습니다.물
그것은 동결 건조에 대한 당신의 소개와 동결 건조기의 해부학에 대한 당신의 소개입니다. 나는 우리가 더 자세히 갈 수 있도록 당신이 짧은 코스 워크숍에 대한 우리와 함께 할 수 있기를 바랍니다.