יישום של ליופיליזציה

ייבוש המוצר בהקפאה צריך להתבצע במכשיר מסוים, הנקרא מכונת ייבוש בהקפאה ואקום, או בקיצור מכונת ייבוש בהקפאה.

מייבש ההקפאה מחולק לארבעה חלקים עיקריים: מערכת קירור, מערכת ואקום, מערכת חימום ומערכת בקרה. על פי המבנה, הוא מורכב מקופסת ייבוש בהקפאה או קופסת ייבוש, מעבה או מעבה אדי מים, מקפיא, משאבת ואקום ושסתום, אלמנט בקרה חשמלי וכן הלאה.

קופסת הייבוש בהקפאה היא קופסת טמפרטורה גבוהה ונמוכה שניתן לקרר לכ--40 מעלות ולחמם לכ-50 מעלות בערך. זה גם מיכל סגור שניתן לפינוי. זהו החלק העיקרי של מכונת ייבוש ההקפאה. את המוצרים שצריך לייבוש בהקפאה מניחים על לוחות המתכת השכבות בקופסה והמוצרים מוקפאים ומחממים בוואקום להענקת וייבוש המים במוצרים.

המעבה הוא גם מיכל אטום לוואקום עם משטח ספיחה מתכתי ובתוכו שטח פנים גדול. ניתן להוריד את הטמפרטורה של משטח הספיחה אל מתחת ל--40 מעלות, וניתן לשמור על טמפרטורה נמוכה זו כל הזמן. תפקידו של המעבה הוא להקפיא ולספוג את אדי המים מהסובלימציה של המוצר בקופסת ייבוש ההקפאה על פני המתכת שלו.

קופסת הייבוש בהקפאה, הקבל, צינורות הוואקום והשסתומים, יחד עם משאבת הוואקום, מהווים את מערכת הוואקום של מכונת ייבוש ההקפאה. מערכת הוואקום אינה דורשת דליפת אוויר. משאבת הוואקום היא חלק חשוב ממערכת הוואקום ליצירת ואקום. מערכת ואקום חיונית לייבוש סובלימציה מהיר של המוצר.

מערכת הקירור מורכבת ממקפיא, קופסת ייבוש בהקפאה וצינורות בתוך המעבה. המקפיא יכול להיות שני סטים עצמאיים, או סט אחד יכול לשמש יחד. תפקידו של המקפיא הוא לקרר את קופסת הייבוש בהקפאה ואת הקבל כדי ליצור ולשמור על הטמפרטורה הנמוכה הנדרשת לעבודתם. יש לו שתי שיטות: קירור ישיר וקירור עקיף.

למערכת החימום שיטות חימום שונות למייבשי הקפאה שונים. חלקם משתמשים בשיטת החימום החשמלי הישיר; חלקם משתמשים במדיום הביניים לחימום, והמדיום הביניים מופץ ברציפות על ידי משאבה. תפקידה של מערכת החימום הוא לחמם את המוצר בקופסת ייבוש בהקפאה, כך שניתן לבצע סובלימציה רציפה של הלחות במוצר ולעמוד בדרישות הלחות השיורית שצוינו.

מערכת הבקרה מורכבת ממתגי בקרה שונים, מכשירי חיווי והתאמה (ראה איור 1) וכמה מכשירים אוטומטיים, שיכולים להיות פשוטים או מורכבים יחסית. בדרך כלל, למייבש הקפאה עם דרגת אוטומציה גבוהה יותר יש מערכת בקרה מסובכת יותר. תפקידה של מערכת הבקרה הוא לשלוט במייבש ההקפאה באופן ידני או אוטומטי, ולשלוט בפעולה הרגילה של המכונה להקפאת מוצרים יבשים העומדים בדרישות.

הליך הייבוש בהקפאה הוא כדלקמן: לפני הייבוש בהקפאה יש לארוז את המוצרים המיועדים לייבוש בהקפאה בכלים מתאימים, בדרך כלל בקבוקי זכוכית או אמפולות. לאחר מכן הכניסו אותו למגש מתכת המתאים לגודל הקופסה לייבוש בהקפאה. לפני האריזה, יש לקרר את קופסת הייבוש בהקפאה בקופסה ריקה ולאחר מכן להכניס את המוצר לקופסת הייבוש בהקפאה להקפאה מוקדמת. לפני שאיבת האבק, יש להפעיל את המעבה מראש לפי מהירות הקירור של מקפיא המעבה. הוא אמור להגיע לטמפרטורה של כ--40 מעלות, וכאשר דרגת הוואקום מגיעה לערך מסוים (בדרך כלל היא אמורה להגיע לדרגת ואקום מעל 100uHg), ניתן לחמם את המוצרים בקופסה. בדרך כלל, החימום מתבצע בשני שלבים. השלב הראשון של החימום אינו גורם לטמפרטורה של המוצר לעלות על הטמפרטורה האוטקטית; השלב השני של החימום מתבצע לאחר שהמים במוצר מיובשים בעצם, ואז ניתן להעלות את המוצר במהירות לטמפרטורה שצוינה. טמפרטורה מקסימלית. ניתן להפסיק את הייבוש בהקפאה לאחר מספר שעות בטמפרטורה מקסימלית. זה קשור לנפח המילוי של המוצר בכל בקבוק, נפח המילוי הכולל, הצורה והמפרט של מיכל הזכוכית, סוג המוצר, עקומת הייבוש בהקפאה וביצועי המכונה,

לאחר ייבוש בהקפאה, הכניסו אויר יבש וסטרילי לקופסת הייבוש, ולאחר מכן סגרו ואטמו בהקדם האפשרי כדי למנוע ספיגה חוזרת של הלחות באוויר.

בתהליך הייבוש בהקפאה, טמפרטורת המוצר והצלחת, טמפרטורת המעבה ודרגת הוואקום נמשכים לעקומה, הנקראת עקומת ייבוש ההקפאה. בדרך כלל, הטמפרטורה היא הסמין, והזמן הוא האבססיס. מוצרי ליופיליזציה שונים משתמשים בפרופילי ליופיליזציה שונים. כאשר משתמשים בעקומות ייבוש בהקפאה שונות לאותו מוצר, גם איכות המוצר שונה, ועקומת הייבוש בהקפאה קשורה גם לביצועי מכונת הייבוש בהקפאה. לכן, מוצרים שונים וליאופיליזציה שונים מיישמים עקומות ליופיליזציה שונות.