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Stay in this territory

Gefriertrocknung ist ein langsames Chargenverfahren, das in der pharmazeutischen und biochemischen Industrie dazu benutzt wird, um ein trockenes Produkt aus einer wasserhaltigen L?sung zu extrahieren. Das Produkt wird normalerweise in Ampullen auf die B?den einer Trockenkammer gestellt, wo es zuerst eingefroren und dann evakuiert wird. Die B?den werden dann sehr langsam erw?rmt, wodurch die Flüssigkeit verdampft. Der frei gesetzte Wasserdampf wird st?ndig über einen kalten Kondensatorraum evakuiert.

Sobald die Temperatur über Null Grad angestiegen ist, wird das Isolationsventil der Kammer geschlossen und ein ‚Druckanstiegstest‘ durchgeführt, um festzustellen, ob das Produkt trocken ist. Aufgrund des hohen Wertes des Produkts gehen sogar automatische Gefriertrockner in ein Wartestadium, in dem der Bediener überprüft, ob das Produkt für den Eintritt in die n?chste Stufe bereit ist.

Design & Steuerung

Es gibt viele verschiedene Vorrichtungen für Gefriertrockner, doch die Grunszüge werden hier umrissen.

Die Temperatur kann entweder elektronisch mittels Heizmatten auf den B?den geregelt werden, oder indem ?l durch Rohre geleitet wird, die an den B?den der Kammer befestigt sind. Die Temperatur von Kammer, B?den (und/oder Heiz?l) plus Kondensator bilden einen Teil der Steuerungs- und überwachungsvariablen. Der Vakuumdruck wird mit einem Piani-Sensor gemessen. Die Steuerung wird entweder durch ein analoges Nadelventil oder ein feines Admittanzventil gew?hrleistet. Ein Umschaltventil wird dazu benutzt, um die K?ltemaschine von der Kühlung der Kammer auf Kühlung des Kondensators umzuschalten. Im Nachtrocknungsstadium kann der Kondensator, der jetzt voll Eis ist, isoliert werden. Der Gefriertrockungsprozess zeichnet sich durch lange Stabilit?tsperioden aus, z. B. wenn die Kammer eingangs eingefroren wird, um sicherzustellen, dass das Produkt vollkommen eingefroren ist, bevor die Evakuierung der Kammer beginnt. Dies ist eine typische Situation, in der der Bediener sich ggf. visuell davon überzeugen muss, dass Produkt und Anlage für die Evakuierung bereit sind.

Die kritische Phase ist die Heizphase, bei der die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser verdampft, langsam genug sein muss, damit das Produkt keinen Schaden erleidet. W?hrend dieser Phase wird das Vakuum konstant gehalten, um einheitliche Bedingungen zu schaffen. Die Temperaturrampe muss gehalten werden, wenn das Vakuum zu stark ansteigt und damit anzeigt, dass das Wasser zu schnell verdampft.

Am Ende der Haupttrocknungsheizrampe wird ein Druckanstiegstest (PRT) durchgeführt. Dabei wird das Isolationsventil für einen festgesetzten Zeitraum geschlossen – ist das Produkt trocken, wird das Vakuum aufrechterhalten, steigt der Druck jedoch um mehr als einen Nennwert an, ist das Produkt nicht vollkommen trocken. In diesem Fall wird das Isolationsventil nochmals für einen bestimmten Zeitraum ge?ffnet, bevor ein zweiter Test durchgeführt wird. Nach dem PRT findet die Nachtrocknung statt, um absolute Trockenheit zu gew?hrleisten. Das Produkt wird anschlie?end auf Zimmertemperatur oder etwas darüber erw?rmt.

Die Anlage muss gew?hnlich sterilisiert werden. Dies wird durch eine Alternativstrategie im Steuerungssystem erreicht.

Ein Steuerungssystem muss daher zus?tzlich zu akkurater und zuverl?ssiger Steuerung jedes Gefriertrockungszyklus auch ausgezeichnete HMI und Flexibilit?t bieten. Es sollte folgende Eigenschaften umfassen:

  • Pr?zise Temperaturregelung mit Rampenfunktion
  • Ablaufsteuerung für Temperatur, Vakuum- und Kühlanlage, sowohl für den Gefriertrocknungs- als auch für den Sterilisationsprozess.
  • Sicherheitsstrategien, die eine Sch?digung des Produkts bei einem Anlagenfehler verhindern.
  • Klare und eindeutige Bedieneranzeige der wichtigsten Prozessparameter und -zust?nde.
  • Erfassung der Daten zur Analyse und zum Nachweis

Der EyconTM Visual Supervisor ist die ideale L?sung für diese Applikation.

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