FR2782155A1 - System for regulation of gas pressure in freeze-drying tank, uses water vapor in the tank, the pressure of which can be maintained by varying the amount of condensation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif peu coûteux destiné à ajusterThe present invention relates to an inexpensive device for adjusting
de façon automatique la pression gazeuse gas pressure automatically
dans une cuve de lyophilisation.in a lyophilization tank.
On sait que ces appareils servent à lyophiliser certaines substances, notamment des matières biologiques, contenues généralement dans des flacons ouverts que l'on dispose à l'intérieur de la cuve sur des étagères. Au cours d'un cycle de lyophilisation, on contrôle la dessiccation de ces substances en agissant essentiellement sur deux paramètres indépendants: la température des étagères, et la pression gazeuse dans la cuve. Pour effectuer une lyophilisation de bonne qualité, ces deux paramètres doivent prendre des valeurs qui varient, en fonction du temps, selon certains profils auxquels l'opérateur du lyophilisateur We know that these devices are used to lyophilize certain substances, in particular biological materials, generally contained in open bottles that are placed inside the tank on shelves. During a freeze-drying cycle, the desiccation of these substances is controlled by essentially acting on two independent parameters: the temperature of the shelves, and the gas pressure in the tank. To carry out a good quality freeze-drying, these two parameters must take values which vary, as a function of time, according to certain profiles to which the operator of the freeze-dryer
cherche à se conformer.seeks to comply.
La présente invention concerne la régulation du paramètre de pression dans la cuve. La pression due à la vapeur d'eau tend à augmenter du fait de la dessiccation et, en même temps, à diminuer du fait de la condensation de la vapeur d'eau sur un piège froid connecté à la cuve proprement dite -d'o la nécessité d'une régulation si l'on veut appliquer une pression gazeuse de consigne sur les The present invention relates to the regulation of the pressure parameter in the tank. The pressure due to water vapor tends to increase due to drying and, at the same time, to decrease due to the condensation of water vapor on a cold trap connected to the tank itself - the need for regulation if we want to apply a target gas pressure on the
substances à lyophiliser.substances to be lyophilized.
Les dispositifs connus maintiennent une température extrêmement basse dans le piège de façon à condenser la vapeur d'eau aussi efficacement que possible, le piège étant Known devices maintain an extremely low temperature in the trap so as to condense the water vapor as efficiently as possible, the trap being
généralement constitué d'un système frigorifique classique. generally made up of a classic refrigeration system.
Comme on le sait, ces systèmes frigorifiques à compresseurs sont difficiles à entretenir, sont bruyants et utilisent des fluides d'échange thermique (tels que le Fréon) qui sont nuisibles pour l'environnement. La situation s'est récemment améliorée à cet égard, ces systèmes classiques étant progressivement remplacés par des systèmes cryogéniques utilisant l'azote liquide comme fluide d'échange thermique; les grandes quantités d'azote liquide requises pour ce faire rendent toutefois ces systèmes coûteux, et le besoin s'est fait sentir d'un dispositif de régulation qui serait moins As is known, these compressor refrigeration systems are difficult to maintain, are noisy and use heat exchange fluids (such as Freon) which are harmful to the environment. The situation has recently improved in this respect, these conventional systems being gradually replaced by cryogenic systems using liquid nitrogen as the heat exchange fluid; the large quantities of liquid nitrogen required to do this, however, make these systems expensive, and the need has arisen for a regulatory device which would be less
gourmand en fluide cryogénique.greedy in cryogenic fluid.
Quant à la régulation de la pression, elle est assurée, dans ces dispositifs selon l'art antérieur, en injectant du gaz sec dans la cuve. Ce gaz, qui doit évidemment être incondensable dans les conditions correspondant au cycle de lyophilisation, peut par exemple être de l'air ou de l'azote. Ces dispositifs connus présentent de sérieux inconvénients: - on ajuste ainsi la pression totale dans la cuve, et non directement la pression partielle due à la vapeur d'eau, ainsi qu'il serait souhaitable pour bien contrôler la dessiccation, - la lyophilisation exigeant une asepsie rigoureuse, le gaz injecté doit être très soigneusement filtré et stérilisé pour éviter tout risque de contamination des substances à lyophiliser, et - les vannes micrométriques contrôlant l'injection dudit gaz et asservies au manomètre mesurant la pression dans la As for the pressure regulation, it is ensured, in these devices according to the prior art, by injecting dry gas into the tank. This gas, which must obviously be noncondensable under the conditions corresponding to the freeze-drying cycle, can for example be air or nitrogen. These known devices have serious drawbacks: - the total pressure in the tank is thus adjusted, and not directly the partial pressure due to water vapor, as it would be desirable to properly control desiccation, - lyophilization requiring a rigorous asepsis, the injected gas must be very carefully filtered and sterilized to avoid any risk of contamination of the substances to be lyophilized, and - the micrometric valves controlling the injection of said gas and controlled by the pressure gauge measuring the pressure in the
cuve, sont d'un fonctionnement délicat. tank, are a delicate operation.
L'invention permet d'ajuster la pression tout au long de la lyophilisation sans subir aucun des inconvénients mentionnés ci-dessus, en supprimant purement et simplement le gaz incondensable, et en maintenant ladite pression du gaz contenu dans la cuve, qui est donc purement constitué de vapeur d'eau, à la valeur de consigne en faisant varier le taux de condensation de la vapeur d'eau sur un système réfrigérant dont l'efficacité, réglable, peut être modifiée rapidement pour contrecarrer les écarts de ladite pression The invention makes it possible to adjust the pressure throughout the lyophilization without undergoing any of the drawbacks mentioned above, by purely and simply eliminating the incondensable gas, and by maintaining said pressure of the gas contained in the tank, which is therefore purely consisting of water vapor, at the set value by varying the condensation rate of water vapor on a refrigerant system whose efficiency, adjustable, can be quickly modified to counteract deviations of said pressure
par rapport à ladite valeur de consigne. with respect to said set value.
Il sera avantageux d'assigner le contrôle de l'efficacité dudit système réfrigérant à un système informatique capable de comparer la valeur de consigne à chaque instant du cycle de lyophilisation à la pression It will be advantageous to assign the control of the efficiency of said refrigerant system to a computer system capable of comparing the set value at each instant of the freeze-drying cycle at pressure
réelle dans la cuve.real in the tank.
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Selon des caractéristiques particulières, le lyophilisateur selon l'invention comprend un système réfrigérant constitué d'un condenseur dans lequel circule de l'azote avec un débit réglable, de sorte que l'on peut contrôler l'efficacité dudit système réfrigérant simplement According to particular characteristics, the freeze dryer according to the invention comprises a refrigerant system consisting of a condenser in which nitrogen circulates with an adjustable flow rate, so that the efficiency of said refrigerant system can be checked simply
en modifiant ledit débit.by modifying said flow.
Comme dans les dispositifs connus, le système réfrigérant a ici pour tâche de condenser la vapeur d'eau extraite des substances à lyophiliser, mais dans le dispositif selon l'invention, les pertes en chaleur spécifique du fluide frigorifique sont réduites au minimum; autrement dit, la température du piège est la plus haute possible, compte tenu de la tension de vapeur d'eau à maintenir dans la cuve. Il en résulte une économie As in the known devices, the refrigerating system here has the task of condensing the water vapor extracted from the substances to be lyophilized, but in the device according to the invention, the losses of specific heat of the refrigerating fluid are reduced to a minimum; in other words, the temperature of the trap is as high as possible, taking into account the water vapor pressure to be maintained in the tank. This results in an economy
substantielle dans la consommation d'azote liquide. substantial in the consumption of liquid nitrogen.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la Other benefits, purposes and features of the
présente invention ressortiront de la description ci-dessous present invention will emerge from the description below
d'un mode de réalisation de l'invention présenté à titre of an embodiment of the invention presented as
d'exemple, ladite description s'appuyant sur les deux figures example, said description based on the two figures
annexées, dans lesquelles: la figure 1 représente schématiquement un lyophilisateur selon l'art antérieur, et la figure 2 représente schématiquement un lyophilisateur annexed, in which: FIG. 1 schematically represents a freeze dryer according to the prior art, and FIG. 2 schematically represents a freeze dryer
conforme à l'invention.according to the invention.
Sur les deux figures, on peut voir une cuve de lyophilisation 1 contenant un certain nombre d'étagères 2 sur lesquelles on a disposé des flacons (non représentés) contenant les substances à lyophiliser. Des pompes à vide (non représentées) permettent d'évacuer l'air du lyophilisateur en début de cycle. Un système réfrigérant, constitué principalement d'un condenseur 3, est connecté à la cuve proprement dite par l'entremise d'une vanne 4 que l'on ferme périodiquement pour dégivrer le piège. De l'azote liquide pénètre dans le condenseur 3 à travers une vanne 9 qui permet d'en modifier le débit à volonté. Un manomètre classique 5 mesure la pression gazeuse à l'intérieur de la In the two figures, one can see a lyophilization tank 1 containing a certain number of shelves 2 on which vials (not shown) containing the substances to be lyophilized have been placed. Vacuum pumps (not shown) allow air to be removed from the freeze dryer at the start of the cycle. A refrigerant system, mainly consisting of a condenser 3, is connected to the tank itself by means of a valve 4 which is closed periodically to defrost the trap. Liquid nitrogen enters the condenser 3 through a valve 9 which makes it possible to modify the flow rate at will. A conventional pressure gauge 5 measures the gas pressure inside the
cuve 1.tank 1.
La figure 1 illustre un dispositif de régulation de la pression selon l'art antérieur. Un gaz sec incondensable "X", par exemple de l'air ou de l'azote, peut être injecté à volonté dans la cuve à travers une vanne micrométrique 6 après être passé par un filtre stérilisant 7. Un thermomètre 11 mesure la température en un point du condenseur 3. Un système de contrôle 8, relié à la fois au manomètre 5 et à la vanne micrométrique 6, assure l'injection de gaz X dans la cuve dès que la pression y tombe au-dessous de la pression de consigne à l'instant considéré du cycle de lyophilisation, cependant qu'un système de contrôle 12, relié à la fois au thermomètre 11 et à la vanne 9, ajuste le débit d'azote liquide dans le condenseur 3 de façon à y maintenir une FIG. 1 illustrates a device for regulating the pressure according to the prior art. An incondensable dry gas "X", for example air or nitrogen, can be injected as desired into the tank through a micrometric valve 6 after passing through a sterilizing filter 7. A thermometer 11 measures the temperature in a point on the condenser 3. A control system 8, connected both to the pressure gauge 5 and to the micrometric valve 6, injects gas X into the tank as soon as the pressure there drops below the set pressure at the instant considered in the freeze-drying cycle, while a control system 12, connected both to the thermometer 11 and to the valve 9, adjusts the flow of liquid nitrogen in the condenser 3 so as to maintain a
température adéquatement basse.adequately low temperature.
La figure 2 illustre un dispositif de régulation de la pression selon l'invention. Un système informatique de contrôle 10, relié à la fois au manomètre 5 et à la vanne 9, corrige tout écart de la pression réelle dans la cuve par rapport à la pression de consigne à l'instant considéré du cycle de lyophilisation, en augmentant le débit d'azote liquide, de façon à accélérer la condensation de la vapeur d'eau, quand on souhaite en diminuer la pression, et en réduisant ledit débit dans le cas contraire. La température du condenseur 3 varie en conséquence, mais -- et c'est là un mérite essentiel de l'invention, la régulation de la pression de vapeur d'eau n'est pas asservie à la mesure de la température du condenseur, mais directement et uniquement à FIG. 2 illustrates a device for regulating the pressure according to the invention. A control computer system 10, connected to both the pressure gauge 5 and the valve 9, corrects any deviation of the actual pressure in the tank from the set pressure at the instant considered in the lyophilization cycle, by increasing the flow of liquid nitrogen, so as to accelerate the condensation of water vapor, when it is desired to reduce the pressure, and by reducing said flow otherwise. The temperature of the condenser 3 varies accordingly, but - and this is an essential merit of the invention, the regulation of the steam pressure is not subject to the measurement of the temperature of the condenser, but directly and only to
la mesure de ladite pression elle-même. the measurement of said pressure itself.
Les essais de régulation de la pression de vapeur d'eau selon l'invention ont montré qu'elle opère, de façon avantageuse, avec des temps de réaction extrêmement courts, grâce au fait que les systèmes cryogéniques à azote liquide disposent d'une puissance frigorifique instantanée The water vapor pressure regulation tests according to the invention have shown that it operates advantageously with extremely short reaction times, thanks to the fact that cryogenic liquid nitrogen systems have a power instant refrigeration
pratiquement illimitée.practically unlimited.
On notera pour terminer un avantage supplémentaire du dispositif de régulation de la pression selon l'invention par rapport à l'art antérieur. Il faut savoir que le cycle de lyophilisation comprend essentiellement deux étapes distinctes: dans la première (appelée "dessiccation primaire"), on effectue la sublimation de la glace dans laquelle les substances à lyophiliser sont dissoutes; dans la seconde (la "dessiccation secondaire"), on extrait de l'eau liée chimiquement auxdites substances. La dessiccation secondaire est mise en oeuvre à des températures d'étagères supérieures, et à des pressions très inférieures, aux valeurs Finally, note an additional advantage of the pressure regulation device according to the invention compared to the prior art. It should be known that the lyophilization cycle essentially comprises two distinct stages: in the first (called "primary desiccation"), the ice is sublimated in which the substances to be lyophilized are dissolved; in the second ("secondary desiccation"), water is extracted chemically bound to said substances. Secondary drying is carried out at higher shelf temperatures, and at much lower pressures, than the values
respectives utilisées au cours de la dessiccation primaire. used during primary drying.
La difficulté vient de ce que l'on ne peut passer en dessiccation secondaire qu'une fois que l'on est sûr que la dessiccation primaire est bien achevée. Dans les lyophilisateurs classiques, l'achèvement de la dessiccation primaire est signalé par une élévation de température au sein des substances à lyophiliser, mais cette mesure de température est peu fiable car elle dépend de la position des sondes de température; on s'oblige donc, en plus, à attendre pendant une certaine durée de précaution. En revanche, dans le dispositif selon l'invention, l'achèvement de la dessiccation primaire est détecté sans délai et de manière fiable, car la diminution soudaine du flux de vapeur d'eau extraite se traduit par une diminution du débit d'azote The difficulty comes from the fact that one can only pass into secondary drying once one is sure that the primary drying is well completed. In conventional freeze dryers, the completion of primary drying is signaled by a rise in temperature within the substances to be freeze dried, but this temperature measurement is not very reliable because it depends on the position of the temperature probes; we therefore have to wait in addition for a certain period of precaution. On the other hand, in the device according to the invention, the completion of the primary drying is detected immediately and reliably, because the sudden decrease in the flow of extracted water vapor results in a decrease in the nitrogen flow
liquide requis pour la condenser (à pression constante). liquid required to condense it (at constant pressure).
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105413986A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | Thermal vacuum drying device provided with pressure balancer and pressure balancer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3077036A (en) * | 1959-01-10 | 1963-02-12 | Leybold Hochvakuum Anlagen | Temperature responsive freeze drying method and apparatus |
DE4233479A1 (en) * | 1991-10-04 | 1993-05-13 | Inst Mikrobiologie Und Biochem | Microorganism freeze drying - using double-walled condenser with constant selected temps. in each drying phase |
EP0651212A2 (en) * | 1993-11-01 | 1995-05-03 | The Boc Group, Inc. | Heat exchange systems |
-
1998
- 1998-08-07 FR FR9810213A patent/FR2782155B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3077036A (en) * | 1959-01-10 | 1963-02-12 | Leybold Hochvakuum Anlagen | Temperature responsive freeze drying method and apparatus |
DE4233479A1 (en) * | 1991-10-04 | 1993-05-13 | Inst Mikrobiologie Und Biochem | Microorganism freeze drying - using double-walled condenser with constant selected temps. in each drying phase |
EP0651212A2 (en) * | 1993-11-01 | 1995-05-03 | The Boc Group, Inc. | Heat exchange systems |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105413986A (en) * | 2015-11-13 | 2016-03-23 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | Thermal vacuum drying device provided with pressure balancer and pressure balancer |
CN105413986B (en) * | 2015-11-13 | 2018-03-27 | 信利(惠州)智能显示有限公司 | A kind of thermal vacuum drying device and pressure equilibrium device provided with pressure equilibrium device |
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