JP2019513969A - 凍結乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、加熱手段（１５，１６）を含む蒸発室（５）と、蒸発室に連通する凝縮室（１０）と、を備える凍結乾燥装置に関する。蒸発室（５）及び凝縮室（１０）は、回転可能な軸（３０）の周りに互いに固定されて取り付けられている。装置は、可撓性コネクタによって蒸発室（５）に連結された、蒸発室に連結された製品入口（１）及び出口（８）をさらに備える。製品入口（１）及び出口（８）は蒸発室に対して固定的に取り付けられている。モーター（１２）は、５°〜９０°の回転角（α１）で第１の回転方向に駆動する第１の動作と、−５°〜−９０°の回転角（α２）で第１の回転方向と反対の第２の回転方向で軸（３０）駆動する第２の操作と、の前後動作においてそれ自体上で軸（３）を駆動する。

Description

本発明は、凍結乾燥によって製品を処理する装置の分野に関する。より詳細には、本発明は、バルク凍結乾燥を行う装置に関する。本発明はまた、バルク凍結乾燥の方法に関する。

本発明は、医薬製剤及び食品調製の分野、特に凍結乾燥による保存方法を必要とするすべての高付加価値産業に特に有利な用途を有する。例えば、本発明は、果物、野菜、飲料及び食品調製物の凍結乾燥のための食料品分野において、また、タンパク質、ペプチド、酵素、細菌、ウイルス、生きた細胞、抗体または感受性分子の敏感な製剤、血漿画分または感受性ポリマーの製剤の凍結乾燥のための健康分野において、バイオマスの発酵の観点から、接種材料の製造のためのバイオテクノロジーの分野において実施され得る。

凍結乾燥は、製品に含まれる水分の大部分を昇華除去することからなる低温脱水工程である。凍結乾燥は、微生物または細胞の活性の大部分を維持しながら、構造を劣化させることなく高品質の最終製品を得ることを可能にする。凍結乾燥製品は、製品中の水の活性が低下するため、長期間保存され得る。

実際、製品中の水分の活性を低下させることによって、生きている生物は増殖することができず、水中で起こる化学反応はすべて起こり得ない。水の非常に低い活性は、微生物増殖活性を阻止することも可能にする。したがって、凍結乾燥製品の形態及び局面は十分に保存されており、それらの芳香特性は、噴霧法、流動床法、または、いくつかの効果を有する蒸発器による単純乾燥法によって乾燥された製品よりもはるかに優れている。

さらに、液体水の割合が高くない場合、凍結状態から脱水状態への製品の移行は、改変反応の発生の可能性を減少させる。凍結乾燥の別の主要な技術的利点は、凍結乾燥製品が水分の昇華中に蒸気によって形成された微細な細孔のために即座に再水和する能力に見出される。

しかしながら、凍結乾燥の使用はそのコストによって制限され、乾燥よりもずっと少ないままである。凍結乾燥の生産性が低いのは、真空下及び非常に低い温度での不連続工程のためであり、その結果、１０時間から数日間の顕著な処理時間が生じる。これらの極端な条件下では、熱伝達は非常に低い効率を有する。これと比較して、乾燥は通常、大気圧で、中温、一般的に５０℃〜１００℃の間で行われ、より効率の良い熱伝達が行われる。したがって、凍結乾燥装置の投資及び運用費用は高い。例えば、凍結乾燥装置のエネルギー消費は、一般的に、排除する水１トン当たり２５００ｋＷｈ〜６０００ｋＷｈ程度である。

したがって、凍結乾燥は付加価値の高い製品にのみ適用される。食品産業では、コーヒー、ハーブやスパイス、調理済みの料理、熱による脱水に敏感な材料（野菜、果物、海産物など）を挙げることができる。霧化または流動床に基づく乾燥方法は、現在ははるかに安価であるため、脱水されたインスタントスープ、調理用調製物及び朝食用穀物に現在使用されている。製薬産業（ワクチン、血清、薬物）及びバイオ産業（除草剤）は、凍結乾燥法にはるかに大きな関心があり、この技術の最も特徴的な性質、すなわち、周囲温度に近い温度で貯蔵される製品中の活性成分の保存（生物学的活性及び／または薬物活性）を凍結乾燥法のみでこれらの産業が得ることを可能にする。

凍結乾燥は、冷却手段に連結された冷凍室と、加熱手段に連結された蒸発室と、蒸発室に連結された凝縮室と、からなる装置の使用を必要とする。凝縮室は、蒸発室から生成された蒸気をアイストラップ上に収集するように構成される。薬局の分野では、滅菌の理由から、蒸発室はまた、蒸発させる前に製品を凍結させる。これに対して、食品の分野では、従来は凍結が独立した装置で行われていたため、凍結乾燥装置自体が蒸発室と凝縮室のみを含む。

凝縮室には、蒸発室からの蒸気を凍結させるための冷却手段が設けられている。蒸気形態の水分は、凝縮室内で氷に変換され、氷はアイストラップ上の凝縮室に貯蔵される。いくつかの場合、凍結及び昇華は同じエンクロージャ内で行うことができる。このシナリオでは、冷凍室及び蒸発室は、冷却手段及び加熱手段に連結された単一室からなる。好ましくは、室はまた、真空ポンプによって真空の下に置かれて、水の三重点以下を通り、水分が固相から気相に変化することを可能にする。

凍結乾燥法は、低温での乾燥を可能にするために凍結及び蒸発室内で製品を凍結させることからなる第１のステップを有する。迅速な凍結は、小さな氷結晶を形成するために望ましい。凍結が遅すぎると、細胞の壁、例えば酵母、ウイルス、動物または植物細胞を破断することによって製品の構造を損傷する可能性のある大きな結晶の形成する傾向になる。第２のステップは、蒸発室内の真空を、一般的に６．１ｈＰａよりかなり低い低圧にすることからなり、氷の形態の水分が製品を解凍することなく蒸気に変換し得る。製品は、氷を蒸気に昇華させる潜熱に必要なエネルギーを供給するために熱の供給を受ける。蒸気は凝縮室に入り、非常に低い温度、一般的に−６０℃に維持されたアイストラップを使用して蒸気を氷に変換する。

したがって、この凍結乾燥法は、製品中に含まれる水分の９５％までを抽出することを可能にする。凍結乾燥は、製品の水分含量を製品の容積重量の１％〜１０％の極めて低いレベルまで低下させ、細菌及びカビが増殖するのを防止し、酵素が化学反応を引き起こし、製品を壊すのを防止する。したがって、凍結乾燥製品は非常に長い時間保存される。気密に梱包され、湿度、光及び酸素から保護されている場合、凍結乾燥製品は長年にわたって周囲温度で保存され得る。さらに、高品質の滅菌製品は、滅菌チェーン（sterilization chain）の滅菌をさらに必要とする。

しかしながら、凍結乾燥工程は、熱及び冷却の必要な大きな入力、蒸発及び凝縮室を真空下に置くこと、及び、これらの室の滅菌を保証する必要性に関連する多くの欠点を有する。熱及び冷却の必要な入力は、例えば液体窒素で機能する、高効率の要素の使用を必要とする。室を真空下に置くこと、及び滅菌の必要性は、密封されたエンクロージャ及び真空ポンプの使用を必要とする。さらに、昇華中に凍結乾燥製品の品質を低下させる製品の凝集が生じる危険性がある。

さらに、凍結乾燥時間は、凍結乾燥される製品の粒子のサイズ及び熱源と接触する製品の表面積に依存する。従来の解決策は、凍結乾燥すべき製品を小さなバイアルに分配することからなる。熱源は、伝導及び放射によってバイアルに貯蔵された製品のすべてに熱を伝達するように、バイアルの基部を加熱するように構成される。凍結乾燥後、製品は、バイアルの形状の多孔質ケーキの形態で現れる。したがって、凍結乾燥の平均時間は、バイアル内の伝導及び放射線による熱の移動時間のために、２〜３日間である。しかしながら、多数のバイアル中で凍結乾燥される製品の分配は、非常に大きなサイズの蒸発室を必要とする。したがって、加熱手段、冷却手段及び真空発生手段の電力を増加させなければならない。

特許文献１は、製品と熱源との間の接触面を増加させることによってバルク凍結乾燥を実施することによって凍結乾燥時間を短縮することを提案している。より具体的には、この特許出願は、凍結乾燥中に製品をサイクロン動作で駆動するように構成されたプロペラを有するサイクロン室を開示する。この装置は、乾燥した製品をバルクで凍結させることを可能にするが、真空下で実施することは特に複雑である。

バルク凍結乾燥では、５〜５０時間の平均凍結乾燥時間を達成し得る。凍結乾燥時間の短縮は、消費、生産時間、したがって生産コストを削減することを可能にする。さらに、凍結乾燥時間を制限することにより、製品の熱への曝露を減少する。これにより、凍結乾燥品の品質を向上させることができる。

特許文献２及び特許文献３には、凍結乾燥室、回転可能な蒸発室が記載されている。しかしながら、これらの装置は、製品の出し入れのために、蒸発室の完全な停止を必要とする。実際、これらの文献の蒸発室は、凍結乾燥の間に真空下に置かれ、製品の出し入れは、大気圧への戻すことと、密閉された壁を開くこととを必要とする。したがって、製品の出し入れ手段は特に長く複雑である。

特許文献４及び特許文献５も、バルク凍結乾燥を実施することによって凍結乾燥時間を短縮することを提案している。これを行うために、蒸発室は、凍結乾燥の間に回転される軸に取り付けられる。蒸発室は無菌のエンクロージャ内に取り付けられ、室の軸はエンクロージャから開口部を通って延び、モーターによって駆動される。開口部の圧力を失うことなくエンクロージャの真空を保証するために、エンクロージャの開口部の軸の周りにシールが配置される。シールは、−６０℃〜１２０℃の範囲の温度で２．５バールの圧力に耐えるように構成されている。

凍結乾燥を行うために、オペレータは、滅菌された入口を蒸発室に連結し、滅菌されたエンクロージャを通って容器に達するようにする。次いで、凍結乾燥される製品は、滅菌された入口及び滅菌されたエンクロージャを通過することによってレセプタクル内に配置される。その後、エンクロージャ内の無菌性を維持するよう注意しながら、入口を取り外す。その後、モーターが容器を回転させながら凍結乾燥を行って製品を攪拌し、凝集を防止する。蒸発室及び凝縮室は連通しているが、回転はしない。凍結乾燥が完了すると、オペレータは滅菌エンクロージャによって蒸発室に滅菌出口を連結し、レセプタクルから凍結乾燥製品を取り出す。

利用される圧力及び温度の差により、軸周りのシールが急速に劣化し、シールまたは無菌性が失われる可能性がある。さらに、この凍結乾燥装置はまた、製品の無菌性を保証するためにオペレータによる非常に正確な取り扱いを必要とする。

さらに、凍結乾燥装置は、２回の凍結乾燥の間にオペレータが操作するステップを必要とする。その結果、凍結乾燥はほとんどが自動化されていない工程であるため、生産時間が長くなり、したがって凍結乾燥製品のコストが上がる。

国際特許出願第２０１２／０１８３２０号 国際特許出願第８２／０２２４６号 欧州特許第１，２３６，９６２号 欧州特許第２，５７８，９７５号 欧州特許第２，５７８，９７６号

したがって、本発明の課題は、従来技術の装置の欠点に対応する、バルクの製品を凍結乾燥するための装置を開発することである。

本発明は、蒸発室の入口及び出口を可撓性コネクタに取り付けることにより、また、前後の動作にしたがって蒸発室及び凝縮室を攪拌することによってこの問題を解決しようとするものである。その結果、入口と出口は蒸発室に恒久的に連結され、もはや無菌エンクロージャ内に両方の室を設置する必要はない。さらに、この前後の動作が、可撓性コネクタを用いて流体の入口及び出口を連結することによって、蒸発室及び凝縮室の周りの二重壁に熱伝達流体を使用することを可能にする。したがって、加熱及び冷却は、蒸発室内の製品の支持面での伝導によって、かつ、蒸発室の表面の残りの部分に対する放射によって達成され得る。

これと比較して、特許文献４及び特許文献５では、熱伝達は蒸発及び凝縮室の周りの放射によってのみ達成され得る。本発明によって許容される伝導による熱伝達は、熱伝達の精度を改善し、消費を低減する。

この効果のために、第１の態様によれば、本発明は、凍結乾燥装置であって、
− 蒸発室内に配置されることが意図される凍結製品に含まれる水分を昇華させるように構成された蒸発室を加熱する手段を備える蒸発室と、
− 蒸発室と連通する凝縮室であって、蒸発室から来る蒸気を氷に変換するように構成された凝縮室を冷却する手段と、
を備え、
− 蒸発室及び凝縮室は、回転可能な軸の周りに互いに固定されて取り付けられている、凍結乾燥装置に関する。

本発明は、装置が、
− 可撓性コネクタによって蒸発室に連結された製品入口及び／または出口であって、製品入口及び出口が蒸発室に対して固定的に取り付けられている、製品入口及び／または出口と、
− それ自体を中心に軸を、次の：
− １８０°未満の回転角で第１の回転方向に軸を駆動する第１の動作；及び
− −１８０°未満の回転角で第１の回転方向とは反対の第２の方向に軸を駆動する第２の動作、
で駆動するモーターと、
をさらに備えることを特徴する。

製品入口及び出口は蒸発室に固定的に連結されている。したがって、もはや滅菌エンクロージャ内に蒸発室及び凝縮室を設置する必要がなくなり、もはや滅菌エンクロージャを密封する課題はない。エンクロージャの排除は、装置の全体的なサイズと、加熱、冷却及び真空手段に必要な電力を抑える。その結果、凍結乾燥装置のエネルギー消費量は、同じ量の製品について従来技術の装置より２０％〜４０％低い。

この装置は不連続な凍結乾燥を行うことを可能にする。

別の特徴によれば、本発明は、先に記載された装置によって実施される凍結乾燥方法であって、
− 製品入口を開放することによって凍結しているか否かにかかわらず製品を蒸発室に充填するステップと、
− 製品が凍結されていない際は、製品が凍結するまで冷却手段によって蒸発室を冷却するステップと、
− 製品が凍結されたら、蒸発室及び凝縮室を真空下に置くステップと、
− 蒸発室に収容された製品から水分が昇華するまで加熱手段により蒸発室を加熱するステップと、
− 凝縮室に入る蒸気を捕捉するように冷却手段によって凝縮室を冷却するステップと、
− 昇華時間に亘って：
− １８０°未満の回転角で第１の回転方向に軸を回転させる第１の動作と、
− １８０°未満の回転角で第１の回転方向とは反対の第２の方向に軸を回転させる第２の動作と、
の繰り返される２つの補完的な動作において軸の回転による蒸発室の攪拌するステップと、
− 蒸発室からの製品の取り出すステップと、
を備える。

好ましくは、オペレータは、蒸発室及び凝縮室に配置された温度センサによってこれらの製造ステップを監視する。

変形例として、凍結乾燥は、蒸発室内に配置されたコンパートメントによって連続的に行うことができる。軸の回転の第３の大振幅動作が、製品が凍結乾燥され、蒸発室のコンパートメント間で移送され、これにより蒸発室内に凍結乾燥経路を作り出すことを可能にする。

この実施形態は、前述の装置とは、
− 蒸発室の高さの一部分のみに亘って延在する隔壁によって蒸発室に形成されたコンパートメント、をさらに備えることと、
− モーターは、少なくとも３つの相補的な動作：
− ５°〜９０°の回転角で第１の回転方向に軸を駆動する第１の動作；
− −５°〜−９０°の回転角で第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に軸を駆動する第２の動作；及び
− ９０°〜１８０°の回転角で軸を駆動する第３の動作であって、第３の動作は、蒸発室の傾斜した位置に結合され、これにより、前記蒸発室の２つの連続するコンパートメント間で重力によって製品を移動させる、第３の動作；
にしたがってそれ自体を中心に軸を駆動することと、において異なる。

この変形例では、本発明は、凍結乾燥を連続的に行うことを可能にする。すなわち、凍結乾燥工程を完全に停止させる必要なく、時間の経過とともに定期的に製品が足され得る。このようにして、蒸発室及び他のコンパートメントに配置された他の製品は依然として凍結乾燥の過程にある間に、蒸発室の第１のコンパートメントの入口を介して製品が足され得る。同様に、他の製品がまだ凍結乾燥の過程にある間に、凍結乾燥製品が蒸発室から出され得る。

一実施形態によれば、入口は２つのロックによって仕切られたロード室を含み、出口は２つのロックによって仕切られたアンロード室を含む。この実施形態は、入ってくる製品の真空または出ていく製品の大気圧を考慮しながら、蒸発室内の製品の追加及び取出しのシール及び無菌性を保証することを可能にする。

一実施形態によれば、入口を蒸発室から分離するロックの開口部と、出口を蒸発室から分離するロックの開口部と、は、モーターの第３の動作と同期する。この実施形態は、凍結乾燥サイクルが、蒸発室への製品の追加または蒸発室からの製品の取出しの際に中断されないことを可能にする。

一実施形態によれば、装置は、２つの異なるエアロックによって蒸発室に連結された２つの凝縮室を含み、第１の凝縮室は、第１のエアロックを開けることによって、かつ、是第２のエアロックを閉じることによって蒸発室に連結されており、これにより、第１の凝縮室が蒸発室からの蒸気を捕集し、次いで第２の凝縮室が第１の凝縮室の使用中に再生されるように利用し、逆もまた同様である。

この実施形態は、連続した凍結乾燥工程を止めることなく、一方のまたは他方の凝縮室内に捕集された氷を空にするすることを可能にする。

一実施形態によれば、装置は、２つの真空ポンプと、第１の凝縮室に連結された第１の真空ポンプと、第２の凝縮室に連結された第２の真空ポンプと、を備える。この実施形態は、凝縮室が蒸発室に連結された際の凝縮室の排気と、それらが再生段階にある際の凝縮室及び蒸発室の負圧を保証することを可能にする。

一実施形態によれば、蒸発室は、入口と出口との間で傾斜している。この実施形態は、１つのコンパートメントに配置された製品が、出口の方向に次のコンパートメントに向かって案内されることを可能にする。変形例として、軸は、２つのコンパートメントの間で製品を移送することを意図した大振幅動作中にのみ傾斜され得る。

一実施形態によれば、蒸発室の隔壁は、蒸発室内に交互に取り付けられた２つの異なる形状を有し、２つの形状は、凍結乾燥される製品の２つのコンパートメントの間の通路を意図する軸方向にオフセットされた開口を有する。２つの連続したコンパートメントの軸方向のオフセットは、２つのコンパートメントの間で製品を移送することを意図した大振幅動作の間に、いくつかのコンパートメントの間で製品が移動するリスクを制限することを可能にする。

一実施形態によれば、モーターは、３つの動作と相補的な第４の動作で軸を駆動するように構成され、第４の動作は、９０°〜１８０°の回転角で第３の動作の方向の反対の方向にそれ自体を中心に軸を回転し、これにより、蒸発室の２つの連続したコンパートメント間で製品を移動させる。この実施形態はまた、２つの連続するコンパートメントの間の製品の移送を改善することを可能にする。

本発明はまた、先に記載された装置によって実施される凍結乾燥方法にも関し、この方法は、
− 製品入口を開放することによって凍結しているか否かにかかわらず製品を蒸発室に充填するステップと、
− 製品が凍結されていない際は、製品が凍結するまで冷却手段によって蒸発室を冷却するステップと、
− 製品が凍結されたら、蒸発室及び凝縮室を真空下に置くステップと、
− 蒸発室のコンパートメントに収容された製品から水分が昇華するまで加熱手段により蒸発室を加熱するステップ、
− 冷却手段によって凝縮室を冷却するステップであって、これにより、凝縮室に入る蒸気を凝固する、ステップと、
− 各コンパートメント内に滞在する長さに亘って：
− ５°〜９０°の回転角で第１の回転方向に軸を駆動する第１の動作と、
− ５°〜９０°の回転角で第１の回転方向とは反対の第２の方向に軸を駆動する第２の動作と、
の繰り返される２つの補完的な動作の中で、軸の回転による蒸発室の攪拌するステップと、
− ９０°〜１８０°の回転角を有する第３の動作にしたがって前記軸を移動することによって、２つの連続したコンパートメント間で製品を移動するステップであって、前記第３の動作は蒸発室（５）の傾斜した配置に結合される、ステップと、
− 蒸発室からの製品の取り出すステップと、
を備える。

好ましくは、オペレータは、蒸発室及び凝縮室に配置された温度センサによってこれらの製造ステップを監視する。

実施された装置が連続的または不連続的な凍結乾燥に適合するかどうかにかかわらず、それはさらに以下の特徴を有することができる。

一実施形態によれば、蒸発室は、凝縮室に対して横方向に配置される。有利には、蒸気センサは、蒸発室と凝縮室との間に、例えば、昇華中に蒸発室と凝縮室との間の蒸気流によって駆動されるプロペラによって配置され得る。実際には、蒸発室及び凝縮室は、ほぼ円筒形の形状を有するレセプタクルの形態である。有利には、蒸発室は０．０１〜１ｍ^３、最高１０ｍ^３の容量を有する。

特定の実施形態によれば、既に凍結された製品が蒸発室に追加される。この場合、製品入口は凍結した製品を追加するように構成されている。この実施形態は、凍結工程を蒸発工程から分離することを可能にする。かくして、凍結は独立して達成され、冷凍製品は、好ましくは凍結したペレット、顆粒または粒子の形態で提供される。

別の実施形態によれば、装置はまた、蒸発室を冷却するための手段を含む。この実施形態によれば、昇華工程を用いて製品を凍結するために蒸発室を使用することが可能になる。したがって、製品を周囲温度で蒸発室に追加することができ、第１のステップは、昇華を実施する前に蒸発室内で製品を直接凍結することである。さらに、凍結中に蒸発室の前後動作を実施され得る。

蒸発室を加熱するために、蒸発室は外側二重壁を含み、加熱手段は、蒸発室の２つの壁の間に形成された空間に熱伝達流体を循環させるように構成される。この実施形態は、装置の全体的なサイズ及び加熱手段のエネルギー消費を抑える。

一実施形態によれば、凝縮室を冷却する手段及び蒸発室を加熱する手段は、可撓性コネクタによってそれぞれの室に連結される。この実施形態は、２つの室によって形成された可動構造体から離れたエネルギー生成装置を分離することを可能にする。結果として、加熱及び冷却は、同時に、製品の表面が接触する室の壁での伝導によって、及び、放射によって達成され得る。これにより、熱伝達の精度が向上し、エネルギー消費量を削減する。

一実施形態によれば、可撓性コネクタは、複数のステンレス鋼コイルを有する。この実施形態は、可撓性コネクタを形成する金属の歪硬化を回避することを可能にする。変形例として、コネクタは、プラスチック材料または歪硬化を回避するために処理された材料から製造され得る。

一実施形態によれば、蒸発室は、蒸発室の動作中に製品の混合を促進するように、蒸発室の内部に配置されたバッフルを含む。したがって、バッフルは、凍結乾燥の間に製品の混合を確実にする。

一実施形態によれば、装置はまた、蒸発室内に配置された第１の温度センサ及び圧力センサと、凝縮室内に配置された第２の温度センサと、を含む。この実施形態は、凍結乾燥工程の進行を評価するために、温度及び圧力を監視することを可能にする。

本発明を実施する方法及びそこから導出される利点は、添付の図面によって説明される以下の実施形態の説明から明確になるであろう。

本発明の第１の実施形態による凍結乾燥装置の概略構造図である。 図１の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 図１の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 図１の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 本発明の第２の実施形態による凍結乾燥装置の概略構造図である。 図３の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 図３の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 図３の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 図３の凍結乾燥装置の４つの異なる位置における蒸発室に対する隔壁の位置の断面図である。 本発明の第３の実施形態による凍結乾燥装置の概略的な構造表現である。 図５の凍結乾燥装置の５つの異なる位置における蒸発室に対する２つの連続する隔壁の位置の断面図である。 図５の凍結乾燥装置の５つの異なる位置における蒸発室に対する２つの連続する隔壁の位置の断面図である。 図５の凍結乾燥装置の５つの異なる位置における蒸発室に対する２つの連続する隔壁の位置の断面図である。 図５の凍結乾燥装置の５つの異なる位置における蒸発室に対する２つの連続する隔壁の位置の断面図である。 図５の凍結乾燥装置の５つの異なる位置における蒸発室に対する２つの連続する隔壁の位置の断面図である。

図１は、蒸発室５及び凝縮室１０を含む凍結乾燥装置を示す。ホッパーの形状の入口１は、可撓性コネクタによって蒸発室５に連結される。ホッパーには第１のロック２がさらに備えられ、これにより、ロック２が開いている際に凍結乾燥される製品を追加するため。ホッパー形状の出口８もまた、可撓性コネクタによって蒸発室５に連結されている。さらに、ホッパーには、第２ロック９が設けられており、これにより、ロック９が開かれた際に凍結乾燥製品を取り出す。ロック２及び９はまた、蒸発室５および凝縮室１０のシールおよび無菌性を保証することを可能にする。例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓまたはＧｅｒｉｃｋｅブランドのロック２，９が使用され得る。変形例として、本発明は、製品の追加および取出しの両方の機能を果たす単一の入口／出口で実施され得る。

蒸発室５及び凝縮室１０は、互いの延長部に配置され、互いに独立して、すなわち蒸発室５及び凝縮室１０は２つの軸方向にオフセットした空間を形成する。変形例として、凝縮室１０を蒸発室５の周りに配置することができ、この場合、蒸発室５および凝縮室１０は同心円状になる。

蒸発室５は、伝熱流体が循環して蒸発室５を加熱する二重外壁を有する。蒸発室５の内面は、積載物の摺動に有利なように、かつ、斜面の角度を最小にするように鏡面仕上げされていることが好ましい。

伝熱流体は、流体入口１５及び流体出口１６によって二重壁に連結された外部装置によって加熱される。蒸気入口３１はまた、蒸発室５を殺菌するために蒸発室５に連結される。

加熱手段１５、１６は、蒸発室内に配置された凍結製品を昇華させることを可能にする。変形例として、熱伝達流体は、外部熱源に結合された熱交換器によって加熱され得る。

製品は、入口１を介して凍結形態で追加することができる。変形例として、製品は、蒸発室５内で直接凍結され得る。この実施形態では、製品は周囲温度で追加され、例えば約−６０℃までの非常に低い温度まで冷却され、これにより、蒸発工程の前に製品の凍結が生じる。凍結は、入口１において行うこともできる。例えば、凍結は、窒素流中に落下する重力滴によってペレット内で直接達成され得る。

凝縮室１０は、エアロック４を介して蒸発室５に連結されている。エアロック４は、蒸発室５と凝縮室１０との間を蒸気が通過できるように構成されている。さらに、エアロック４は、蒸気によって運ばれる可能性がある製品の粒子を保持しつつ、蒸気が通過することを可能にするスクリーンまたはフィルターを含み得る。好ましくは、フィルターはＧｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）で作られている。

凝縮室１０は、熱伝達流体、例えば液体窒素が循環するコイルチューブの形状をしたアイストラップ１１を含む。熱伝達流体は、外部装置によって生成され、入口１７から出口１８を通って管に流れる。変形例として、熱伝達流体は、外部の冷却源に結合された熱交換器によって冷却され得る。

冷却手段１７、１８は、エアロック４が開いて蒸気が凝縮室に浸透する際に実施される。蒸気は、アイストラップ１１のチューブ上で凍結する。アイストラップ１１を形成するコイルの数及びチューブの断面は、回収される蒸気の量の関数として決定される。

凍結乾燥工程自体を開始する前に、凝縮室１０及び蒸発室を滅菌するために、凝縮室１０にも蒸気取入口３２が連結される。これを行うために、凍結乾燥前のステップで、エアロック４を開き、蒸気を蒸発室５及び凝縮室１０に加える。

工程自体の間に、蒸気注入ノズル３２によって噴射された蒸気は、アイストラップ１１上の氷の溶融を引き起こす。ドレイン３３は、凝縮室１０に含まれる氷を蒸発させるために注入された蒸気と、殺菌のために生成された蒸気と、を取り出す。

凝縮室１０はまた、バルブ７を備えたパイプによって真空ポンプ６に連結されている。真空ポンプ６は、エアロック４が開かれた際に凝縮室１０及び蒸発室５を空にするように構成されている。真空が蒸発室５及び凝縮室１０に生成されると、バルブ７は開いたままであり、真空はアイストラップ１１への蒸気の凝縮によって保たれる。

入口ホッパー及び出口ホッパーの入口１及び出口８は、無菌の可撓性スリーブによって蒸発室５に連結されている。有利には、蒸発室５及び凝縮室１０、並びに、真空ポンプ６の加熱及び冷却手段はまた、可撓性コネクタによってそれぞれの室に連結される。好ましくは、可撓性コネクタは、無菌要件を満たすためにステンレス鋼から製造される。有利には、可撓性コネクタは、ステンレス鋼の歪硬化を制限するようにコイルを有する。変形例として、本発明を変更することなく他の材料が使用され得る。

可撓性コネクタの機能は、固定された外部要素、この場合は供給ホッパー及び排出ホッパーを蒸発室５及び凝縮室１０に連結し、これにより、蒸発室５及び凝縮室１０がモーター１２によってそれら自体の周りで回転される際に、これらの要素を蒸発室５及び凝縮室１０に確実に連結する。したがって、これらのコネクタの屈曲能力が、外部要素に対する蒸発室５及び凝縮室１０の変位を吸収することを可能にする。また、コネクタの長さは、連結が蒸発室５及び凝縮室１０の回転中に確実に維持されるように選択される。例えば、Ｓｔａｕｂｌｉ（登録商標）ブランドの可撓性コネクタが使用され得る。

蒸発室５及び凝縮室１０は、軸３０に固定的に取り付けられる。好ましくは、蒸発室及び凝縮室は円筒形であり、軸３０は、円筒形の２つの平坦面の中心を通過し、これにより、軸３０の周りで蒸発室５及び凝縮室１０の質量を均一に分配する。図１において、軸３０は、凝縮室１０の、蒸発室５に連結された端部の反対側の端部に連結されて固定されている。

変形例として、軸３０は蒸発室５に連結して固定され得る。さらに、軸３０は、支持体によって自由に回転可能に保持され得る。軸３０は、モーター１２によって回転される。

本発明によれば、それらの中心軸に対する２つの反対方向の回転動作は、モーター１２によって駆動される軸３０によって誘発され、かつ、振幅を制限して前後動作を生成する。図２は、前後動作中の軸３０の位置を示す。図２ａに示す第１の位置では、軸３０はモーター１２によって回転されない。図２ｂに示すモーター１２の第１の動作は、それ自体を中心に軸３０を駆動し、結果として、１８０°未満の角度変位α１で第１の回転方向において蒸発室及び凝縮室を駆動する。

図２ｃに示すモーター１２の第２の動作は、それ自体を中心に軸３０を駆動し、結果として、第１の動作の角度変位と略同じ角度変位α２で、第１の回転方向と反対の第２の回転方向で蒸発室及び凝縮室を駆動する。したがって、前後動作は、軸３０の振幅、すなわち、一方向において、次いで、別方向における軸３０のそれ自体を中心にした回転に相当する。したがって、軸３０は完全に回転しないので、外部装置を蒸発室５及び凝縮室１０に連結する可撓性コネクタを巻き付ける危険性を制限する。逆に、可撓性コネクタは、回転中に、変形され、蒸発室５及び凝縮室１０の変位を吸収するように構成され、これにより、密閉された無菌の連結を維持する。

したがって、回転動作は、凍結乾燥工程の時間を制限しつつ、凍結乾燥中の蒸発室５内の製品の凝集を回避することを可能にする。有利には、蒸発室５は、蒸発室５の内部に配置されたバッフルをさらに含む。

バッフルは、蒸発室５の内部に向かって半径方向に延在し、凍結乾燥中の製品の混合を改善することを可能にする。例えば、Ｐａｌａｍａｔｉｃ（登録商標）Ｐｌｏｗｓｈａｒｅミキサーが使用され得る。

軸３０は、蒸発室５及び凝縮室１０の円筒体に対して水平に取り付けられ得る。この実施形態では、装置は、軸を垂直平面内で旋回させる手段を含むことが有利であり、蒸発室５内に配置された製品が、凍結乾燥が完了した際に出口８の方に案内されることを可能にする。

変形例として、軸３０は、バイアス、すなわち垂直面内で傾斜して取り付け得、これにより、凍結乾燥工程中に製品を出口８の方に案内する。この実施形態では、出口８は入口１よりも低く、これにより、重力を使用して凍結乾燥製品を出口８に向かって移動させる。

さらに、凍結乾燥工程は、特に温度及び圧力の差に依存するので、蒸発室５及び凝縮室１０には好ましくは温度センサ２０、２４及び圧力センサ２１などの機器が備えられる。

２つのセンサ２０、２１が、蒸発室５内に配置され、蒸発室５内の温度及び圧力を監視する。凝縮室１０内には、凝縮室１０の温度を監視するための第３のセンサ２４が配置される。次いで、オペレータは、センサ２０、２１、２４による凍結乾燥工程を実行し、経時的に製品から排出される水分量を推定する。したがって、凍結乾燥を停止させるために所望の水分濃度に到達する正確な瞬間を判断することが可能である。

前述した装置を用いて凍結乾燥を行うために、オペレータはロック２を開き、ロック４、バルブ７及びロック９は閉じている。このようにして、凍結乾燥される製品、例えば予め凍結された製品が蒸発室５に追加される。次に、ロック２を閉じ、エアロック４のバルブを開いて蒸発室５及び凝縮室１０を連通させる。

次いで、バルブ７を開き、真空ポンプ６を作動させることによって真空が生成される。真空が生成されると、アイストラップ１１上の蒸気の凝縮によって真空は本質的に維持される。次のステップは、冷凍製品に含まれる水分を昇華することである。これを行うために、凍結製品は、蒸発室５の加熱手段１５、１６を作動させ、凝縮室１０の冷却手段１７、１８を作動させることによって加熱される。例えば、蒸発室５内の製品の温度は、６．１ｈＰａの真空下で−３０℃〜−２５℃に冷却される。

凍結された製品からの水分は昇華し、蒸気形態で凝縮室１０内に浸透し、凍結され、アイストラップ１１によって凝縮室１０に閉じ込められ、その温度は好ましくは−５０℃〜−６０℃である。例えば、エアロック４で好ましくはゴアテックス（登録商標）製のスクリーンまたは膜が、蒸発速度が速い場合、製品粒子の分散を防止することができる。

この時間の間に、モーター１２は、前述の２つの動作で軸３０を回転させる。これらの動作は、昇華の時間に亘って交互に繰り返される。例えば、モーターはブラシレス電動モーターであり得る。好ましくは、モーターは、ステータの磁場がロータの角度位置に対応する複数の動作位置を有する電動モーターである。固定子の磁界を円動作させて円動作で電動モーターを駆動する代わりに、本発明はモーターを使用して「前後動作」を行うことを提案する。例えば、第１の極対、第２の極対、第３の極対、第４の極対、第１の極対等の極対の連続した対を連続的に供給することによって、４対の極を有する電気モーターが従来のように回転される。「前後動作」は、第１の極対、次いで第２の極対、次いで第１の磁極対、次いで第４の磁極対、次いで第１の磁極対、次いで第２の磁極対、等を供給することによって実現できる。

モーターの回転子によって生み出される重量を削減するために、蒸発室５及び凝縮室１０は、回転方向に移動可能な車輪に取り付けられ、蒸発室５及び凝縮室１０の重量を支持するように構成され得る。

所望の水分濃度を得るための凍結乾燥の時間に達すると、エアロック４のバルブが閉じられ、加熱手段１５、６及び冷却手段１７、１８が停止される。ロック９を開き、凍結乾燥品が出口８を介して蒸発室５から取り出される。凝縮室１０内に溜まった氷を取り出して施設全体を滅菌するために、蒸気注入ノズル３１、３２を介して蒸気が凝縮室１０に追加され、氷を融解して蒸発室５及び凝縮室１０を滅菌する。したがって、蒸発室５及び凝縮室１０に収容された蒸気は、製品が凝縮室１０から取り出される際に、ドレイン３３を介して、または、出口８を介して取り出される。完結するために、ロック９を再び閉じ、蒸発室５及び凝縮室１０がコネクタ１５〜１８によって冷却され、新しい凍結乾燥が実施され得る。

図３は、蒸発室５が、蒸発室５の高さの一部分だけに亘って延在する隔壁４０を含み、隔壁４０の間にコンパートメントを形成する第２の実施形態を示す。

好ましくは、蒸発室５は円筒形であるので、隔壁４０は蒸発室５に対して半径方向に延在する。各隔壁４０の上部には、２つの連続するコンパートメント間で製品を通過させる開口部３９が設けられている。図４は、隔壁４０の上部に開口部が存在することによるこれらの隔壁ンの実装例を示す。

この装置は、凍結乾燥すべき製品を追加するために、ロード室４１によって蒸発室５に連結された入口１をさらに備える。これを行うために、ロード室４１は、２つのロック２ａ、２ｂによって仕切られている。製品は、第１のロック２ａが開かれた際に、入口１からロード室４１に追加される。次に、第１のロック２ａを閉じ、第２のロック２ｂを開き、これにより、製品を蒸発室５に追加する。出口８はまた、２つのロック９ａ、９ｂの間で仕切られたアンロード室４２によって蒸発室５に連結される。

この変形例では、モーター１２は、それ自体を中心にした軸３０の少なくとも３つの回転動作を誘発し、そのうちの２つの動作は振幅が制限され、これにより、前後動作を生み出す。図４ａに示す第１の位置では、軸３０はモーター１２によって回転されず、蒸発室５は直立している。隔壁４０の開口部３９は、蒸発室５の上部に位置し、製品は、隔壁４０によって仕切られたコンパートメント内に収容される。

図４ｂに示すモーター１２の第１の動作は、第１の回転方向に５°〜９０°の角度変位α１でそれ自体を中心に、かつ、第１の回転方向で軸３０を駆動する。低振幅回転は、隔壁４０の高さが製品を収容するのに十分であるため、コンパートメント内に配置された製品が隣接するコンパートメントに向かって移動させない。

図４ｃに示すモーター１２の第２の動作は、第１の動作の角度変位に実質的に等しい角度変位α２で第１の回転方向とは反対の第２の回転方向でそれ自体を中心に軸３０を駆動する。

低振幅回転は、隔壁４０の高さが製品を収容するのに十分であるため、コンパートメント内に配置された製品を隣接するコンパートメントに向かって移動させない。したがって、前後動作は、軸３０の振動、すなわち、それ自体を中心にした軸３０の回転を一方向に、次に他方で行うことに相当する。

図４ｄに示すモーター１２の第３の動作は、９０°〜１８０°の回転角α３でそれ自体を中心に軸３０を駆動する。この大きな振幅動作は、隔壁４０の開口部３９が下方に配置されているので、２つの連続したコンパートメントの間で製品の移動を可能にするためである。

この実施形態では、装置は、有利には、第３の動作の間に、連続するコンパートメント間で蒸発室５内に配置された製品を案内するために、軸を垂直面内で旋回させる手段を備える。変形例として、軸３０は、バイアスを有して、すなわち垂直面内で傾斜して取り付けられ得、これのより、前後動作の間に、かつ、大振幅動作中の２つの連続するコンパートメント間で、製品を隔壁４０に案内する。

好ましくは、隔壁４０は、金属から製造され、これにより、蒸発室５の中心に熱を伝導する。さらに、凍結乾燥工程は、特に温度及び圧力の差に依存するので、蒸発室５及び凝縮室１０には、好ましくは、温度２０、２４及び圧力２１センサなどの機器が備えられる。

前述した装置を用いて凍結乾燥を行うために、オペレータまたはプログラム可能コントローラが、ロック２ａを開き、ロック２ａとロック２ｂとの間のコンパートメントを真空下に置く。真空が達成されると、ロック２ｂが開かれ、凍結乾燥される製品、例えば、予め凍結された製品が、蒸発室５の第１のコンパートメントに追加される。次いで、ロック２ｂが閉じられ、ロックにおいて真空が確立されるとロック２ａが開かれ、これにより、製品が再びロード室４１に追加される。

真空は、バルブ７を開き、真空ポンプ６を作動させることによって最初に生成される。真空が生成された際、バルブ７は開いたままであり、真空ポンプ６は動作し続けるが、真空は、トラップ１１上の蒸気の凝縮によって本質的に保障される。

次のステップは、冷凍製品から水分を昇華させることである。

これを行うために、凍結製品は、蒸発室５の加熱手段１５、１６を作動させ、凝縮室１０の冷却手段１７，１８を作動させることによって加熱される。

例えば、蒸発室５内の製品の温度は、６．１ｈＰａの真空下で−３０℃〜−２５℃に冷却される。凍結された製品からの水分は昇華し、凝縮室１０に蒸気形態で流入し、アイストラップ１１によって凝縮室１０内に凍結されて捕捉され、その温度は好ましくは−５０℃〜−６０℃である。例えば、エアロック４のスクリーンは、蒸発速度が速い場合、製品粒子の分散を防止することができる。

この時間の間、モーター１２は、前述した３つの動作で軸３０を回転させる。２つの前後の動作は、第１のサイクル中に交互に繰り返される。第１のコンパートメント内の製品の保持時間に達すると、モーター１２は、第３の大振幅動作で軸３０を回転させ、これにより、製品を第１のコンパートメントから第２のコンパートメントに向かって移動させる。製品が第２のコンパートメントに移されると、ロック２ｂが開かれ、新しい製品が前述の工程にしたがって第１のコンパートメントに追加される。

所望の水分濃度を得る凍結乾燥時間に達し、第１の製品がすべてのコンパートメントの間を移動した際に、ロック９ａとロック９ｂとの間のコンパートメントは真空下にあり、ロック９ａは開放され、凍結乾燥される製品は、アンロード室４２を通って蒸発室５から取り出される。次いで、ロック９ａが再び閉じられ、ロック９ｂが開かれて、出口８を通って製品を取り出す。同様に、製品は、ロック９ａが閉じられると真空が破られ、滅菌窒素がロック９ｂを開く前に使用され大気圧に戻る。アンロード室４２が空になると、ロック９ｂが閉じられ、次の積載を待っている間にアンロード室４２内で真空が再確立される。

すべての製品が凍結乾燥されると、エアロック４のバルブを閉じ、加熱手段１５、１６及び冷却手段１７、１８を停止する。凝縮室１０内に捕捉された氷を取り出すために、氷を溶かし、かつ、２つの室５，１０を滅菌するために蒸気が蒸気注入ノズル３１，３２を介して凝縮室１０に足される。

このように蒸発室５及び凝縮室１０に含まれた蒸気は、ドレイン３３を通って排出される。完結するために、ロック９が再び閉じられ、新しい凍結乾燥の積載が実施され得る。

図５は、２つの凝縮室１０ａ、１０ｂが２つの異なるエアロック４ａ、４ｂによって蒸発室５に連結されている本発明の第３の実施形態を示している。

２つの凝縮室１０ａ、１０ｂは実質的に同一であり、本発明の第１の実施形態で説明した冷却手段１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂによって供給されるアイストラップ１１ａ、１１ｂをそれぞれ有する。２つの凝縮室１０ａ、１０ｂを利用することにより、他方が機能している間に一方の凝縮室を再生することができ、これにより、水の形態で貯留された氷を取り出すことを可能にする。これを行うために、第１の凝縮室１０ａは、エアロック４ａを開くことによって蒸発室５に連結され、第２の凝縮室１０ｂは、エアロック４ｂを閉じることによって蒸発室５に連結されない。氷の形態の水分は、凍結乾燥工程の間、第１の凝縮室１０ａに閉じ込められる。

第１の凝縮室１０ａのアイストラップ１１ａが実質的に満杯の際には、エアロック４ｂを開き、エアロック４ａを閉じ、これにより、第２の凝縮室１０ｂを用いて蒸気を捕捉する。第２の凝縮室１０ｂを使用中には、第１の凝縮室１０ａを減圧した後、ノズル３２ａにより蒸気を噴射し、これにより、氷結した水分を排出する。第１の凝縮室１０ａは、第２の凝縮室１０ｂのアイストラップ１１ｂが実質的に満杯になった際に再利用され得る。

好ましくは、凍結乾燥が真空下で行われる場合、各回収室１０ａ、１０ｂは、バルブ７ａ、７ｂによって真空ポンプ６ａ、６ｂに連結される。したがって、回収室１０ａ、１０ｂを蒸発室５に連結するエアロック４ａ、４ｂを開く前に、回収室１０ａ、１０ｂを真空下に置く。

また、アイストラップ１１ａ、１１ｂの再生中には、各真空ポンプ６ａ、６ｂを作動させることなくバルブ７ａ、７ｂを開き、これにより、凝縮室１０ａ、１０ｂを減圧する。凝縮室１０ａ、１０ｂの再生中の蒸気の注入は、凝縮室１０ａ、１０ｂを殺菌することも可能にする。

さらに、図６に示すように、隔壁４０ａ、４０ｂは、蒸発室５内に交互に取り付けられた２つの異なる形状を有する。好ましくは、蒸発室５は円筒形であるので、隔壁４０ａ、４０ｂは蒸発室５に対して半径方向に延在する。

各隔壁４０ａ、４０ｂは円盤状であり、円盤の実質的に４分の１を形成するその一部分は、開口部３９ａ、３９ｂを形成するように除去される。各開口部３９ａ、３９ｂは、２つの連続するコンパートメントの間で製品の通過を可能にすることを意図している。モーター１２が蒸発室５を回転させていない際に、図６ａに示すように、２つの連続する隔壁４０ａ、４０ｂの開口部３９ａ、３９ｂは、蒸発室５を形成する円筒の回転軸に対して軸方向にオフセットされている。２つの連続する隔壁４０ａ、４０ｂの２つの開口部３９ａ、３９ｂの間の軸方向オフセットは、略９０°である。

図６ｂ及び図６ｃに示すように、第２の実施形態と同様に、モーター１２が低振幅の前後動作を与えると、２つの隔壁４０ａ、４０ｂの開口部３９ａ、３９ｂは、蒸発室５の底部に配置され、製品はそれぞれのコンパートメントに収容される。

図６ｄに示す第１の大振幅動作は、右に向かって９０°〜１８０°の軸方向オフセットα３を誘発する。第１の隔壁４０ａの第１の開口部３９ａは、左側に配置され、第２の隔壁４０ｂの第２の開口部３９ｂは、蒸発室５の下部に配置される。その結果、第１の隔壁４０ａが製品を保持する一方で、第２の隔壁４０ｂは製品の通過を許容する。

図６ｅに示す第２の大振幅動作は、左に向かって９０°〜１８０°の軸方向オフセットα４を誘発する。第１の隔壁４０ａの第１の開口部３９ａは、蒸発室５の下部に配置され、第２の隔壁４０ｂの第２の開口部３９ｂは左側に配置される。その結果、第２の隔壁４０ａが製品を保持する一方で、第１の隔壁４０ａは、製品の通過を許容する。

これらの２つの大振幅動作は、コンパートメント間の製品の移動を管理することを可能にする。

好ましくは、大振幅動作は、ロック２ｂ及び９ａの開口と同期して、蒸発室５からの製品の追加及び取出しを可能にすることを意図している。

したがって、本発明は、蒸発室５内でバルクに配置された製品を凍結乾燥させることを可能にし、凍結乾燥すべき２つの製品の間で加熱手段１５，１６及び冷却手段１７，１８を停止させることなく連続的に行うことができる。

本発明の凍結乾燥装置のエネルギー消費量は、同量の製品について従来技術の装置よりも２０％〜４０％低い。

さらに、熱伝達や材料の改良により、また温度センサによる凍結乾燥工程のより良い制御により、より高速なサイクルを実行することが可能である。製品は混合されているので、より均質であり、センサ２０、２１、２４によって収集された情報は製品のより良い特性を可能にする。

コンパートメントの数は限定されない。コンパートメントの数は、製品の出力頻度を確立し得る。２つのコンパートメントに１つのコンパートメントが、２つの連続したコンパートメントが混在しないように使用されるので、製品の出力頻度は次のように計算される。２０のコンパートメントで製品の保持時間が１０時間の場合、１時間毎に１つの製品の積載が排出される。４０個のコンパートメントで１０時間の保持時間だと、放電頻度が３０分毎に短縮され得る。

蒸発器からの出力頻度は、蒸発室５におけるコンパートメントの数及び全体の保持時間に依存する変数となる。凍結乾燥機における製品の保持時間は、ペレットまたは導入された顆粒のサイズ、及び、攪拌動作の頻度等の他の要因にも依存し得る。

本発明はまた、オペレータが蒸発室５の入口１及び出口８で行う物理的な連結作業がないため、自動化されかつ無菌の方法で製品を凍結乾燥することも可能にする。さらに、２つの連続するコンパートメント間の過熱条件は、凍結乾燥工程を改善するために改変され得る。

本発明は、０．０１ｍ^３〜１ｍ^３の容量を有する１つの蒸発室５で効率的に実施されている。変形例として、凍結乾燥は、ゼオドレーション技術を用いて蒸発室５及び凝縮室１０を真空下に置くことなく行うことができる。この方法では、真空ポンプ６及びバルブ７を省略することができる。変形例として、凍結乾燥装置は、水分以外の溶媒、例えばアルコールを抽出することができる。

１ 入口
２ａ 第１のロック
２ｂ 第２のロック
４ エアロック
５ 蒸発室
６ 真空ポンプ
７ バルブ
８ 出口
９ ロック
１０ 凝縮室
１１ アイストラップ
１２ モーター
１５ 流体入口、加熱手段
１６ 流体出口、加熱手段
１７ 冷却手段
１８ 冷却手段
２０ 温度センサ
２１ 圧力センサ
２４ 第３のセンサ、温度センサ
３０ 軸
３１ 蒸気注入ノズル
３２ 蒸気注入ノズル
３３ ドレイン
３９ 開口部
４０ 隔壁
４１ ロード室
４２ アンロード室

Claims (14)

1. 蒸発室（５）であって、前記蒸発室（５）に配置されることが意図される凍結製品に含まれる水分を昇華させるように構成された前記蒸発室（５）を加熱する加熱手段（１５、１６）を備える蒸発室（５）、及び、
   凝縮室（１０）であって、前記蒸発室（５）からの蒸気を氷に変換するように構成された前記凝縮室（１０）を冷却する冷却手段（１７，１８）を備える凝縮室（１０）、
   を備える凍結乾燥装置であって、
   前記蒸発室（５）及び前記凝縮室（１０）は、回転可能な軸（３０）の周りに互いに固定されて取り付けられており、
   当該凍結乾燥装置は、
   可撓性コネクタによって蒸発室（５）に連結された製品の入口及び出口（１、８）であって、前記製品の入口及び出口（１、８）が蒸発室に対して固定的に取り付けられた、製品入口及び出口（１、８）と、
   それ自体を中心に前記軸（３０）を以下の前後動作：
   ５°〜９０°の回転角（α１）で第１の回転方向に前記軸（３０）を駆動する第１の動作、及び
   −５°〜−９０°の回転角（α２）で前記第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に前記軸（３０）を駆動する第２の動作、
   で駆動するモーター（１２）と、
   をさらに備えることを特徴とする凍結乾燥装置。
2. 前記蒸発室（５）は、前記蒸発室（５）の高さの一部分だけに延在する隔壁（４０）によって形成されたコンパートメントを備え、前記モーター（１２）は、９０°〜１８０°の回転角で第３の動作にしたがって、それ自体を中心に前記軸（３０）を駆動し、前記第３の動作は、前記蒸発室（５）の傾斜位置に結合さており、これにより、２つの連続するコンパートメント間で重力により前記製品を移動することを特徴とする請求項１に記載の凍結乾燥装置。
3. 前記入口（１）は、２つのロック（２ａ、２ｂ）によって仕切られたロード室（４１）を備え、かつ、前記出口（８）は、２つのロック（９ａ、９ｂ）によって仕切られたアンロード室（４２）を備えることを特徴とする請求項２に記載の凍結乾燥装置。
4. 前記入口（１）と前記蒸発室（５）とを分離する前記ロック（２ｂ）の開口部と、前記出口（８）を分離する前記ロック（９ａ）の開口部と、は、前記モーター（１２）の前記第３の動作と同期していることを特徴とする請求項３に記載の凍結乾燥装置。
5. ２つの異なるエアロック（４ａ、４ｂ）によって前記蒸発室（５）に連結された２つの凝縮室（１０ａ、１０ｂ）備え、第１の凝縮室（１０ａ）は、第１のエアロック（４ａ）を開けることによって、かつ、第２のエアロック（４ｂ）を閉じることによって、前記蒸発室（５）に連結されており、これにより、前記第１の凝縮室（１０ａ）を用いて前記蒸発室（５）からの蒸気を捕捉すし、次いで、第２の凝縮室（１０ｂ）は、前記第１の凝縮室（１０ａ）の使用中に再生され、その逆もまた同様であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
6. ２つの真空ポンプ（６ａ、６ｂ）と、第１の真空ポンプ（６ａ）は、前記第１の凝縮室（１０ａ）に連結され、第２の真空ポンプ（６ｂ）は、前記第２の凝縮室（１０ｂ）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の凍結乾燥装置。
7. 前記蒸発室（５）は、前記入口（１）と前記出口（８）との間で傾斜していることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
8. 前記蒸発室（５）の隔壁（４０）は、前記蒸発室（５）内に交互に取り付けられた２つの異なる形状を有し、前記２つの異なる形状は、凍結乾燥される前記製品の２つのコンパートメント間を通過するように意図された、軸方向にオフセットされた開口部（３９）を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
9. 前記モーター（１２）は、前記第１〜第３の動作と相補的な第４の動作にしたがって前記（３０）を駆動するように構成され、前記第４の動作は、−９０°〜−１８０°の回転角（α４）で前記第３の動作の方向とは反対の方向に前記軸（３０）を駆動し、これにより、前記蒸発室（５）の２つの連続したコンパートメント間で前記製品を移動させることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
10. 前記蒸発室は、前記凝縮室に対して横方向に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
11. 前記蒸発室（５）は、二重外壁を含み、前記加熱手段（１５，１６）が、前記蒸発室（５）の２つの壁間に形成された空間内で熱交換流体を移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
12. 前記可撓性コネクタは、複数のステンレス鋼コイルを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置。
13. 請求項１及び１０〜１２のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置によって実施される凍結乾燥方法であって、
    前記製品入口（１）を開けることによって前記蒸発室（５）に凍結したまたは凍結してない製品を充填するステップと、
    製品が凍結されていない際は、製品が凍結するまで前記冷却手段によって前記蒸発室を冷却するステップと、
    製品が凍結されたら、前記蒸発室（５）及び前記凝縮室（１０）を真空下に置くステップと、
    前記蒸発室（５）に収容された凍結された製品に含まれる水分の昇華を得るまで、前記加熱手段（１５，１６）によって前記蒸発室（５）を加熱するステップと、
    前記冷却手段（１７，１８）によって前記凝縮室（１０）を冷却するステップであって、これにより、前記凝縮室（１０）に入る蒸気を捕捉する、ステップと、
    昇華時間に亘って：
    １８０°未満の回転角（α１）で第１の回転方向に前記軸（３０）を駆動する第１の動作と、
    −１８０°未満の回転角（α２）で第１の回転方向とは反対の第２の方向に前記軸（３０）を駆動する第２の動作と、
    の繰り返される２つの補完的な動作の中で、前記軸（３）の回転による前記凝縮室（５）及び前記蒸発室（１０）を攪拌するステップと、
    前記蒸発室（５）からの製品の取り出すステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
14. 請求項２〜１２のいずれか一項に記載の凍結乾燥装置によって実施される凍結乾燥方法であって、
    前記製品入口を開けることによって前記蒸発室に凍結したまたは凍結してない製品を充填するステップと、
    製品が凍結されていない際は、製品が凍結するまで前記蒸発室を冷却するステップと、
    前記蒸発室（５）及び前記凝縮室（１０）を真空下に置くステップと、
    前記蒸発室（５）の前記コンパートメントに収容された凍結された製品に含まれる水分の昇華を得るまで、前記加熱手段（１５、１６、３１）によって前記蒸発室（５）を加熱するステップと、
    前記冷却手段（１７，１８）によって前記凝縮室（１０）を冷却するステップであって、これにより、前記凝縮室（１０）に入る蒸気を凝固する、ステップと、
    各コンパートメントに滞在する長さに亘って：
    ５°〜９０°の回転角（α１）で第１の回転方向に前記軸（３０）を駆動する第１の動作、及び、
    ５°〜９０°の回転角（α２）で第１の回転方向とは反対の第２の方向に前記軸（３０）を駆動する第２の動作、
    の繰り返される２つの補完的な動作の中で、前記軸（３）の回転による前記凝縮室（５）を攪拌するステップと、
    ９０°〜１８０°の回転角（α３）を有する第３の動作にしたがって前記軸（３０）を移動することによって、２つの連続したコンパートメント間で製品を移動させるステップ、であって、前記第３の動作は、前記蒸発室（５）の傾斜した配置に結合される、ステップと、
    前記蒸発室（５）からの製品の取り出すステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

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