KR101504466B1

KR101504466B1 - 회전 드럼 냉동 건조기를 위한 가열 장치

Info

Publication number: KR101504466B1
Application number: KR1020147011885A
Authority: KR
Inventors: 토마스 게브하드; 로렌드 카이저; 마티어스 플릿츠코; 맨프레드 스트루시카; 버나드 루이
Original assignee: 사노피 파스퇴르
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2015-03-19
Also published as: CR20140157A; CN104024777B; KR20140089532A; US20150007445A1; PL2764308T3; AU2012320850B2; MX341703B; JP5727680B2; BR112014008027A2; PE20142143A1; CN104024777A; MX2014004040A; UA111631C2; AU2012320850A1; JP2015135234A; JP2014528565A; SG11201400639SA; EA201490740A1; ZA201401831B; EP2764308B1

Abstract

냉동 건조기(100)의 회전 드럼(102) 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치(124)가 제공되는데, 이 가열 장치는 복사열(radiation heat)을 상기 입자에 가하기 위한 적어도 하나의 복사선 방출기(202); 및 입자를 적어도 하나의 상기 방출기(202)로부터 분리시키기 위한 관형 분리기(204)를 포함한다. 분리기(202)는 일단부에서 일체적으로 폐쇄되어 있고, 또한 적어도 하나의 방출기(202)를 내포하는 방출기 공간(206)을 드럼(102) 내의 드럼 공정 공간(126)으로부터 분리시키며, 분리기(204)의 일체적으로 폐쇄된 단부가 자유 단부로서 드럼(102) 내부에 배치되도록 가열 장치(124)가 드럼 공정 공간(126)으로 진입해 있도록 되어 있다.

Description

회전 드럼 냉동 건조기를 위한 가열 장치{HEATING DEVICE FOR ROTARY DRUM FREEZE-DRYER}

본 발명은 냉동 건조기 또는 냉동 건조 공정 라인의 건조 장치(예컨대, 회전 드럼) 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치, 이 가열 장치의 분리기, 및 냉동 건조기 또는 냉동 건조 공정 라인에 있는 대응하는 장치의 벽부에 관한 것이다.

동결 건조라고도 하는 냉동 건조는, 예컨대 조제약과 같은 고품질 제품, 단백질, 효소, 미생물과 같은 생물학적 재료 및 일반적으로 열 및/또는 가수분해 민감성 재료를 건조시키기 위한 공정이다. 냉동 건조에 의하면, 얼음 결정이 승화(sublimation)하여 수증기로 되어, 즉 제품의 수분의 적어도 일부가 고체 상태에서 직접 기체 상태로 전환되어 목표 제품이 건조된다.

제약 분야에서의 냉동 건조 공정은, 예컨대 약물, 약물 제제(formulation), 약품 유효 성분("API")(Active Pharmaceutical Ingredients), 호르몬, 펩티드계 호르몬, 탄수화물, 단 클론 항체, 혈장 제품 또는 그의 유도체, 백신, 치료제, 기타 주사 가능한 물질을 포함한 면역학적 조성물 및 일반적으로 그렇지 않으면 원하는 시간 동안 안정적이지 못하는 물질을 건조시키는데 사용될 수 있다. 제품이 보관 및 선적될 수 있도록, 무균 상태 및/또는 격납을 유지하기 위해 작은 유리병(vial) 또는 용기 안에 제품을 시일링하기 전에 물(또는 다른 용매)을 제거해야 한다. 제약품 및 생물학적 제품의 경우, 동결 건조된 제품은, 예컨대 주사 전에 그 제품을 적절한 재구성 매체(예컨대, 약학 등급 희석제)에 용해시켜 나중에 재구성될 수 있다.

일반적으로 냉동 건조기는, 예컨대 마이크로미터(㎛) 내지 밀리미터(mm) 범위의 크기를 갖는 냉동 건조 입자를 제조하기 위한 예컨대 공정 라인에 사용될 수 있는 공정 장치로 이해된다. 냉동 건조는 임의의 압력 조건(예컨대, 대기압 조건)하에서 수행될 수 있는데, 하지만 당업자에게 친숙한 진공 조건(예컨대, 규정된 저압 조건) 하에서도 효율적으로(예컨대, 건조 시간 면에서) 수행될 수 있다.

입자는 작은 유리병이나 용기에 충전된 후에 건조될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 입자가 벌크웨어(bulkware)으로서 건조될 때, 즉 충전 단계 전에 더 큰 건조 효율이 얻어진다. 벌크웨어 냉동 건조기를 위한 일 접근법은, 입자를 수용하기 위한 회전 드럼을 사용하고 냉동 건조 공정의 적어도 일 부분 동안에 그 입자를 계속 회전시키는 것을 포함한다. 회전하는 드럼은 벌크 제품을 혼합시키며, 이리하여, 입자가 작은 유리병이나 용기 안에 충전된 후에 그 입자를 건조시키거나 또는 정치식(stationary) 트레이에서 벌크웨어로서 건조시키는 것과 비교할 때, 열 및 질량 전달에 이용가능한 유효 표면적이 증가된다. 일반적으로, 벌크 드럼을 이용하는 건조에 의해, 전체 뱃치(batch)에 대한 균일한 건조 조건을 효율적으로 얻을 수 있다.

WO 2009/109 550 A1 에는, 보조제(adjuvant)를 함유하는 백신 조성물을 안정화시키기 위한 공정이 기재되어 있다. 이 공정은, 제제를 구슬형으로 만들어 냉동시키고 이어서 제품을 벌크 냉동 건조시켜 최종 수용 용기 안으로 건식 충전하는 것을 포함한다. 냉동 건조기는 미리 냉각된 트레이를 포함할 수 있는데, 이 트레이는 냉동 입자를 모으고 다음에 냉동 건조기의 냉각된 선반(shelf) 상에 배치된다. 일단 냉동 건조기가 냉각되면, 냉동 건조 챔버 안에 진공이 형성되어, 펠릿으로부터 물의 승화가 개시된다. 트레이를 이용하는 냉동 건조에 대한 대안으로 진공 회전 드럼 건조가 제안된다.

증기 승화는, 예컨대 공정 공간 내에서의 공정 압력, 온도, 습도 등에 관한 조건과 같은 공정 조건을 확립하고 유지하기 위한 다양한 조치로 더욱 촉진될 수 있다. 최적의 공정 온도는 공정 공간을 예컨대 약 -40℃ ∼ -60℃로 냉각시켜 도달될 수 있다. 그러나, 공정 공간 내에서 진행되는 승화는 온도를 더 감소시키는 경향이 있는데, 이렇게 되면 건조 효율이 감소하게 된다. 그러므로, 냉동 건조 중에는 온도는 최적의 범위로 유지되어야 하며 이에 대응하는 가열 기구가 요구된다.

DE 196 54 134 C2 에는, 회전가능한 드럼 안에서 제품을 냉동 건조시키기 위한 장치가 기재되어 있다. 그 드럼에는 벌크 제품이 충전된다. 냉동 건조 중에 드럼 내부에 진공이 형성되고 드럼은 천천히 회전된다. 승화에 의해 제품에서 방출된 증기는 드럼에서 제거된다. 드럼은 가열가능한데, 구체적으로, 그 드럼의 내벽은 드럼과 이 드럼을 수용하는 챔버 사이의 환형 공간 안에서 드럼 외부에 제공되어 있는 가열 수단에 의해 가열될 수 있다. 냉각은 그 환형 공간 안으로 극저온 매체를 넣어 이루어질 수 있다.

일반적으로, 드럼 벽을 통한 열전달은 여러 가지 단점이 있다. 예컨대, 냉동 건조 공정 시작시에 냉동수 함량이 높고 그리고/또는 입자들 사이의 그리고/또는 입자와 드럼 사이의 정전기적 상호 작용 때문에 입자가 드럼의 내측 표면에 부착되는(달라 붙는) 경향이 있다. 드럼 벽에 달라 붙는 입자는 내벽의 온도를 취하게 된다. 그 결과, 가열된 벽의 최대 온도는, 예컨대 그 벽에 달라 붙은 입자의 부분적인 또는 전체적인 용융으로 인해 품질이 부정적인 영향을 받게 되는 일이 없는 값으로 제한된다. 그러므로, 공정 라인을 설계할 때는 제품의 부착성 또는 점착성을 고려해야 한다. 그래서, 일반적으로 회전 드럼의 내벽 표면을 통한 열전달의 제안은 제한되며 또한 따라서 다른 가열 기구가 없으면 최적의 건조 온도를 유지하는 것이 어렵기 때문에 냉동 건조 공정이 길어지게 된다.

위에서 언급한 부착성 입자 효과를 피하기 위한 시도가 있어 왔다. 회전 드럼 장치의 내부에 가열원을 제공하고자 하는 설계가 제안되어 있다. US 2 388 917 A 또는 DE 20 2005 021 235 U1에 기재되어 있는 것과 같은 그러한 일 설계에서, 적외선(IR) 방출기가 보통 보호 차폐 수단 등에 의해 둘러싸여 또는 적어도 부분적으로 덮혀 드럼 공간 내부에 배치된다. 그러나, 이러한 가열원은 품질에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 방출기 보호 차폐물을 제공하려는 다양한 시도에도 불구하고, 입자는 드럼 공간을 가로질러 회전 드럼에서 떨어질 수 있고 작동하는 열 방출기와 우연히 접촉할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 드럼에서 나온 승화 증기는 입자를 드럼 내의 공정 공간을 통해 이동시킬 수 있다. 이들 많은 입자가 일단 비행하면 유사하게 작동하는 열 방출기에 충분히 가까이 가거나 실제로 그 방출기와 접촉할 수 있다. 이렇게 되면, 제품의 일부가 부분적으로 또는 완전히 녹게 된다. 다른 결과로서, 녹은 입자들이 서로에 달라 붙을 수 있다(뭉칠 수 있다). 또 다른 결과로서, 녹은 입자는 드럼 벽 및/또는 방출기 표면(들) 등에 달라 붙을 수 있다. 결과적으로, 품질이 부정적인 영향을 받을 수 있고, 방출기의 작동과 관련하여 문제가 생길 수 있고 그리고/또는 다음의 청결화 및/또는 살균 공정과 관련하여 문제가 생길 수 있다. 또한, 일반적으로 드럼과 방출기 장치에 사용되는 다른 구성 재료 고유의 서로 다른 열팽창 계수로 인해, 구성품들 간에 틈이 발생될 수 있다. 이는 일반적인 적외선 방출기가 드럼 내의 진공 공정 조건 하에서 사용될 때 특히 문제가 된다. 또한, 재료의 혼합물 및 플랜지와 유리 관과 같은 구성품들 사이에서의 가스켓의 사용으로 인해 적외선 가열원은 청결하게 하거나 살균하는 것이 특히 어렵다.

위와 같은 점을 감안한 본 발명의 일 목적은, 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조기를 위한 개선된 가열 장치를 제공하는 것으로, 특히, 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조기를 위한 가열 장치로서, 에컨대 효율적인 청결화 및/또는 살균을 가능케 해주고, 제자리에서의 청결화("CiP")(Cleaning in Place) 및/또는 제자리에서의 살균("SiP")(Sterilization in Place) 개념의 효율적인 실행을 가능케 해주며, 또한 가열 장치의 어떤 유형의 누출도 방지할 수 있는 가열 장치를 제공하는 것이다. 그리하여, 종래의 접근법으로 가능한 것 보다 더 효율적으로 최적의 공정 온도를 냉동 건조 중에 확립하고/확립하거나 유지할 수 있게 된다. 더욱이, 본 발명에 따른 가열 장치로, 냉동 건조 중에 종래의 접근법 보다 더 큰 에너지 입력을 이룰 수 있고 또한 현재 얻을 수 있는 것 보다 더 짧은 건조 시간도 얻을 수 있다. 그리하여, 부분적으로 또는 완전히 녹은(용융된) 제품이 발생됨이 없이 높은 품질이 보장될 수 있고, 또한 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조의 적용가능성이 증가될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명의 목적은, 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치를 제공하여 달성된다. 본 발명에 따른 가열 장치는, 복사열(radiation heat)을 상기 입자에 가하기 위한 적어도 하나의 복사선 방출기; 및 상기 입자를 적어도 하나의 상기 방출기로부터 분리시키기 위한 관형 분리기를 포함하며, 상기 분리기는 일단부에서 일체적으로 폐쇄되어 있고, 또한 적어도 하나의 상기 방출기를 내포하는 방출기 공간을 상기 드럼 내의 드럼 공정 공간으로부터 분리시킨다. 여기서, 상기 분리기의 일체적으로 폐쇄된 상기 단부가 자유 단부로서 상기 드럼의 내부에 배치되도록 상기 가열 장치가 상기 드럼 공정 공간으로 진입해 있도록 되어 있다.

입자는 입상체 또는 펠릿(pellet)을 포함할 수 있는데, 여기서 용어 "펠릿"은 주로 회전 타원형이거나 또는 둥근 입자를 말할 수 있으며, 반면 용어 "입상체"는 주로 불규칙한 형상의 입자를 말할 수 있다. 특정 실시 형태에서, 냉동 건조될 입자는, 마이크로 펠릿 또는 마이크로 압상체와 마이크로 입자, 즉 마이크로미터 범위의 크기를 갖는 입자를 포함한다. 일 특정 실시예에 따르면, 냉동 건조될 입자는, 예컨대 선택된 값 주위에서 약 ±50 ㎛의 좁은 입자 크기 분포를 가지면서 약 200 ㎛에서 800 ㎛ 까지, 바람직하게는 1500 ㎛까지의 범위에서 선택되는 평균 직경 값을 갖는 본질적으로 둥근 마이크로 펠릿을 포함한다.

여기서 일반적으로 사용되는 용어 "벌크웨어(bulkware)"는 서로 접촉하는 입자계 또는 그러한 입자들의 집합체를 말하는데, 상기 입자계는 다수의 입자, 마이크로 입자, 펠릿 및/또는 마이크로 펠릿을 포함한다. 예컨대 용어 "벌크웨어"는, 제품 흐름의 적어도 일 부분을 구성하는 느슨한 양의 펠릿, 예컨대 냉동 건조기에서 냉동 건조될 제품의 뱃치(batch)를 말하는 것일 수 있으며, 벌크웨어는, 냉동 건조기 내의 입자/펠릿을 수용하거나 운반하기 위한 작은 유리병, 용기 또는 다른 수용부에 충전되지 않는다는 점에서 느슨한 것이다. 비슷한 정의가 명사 또는 형용사인 "벌크(bulk)"에도 해당된다. 따라서, 여기서 말하는 바와 같은 벌크웨어는 통상적으로 한 사람의 환자를 위한 일회분 보다 많은 양의 입자를 말한다. 일 실시 형태에 따르면, 제조 조업은 하나 이상의 중간 벌크 용기("IBC")(Intermediate Bulk Container)를 채우는데 충분한 벌크웨어의 제조를 포함할 수 있다.

일반적으로, 냉동 건조기는 공정 공간을 제공하는 공정 장치로 이해되는데, 미리 정해진 시간 기간, 예컨대 공정 라인에서의 제조 조업 동안에 냉동 건조 공정을 위한 원하는 값들을 얻기 위해, 압력, 온도, 습도(즉, 어떤 승화성(sublimating) 용매의 증기 함량, 종종 수증기, 더 일반적으로는 증기) 등과 같은 상기 공정 공간 내의 공정 조건이 제어될 수 있다. 용어 "공정 조건"은, 공정 공간 내의(바람직하게는 제품 근처에 있는 또는 그 제품과 접촉하는) 온도, 압력, 습도, 드럼 회전 등을 말하는 것이며, 공정 제어는 원하는 공정 체계, 예컨대 원하는 온도 프로파일 및/또는 압력 프로파일의 시간 순서에 따라 공정 공간 내부의 그러한 공정 조건을 제어하거나 구동하는 것을 포함할 수 있다. "폐쇄 조건"은 무균 조건 및/또는 격납 조건을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 또한 공정 제어를 받게 되는데, 하지만, 종종 이들 조건은 여기서 언급되는 다른 공정 조건과 별도로 명시적으로 논의된다.

냉동 건조기는 폐쇄 조건, 즉 무균 상태 및/또는 격납 하에서의 작업을 가능케 하는데 적합하게 될 수 있다. 용어 "무균 상태"("무균 조건") 및 "격납"("격납 조건")은, 특정한 경우를 위한 적용가능한 규제 요건에 의해 요구되는 것으로 이해된다. 예컨대, "무균 상태" 및/또는 "격납"은 GMP(Good Manufacturing Practice) 요건에 따라 정의되는 것으로 이해될 수 있다. 일반적으로, 무균 조건 하에서 제조는, 주변 환경으로부터 오염 물질이 제품에 도달할 수 없음(특히 바람직하게는 세균 오염 물질이 도달할 수 없음)을 의미할 수 있다. 격납 하에서의 제조는, 제품, 그의 성분 및 부형제(excipient) 등이 공정 공간을 나가 주변 환경에 도달하지 못함을 의미할 수 있다.

본 발명에 따른 가열 장치의 실시 형태에 사용되는 회전 드럼은 벌크웨어의 냉동 건조에 적합하다면 어떤 형태나 형상이라도 가질 수 있다. 단지 일 예로서, 회전 드럼은 입자를 수용하기 위한 메인부를 포함하며, 이 메인부의 양 단부에는 예컨대 전후방 플레이트 또는 플랜지와 같은 말단부가 있다. 상기 메인부는 예컨대 원통형일 수 있는데, 하지만 원추, 다중 원추 등의 형태를 가질 수도 있다. 회전 드럼의 실시 형태는 회전 및/또는 대칭 축선을 기준으로 하여 축대칭일 수 있다. 그러나, 순수한 대칭에서 벗어난 것도 고려될 수 있는데, 예컨대 주름형 및/또는 립트(ripped) 드럼 단면도 가능하다. 회전 드럼의 특정 실시 형태는 승화 증기를 빼내고 압력 및 온도와 같은 공정 조건을 내부 및 외부 공정 공간 사이에서 연통시키기 위해 상기 전방 및/또는 후방 플레이트에 있는 구멍을 포함할 수 있다.

드럼 내의 벌크 제품의 냉동 건조를 지원하는 냉동 건조기의 실시 형태는, 1) 드럼을 수용하기 위한 하우징 챔버; 2) 드럼의 회전을 지지하기 위한 지지부(예컨대, 구동기를 포함함); 및/또는 3) 냉각 및 가열 장비와 같은, 적어도 드럼 내부의 공정 조건을 확립하기 위한 장비를 포함할 수 있다. 가열 장비는 여기서 설명하는 것과 같은 그리고/또는 일반적으로 알려져 있는 것과 같은 가열 장치의 하나 이상의 실시 형태를 포함한다.

어떤 실시 형태에서는, 상기 회전 드럼은 냉동 건조기의 진공 챔버으로서 이루어진 하우징 챔버 내부에 사용되는데 적합하게 될 수 있다. 진공 챔버는 기밀한 폐쇄를 제공하는, 즉 한정된 공정 공간을 주변 환경으로부터 기밀하게 분리시키거나 격리시켜 공정 공간을 규정하기 위한 구속 벽을 포함할 수 있다. 드럼 전체는 그 공정 공간 내부에 배치될 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 드럼은 일반적으로 개방되어 있는데, 즉 그 드럼 내부에 있는 공정 공간의 일 부분은 드럼 외부의 공정 공간의 일 부분과 연통한다. 압력, 온도 및/또는 습도와 같은 공정 조건은 내부 공정 공간 부분과 외부 공정 공간 부분 사이에서 평형을 이루는 경향이 있을 것이다. 그러므로, 드럼은 예컨대 (과도) 압력 용기를 위해 알려져 있는 특정 형태나 형상에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 전방 플레이트 및/또는 후방 플레이트는 일반적으로 원추형 또는 돔형일 수 있는데, 예컨대 접시형 돔 또는 원추로 형성될 수 있고, 또는 특정 용도에 적합한 다른 형태일 수도 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 예컨대 전방 플레이트는 입자를 투입하고 또한 그 입자를 선택적으로 배출시키기 위한 투입 개구를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 후방 플레이트가 투입 및/또는 배출에 관여할 수 있다. 일 실시예에서, 투입 또는 장입은 전방 플레이트에 있는 하나 이상의 개구를 통해 이루어질 수 있고, 배출 또는 제거는 후방 플레이트에 있는 하나 이상의 개구를 통해 이루어질 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 복사선 방출기는 단일 파이프, 이중 파이프 등의 내부에서 보호되는 하나 이상의 복사 나선부 또는 나선형 코일(가열 코일, 가열 나선부)을 포함한다. 상기 방출기는 적외선 범위의 복사선을 방출하는데 적합하게 되어 있을 수 있다. 예컨대, 방출되는 복사선의 파장은 약 0.5 ㎛ ∼ 3.0 ㎛, 바람직하게는 약 0.7 ㎛ ∼ 2.7 ㎛, 더 바람직하게는 약 1.0 ㎛ ∼ 2.0 ㎛ 의 범위에서 선택되는 것과 같은, 마이크로미터 범위의 최대값을 가질 수 있다. 방출기 파이프는, 이 파이프에 부분적으로 가해지는 금 코팅과 같은 반사 수단으로 부분적으로 피복될 수 있다. 이러한 반사 수단은 방출된 복사선을 일차적으로 특정 각도 범위로 향하게 하는데 적합하게 될 수 있다. 예컨대, 방출기는 바람직하게는 복사선을 제품 쪽으로 방출하도록 배치될 수 있으며, 그래서, 드럼 내측 표면에 있어서 제품에 의해 덮히지 않는 부분 쪽으로는 더 적은 에너지가 조사될(irradiated) 수 있다.

상기 복사선 방출기는 예컨대 냉동 건조기의 작동을 제어하기 위한 외부 공정 제어 회로로 제어될 수 있다. 예컨대, 공정을 실행하기 위한 공정 제어 회로는, 여기서 설명하는 바와 같은 가열 장치의 하나 이상의 실시 형태를 포함하는 하나 이상의 가열 장치를 제어하는데 적합하게 될 수 있다. 공정 제어는 특히 공정 공간 내부의 온도 및/또는 입자의 온도를 최적화하기 위해 그 공정 공간 내부의 온도 및/또는 제품의 온도와 같은 공정 조건의 검출에 응하여 복사선 방출기의 파워 공급을 지속적으로 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대 공정 공간 내부의 온도 및/또는 제품의 온도가 문턱값 아래로 감소한 것으로 검출되고/검출되거나 공정 공간 내부의 압력이 문턱값 보다 높게 증가한 것으로 검출되면, 방출기는 요구에 따라 작동될 수 있다. 이 결과, 방출기는 예컨대 불규칙적인 간격으로 작동될 수 있다. 가변적인(디머블(dimmable)) 방출에 적합하게 되어 있는 복사선 방출기의 실시 형태는 방출 세기가 변하면서 냉동 건조 공정의 일 부분 중에 지속적으로 작동될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디머블 방출기는 냉동 건조 공정의 시작 바로 후에 낮은 세기로 스위치 온 될 것이며, 그리고 진행되는 승화에 따라 세기(파워)가 증가되어 안정값 또는 최대값에 도달하게 될 것인데, 이 값은 건조 공정이 끝날 때가지 긴 시간 동안 계속 유지된다. 냉동 건조기 및 방출기의 구성에 따라, 최대 방출 파워는 방출기의 최대 파워에 의해 주어질 수 있으며(즉, 건조 시간은 방출기에 의해 제공될 수 있는 열 에너지에 의해 제한될 것임), 또는 공정 공간으로부터 승화증기를 제거할 수 있는 능력과 같은 다른 공정 파라미터에 의해 결정될 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 하나 이상의 복사선 방출기를 포함하며, 하나 이상의 방출기 중의 적어도 하나는 단일 작동 모더스(modus)("파워 온")를 가지며, 또는 그의 방출 파워는 연속적으로 조정될 수 있으며, 최대 파워는 약 100 W 또는 300 W 또는 500 W 또는 1,000 W 또는 1,500 W 또는 3,000 W 이상이다. 일 특정 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 1,500 W 의 최대 파워를 갖는 단일 방출기를 포함한다. 동결 건조 동안에 유일한 가열원으로서 상기 가열 장치를 사용하는 주어진 냉동 건조기의 경우, 벌크 제품의 뱃치는 6 시간의 건조 시간을 필요로 할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 더 긴 시간과 더 짧은 시간이 특별히 고려될 수 있다. 일반적으로, 방출기는 동결 건조가 시작되고 나서 약 5 분 후에 150 W의 작은 방출 파워로 공정 제어 회로에 의해 스위치 온 될 것이다. 그리고 그 방출 파워는 공정이 시작되고 나서 약 1 시간 후(이때 약 1,500 W의 최대 파워가 도달됨)까지 계속 증가될 것이다. 방출기는 공정이 끝날 때가지 남은 5 시간 동안 전(full) 파워(및/또는 간헐적인 파워)로 계속 방출을 할 수 있다.

본 발명에 따른 가열 장치의 다양한 실시 형태에 따르면, 상기 방출기의 복사선이 상기 드럼 공정 공간에 들어가도록 상기 분리기는 적어도 부분적으로 투과성을 가질 수 있다. 예컨대, 분리기는 유리, 석영 유리, 실리카 유리, 유리 세라믹 등과 같은 투과성 재료를 포함할 수 있다. 다른 투과성 재료도 사용될 수 있지만, 예컨대 유리가 바람직한데, 왜냐하면 이 유리는 가열 장치의 기계적 안정성에 기여할 수 있고/있거나 복사선 방출기의 작동으로 생기는 고온에 견딜 수 있기 때문이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유리 또는 유리형 재료는 청결화 및/또는 살균 면에서 예컨대 메쉬(mesh)형 또는 직물형 재료보다 나은 이점을 줄 수 있다.

본 발명의 특정 실시 형태에 따르면, 분리기는 방출기 공간을 드럼 내부의 공정 공간으로부터 분리시킨다. 여기서 "분리"는, 드럼 공정 공간으로부터 방출기 공간을 격리시키거나, 배제시키거나 또는 분리시키는 것으로 이해하면 된다. 일 특정한 대표적인 실시 형태에 따르면, 분리기는, 방출기를 받거나 수용하는데 적합하게 되어 있는 관을 포함하는데, 그 관은 이 관으로 형성된 방출기 공간내의 방출기를 드럼 내부의 공정 공간으로부터 격리시키거나 배제시키거나 분리시킨다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 방출기 공간은 예컨대 하나 이상의 기다란(예컨대, 관형인) 방출기를 수용하기 위해 필요하다면 기다랗게 되어 있을 수 있다. 기다란 방출기 공간은 적어도 일 단부에서 폐쇄될 수 있다. 예컨대, 분리기는 드럼의 전방 또는 후방 플레이트로 부터 드럼 공정 공간 내로 진입해 있는 관을 포함할 수 있다. 이러한 관은 전체적으로 드럼의 내부, 즉 드럼 공정 공간에 대해 폐쇄될 수 있지만, 드럼의 외부에 대해서는 개방될 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 방출기 공간이 드럼 공정 공간에 대해 폐쇄되어 있지만 드럼의 외부에 개방되어 있는 본 발명의 다양한 실시 형태가 고려된다. 예컨대, 일 설명적인 실시예로서 예컨대 관형 분리기로 형성된 기다란 방출기 공간이 드럼의 전방 및 후방 플레이트 또는 플랜지 모두에 연결될 수 있고, 그의 양 측에서 드럼의 외부에 대해 개방되어 있을 수 있다.

다른 실시 형태에 따르면, 방출기 공간은 드럼의 내부 및/또는 드럼의 외부에 대해 폐쇄될 수 있다. 특정 실시 형태에 따르면, 방출기 공간은 드럼 공정 공간으로부터 기밀하게 분리될 수 있으며, 그래서 입자 및 다른 고체, 액체 또는 기체 물질이 방출기 공간으로부터 드럼 공정 공간에 들어갈 수 없으며/없거나 드럼 공정 공간으로부터 방출기 공간에 들어갈 수 없다. 방출기 공간과 드럼 공정 공간의 상호간 "분리"는 반드시 "기밀한 분리"를 뜻하는 것은 아니다. 예컨대, 방출기 공간은, 입자를 방출기로부터 신뢰적으로 분리시킬 수 있으나 다른 물질의 통과는 허용하는 메쉬, 직물 등의 구조체에 의해 공정 공간으로부터 분리될 수 있다.

그러나, 우븐(woven) 구조체와 같은 메쉬 또는 직물형 구조체는 높은 방출기 온도를 견딜 수 있더라도 분리기 및/또는 복사선 방출기의 청결화에 대해서는 문제를 나타낼 수 있다. 청결화 매체, 오염 물질 및 증기 살균 응축물 등은 메쉬/직물 개구를 신뢰적으로 통과해야 하며(한 방향 또는 양 방향으로), 이는 어려운 일이 될 수 있는데, 왜냐하면 그들 개구는 (마이크로미터 크기의) 입자를 드럼 공정 공간 내에 유지시키기에 충분히 작아야 하기 때문이다.

유리로 만들어진 구성품과 같은, 메쉬형 구조체 또는 텍스쳐(texture)를 갖지 않는 확실하게 폐쇄된 분리기 구성품의 실시 형태는, 예컨대 입자 뿐만 아니라 예컨대 청결화 매체, 살균 매체 등과 같은 다른 고체, 액체 및/또는 기체 물질도 방출기로부터 분리시키거나 배제시킬 수 있다. 방출기 공간이 드럼 공정 공간으로부터 기밀하게 분리되는 경우, 추가적으로, 폐쇄 조건(무균 조건 및/또는 격납 조건)이 드럼 공정 공간에서 확립되어 유지될 수 있으며, 방출기 공간은 전체적으로 그러한 조건으로부터 분리될 수 있다. 예컨대, 드럼 공정 공간에서 진공 조건이 냉동 건조 중에 가해질 수 있고/있거나 과도 압력 조건이 청결화/살균 중에 가해질 수 있고, 방출기 공간에서는 대기압 조건이 가해질 수 있다. 따라서, 특정 실시 형태에 따르면, 기밀한 분리는 공정 공간에서 무균 상태를 유지하는데 기여할 수 있고, 그 공정 공간은 드럼 공정 공간을 포함하고 또한 드럼 외부의 다른 공정 공간 부분을 포함할 수 있다.

기밀한 분리는 드럼 공정 공간 내의 진공 압력 조건 및 과도 압력 조건 중의 적어도 하나를 위해 제공될 수 있다. 특히 이러한 점에서, 따라서 분리기는 충분한 기계적 안정성을 가지고 설계되어야 한다. 이는 관, 패널, 슬라이스 또는 유사한 투과성 부분과 같은 분리기 구성품의 벽 두께 및/또는 구성 재료의 선택에 관계될 수 있다. 방출기 공간이 "폐쇄되어" 있다라고 말하는 경우, 이는 분리기가 모든 쪽에서 방출기를 에워싸는 것을 의미하는 것이다. 방출기 공간이 기밀한 분리에 의해 전체적으로 (드럼) 공정 공간으로부터 분리되어 있는 경우에는, 방출기 공간 및 공정 공간에 대한 압력 조건 뿐만 아니라 온도 조건(그리고 습도 조건 등)이 독립적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 독립적인 방출기 공간 제어는, 방출기의 작동으로 인해 생긴 열이 공정 공간에 전달되는 것을 최소화하기 위해 방출기 공간 내의 분위기를 냉각시키는 것을 포함할 수 있다.

가열 장치는 드럼에 연결될 수 있고, 예컨대 동심적인 방식으로 바람직하게는 제품에 대해 같은 거리를 두고 드럼의 전방 및 후방 플레이트 또는 플랜지 중의 하나 또는 둘다에 장착될 수 있으며, 그리고/또는 다중 가열 장치/분리기가 드럼의 대칭/회전 축선 주위에 대칭적으로 장착될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 드럼과는 독립적으로 지지되는데, 따라서, 드럼 공정 공간 내부의 가열 장치의 고정된 또는 가변적인 배치를 지지하기 위한 지지부가 제공된다. 이는 드럼의 회전 지지부와 관련하여 제공되는 지지부를 포함할 수 있으며, 가열 장치는 드럼 공정 공간 내부에 회전가능하게 유지되도록 되어 있다. 일 실시 형태에 따르면, 예컨대 드럼을 수용하는 하우징 챔버에 지지부가 장착된다. 가열 장치의 가변적인 위치로 인해, 제품을 조사(irradiation)하기 위해 가열 장치를 선택적으로 위치시킬 수 있으며, 이는 드럼의 회전 방향, 회전 속도, 제품 충전 레벨 등에 따라 가열 장치를 재위치시켜야 하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 분리기는 관, 특히 유리 관을 포함한다. 유리, 예컨대 석영 유리, 실리카 유리 등은 높은 투과성을 갖는데, 즉 방출기의 복사선을 공정 공간 안으로 보내는 높은 투과율을 가지며, 이 투과율은 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 특히 바람직하게는 95 % 이상일 수 있다. 동시에, 유리는 가열 장치의 기계적 안정성에 기여할 수 있으며, 따라서 예컨대 지지 구조체, 장착부, 캐리어 또는 관을 위한 소켓과 같은 다른 구조적 구성품을 생략할 수 있고/있거나 줄일 수 있다.

가열 장치에 있어서 적어도 공정 공간 쪽을 향하는 부분(예컨대, 분리기 또는 그의 구성품)의 재료는 공정 공간에서 실행될 수 있는 다른 공정 체계를 견딜 수 있어야 한다. 예컨대, 가열 장치가 드럼 내부에 영구적으로 위치되는 경우, 예컨대 분리기의 재료는 예컨대 냉동 건조 중의 -60℃에서부터 예컨대 증기 살균 중의 +125℃ 까지의 범위의 온도를 견딜 수 있어야 한다. 이러한 점에서 유리 또는 유리형 재료가 바람직한데, 예컨대, 약 200 K(Kelvin)의 온도차를 견딜 수 있는 분리기를 위한 구성품으로서, 열팽창 계수가 작은 또는 심지어는 영인 유리형 재료가 이용될 수 있다.

압력 관련 요건에 대해, 예컨대 기밀하게 폐쇄된 방출기 공간을 형성하는 분리기와 같은 가열 장치의 구성품은, 냉동 건조 중에 공정 공간 측에서 진공 조건(약 10 mbar 또는 1 mbar 또는 500 μbar 또는 1μbar 만큼 낮은 압력을 의미할 수 있음)을 견딜 수 있어야 하며, 또한 예컨대 증기 살균 중에는 과도 압력(약 2 bar, 3 bar 또는 5 bar 만큼 높은 압력을 의미할 수 있음)을 견딜 수 있어야 한다. 예컨대 살균이 증기 대신에 과산화수소를 이용하여 수행된다면 과도 압력은 필요하지 않을 수 있다.

특별한 실시 형태에 따르면, 관은 전체적으로 유리와 같은 단일 재료로 만들어질 수 있는데, 그 유리는 방출기 공간과 공정 공간을 서로에 대해 시일링하기 위한 시일링 요건을 최소화 해준다. 다른 실시 형테에서, 관 또는 다른 분리기 구성품은 여러 재료로 만들어질 수 있다. 예컨대, 금속 관은 유리 재료로 만들어진 하나 이상의 창(window)을 포함할 수 있다. 그래서, 드럼 공정 공간 내부의 폐쇄 조건을 유지하기 위해, 적절한 시일링 재료로 시일링하는 것이, 상이한 재료들이 접촉하는 영역에서 요구될 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 분리기 관의 하나 이상의 부분은 원형 또는 타원형 단면을 가질 수 있다. 다른 실시 형태 및/또는 부분은 예컨대 삼각형, 정사각형, 직사각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 형상은 추가적으로 또는 대안적으로 구분적으로 만곡된 주변을 포함할 수 있다. 그러나, (약간) 타원형이거나 원형인 관 형상이 관의 최적화된 안정성을 준다. 원형 주변과 실질적으로 다른 형상의 경우에는, 유사한 안정성을 얻기 위해서는 증가된 벽 두께가 필요할 수 있다. 유리 관(들)의 경우에, 증가된 벽 두께는 관의 투과 능력(투과율)에 부정적인 영향을 줄 수 있고 또한 가열 장치의 전체 무게를 증가시키게 된다.

관의 단면에서 볼 때 벽 두께가 둘레 방향으로 변할 수 있다. 일 예시적인 실시 형태에 따르면, 유리 관은 그 관의 상측 부분에서 더 큰 두께를 가지며 관의 하측 부분에서는 더 작은 두께를 갖는다. 이러한 실시 형태에 의해, 기계적 안정성을 얻을 수 있고 또한 동시에 공정 공간 안으로 아래쪽으로 방출되는, 즉 제품에 입사하는 복사선에 대한 최적화된 투과 능력을 얻을 수 있다.

다른 실시 형태에서, 상기 가열 장치는, 이 가열 장치의 적어도 일 부분 또는 구성품을 냉각하고 또한 특히 상기 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 일 표면을 냉각하기 위한 냉각 기구를 더 포함한다. 예컨대, 냉각 기구의 목표는, 방출기의 작동 중에 드럼 쪽을 향하는 관의 일 표면이 예컨대 냉동 건조될 입자의 용융 온도 아래의 온도로 유지되거나 드럼 안에 있는 제품의 평균 현재 온도로 유지되거나 또는 냉동 건조 공정을 위한 최적의 온도로 유지되도록 가열 장치의 유리 관을 냉각시키는 것일 수 있다. 특정 실시 형태에 따르면, 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 일 표면은 냉각 기구에 따라 +30℃ 또는 +10℃ 또는 -10℃ 또는 -40℃ 또는 -60℃가 되도록 제어된다. 공정 공간 쪽을 향하는 표면은 제품(조성, 용융 온도 등)을 위해 필요한 온도로 냉각될 수 있다.

상기 냉각 기구는 냉각 매체를 관류 전달하기 위한 냉각 공간을 포함할 수 있다. 그 냉각 공간은 가열 장치, 보다 구체적으로는 분리기의 관형 또는 파이프형 부분을 포함할 수 있다. 예컨대, 냉각 공간은 방출기 공간을 통과하는 하나 이상의 냉각 파이프를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 냉각 매체를 정방향으로 전달하기 위한 제 1 파이프가 제공되고 또한 그 냉각 매체를 역방향으로 전달하기 위한 제 2 파이프가 제공된다. 추가적으로 또는 대안적으로, U-형 파이프가 냉각 목적으로 방출기 공간에 제공될 수 있다.

특정 실시 형태에서, 상기 냉각 공간은 방출기 공간을 포함할 수 있다. 예컨대, 분리기가 방출기를 수용하거나 내포하기 위한 관을 포함하는 경우, 그 관의 내부는 방출기의 작동 열을 제거하여 그 방출기와 관을 냉각시키기 위해 동시에 사용될 수 있다.

다양한 실시 형태에서, 분리기는 방출기 공간 외에도, 방출기 공간과 드럼 공정 공간을 서로 격리시키기 위한 격리 공간도 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에 따르면, 피동적인 격리를 위한 격리 공간이 제공될 수 있다. 일 특정 실시 형태에서, 피동적인 격리 공간은 요구되는 격리 특성을 제공하기 위해 비워지는 폐쇄된 공간을 포함한다. 다른 실시 형태에 따르면, 적극적인 격리를 위한 격리 공간이 제공될 수 있다. 이런 점에서 예시적인 실시 형태는, 어떠한 방출기도 없고 또한 냉각 기구에 의한 적극적인 냉각을 받게 되는 공간을 포함하는데, 즉 적극적인 격리 공간은 방출기를 포함하지 않는 냉각 공간이라고 생각할 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 방출기에 의해 발생된 복사열을 방향 안내하기 위해 분리기 내부에 제공되는 방향 전환 수단을 포함한다. 이 방향 전환 수단은 예컨대 내열성을 갖는 루프형 구조체의 형태로 제공될 수 있으며, 그래서 방출기에 의해 발생된 열을 바람직하게는 냉동 건조될 재료를 향하는 방향으로 반사시키게 된다. 여기서 방향 전환 수단은 방출기 또는 다중 방출기를 적어도 부분적으로 덮는다. 예컨대, 두 방출기는 기껏해야 서로 인접하는 배치로 분리기 내부에 제공될 수 있으며, 그리하여, 더욱 단일화된 열 발생원이 제공된다. 바람직하게는, 두 방출기는 거울 대칭형 배치(즉, 각각의 방출기가 다른 방출기의 거울상(mirror image)이 되는 배치)의 형태로 제공될 수 있다. 두 방출기가 그렇게 배치되는 경우에 열을 충분하게 방향 전환시키기 위해서는, 루프형 방향 전환 수단의 각 플랭크(flank)가 그의 맞은편 방출기에 평행하게 배치되는 것이 바람직한데, 그리하여, 방향 전한 수단의 두 플랭크 및 두 방출기는 실질적으로 직사각형 배치를 형성하게 된다.

특정 실시 형태에 따르면, 분리기는 두개(또는 그 이상)의 부분 관을 포함하는 관을 포함하는데, 그들 부분 관은 관의 길이를 따라 적어도 부분적으로 평행하게 연장되어 있다. 일 특정 실시 형태에서, 관은 그의 길이를 따라 내부 재분할 벽에 의해 상측 부분 공간 또는 부분 관 및 하측 부분 공간 또는 부분 관으로 분리되고, 이때 방출기는 예컨대 하측 부분 공간에 수용될 수 있다. 냉각 매체가 예컨대 하측 부분 공간에서 정방향으로 전달될 수 있고 또한 상측 부분 공간에서는 역방향으로 전달될 수 있다(즉, 양 공간은 "냉각 공간"임). 다른 실시 형태 또는 다른 작업 모드에서는, 냉각 매체는 하측 부분 공간을 통해서만 전달되고, 상측 부분 공간을 통해서는 냉각 매체가 흐르지 않으며 또한 그 상측 부분 공간에는 다른 적극적인 냉각 기구가 제공되지 않는다. 상측 부분 공간은 대기압일 수 있고 또는 더 양호한 격리 능력을 얻기 위해 비워지거나 저압 조건 하에 있을 수 있다(즉, 하측 부분 공간은 "냉각 공간"으로서 기능하고 상측 부분 공간은 "격리 공간"으로서 기능함).

또 다른 실시 형태에서, 내부 관은 적어도 부분적으로 외부 관에 내포될 수 있다. 예컨대, 방출기 공간은 내부 관에 의해 형성될 수 있는데, 즉 복사선 방출기는 내부 관 내에 수용되고, 격리 공간은 내부 관과 외부 관 사이의 공간으로 형성된다. 예컨대, 내부 관과 외부 관이 동심을 이루는 경우 격리 공간은 환형 공간을 포함할 수 있다. 격리 공간은 드럼의 공정 공간을 복사선 방출기의 높은 작동 온도에 대해 격리시키기 위해 비워질 수 있다. 일 실시 형태에서, 냉각 매체는 격리 공간을 통해 전달된다.

실시 형태들의 조합을 생각할 수 있다. 예컨대, 격리 공간으로서 기능하는 내부 관과 외부 관 사이의 환형 공간은 상측 절반부와 하측 절반부로 재분할될 수 있는데, 이때 냉각 매체는 하측 절반부를 통해 정방향으로 전달될 수 있고 상측 절반부를 통해서는 역방향으로 전달될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 관, 예컨대 유리 관은 관 벽 내에 매립되어 있는 복수의 (모세) 관을 가질 수 있는데, 이 경우 냉각 매체는 공정 공간 쪽을 향하는 관의 표면을 냉각시키기 위해 상기 모세관들 중의 하나 이상을 따라 정방향 및/또는 역방향으로 전달된다. 유리 관 내부의 방출기 공간에는 추가적인 냉각 기구를 받을 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 특정 실시 형태에서, 그 추가적인 냉각 기구는 대응하는 냉각 요건의 검출에 따라 바람직하게는 자동적으로 스위치 온 또는 오프될 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 냉각 매체는, 작동 중인 방출기의 잠재적으로 높은 온도를 고려할 때 바람직하게는 비가연성인 공기, 질소 및/또는 일반적으로 어떤 매체(들)라도 포함할 수 있다. 냉각 매체가 방출기와 직접 접촉하지 않고, 예컨대 방출기 공간과는 별개인 냉각 공간의 일 부분을 통해 전달되는 경우, 비가연성 냉각 매체의 요건은 덜 엄격하게 될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 액체 냉각 매체가 고려될 수 있는데, 이 매체는 예컨대 냉각 공간에 의해 형성된 또는 그 냉각 공간과 관련하여 형성된 모세관을 통해 전달될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 위쪽에서 적어도 부분적으로 상기 방출기 공간을 덮는 하나 이상의 덮개 수단을 더 포함할 수 있다. 이 덮개 수단은 공정 공간을 횡단하는 입자를 실질적으로 위쪽에서 바닥쪽으로 방향 전환시키는 기능을 할 수 있으며 이렇게 해서 떨어지는 입자가 분리기에 가까이 오거나 또는 그 분리기, 예컨대 그의 유리 관과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 특정 실시 형태에 따르면, 덮개 수단은 예컨대 단일 피치 루프, 이중 피치 루프 또는 아치형 루프 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 덮개 수단은 가열 장치의 다른 부분, 특히 분리기로부터 떨어져 있을 수 있거나 그와 직접 접촉할 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 덮개 수단을 냉각하기 위한, 예컨대 입자와 접촉하기 쉬운 특히 루프의 상측 표면을 냉각시키기 위한 냉각 기구를 또한 포함할 수 있다. 예컨대, 덮개 수단의 루프형 구조체를 통해 냉각 매체를 전달하기 위한(밑에 있는 방출기의 작동열을 제거하기 위해) 모세 파이프 또는 모세관 시스템이 그 루프형 구조체 내부에 제공될 수 있다.

특정 실시 형태에서, 가열 장치는 예컨대 냉동 건조, 청결화 등의 동안에 드럼 공정 공간을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 수단을 포함한다. 이 감지 수단은 하나 이상의 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서 등을 포함할 수 있다. 비접촉식 센서가 또한 제공될 수 있다. 센서 수단은 또한 내부 드럼 및/또는 제품의 비디오/시각적 인상(impression)을 얻기 위해 하나 이상의 카메라를 포함할 수 있다. 분리기가 대응 복사선에 대해 투과성을 갖는다면, 예컨대 광학적 복사선, 적외선 및/또는 자외선 및/또는 레이저 복사선에 근거해 작동하는 능동 및/또는 피동 센서가 또한 방출기 공간 내부에 배치될 수 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 내부 드럼의 청결화/살균을 위한 청결화/살균 장비를 포함한다. 이 청결화/살균 장비는 예컨대 노즐과 같은 청결화/살균 매체 접근점을 포함할 수 있다. 이 접근접은 살균 목적의 증기(증기 살균) 및/또는 (바람직하게는 기체인) 과산화수소를 공급하기 위해 제공될 수 있다. 상기 접근점은 가열 장치 자체, 예컨대 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 분리기의 표면에 대한 청결화/살균을 위해 제공될 수 있고/있거나 내부 드럼(표면)에 대한 청결화/살균을 위해 제공될 수 있다. 상기 감지 수단 및/또는 청결화/살균 장비는 적어도 부분적으로 가열 장치, 예컨대 그의 덮개 수단과 관련되어 제공될 수 있다.

어떤 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 CiP 및/또는 SiP에 적합하게 되어 있을 수 있다. 예컨대, 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 일 표면은 그에 따라 적합하게 될 수 있다. 이는 가장자리, 립(rip), 각진 구조, 및 일반적으로 청결화/살균을 위해 도달하는 것이 어려울 수 있고/있거나 예컨대 청결화 매체 또는 증기 살균으로 인해 생긴 응축물의 배출 또는 유출을 방해하는 구조를 최소화하는 것을 포함할 수 있다.

특정 실시 형태에 따르면, 덮개 수단은 바람직하게는 용이한 청결화/살균에 적합하게 되어 있으며, 이는 입자가 덮개 수단에 달라 붙거나 그에 모이거나 또는 그렇지 않으면 그 덮개 수단에 잡히는 구조를 피하는 것을 포함할 수 있고/있거나 청결화 및/또는 살균 매체가 도달하기 어려운 구조를 피하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 덮개 수단은 청결화/살균 매체에 의해 용이하게 세척될 수 있는 것이 바람직하며, 청결화/살균 매체 접근점의 수 및 위치에 따라서는 단일 피치가 루프가 이중 피치 루프에 비해 바람직할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기한 목적들 중의 하나 이상은, 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를, 이 입자에 복사열을 가하기 위한 적어도 하나의 복사선 방출기로부터 분리시키기 위한 분리기로 달성된다. 이 분리기는 일단부에서 일체적으로 폐쇄되어 있고, 또한 방출기를 내포하기 위한 방출기 공간을 형성한다. 분리기는 방출기 공간을 드럼 내부의 드럼 공정 공간으로부터 분리시키도록 되어 있고, 상기 드럼 내부에 배치되는 분리기의 일체적으로 폐쇄된 상기 단부가 자유 단부가 되도록 상기 분리기가 상기 드럼 공정 공간으로 진입해 있도록 되어 있다.

다양한 실시 형태에 따르면, 상기 분리기는 원형 단면의 유리 관을 포함한다. 특정 실시 형태에 따르면, 유리 관의 각 단부는 플랜지에 의해 폐쇄될 수 있다. 드럼 공정 공간과 관 내부의 방출기 공간을 서로에 대해 기밀하게 시일링하기 위해 플랜지가 관에 부착될 수 있다. 어떤 예시적인 실시 형태에서, 플랜지는 유리 관과 플랜지 중의 하나 또는 둘다에 있는 권선 또는 나사에 의해 관에 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 연결은 플랜지를 관에 접착시켜 이루어질 수 있다. 플랜지를 관과 고정시키는 다른 수단을 배제하지 않는 일 륵정 실시 형태에 따르면, 분리기는 양 플랜지를 관 단부 상으로 끌어 당기기 위해 관의 내부에서 연장되어 있는 하나 이상의 로드를 포함한다.

다양한 실시 형태에 따르면, 분리기는 방출기를 지지하기 위해 관의 내부에서 연장되어 있는 적어도 하나의 바아, 예컨대 평평한 금속(예컨대, 강, 스테인레스 강, 알루미늄 등) 바아를 포함한다. 방출기와 지지 바아를 열적으로 분리시키 위한 하나 이상의 수단이 제공될 수 있다. 플랜지 중의 적어도 하나는 관의 내부에서 전달되는 냉각 매체를 위한 입구 및/도는 출구를 포함할 수 있다. 방출기에 파워를 제공하기 위해 전력 공급부가 제공된다. 특히, 플랜지 중의 적어도 하나는 방출기 공간에 파워를 횡방향으로 공급하는데 적합하게 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기한 목적들 중의 하나 이상은, 냉동 건조 입자의 벌크웨어 제조를 위한 냉동 건조기의 벽부로 달성된다. 특정 실시 형태에서, 냉동 건조기는 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조기이다. 상기 벽부는, 예컨대 회전 드럼을 수용하기 위한 냉동 건조기의 하우징 챔버의 전방 플랜지 또는 전방 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징 챔버는 예컨대 진공 챔버일 수 있고, 드럼은 그 진공 챔버에 개방되어 있다. 특정 실시 형태에서, 벽부는 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치를 지지할 수 있으며, 가열 장치는 여기서 설명하는 대응하는 실시 형태들 중의 어떤 것이라도 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기한 목적들 중의 하나 이상은, 여기서 설명하는 대응하는 실시 형태들 중의 어느 하나에 따른 벽부를 포함하는 냉동 건조기로 달성된다. 냉동 건조기는 회전 드럼을 포함할 수 있고, 이 회전 드럼의 내벽 표면은 냉동 건조될 입자를 가열하는데 적합하게 되어 있다. 이들 실시 형태에 따르면, 냉동 건조 중에 적어도 2개의 가열 기구가 제공되는데, 즉 여기서 설명하는 벽부에 의해 지지되는 가열 장치에 의한 가열 및/또는 회전 드럼의 내벽 표면을 통한 가열이 제공된다. 이런 점에서 드럼의 적어도 일 부분은 이중 벽을 포함할 수 있다.

냉동 건조기의 실시 형태는, 동결 건조 공정 중에 입자에 열을 제공하기 위한 추가적인 또는 대안적인 수단의 사용을 고려한다. 특정 실시 형태에 따르면, 추가적으로 또는 대안적인 방안으로, 복사선 가열 및/또는 벽 가열 외에도, 마이크로파 가열이 사용될 수 있다. 마이크로파를 발생시키기 위한 하나 이상의 마그네트론이 제공될 수 있으며, 그 마이크로파는 바람직하게는 예컨대 하나 이상의 금속 관과 같은 도파관에 의해 드럼 안으로 전달된다. 일 특정 실시 형태에 따르면, 마그네트론은 회전 드럼을 수용하도록 되어 있는 냉동 건조기의 하우징 챔버와 관련하여 제공된다(하우징 챔버는 예컨대 진공 챔버일 수 있음). 마이크로파를 드럼 안으로 안내하기 위한 단일 도파관이 제공될 수 있다.

도파관은 예컨대 약 10 cm ∼ 15 cm 범위의 직경을 갖는 정치식 금속 관을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 도파관은 드럼의 전방 플레이트(또는 후방 플레이트)에 있는 개구, 예컨대 투입/장입 개구를 통해 그 드럼에 들어가게 된다. 도파관은 드럼과 결합하거나 결합하지 않고서 진공 챔버 또는 하우징 챔버 안에 위치될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 냉동 건조기는 여러 가열 기구를 제공하도록 되어 있을 수 있으며, 예컨대 다음과 같은 가열 기구 중의 적어도 2개를 포함할 수 있다: 1) 여기서 설명하는 바와 같은 하나 이상의 복사선 방출기를 포함하는 가열 장치; 2) 드럼 및/또는 그 드럼을 위한 하우징 챔버의 하나 이상의 가열가능한 내벽; 및 3) 위에서 언급한 마이크로파 가열 장치들 중의 하나 이상. 특별히 바람직한 공정 체계에 따라서는 적절하다면 공정 당 여러 개의 가열 기구 중의 하나 이상이 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태는 여기서 논의될 이점들 중의 하나 이상을 제공한다. 예컨대, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치가 제공되는데, 이 가열 장치는 복사열(radiation heat)을 상기 입자에 가하기 위한 복사선 방출기를 포함한다. 상기 가열 장치에 의해, 드럼의 내측 표면을 가열하는 것과 같은 종래의 방법과 비교하여 에너지가 더욱 효율적으로 입자에 전달될 수 있다(그럼에도 이러한 기구는 특정 공정 체계를 위한 다른 가열 방안으로서 추가적으로 사용될 수 있거나 이용가능하다).

구체적으로, 종래의 기술에 따라 드럼의 내벽을 가열할 때, 벽에서 입자로의 에너지 전달은 입자의 점착성 때문에 제한된다. 달라 붙는 입자는 벽의 온도를 얻을 수 있으므로, 최대 벽 온도는 예컨대 용융을 피하면서 입자에 대한 최대 허용 온도로 제한된다. 이렇게 해서 얻을 수 있는 에너지 전달은 많은 공정 체계(즉, 더 높은 에너지 전달이 바람직할 것임)에 대해 바람직한 것보다 낮으므로, 그에 따라 건조 시간은 길어지고 또한 이에 따라 냉동 건조 공정의 적용가능성이 제한된다.

내벽 가열은 다음과 같은 다른 이유로 또한 비효율적일 수 있다. 언제든지 드럼 벽의 내측 표면의 작은 일 부분만 제품과 접촉한다. 따라서, 충전 레벨, 즉 뱃치 크기에 따라, 그 부분은 드럼의 메인부의 표면의 25%가 될 수 있고, 또는 훨씬 더 작게 될 수 있는데, 예컨대 단지 10%만 될 수 있다. 다시 말해, 드럼 벽 표면의 각 영역이 가열되더라도(다른 방안은 실제로 실현가능하지 않음), 실질적인 에너지 전달은 상기 표면이 제품과 접촉하는 짧은 시간 동안에만 일어나게 된다. 주로 구형 또는 회전 타원형 입자(펠릿)을 포함하는 계(system)의 경우에 상황은 더 악화되는데, 그러한 계에서는 벽과의 접촉점은 대개 입상체, 얇은 조각 또는 평평한 표면을 갖는 다른 입자를 포함하는 계에 비해 더 적다. 결과적으로, 대개 펠릿을 포함하는 입자계의 열전달 계수는 특히 낮다. 일반적으로, 드럼 표면의 비접촉 부분에 가해지는 열은 적어도 입자에 직접 전달될 수 없는데, 즉 열전달은 제품 쪽으로 집중되지 못하며, 이는 이 접근법의 비효율성에 더 기여하게 된다.

본 발명에 따른 복사선 방출기를 사용하면, 적어도 점착성(tackness)의 문제를 제거하는데 도움이 될 수 있다. 방출기가 지속적으로 작동하고 있는 경우에도, 드럼의 회전 및 그에 따른 입자의 운동과 계속적인 혼합으로 인해 입자는 통상적으로 긴 시간 동안 조사되지(irradiated) 않는다. 특정 실시 형태에 따르면, 방출기는 방향 전환 수단 등에 의해 바람직하게는 회전 드럼의 하나 이상의 개별적인 영역에 조사하도록 될 수 있으며, 또한 입자(뱃치)의 대부분이 위치하는 드럼의 그 부분을 선택적으로 조사하도록 (예컨대, 제어가능하게) 구성될 수 있다.

열은 방출기를 기준으로 할 때 뱃치의 상부층을 잠시 형성하는 입자에 일차적으로 전달되며, 그 상부층은 드럼의 회전으로 인해 계속 재구성된다. 벽에 달라 붙는 입자는 복사선 영역 안으로 들어가고 그 밖으로 나갈 수 있으며 그래서 또한 제한된 가열만 받게 된다. 그러므로, 이러한 가열법으로 입자는 과도한 가열을 받지 않게 되는데(입자가 가열 장치와 접촉하는 문제는 아래에서 논의함), 즉 에너지 전달은 입자계에 걸쳐 더욱 고르게 분포된다. 결과적으로, 더 많은 에너지가 제품에 전달될 수 있으며, 이리하여 건조 시간이 상당히 단축될 수 있다. 이러한 일 예로서, 동결 건조 중에 유일한 가열 기구로서 드럼 내벽 가열을 사용하는 종래의 구성의 경우, 12 시간의 건조 시간이 필요하였다. 본 발명에 따른 복사선 방출기를 갖는 가열 장치를 제공함으로써, 건조 시간은 단지 6 시간으로 되었는데, 즉 50% 감소되었다.

어떤 특정 이론 또는 작용 방법에 구속되는 것을 원치 않지만, 복사선 방출기는 드럼 내벽 가열을 이용하는 경우에 얻을 수 있는 것 보다 훨씬 더 높은 온도에서 작동될 수 있는데, 즉 복사선 방출기는 훨씬 더 큰 에너지 전달 가능성을 준다.

본 발명에 따른 복사선 방출기를 사용하면, 집중되지 않은 에너지 전달의 문제를 해결하는데 추가적으로 또는 대안적으로 도움이 될 수 있다. 방출기의 복사선은 반사 코팅 등과 같은 간단한 반사 수단에 의해 제품 쪽으로 향할 수 있는데, 그리하여, 집중된 열전달이 이루어지고 이에 따라 더 높은 에너지 전달 효율이 얻어지게 된다. 더욱이, 열전달은 입자 형상에는 의존하지 않는 것으로 생각되는데, 그러므로, 예컨대 주로 둥근 입자(예컨대, 펠릿)를 포함하는 입자계를 포함하여 어떤 입자계에도 열이 효율적으로 전달될 수 있다.

냉동 건조 중에 공정 온도의 최적화된 제어를 제공하기 위해 하나 이상의 복사선 방출기가 사용될 수 있지만, 방출기(들)의 높은 작동 온도의 문제가 있다. 예컨대, 방출기 자체의 작동 온도(대기압 조건)는 +250℃ ∼ +400℃ 이상의 범위에 있을 수 있다. 보통, 작동 온도는 품질의 관점에서 허용가능한 어떤 온도 문턱값 보다도 훨씬 더 높다. 최대 작동 온도를 제한하기 위해 복사선 방출기의 작동을 제한하는 것은 바람직한 방안이 아닌데, 왜냐하면 열전달 능력이 그에 따라 제한되기 때문이다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 복사선 방출기를 갖는 가열 장치는, 드럼 내의 입자를 방출기로부터 분리시키기 위한 분리기를 더 포함한다. 이 분리기는 방출기를 내포하기 위한 방출기 공간을 형성한다. 분리기는 방출기 공간을 드럼 공정 공간(의 나머지 부분)으로부터 분리시키도록 되어 있다. "분리"는 적어도 냉동 건조될 입자를 방출기로부터 떨어져 있게 유지시킬 수 있는(적어도 그 방출기의 작동 중에) 것을 말하는 것으로 이해해야 한다. 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 적어도 작동 온도가 품질의 관점에서 너무 높은 경우, 분리기는 입자가 복사선의 방출기의 작동 온도를 불리하게 받거나 또는 그 작동 온도의 영향을 과도하게 받는 것을 방지하도록 되어 있다.

따라서 상기 분리기는, 방출기 주위에 대응 장벽을 제공하여 방출기 공간을 형성함으로써 방출기(공간)로부터의 입자 분리, 고립, 배제 및/또는 격리를 가능케 해준다. 바람직한 실시 형태에서, 방출기 온도는 공정 공간 밖에서 유지될 수 있고/있거나 입자에 대하여 은폐된다. 다양한 실시 형태에 따르면, 분리기는 방출기에 의해 방출되는 복사선을 제외하고는 실질적인 열/에너지가 방출기(방출기 공간)로부터 공정 공간 쪽으로 전달되는 것을 방지하는데 적합하게 될 수 있다. 이 점에서 "실질적인" 에너지 전달을 방지한다는 것은, 에너지 전달은 품질이 악화되지 않고/않거나 제품 사양이 벗어나지 않거나 훼손되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되는 것을 의미한다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 분리기는 입자 궤적(또는 적어도 그 입자 궤적의 요망되는 부분)이 방출기에 가까이 가거나 심지어는 그와 접촉하는 것을 방지하는 장벽을 제공한다. 예컨대, 그러한 궤적은 유리관 및/또는 루프 등과 같은 덮개 수단에 의해 방향 전환될 수 있다. 입자는 냉동 건조 공정 중에 사실상 모든 방향으로 또한 복잡한 궤적으로 드럼 공간을 횡단할 수 있으므로, 일반적으로 단순한 블라인드 또는 덮개 또는 차폐물은 충분하지 않을 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 분리기는 방출기를 완전히 에워싸는 가상 표면의 적어도 실질적인 부분에 걸쳐 있는 입자 장벽을 형성하며, 상기 부분은 에워싸는 표면의 적어도 약 50% 또는 66% 또는 75% 이상을 차지하고, 바람직하게는 약 80% 또는 90% 를 차지하며, 더 바람직하게는 약 95% 또는 97% 또는 99% 또는 100%(즉, 드럼 공정 공간을 향하는 어떠한 개구도 없이 분리기는 복사선 방출기를 완전히 에워쌈)를 차지한다.

예컨대 메쉬 또는 직물로 만들어진 분리기 또는 그의 구성품을 포함하는 본 발명의 실시 형태가 고려된다(예컨대, 금속 또는 텍스타일 재료가 방출기의 작동 온도와 같은 조건 및 냉동 건조 공정, 청결화/살균 공정 등의 동안의 공정 조건을 견딜 수 있다면 그러한 금속 또는 텍스타일 재료로 만들어짐). 다양한 실시 형태에 따르면, 메쉬 또는 직물에 있는 개구는 적어도 미리 규정된(바람직한) 크기 보다 큰 입자가 방출기 공간에 도달하는 것을 방지하기에 충분히 작다. 예컨대, 최종 제품에서 원하는 입자 크기 범위에 따라 그리고/또는 방출기 공간으로 손실된 허용가능한 제품 질량분(예컨대, 냉동 건조되는 뱃치에서 알려져 있는 입자 크기 및 크기 범위에 근거하여 계산될 수 있음)에 따라 입자의 최소 크기가 설정될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 분리기는 입자 크기에 비해 "미시적인" 개구(예컨대, 밀리미터 또는 마이크로미터 범위의 개구)를 갖는 메쉬 또는 직물이나 유사한 구성품은 포함하지 않고, 유리 또는 다른 투명한 재료와 같은 재료로 만들어지며 어떤 크기의 입자도 실질적으로 통과시키지 않는 표면을 갖는 구성품만 포함한다. 이러한 구성품은 상기한 의미에서의 미시적 개구는 없지만, 그 구성품은 입자 크기 보다 큰 "거시적" 개구(예컨대, 센티미터 범위의 개구)를 포함할 수 있는데, 이 개구는 드럼의 내부 또는 그 드럼의 외부에 개방되어 있을 수 있다. 예컨대, 단순 관형 분리기는 그의 일 단부 또는 양 단부에서 드럼 공정 공간 또는 드럼의 외부에 개방되어 있을 수 있다.

그러나, 분리기의 구성품이 하나 이상의 거시적 개구를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시 형태는 드럼 공정 공간에 대해 완전히 폐쇄되고 드럼 외부의 공간에 대해서만 개방될 수 있다. 예컨대, 관형(또는 원추형 등) 분리기의 관, 원추형부 등의 일 단부는 드럼 안으로 진입해 있을 수 있는데, 이 단부는 폐쇄되고 다른 단부는 드럼 벽에 결합되거나 부착되거나 또는 장착되며 드럼의 외부에 개방되어 있다. 드럼에 대한 의도된 사용 경우에 따라, 외부 공간은 드럼의 내부와 연결된 공정 공간을 포함할 수 있다.

예컨대, 일 실시 형태에서, 드럼은 냉동 건조 공정, 청결화/살균 공정 등을 위한 공정 공간을 제공하거나 한정하도록 되어 있는 공정 챔버 내부에 수용된다. 이 실시 형태에서, 입자는 드럼의 내부로부터 직접 방출기 공간에 들어갈 수 없다. 그러나, 입자는 드럼을 떠날 수 있고 드럼 외부에 있는 공정 공간 부분을 횡단하여 방출기 공간에 도달할 수 있다. 원하는 공정 체계에 따라, (부분적으로) 용융된 입자로 인한 결과적인 입자 손실 정도, 방출기의 잠재적인 오염, 잠재적인 품질 악화는 분리기의 증가된 안정성, 설계의 단순성 등과 같은 다른 이점을 고려한다면 허용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 공정 공간이 드럼의 내부에 국한되어 있는지 아닌지 상관 없이, 방출기 공간은 전체적으로 공정 공간에 대해 폐쇄된다(적어도 위에서 정의된 거시적 의미에서, 바람직하게는 미시석 의미에서도). 다시 말해, 방출기 공간은 전체적으로 드럼 공정 공간 및 드럼의 외부에 있을 수 있는 다른 공정 공간 부분에 대해 폐쇄된다. 예컨대, 관형의 또는 기다란 방출기 공간은 일 자유 단부에서 드럼 공정 공간 안으로 진입해 있을 수 있고, 다른 단부는 드럼 또는 이 드럼 외부의 지지 구조체에 고정되거나 결합되거나 또는 장착된다. 또 다른 실시 형태에서, 전체적으로 폐쇄된 방출기 공간은 어떤 의미에서도 드럼 벽, 그의 플랜지 또는 플레이트부와 같은 드럼의 어떤 일 부분과도 연결되어 있지 않고, 하지만 드럼의 외부로부터 지지되는데, 예컨대 하우징 챔버 벽부로부터 드럼 안으로 연장되어 있는 지지 아암에 의해 지지된다.

그러한 구성에서, 가열 장치는 사실상 드럼 공정 공간 내의 어떤 곳에서도 영구적으로 또는 일시적으로 위치될 수 있다. 가열 장치가 드럼 내부에 대해 움직일 수 있게 장착되는 경우, 본 발명의 실시 형태에서는, 냉동 건조 공정 중에 드럼 내부의 특정한 제품 위치(들) 상으로의 선택적인 조사(irradiation)를 이루기 위해 가열 장치에 대한 위치 결정 및 방향 잡기를 포함하는 공정 제어가 고려된다. 이는 에너지 전달을 더 최적화하고 에너지 소비를 최소화하며 또한 건조 시간을 단축하는데 기여한다.

"폐쇄된" 방출기 공간은, 방출기 공간과 공정 공간(드럼) 사이에서의 입자 횡단에 대해 폐쇄되어 있는 것으로 생각한다. "기밀하게 폐쇄된" 방출기 공간의 경우에는, 입자 횡단이 방지될 뿐만 아니라 고체 또는 기체 또는 액체 물질도 방출기 공간과 (드럼) 공정 공간 사이에서 교환될 수 없다. 그러나, 방출기 공간에 대해서는, 용어 "폐쇄된" 및 "기밀하게 폐쇄된"은 복사선 방출기를 위한 파워 공급, 냉각 매체, 청결화/살균 매체 등의 공급 및/또는 제거를 배제하지 않는다.

드럼 공정 공간과 방출기 공간 사이의 기밀한 분리를 가능케 하는 본 발명의 실시 형태에 따르면, 예컨대 한편으로 드럼 공정 공간 및 다른 한편으로는 방출기 공간(및/또는 격리 공간) 내의 압력 및 온도와 같은 열역학적 조건을 개별적으로 제어할 수 있다. 공정 공간 내의 열역학적 조건을 여기서는 종종 "공정 조건"이라고 한다. 예컨대, 드럼 공정 공간 내부 조건의 제어는, 냉동 건조 공정을 위해 요구되는 것과 같은 공정 조건의 제어를 말하는 것일 수 있다.

어떤 실시 형태에 따르면, 방출기 공간 내부의 조건은 냉동 건조 중의 드럼 공정 공간 내의 예컨대 진공 조건과 반대인 대기압 조건을 포함할 수 있다. 방출기 공간 내의 조건은 규정된 온도 값, 범위 또는 프로파일을 더 포함할 수 있는데, 이는 방출기 공간을 냉각시켜 얻어진다. 방출기 공간을 위한 냉각 기구는 (드럼) 공정 공간을 위한 어떠한 냉각 또는 가열 기구와도 완전히 분리될 수 있다. 결과적으로, 예컨대 무균 상태가 아닌 냉각 매체가 방출기 공간(및/또는 격리 공간)을 냉각시키는데 사용될 수 있다. 냉각은 방출기의 작동으로 인해 생긴 과도 온도의 영향이 드럼 공정 공간 또는 그 내부의 입자에 미치는 것을 방지한다. 이렇게 해서, 드럼 공정 공간 쪽을 향하고 입자가 근처에 오거나 접촉하기 쉬울 수 있는 분리기의 표면 또는 가열 장치의 다른 구성품에 대해서는, 개별적인 공정 체계, 입자 조성 등을 위해 필요하다면 표면 온도가 제어될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 방출기의 높은 작동 온도로 생길 수 있는 잠재적으로 부정적인 영향이 최소화될 수 있고. 또한 그래서, 현재 이용가능한 것과 같은 더 짧은 건조 시간을 갖는 냉동 건조 공정을 위해 필요하다면 복사선 방출기의 잠재적으로 높은 에너지 입력이 이용 가능하게 된다. 다시 말해, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 복사선 방출기의 높은 작동 온도의 잠재적으로 부정적인 영향을 최소화하여 냉동 건조, 특히 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조의 분야에서 복사선 방출기의 적용성을 실질적으로 확장시키는 냉동 건조기 실시 형태/개념이 제공된다.

본 발명의 실시 형태는 건조 시간을 종래의 설계와 비교하여 예컨대 약 10% 또는 20% 또는 25% 또는 그 이상, 바람직하게는 약 33% 이상, 특히 바람직하게는 약 50%(종래의 건조 시간의 절반) 이상 만큼 상당히 단축시킬 수 있다. 일 결과로서, 본 발명의 실시 형태는 냉동 건조 공정을 위한 에너지 소비의 감소를 가능케 해준다. 건조 시간이 짧아지면, 공정 시간 동안에 예컨대 공정 공간에서의 진공 조건 또는 응축기에서의 온도 조건 등을 유지하기 위한 에너지 소비가 더 적어지게 된다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 하나 이상의 복사선 방출기에 기초하는 가열 장치를 포함하며 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조기에 대해서는, CiP/SiP를 가능케 하는 일체화된 설계 개념이 제공될 수 있다. 예컨대, 드럼 공정 공간과 방출기 공간 사이의 기밀한 분리를 가능케 하는 분리기는, 방출기에 의한 부정적인 영향으로부터 입자를 신뢰적으로 보호하도록 설계될 수 있다(예컨대, 분리기는 방출기로부터의 과도한 열전달로 인한 부분적인 또는 전체적인 용융을 방지할 수 있음). 이는 높은 품질의 보장에 기여하며, 또한 더욱이 드럼 공정 공간의 오염/공해가 최소화될 수 있는데, 이 오염/공해는 드럼 내벽 표면 및/또는 드럼 공정 공간에 설치되어 있는 다른 장비(예컨대, 감지 장비, 카메라, 청결화/살균용 노즐 등)에 달라 붙는 예컨대 부분적으로 또는 전체적으로 용융된 입자로 인해 생길 수 있다. 이런 점에서, 부분적으로 또는 전체적으로 용융된 입자에 의해 복사선 방출기 자체가 오염되는 것을 또한 피할 수 있다. 따라서, 어떤 실시 형태에서는, 드럼 및/또는 복사선 방출기의 내부로부터 그러한 오염 물질을 제거하기 위한 잠재적으로 복잡한 청결화/살균 장비 또는 절차(예컨대, 수동 청결화 작업)가 필요 없다.

CiP/SiP를 위해, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 가열 장치, 특히 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 표면을 위한 적절한 설계를 포함하는 최적화된 개념이 제공될 수 있다. 예컨대, 가열 장치의 분리기 또는 다른 구성품을 위한 관형 구조체는 실질적으로 "둥근" 프로파일을 가질 수 있으며, 관 자체는 곧은 관일 수 있지만, 또한 U-형 또는 잠재적으로 오염 물질이 축적되거나 입자가 달라 붙기 쉬운 표면이 최소화되는 다른 형상으로도 될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 분리기와 같은 가열 장치 구성품에는 최소화된 가장자리 영역, 리지(ridge) 또는 림(rim) 영역 등이 제공될 수 있다. 일 실시 형태에 따르면, 분리기는 입구, 삽입물, 오목부, 가장자리 등이 없는 곧은 유리 관(플랜지와 같은 하나 이상의 말단 구성품을 가짐)과 같은 실질적으로 단일 구조체를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 예컨대 CiP/SiP에 적합하게 된 가열 장치는 드럼 내부에 영구적으로 제 자리에 있을 수 있는데, 즉 건조 공정 동안 뿐만 아니라 청결화/살균 공정 등의 동안에도 제 자리에 있을 수 있다. 이는 냉동 건조기의 설계를 단순화하는데 기여할 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 가열 장치는 예컨대 지지 피봇 아암, 회전 아암 등에 의해 드럼의 내부로부터 제거될 수 있도록 되어 있다. 특정 실시 형태에 따르면, 예컨대 분리기는 CiP/SiP 및 기계적 안정성을 위해 최적화된 형태 또는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 실질적으로 원형인 단면 또는 (바람직하게는 약간) 타원형인 단면과 같은 원형에 가까운 단면을 갖는 유리 관을 포함하는 분리기는 최적화된 기계적 안정성을 얻을 수 있게 해주고, 더욱이 관에 대해 요구되는 벽 두께를 최소화시켜 그래서 동시에 투과율(제품에 입사하는 방출기 복사선에 대한 투과율) 및 중량(지지를 필요로 하는 가열 장치의 중량)을 최적화할 수 있다.

(드럼) 공정 공간과 방출기 공간 사이의 기밀한 폐쇄를 가능케 하는 본 발명에 따른 실시 형태는 또한, GMP(Good Manufacturing Practice)와 같은 규제 요건에 따른 방출기 공간에 대한 고비용 검증을 피할 수 있다. 방출기 자체 및 분리기의 방출기 공간(또는 격리 공간) 내에 포함되어 있는 다른 장비는 드럼 공정 공간으로부터 배제되고, 그래서 어떠한 검증 요건도 받지 않는다. 센서가 분리기, 예컨대 그 분리기의 투과성 부분을 통해 작동한다면, 이는 냉각 장비, 복사선 발생기를 지지하기 위한 장비 및 온도 센서, 습도 센서, 카메라와 같은 광학 센서, 레이저 기반 센서 및 능동 또는 피동 센서 장비와 같은 비접촉식 감지 장비에 관계될 수 있다. 센서 작동은 다른 파장 영역에서의 분리기의 투과율을 필요로 할 수 있는데, 예컨대 광선, 적외선, 자외선 등에서 분리기용 재료인 석영 유리는 요구되는 파장에서의 적절한 투과율을 제공할 수 있다.

기밀하게 분리된 방출기 공간(격리 공간)에 대해서는 살균 요건, 대응하는 청결화/살균화 요건 등과 같은 요건이 없으므로, 위에서 논의된 장비를 상기 방출기 공간에 제공하면 설계가 단순화되고 또한 비용도 줄일 수 있다. 예시적인 실시 형태에 따르면, 센서 장비를 방출기 공간(또는 격리 공간)에 배치함으로써 비접촉식 센서 장비에 대한 비용을 줄일 수 있다. 특정 실시 형태에 따르면, 방출기 공간을 위한 냉각 기구는 무균 상태가 아닌 질소 또는 무균 상태가 아닌 공기와 같은 무균 상태가 아닌 냉각 매체를 사용할 수 있는데, 이리하여, 무균 질소 또는 살균된 공기와 같은 무균 냉각 매체를 사용하는 경우와 비교하여 비용이 상당히 줄어든다. 어떤 실시 형태에 따른 공기 냉각은 개방형 냉각 시스템으로 될 수 있어 비용을 더 줄일 수 있다.

본 발명의 다른 양태와 이점은 도면에 도시되어 있는 바와 같은 설명적인 실시예 및 바람직한 실시 형태들에 대한 이하의 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.

도 1 은 가열 장치를 포함하며 회전 드럼을 이용하는 냉동 건조기의 일 설명적인 실시예의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 냉동 건조기의 가열 장치의 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 가열 장치의 구성품들에 대한 평면도이다.
도 4 는 앞 도의 가열 장치의 분리기의 단면도이다.
도 5a ∼ 5d는 분리기 구성품들의 다양한 실시 형태의 단면도이다.
도 6 은 회전 드럼을 이용하는 본 발명에 따른 냉동 건조기의 일 바람직한 실시 형태의 단면도이다.
도 7a 는 도 6 에서 C 로 표시되어 있는 부분의 확대도이다.
도 7b 는 도 6 에서 J 로 표시되어 있는 부분의 확대도이다.
도 8a 는 도 6 의 가열 장치의 선 N - N 을 따른 확대 단면도이다.
도 8b 는 도 6 의 가열 장치의 선 P - P 을 따른 확대 단면도이다.
도 9a 는 도 6 의 가열 장치의 사시도이다.
도 9b 는 도 6 의 가열 장치의 측면도이다.
도 9c 는 도 6 의 가열 장치를 도 6 의 좌측에서 본 평면도이다.

도 1 은 회전 드럼(102)을 포함하는 냉동 건조기의 설명적인 실시예(100)를 단면도로 개략적으로 도시하는 것으로, 상기 회전 드럼은 단일 회전 지지부(106)에 의해 하우징 챔버(104) 내부에 지지된다. 하우징 챔버(104)는 진공 챔버로 되어 있고, 개구(108)를 통해 응축기 및 진공 펌프(110)와 연결된다. 냉동 건조기(100)는 폐쇄 조건, 즉 무균 상태 및/또는 격납 조건 하에서 마이크로 입자, 바람직하게는 마이크로 펠릿과 같은 입자를 냉동 건조시키는데 적합하게 되어 있다.

드럼(102)은 그의 후방 플레이트(114)에 있는 개구(112) 및 전방 플레이트(118)에 있는 개구(116)를 포함한다. 이 개구(116)는 전달부(120)를 통해 드럼(102)에 입자를 장입하는데 적합하게 되어 있고, 상기 전달부는 상류 입자 저장부/용기 및/또는 입자 발생 장치(분무 챔버, 구슬형화(prilling) 탑 등과 같은)로부터 제품 흐름을 드럼(102) 안으로 안내하기 위한 내부 안내 관(122)을 포함한다.

상기 드럼(102)은, 드럼 내부의 드럼 공정 공간(126)을 가열하기 위한 가열 장치(124), 및 관(122)을 통해 드럼(102) 안으로 장입되어 냉동 건조 중에 그 드럼(102)에 의해 수용되는 입자계(particle system)(뱃치)(127)를 포함한다. 냉동 건조를 위한 공정 조건을 확립하기 위한 공정 공간은 진공 챔버(104)의 전체 내부(128)인데, 이 내부는 드럼 내부의 공정 공간 부분(드럼 공정 공간)(126) 및 드럼 외부의 공정 공간 부분(130)을 포함한다.

냉동 건조 공정은, 예컨대 공정 공간(128)을 효율적인 냉동 건조 공정을 위한 최적의 온도로 냉각하고 또한 이 냉각과 병렬적으로 또는 그 다음에 진공 조건을 확립하고 안내 관(122)을 통해 입자(127)를 드럼(102) 안으로 장입하여 개시된다. 이러한 냉각은 드럼(102) 및/또는 진공 챔버(104)와 관련하여 배치되는 냉각 장비로 이루어질 수 있다.

냉동 건조 중에, 진공 펌프 및 응축기(110)가 작동하여 드럼 공정 공간(126)으로부터 개구(112, 116)를 통해 승화(sublimation) 증기를 빼내게 된다. 증기 승화 때문에, 공정 공간(128) 내의 입자 온도가 최적값 밑으로 낮아지게 된다. 공정 제어는 최적화된 공정 체계에 따라 냉동 건조 공정을 실행시키게 되며, 그러한 공정 체계에 의하면, 동결 건조를 위한 최적의 온도 레벨/범위가 유지되도록 열이 입자에 가해져야 한다. 열을 가하는 종래의 기구(mechanism)는 무엇 보다도 드럼(102)의 내벽 표면에 대한 가열을 포함한다. 도 1 ∼ 5d 에 도시되어 있고 여기서 설명되는 바와 같은 냉동 건조기(100)의 설명적인 실시예는 그러한 종래의 방법의 이용을 배제하는 것은 아니지만, 다음의 논의는 가열 장치(124)에 의해 열을 입자(132)에 가하는 것에 촛점을 두고 있다.

도 2 는 가열 장치(124)를 사시도로 더 자세히 도시한다. 도 3 은 그 가열 장치(124)의 여러 구성 요소들을 도시하는 개략적인 평면도이다. 도 2 는 전달부(120)의 부분 단면도를 도시하지만, 도 3 은 안내 관(122)만 나타내고 있다. 도 4 는 가열 장치(124)의 특정 구성 요소를 단면도로 나타낸다.

상기 가열 장치(124)는 입자(127)(도 1 참조)에 복사열을 가하기 위한 복사선 방출기(202)를 포함한다. 가열 장치(124)는 입자(127)를 상기 방출기(202)로부터 분리시키기 위한 분리기(204)를 더 포함한다. 이 분리기(204)는 일반적으로 원통형인 유리 관(302)을 포함한다. 이 관(302) 내부에 형성되어 있는 방출기 공간(206)은 플랜지(208, 210)에 의해 더 한정되며, 이 플랜지는 드럼 공정 공간(126)과 방출기 공간(206)을 서로 기밀하게 분리시킨다. 가열 장치(124)는 덮개 수단(212)을 더 포함하는데, 이 덮개 수단은 단일 피치 루프(214)를 포함하고 청결화/살균 매체 접근 노즐(216)과 같은 다른 장비를 더 지니고 있다.

가열 장치(124)는 지지 아암(304)을 더 포함하고, 이 지지 아암은 진공 챔버(104)의 전방 플레이트(154)에 연결된다. (1) 방출기 공간(206)에 냉각 매체를 공급하고, (2) 가열 장치(124)로부터 냉각 매체가 루프(214)를 통과해 환류한 후에 그 냉각 매체를 제거하고, 또한 (3) 청결화/살균 매체(들)를 노즐(216)에 공급하기 위한 파이프(218)가 제공된다.

상기 가열 장치(124)의 상세한 구성으로 돌아가면, 유리 관(302)은 작업시 방출기(202)에 의해 방출되는 복사선에 대한 최적화된 투과율을 갖는 유리로 만들어질 수 있다. 방출기(202)는 약 1 ㎛∼ 2 ㎛ 범위의 최대 방사율을 갖는 IR 방출기일 수 있고, 유리 관(302)은 그 파장 범위에서 95% 이상의 투과율을 갖는 석영 유리로 만들어질 수 있다. 유리 관(302)의 벽 두께는 바람직하게는 최대 투과율 및 최적화된 기계적 안정성에 따라 선택된다.

방출기(202)는 관(302) 내부에서 연장되어 있는 평평한 강재 바아(402)에 의해 방출기 공간(206) 내부에 지지되며, 방출기(202)를 체결하기 위한 체결기(404)가 격리 수단(406)에 의해 상기 바아(402)로부터 열적으로 분리되어 있다.

기밀한 분리가 이루어져 있는 한, 예컨대 공정 공간(126)(128, 130) 내의 무균 조건이 확립되거나 유지되더라도, 방출기 공간(206) 내에 무균 조건을 확립할 필요는 없다.

상기 플랜지(208, 210)를 관(302)과 결합시키는 것과 관련하여, 일 방안으로나사를 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 사용되는 접착제나 아교가 방출물을 내지 않으면, 접착제 결합이 사용될 수 있다. 도면에 도시되어 있는 설명적인 실시예(100)는 다른 방안을 사용하는데, 이는 앞에서 언급한 방안들 중의 하나 이상과 결합될 수 있다. 4개의 강재 로드(220)가 관(302) 내부에서 그 관의 길이를 따라 연장되어 양 플랜지(208, 210)를 서로에 연결하고 또한 그 플랜지(208, 210)를 관(302)의 단부 상으로 끌어 당기게 된다(동일하거나 다른 재료로 이루어진 더 많은 또는 더 적은 로드가 사용될 수 있음).

그러나, 도 1 ∼ 4 에 도시되어 있는 설명적인 실시예(100)는 다른 방안을 사용한다. 4개의 강재 로드(220)가 관(302) 내부에서 그 관의 길이를 따라 연장되어 양 플랜지(208, 210)를 서로에 연결하고 또한 그 플랜지(208, 210)를 관(302)의 단부 상으로 끌어 당기게 된다(동일하거나 다른 재료로 이루어진 더 많은 또는 더 적은 로드가 사용될 수 있음). "시일링" 특성은, 예컨대 방출기 공간(206) 내의 대기압 조건과 드럼 공정 공간(126) 내의 진공 조건의 압력차에 대하여 기체,액체 및/또는 고체 물질이 "누출되지 않는" 것으로 이해하면 되고, 여기서 진공은 10 mbar 또는 1 mbar 또는 500 μbar 또는 1μbar 만큼 낮은 압력, 그리고 또한 드럼 공정 공간(126) 내의 과도 압력 조건을 의미할 수도 있으며, 그 과도 압력 조건은 1.5 bar 또는 2 bar 또는 3 bar 이상 만큼 높은 압력을 의미할 수 있다.

사용되는 어떤 시일링 수단이라도, 냉동 건조, 청결화 등의 동안의 공정 공간(126) 측에서의 압력 조건 뿐만 아니라 다른 조건, 그리고 예컨대 방출기(202)의 작동 동안의 방출기 공간(206) 측에서의 조건을 견딜 수 있어야 하는데, 더욱이, 상기 시일링 수단은 이들 조건들을 서로로부터 시일링해야 한다. 제품 오염을 유발하는 취화 및/또는 마멸을 피하기 위해 어떤 시일링 재료도 내흡수성이 있어야 하며, 예컨대 온도 조건에 대해서는, 공정 공간(126) 측에서의 대략 -40℃ ∼ -60℃ 와 같은 저온 및 대략 +130℃와 같은 고온을 견뎌야 한다.

공정 공간(126) 쪽을 향하는 유리 관(302)의 외측 표면은 방출기(202)의 높은 작동 온도의 입자(127)에 대한 부정적인 영향을 방지하기 위해 냉각된다. 냉각은 무균 상태가 아닌 공기, 질소 등과 같은 냉각 매체를 관류 전달하기 위한 냉각 공간으로서 방출기 공간(206)을 적합하게 하여 달성될 수 있다. 예컨대 공기는 분리기(204)에 대해 요망되는 장벽 또는 차폐 특성에 따라 주변 온도를 가질 수 있거나 또는 냉각될 수 있다. 다른 (비가연성) 물질도 사용될 수 있다. 냉각 매체는 지지 아암(304) 및 플랜지(210)에 제공되어 있는 입구 내부를 흘러 방출기/냉각 공간(206) 안으로 들어가고, 플랜지(208)에 있는 출구(222)를 통해 그 공간(206)에서 나가 파이프(224), 루프(214) 및 일 파이프(218)를 통해 환류하게 되며, 이렇게 해서 방출기(202)의 작동 중에 그 방출기로부터 열을 제거하게 된다.

도 2 ∼ 4 에 도시되어 있는 실시예에서, 유리 관(302)은 원형 단면을 갖는 단순한 곧은 관이고, 방출기 공간(206)은 냉각 공간과 같으며, 냉각 매체는 한 방향으로만 그 냉각 공간을 관류하게 된다. 그러나, 다른 구성도 생각할 수 있다. 도 5a 에 단면도로 도시되어 있는 다른 실시예(500)에 따르면, 유리 관(502)이 또한 원형의 외측 표면(504)을 가질 수 있다. 그러나, 그 유리 관(502)은 내부 분할 또는 재분할 벽(506)을 포함하는데, 이 벽은 관(502)의 내부 공간을 상측 부분 공간 또는 부분 관(508) 및 하측 부분 공간 또는 부분 관(510)으로 재분할한다. 이러한 구성에 의해, 높은 기계적 안정성이 얻어질 수 있고(그래서 관(502)의 외벽(518)의 벽 두께를 최소화할 수 있음) 또한 하나의 관 내부에 2개의 부분 공간이 생기게 되며, 부분 공간(508, 510)은 서로 연결되거나 그렇지 않을 수 있다. 예컨대, 벽(506)은 관(500)의 일 단부 또는 양 단부 및/또는 다른 위치에서 하나 이상의 개구를 가질 수 있다.

다양한 사용 경우를 생각할 수 있다. 방출기(512)가 하측 부분 관(510) 안에 제공될 수 있다. 냉각 매체가 예컨대 하측 부분 관(510)을 통해 정방향(참조 번호 "514"로 표시된 바와 같은)으로 전달되고 또한 상측 부분 관(508)을 통해서는 역방향(참조 번호 "516" 으로 표시되어 있음)으로 전달될 수 있다. 따라서, 그렇지 않으면 냉각 매체의 환류에 필요하게 되는 장비를 생략할 수 있는데, 그러한 장비는 관(502)의 외부, 예컨대 공정 공간에 배치되어야 하며, 그래서 그러한 장비를 생략하는 것이 유리한데, 이러한 생략은 가열 장치의 설계 및/또는 가열 장치에 있어서 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 부분들에 대한 청결화/살균을 단순화하는데 기여할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상측 부분 공간(508)은 냉각 매체를 안내하는데 사용되지 않을 수 있고, 폐쇄된 공간으로 설계될 수 있는데, 이 공간은 방출기 공간(510)을 주변의 드럼 공정 공간(520)에 대해 (피동적으로) 격리시키기 위한 격리 공간으로서 역할하기 위해 예컨대 비워질 수 있다.

유리 관(526)의 다른 실시예가 도 5b 에 도시되어 있다. 내측 부분 공간 또는 부분 관(528)은 외측 관(530)으로 에워싸여 있고 그 외측 관 내부에서 연장되어 있으며, 상기 관(528, 530)은 서로에 대해 동심으로 배치된다. 이 실시예에서, 방출기(532)가 관(528) 내부에 배치된다. 내측 관(528)과 외측 관(530) 사이에 형성된 환형 공간(534)은 격리 공간으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 공간(534)은 방출기(532)의 잠재적으로 높은 작동 온도로부터 주변의 드럼 공정 공간(536)을 격리시키기 위해 비워질 수 있다. 도 5b 에 도시되어 있는 실시예에 따르면, 냉각 매체는 정방향(538)을 따라 내측 관(528)을 통해 안내된다. 환형 공간(534)이 격리 공간으로서만 사용된다면, 냉각 매체는 대응하는 가열 장치 밖으로 외부로 안내될 수 있다. 다른 대안예에 따르면, 냉각 매체는 상기 공간(534)을 통해 역방향으로 전달될 수 있다.

도 5b의 실시예의 일 변형예가 점선(542)으로 도시되어 있는데, 그 점선은, 환형 공간(534)이 상측 부분 공간(544)과 하측 부분 공간(546)으로 재분할될 수 있음(내벽(542)에 의해)을 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 냉각 매체는 예컨대 부분 공간(546)을 따라 정방향으로 그리고 부분 공간(544)을 따라 역방향으로 안내될 수 있다. 냉각 매체를 하나 이상의 방향으로 안내하기 위한 부분 공간(538, 544, 546) 중의 하나 이상을 사용하는 다른 구성을 생각할 수 있다. 일 특정 실시예에 따르면, 부분 공간(538)은 예컨대 대기압 조건으로 폐쇄될 수 있고, 방출기(532)의 작동으로 인해 생긴 열 흐름을 관(528)의 벽을 통해 제거하기 위한 냉각 매체가 부분 공간(544, 546)을 통해 안내된다.

도 5b의 구성에서 상측 환형 공간(544) 및 하측 환형 공간(546)은 유사한 회전 대칭형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예는 다른 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 환형 공간의 폭은 각도에 따라 달라질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상하측 환형 공간은 반드시 대칭적으로 형성될 필요는 없다. 또한, 재분할 벽(506, 542)은 도 5a 및 5b 에서 각각 수평하게 연장되어 있지만, 다른 구성도 생각할 수 있는데, 예컨대 가열될 (뱃치) 제품에 입사되는 방출기 복사선의 방향에 따라, 엄격하게 수평인 배향에서 벗어나게 할 수 있다.

도 5c 는 다른 구성을 도시하는데, 여기서 외측 원형 단면을 갖는 관(552)은 가변적인 벽 두께를 갖는 벽(554)을 포함한다. 구체적으로, 관(552)의 상측 부분(556)은 더 큰 두께를 갖고, 두께는 하측 부분(558) 쪽으로 가면서 감소한다. 예컨대 관(552)의 상측 부분(556)을 냉각하여 열을 제거하기 위해 냉각 매체를 안내하는데 사용될 수 있는 모세관(560)이 도시되어 있다. 도 5c에 도시되어 있는 구성에서, 냉각 매체는 관(560)을 통해 정방향(562)으로 안내되고 방출기(568)를 포함하는 방출기 공간(566)을 통해서는 역방향(564)으로 안내된다. 관/공간(560, 566) 중의 하나 또는 둘다를 통해 냉각 매체를 전달하기 위한 다른 방안도 고려되며 통상적인 설계 변형에 속한다.

도 5d는 또 다른 구성을 도시한다. 원형 주변을 갖는 관(582)은 방출기(588)를 수용하는 방출기 공간(586)을 한정하는 벽(584)을 포함한다. 복수의 모세관(590)이 벽(584) 내부에 매립되어 있다. 방출기(558)의 작동 열을 제거하기 위해 냉각 매체(예컨대, 냉각액)가 그 모세관(560) 중의 하나 이상을 통해 정방향 및/또는 역방향으로 전달될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 냉각 매체는 방출기 공간(586)을 통해 전달될 수 있다. 모세관(560)은 벽(554) 내부에 일정한 패턴으로 배치되어 있지만, 다른 구성에 따르면, 모세관은 그룹을 지어 예컨대 바람직하게는 관 벽의 상측 부분에 위치될 수 있다.

여기서 도시되어 있는 관 구성은, 방출기 복사선이 바람직하게는 제품에 입사하도록 방향 안내되도록, 예컨대 반사층과 같은 반사 수단을 추가적으로 포함할 수 있다.

도 2 ∼ 4 에 도시되어 있는 가열 장치(124)를 다시 참조하면, 루프(214)는 위쪽에서 분리기(204)를 덮도록 되어 있다. 이렇게 해서, 위쪽에서 바닥쪽으로 드럼 공정 공간(126)(도 1 참조)을 횡단하는 입자가 유리 관(302)으로부터 멀어지는 방향으로 다시 안내될 수 있다. 루프(214)의 제공으로, 분리기(204)에 대한 냉각 요건, 보다 정확하게는, 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 유리 관(302)의 표면에 대해 허용가능한 최대 온도에 관한 요건이 완화될 수 있다.

루프(214)는 단일 피치(pitch) 루프로 되어 있는데, 이러한 종류 및 유사한 종류의 덮개가 CiP/SiP 개념 내의 용이한 청결화/살균에 특히 적합하기 때문이다. 청결화/살균 매체 접근점(216)은 가열 장치(124) 및 회전 드럼(102)의 내부에 대한 청결화/살균을 위한 청결화/살균 매체를 공급하는데 적합하게 되어 있다. 이러한 점에서, 노즐(216)이 덮개 수단(212)의 위에서 노출 위치에 배치된다.

덮개 수단(212)은 가열 장치(124)의 다른 구성 요소(유리 관(302)을 포함하는 분리기(204)와 같은)로부터 떨어져 있는 것으로 나타나 있지만, 다른 구성에 따르면, 덮개 수단은 예컨대 방출기 공간을 한정하는 유리 관과 같은 분리기 구성 요소와 바로 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 덮개 수단은 아치형 루프로 형성될 수 있고, 그 루프를 냉각시키기 위한 냉각 기구를 선택적으로 포함한다. 이러한 덮개 수단은 방출기에서 니온 복사선을 원하는 방향으로 안내하기 위한 반사 수단으로서 동시에 기능할 수 있다.

도 1 ∼ 4 에 도시되어 있는 설명적인 실시예를 예시적으로 참조하면, 다음과 같은 각각의 조합이 트레이드 유닛으로서 고려될 수 있다. 지지 아암(304)(장착 또는 비장착 상태인)을 갖거나 갖지 않는, 전방 플레이트(134)(장착 또는 비장착 상태인)을 갖거나 갖지 않는, 그리고 전달부(120)(장착 또는 비장착 상태인)을 갖거나 갖지 않는 가열 장치(124); 방출기(202)와 같은 내부 장비를 갖거나 갖지 않는, 유리 관(302)과 플랜지(208, 210)를 포함하는 분리기(204); 및/또는 방출기(202)를 갖거나 갖지 않는 유리 관(302).

이하, 본 발명에 따른 가열 장치의 바람직한 실시 형태를 도 6 ∼ 9c 를 기초하여 설명한다. 여기서, 위에서 설명한 설명적인 실시예의 가열 장치의 주변 및 추가적인 구성 요소 또는 유사한 구성 요소는, 적절하다면, 본 발명에 따른 가열 장치의 아래에서 설명하는 바람직한 실시 형태에도 적용되고, 따라서 그에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 생략한다. 그러나, 적용가능하면, 설명적인 실시예의 설명이 아래에서 설명하는 바와 같은 바람직한 실시 형태에도 채택될 수 있다. 특히, 이하에서 설명하는 바와 같은 가열 장치의 바람직한 실시 형태는, 도 1 에 나타나 있고 위에서 각각의 부분에서 설명된 바와 같은 냉동 건조기에 적용될 수 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 가열 장치(624)의 바람직한 실시 형태의 단면(길이 방향 축선을 따른)을 도시한다. 이 도시에서 가열 장치(624)는 진공 챔버(104)의 전방 플레이트(134)에 부착된다. 도 1 에 있는 파이프(218)와 유사한 파이프(718)가 (1) 냉각 공급 관(718a)에 의해 냉각 매체를 방출기 공간(706)에 공급하기 위해, (2) 냉각 매체가 냉각 배출 관(718b)을 통해 환류한 후에 그 냉각 매체를 제거하기 위해, 그리고 선택적으로 (3) 방출기 공간(706) 외부에 있는 각각의 선택적인 노즐(미도시)에 청결화/살균 매체(들)를 공급하기 위해 제공되어 있다.

가열 장치(624)는 입자(127)를 두 복사선 방출기(702)로부터 분리시키기 위한 분리기(704)를 더 포함한다. 돔형 또는 비임형 분리기(704)는 일반적으로 원통형으로 된 기다란 유리 관으로 이루어지며, 이 유리 관의 특별한 형상으로 인해, 살균 중의 고압과 같은 고압에 대한 분리기(704)의 안정성이 개선된다. 분리기(704) 내부에 한정되어 있는 방출기 공간(706)은 분리기(704)의 폐쇄된 자유 단부(704a) 및 지지 플레이트(725)에 의해 더 한정되며, 이들은 드럼 공정 공간(126)과 방출기 공간(706)을 서로 분리시킨다. 가열 장치(624)는 도 1 ∼ 4 의 설명적인 실시예와 유사한 청결화/살균 매체 접근 노즐(미도시)과 같은 다른 장비를 선택적으로 갖는다.

가열 장치(624)의 상세한 구성으로 돌아가면, 유리 관은 작업시 방출기(702)에 의해 방출되는 복사선에 대한 최적화된 투과율을 갖는 유리로 만들어질 수 있다. 다양한 구성에 따르면, 각각의 방출기(702)는 약 1 ㎛∼ 2 ㎛ 범위의 최대 방사율을 갖는 IR 방출기일 수 있고, 분리기(704)는 그 파장 범위에서 95% 이상의 투과율을 갖는 석영 유리로 만들어질 수도 있다. 유리 관의 벽 두께는 바람직하게는 최대 투과율 및 최적화된 기계적 안정성에 따라 선택된다.

도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 분리기(704) 또는 그의 자유 단부(704a)는 드럼 공정 공간(126) 안으로 진입해 있으며, 분리기(704)의 유리 관의 다른 단부 또는 기단부(704b)는 분리가(704)가 그의 길이 방향 축선 주위로 회전가능하게 유지되도록 다요소 소켓 구조체 내부에 유지된다. 따라서, 가열 장치(624)의 분리기(704)의 단부(704a)를 공정 공간(126) 내부에 장착할 필요 없이, 가열 장치(624)는 캔틸레버 식으로 공정 공간(126) 내부에 자유롭게 배치되며, 그리하여, 냉동 건조 중에 가열 장치(624)가 고장난 경우 그 가열 장치(624)를 쉽게 교체할 수 있다.

바람직한 실시 형태의 분리기(704)의 특별한 구조에 대하여, 분리기(704)의 기단부(704b)는 그의 끝면에서 일체적으로 제공된 림(rim)형 돌출부(705)를 포함하는데, 이 돌출부(705)는 분리기(704)의 유리 관의 본체로부터 반경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 특히, 도 7b의 확대 상세도에서 알 수 있는 바와 같이, 특히 분리기 돌출부(705) 위쪽에 있는 분리기(704)의 기단부(704b)는 원통형 격리 슬리브(730) 내부에 유지되며, 그 슬리브(730)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 폴리옥시메틸렌(POM)으로 이루어지는데, 이 폴리옥시메틸렌은, 가열 장치(624)의 서로 다른 구조적 구성 요소의 상이한 열팽창 계수를 고려하여 가열 장치(624)의 기밀성을 보장하기 위해 분리기(704)의 유리 관과 소켓 구조체의 금속 구성 요소 사이의 직접적인 접촉을 막는다. 격리 슬리브(730)를 분리기(704)와 단단히 부착시키고 이들 구성 요소 사이의 기밀성을 제공하기 위해 그 격리 슬리브(730)는 바람직하게는 실리콘 접착제 등에 의해 분리기(704)의 유리 관의 외측에 고정된다. 또한, 격리 슬리브(730)는 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진 원통형 부싱(750) 내부에 배치되는데, 이때 격리 슬리브(730)와 부싱(750) 사이에는 틈이 주어진다. 여기서, 바람직하게는 실리콘 또는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)으로 이루어지는 보상 O-링(735)이 슬리브(730)의 외주에 있는 각각의 홈에 배치되는데, 부싱(750)은 그의 내주에서 상기 보상 O-링(735)과 접촉하게 된다. 보상 O-링(735)은 소켓 구조체의 구성 요소들 사이의 온도 보상을 위한 역할을 한다. 이 특별한 구조로, 종래 기술에 알려져 있는 바와 같은 가열 장치에서 생기는 문제들 중의 하나, 즉 가열 장치(624)의 내부 및 외부(즉, 드럼(102)의 내부) 사이에 일어나는 주변 조건의 바람직하지 않은 교환(누출이라고도 함)을 피할 수 있으며, 그러한 교환은 종래 기술에서 알려져 있는 바와 같은 가열 장치의 다른 구조적 구성 요소(금속, 유리 등)의 상이한 열팽창 계수로 인해 가열 장치의 서로 다른 구조적 구성품 사이에 일어난다. 바람직한 실시 형태에서, 다른 한편으로, 분리기(704)의 유리 관은 가열 장치(624)의 금속 구성품으로부터 열적으로 분리되어 있으며, 그래서 방출기 공간(706)과 드럼 공정 공간(126) 사이의 누출을 방지하는 능력이 향상된다.

부싱(750)은 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진 원통형 헐(760; hull) 내부에 배치되며, 분리기(704)의 폐쇄된 자유 단부(704a) 쪽을 향하는 상기 헐(760)의 개방 단부는, 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진 컵형 뚜껑(770)으로 폐쇄된다. 여기서 부싱(750)은 뚜껑(770)의 내주와 밀착되어 그 뚜껑(770) 내부에 유지된다. 자유 단부(704a)는 드럼 공정 공간(126) 안으로 진입할 수 있도록 상기 뚜껑(770)의 개구를 통과하여 그 뚜껑(770)을 관통한다. 드럼 공정 공간(126)을 고려하여 소켓 구조체와 방출기 공간(706)을 기밀하게 시일링하기 위해, 바람직하게는 실리콘 또는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무로 이루어진 시일링 O-링(740a)이 뚜껑(770)과 격리 슬리브(730)의 끝면 사이에 배치된다. 또한, 소켓 구조체를 더 시일링하기 위해, 바람직하게는 실리콘 또는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무로 이루어진 시일링 O-링(740b)이 격리 슬리브(730)의 다른 끝면과 분리기 돌출부(705)의 사이 및 분리기 돌출부(705)와 디스크형 플레이트(751)(바람직하게는, 스테인레스 강으로 만들어지고 부싱(750)을 위한 덮개로서 역할하는 플레이트(751))의 사이에 배치되며, 플레이트(751)는 뚜껑(770)으로 폐쇄되어 있는 부싱(750)의 단부의 반대쪽에 있는 그 부싱(750)의 다른 단부와 접촉한다. 사용되는 어떤 시일링 수단이라도, 냉동 건조, 청결화 등의 동안의 공정 공간(126) 측에서의 압력 조건 뿐만 아니라 다른 조건, 그리고 또한 예컨대 방출기(702)의 작동 동안의 방출기 공간(706) 측에서의 조건을 견딜 수 있어야 하며, 더욱이, 시일링 수단은 이들 조건들을 서로로부터 시일링해야 한다. 제품 오염을 유발하는 취화 및/또는 마멸을 피하기 위해 어떤 시일링 재료도 내흡수성이 있어야 하며, 예컨대 온도 조건에 대해서는, 공정 공간(126) 측에서의 대략 -40℃ ∼ -60℃ 와 같은 저온 및 대략 +130℃와 같은 고온을 견뎌야 한다.

위에서 설명한 바와 같은 이 특별하게 짜여진 구조로, 가열 장치(624)는 드럼 공정 공간(126)에 노출되는 일종의 "외부 쉘"을 제공하는데, 이 외부 쉘은 기본적으로 분리기(704), 뚜껑(770)(시일링 O-링(740a)과 함께 분리기의 폐쇄 단부 측에 배치됨), 헐(760) 및 전방 플레이트(134)로 이루어진다. 가열 장치(624)의 나머지 부분은 기본적으로 진공 기밀 외부 쉘 내부에 배치되며, 주 열 발생 장비가 그 안에 배치되며, 이리하여, 가열 장치(624)는 드럼 공정 공간(126) 내부에 배치되어 유지될 수 있고, 또한 방출기의 고장 또는 외부 쉘 내부에 배치되어 있는 다른 구성품 고장이 일어난 경우 방출기(702)들 중의 하나 또는 전부를 교체할 수 있으면서, 냉동 건조 중에 드럼(102) 또는 하우징 챔버(104) 내부의 진공이 온전하게 유지될 수 있다. 가열 장치(624)의 이 특별하게 짜여진 구조로, 방출기의 고장이 일어난 경우, 손상된 방출기(702)들 중의 하나 또는 여러 개를 교체할 수 있으면서, 요망되는 공정 조건을 실질적으로 유지함과 아울러 냉동 건조될 제품을 드럼(102) 내부에 유지할 수 있으며, 이리하여, 공정 조건의 중단으로 인한 폐제품의 발생을 막을 수 있다.

바람직한 실시 형태에서, 플레이트(751)는 중앙 개구를 포함하는데, 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진 원통형 캐리어 슬리브(752)의 일 단부가 상기 중앙 개구에 부착 방식으로 배치되며, 이때 캐리어 슬리브(752)의 외주는 플레이트(751)의 상기 개구의 내주와 접촉하여 그 플레이트(751)를 지지하게 된다. 캐리어 슬리브(752)의 다른 단부는 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진 덮개 플레이트(780)의 개구 안에 배치되며, 그 덮개 플레이트(780)는 진공 챔버(104)의 전방 플레이트(134)에 부착된다. 고온으로 인한 분리기(704)의 유리 관의 길이 팽창을 보상할 수 있도록, 덮개 플레이트(780)는 볼트(781) 및 스프링 디스크(782)에 의해 전방 플레이트(134)에 부착된다.

파이프(718), 즉 그의 관 및 전기 공급 파이프(790)는, 원통형 내부 쉘(726)및 지지 플레이트(725)로 이루어진 하나 또는 여러 개(직렬로 배치됨)의 포트(pot)형 어셈블리에 의해 캐리어 슬리브(752)의 내부 공간을 통과해 소켓 구조체 안으로 안내되며, 상기 원통형 내부 쉘은 바람직하게는 POM 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어지며 유리 관에 대한 긁힘이 없이 그 유리 관을 안내하게 되며, 상기 지지 플레이트는 분리기(704)의 자유 단부(704a) 측에 있는 내부 쉘(726)의 일 단부를 폐쇄하며, 지지 플레이트(725)는 나사 연결 등에 의해 내부 쉘(726)에 부착된다. 여기서, 파이프(718)의 관 및 전기 공급 파이프(790)는 지지 플레이트(725)에 용접되며, 이 지지 플레이트는 바람직하게는 스테인레스 강으로 만들어진다. 또한, 분리기(704)의 유리 관은 그의 내측에서 상기 포트형 구조체들 중의 하나 또는 여러 개에 의해 유지된다. 이러한 구성으로, 분리기(704)의 유리 관은 내부 쉘(726)과 격리 슬리브(730) 사이에 개재되며, 돌출부(705)는 한 팩의 두 시일링 O-링(740b) 사이에서 축방향으로 유지되며, 그 팩의 시일링 O-링(740b)은 부싱(750)에 의해 격리 슬리브(730)와 플레이트(751) 사이에서 외측으로부터 반경 방향으로 유지된다. 전기 공급 파이프(790)는 장착 패널(741)에 의해 덮개 플레이트(780)에 부착되어, 분리기(704)의 덮개 플레이트(751), 전방 플레이트(134) 및 소켓 구조체를 관통하며, 분리기(704)의 자유 단부(704a) 쪽으로 향하는 파이프(790)의 자유 단부는 지지 플레이트(725)에 부착된다. 여기서, 파이프(790)는 전기 배선을 방출기(702)에 안내하고 열 나사 연결부(791)(즉, POM으로 만들어지는 절단 링 또는 보상 링을 갖는 셀프 절단 나사 유니온 연결부)에 의해 장착 패널(741)에 부착된다. 이러한 나사 연결부로, 장착 패널(741)에 의해 안정화된 상태에서 분리기(704)의 그의 길이 방향 축선 주위로의 회전 각도를 원하는 대로 조정할 수 있다.

도 1, 7a, 7b, 8a 및 8b 에서 알 수 있는 바와 같이, 소켓 구조체 내부에서 냉각 공급 관(718a)은 지지 플레이트(725)를 관통하고 직사각형 냉각 덕트(720)에 연결되며, 그 덕트에는, 두 방출기(702)의 반대쪽에 있는 분리기(704)의 상측 내부(즉, 방출기 공간(706))에 냉각 유체를 안내하기 위한 냉각 개구(721)가 제공되어 있다. 도 8a 및 8b 에서 자세히 알 수 있는 바와 같이, 직사각형 덕트(720)는 도면에서 직사각형의 코너가 수직 및 수평 면과 정렬되도록 분리기(704) 내부에 배치된다. 입자(127)에 대한 방출기(702)의 높은 작동 온도의 부정적인 영향을 방지하기 위해, 공정 공간(126) 쪽을 향하는 분리기(704)의 내측 표면 및 그래서 그 분리기(704) 자체는 안내되는 냉각 유체로 냉각된다. 냉각은 무균 상태가 아닌 공기, 질소 등과 같은 냉각 매체를 관류 전달하기 위한 냉각 공간으로서 방출기 공간(706)을 적합하게 하여 달성될 수 있다. 예컨대 공기는 분리기(704)에 대해 요망되는 장벽 또는 차폐 특성에 따라 주변 온도를 가질 수 있거나 또는 냉각될 수 있다. 다른 (비가연성) 물질도 사용될 수 있다. 냉각 매체는 냉각 공급 관(718a) 내부에서 덕트(720)로 흘러 개구(721)를 통해 방출기 공간(706) 안으로 들어가고 냉각 배출 관(718b)을 통해 공간(706)에서 나가고, 이렇게 해서 방출기(702)의 작동 중에 그 방출기로부터 열을 제거하게 된다.

상기 덕트(720)의 상측에는 바람직하게는 PTFE로 만들어진 보호 루프(710)가 부착되어 있고, 이 루프(710)는 반사 수단으로서 역할하고, 도 8a 및 8b에서 알 수 있는 바와 같이 각기 루프 구조체의 한 경사부를 형성하는 2개의 개별적인 레일로 이루어질 수 있고, 또는 대안적으로는, 하나의 단일 요소, 예컨대 버클식(buckled) 플레이트 등으로 이루어질 수 있다. 루프(710)는 방출기(702)에서 발생된 열로부터 분리기(704)의 상측 부분을 차폐시키거나 절연시키도록 루프(710) 아래에서 거울 반전 방식으로 배치되어 있는 방출기(702)들을 덮는다. 그리하여, 방출기(702)에 의해 발생된 열은 루프(710)에 의해 방향 안내될 수 있다. 방출기(702)는 또한 루프(710)와 유사하게 덕트(720)에 부착되며, 방출기(702)들 중의 어느 것도 덕트(720), 루프(710) 또는 분리기(704)의 유리 관과 직접 접촉함이 없이 방출기(702)가 분리기(704)의 유리 관 내부에 자유롭게 유지되도록 각각의 방출기(702)를 위한 장착 수단(703)이 제공된다. 각 방출기(702)의 장착 수단은 기본적으로 이중 배럴형 방출기(702)에 부착되는 브라켓으로 이루어지며, 이 브라켓은 덕트(720)의 하측면에 부착되어 있는 플랜지에 나사 결합된다.

도 9a 및 9b 에서 볼 수 있는 바와 같이, 분리기(704), 보다 구체적으로는, 그 분리기(704)의 자유 단부(704a)는 위에서 설명한 바와 같이 소켓 구조체 내부에회전가능하게 캔틸레버 식으로 유지된다. 여기서도 또한 도 9c 에서 보는 알 수 있는 바와 같이, 드럼(102)의 개구(116)는 전달부(120)를 통해 드럼(102)에 입자를 장입하는데 적합하게 되어 있고, 상기 전달부는 상류 입자 저장부/용기 및/또는 입자 발생 장치(분무 챔버, 구슬형화 탑 등과 같은)로부터 제품 흐름을 드럼(102) 안으로 안내하기 위한 내부 안내 관(122)을 포함한다. 이 안내 관(122)은 입자(127)를 드럼(102) 안으로 장입하기 위해 전방 플레이트(134)에 있는 개구(135)를 관통한다.

본 발명의 가열 장치(624)의 이러한 구조로, 공정 공간(126)에 노출되는 유일한 재료는 분리기(704)의 유리 관이다. 따라서, 재료 혼합물이 공정 공간(126)에 노출되지 않으므로, 상이한 열팽창 계수로 인한 누출이 일어나지 않는다. 또한, 단일 재료, 즉 분리기(704)의 유리의 사용으로 인해, 가열 장치(624)는 갈라진 틈이 없는 설계를 갖게 되며 그래서 개선된 청결성을 보이게 된다.

여기서 논의되는 바와 같은 가열 장치(들)는 예컨대 자유롭게 흐르는 무균의 냉동 입자를 벌크웨어로서 냉동 건조시키는데 유리하게 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 형태는 무균 조건 및/또는 격납 조건 하에서의 제조에 관련된 설계 개념에 사용될 수 있다. 종래의 접근법에서 이용가능한 것 보다 짧은 시간으로 동결 건조를 수행하는데 요구되는 상당한 에너지 입력이 복사선 방출기를 사용하는 본 발명에 따른 가열 장치에 의해 제공될 수 있다. 입자를 복사선 방출기로부터 분리시키는데 적합하게 되어 있을 뿐만 아니라 방출기의 높은 작동 온도로 인해 생기는 온도 "열점(hot spot)"에 대한 방벽을 제공하는데도 적합하게 되어 있는 분리기를 방출기 주위에 제공함으로써, 공정 공간과 접촉하고 그래서 냉동 건조될 입자에 대한 잠재적인 위험을 나타내는 바람직하지 않은 "열점"(국부적인 과열 점)을 없앨 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가열 장치에 의해 제공되는 방출기 공간(및/또는 격리 공간)은 드럼 내부의 공정 공간으로부터 배제되도록 구성될 수 있으며, 그래서, 어려운 청결/살균 조건, 오염, 무균 냉각 매체에 대한 요구에 기초한 복잡한 냉각 등과 같은 단점을 피할 수 있다. 본 발명에 따른 가열 장치의 실시 형태는 비용 효율적인 냉동 건조기 설계에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 가열 장치의 실시 형태는 단순화된 냉동 건조기 설계를 제공하는데 기여할 수 있다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 드럼 내벽 표면을 통한 가열이 더 이상 요구되지 않을 수 있으므로 드럼 설계가 단순화될 수 있다.

본 발명에 따른 가열 장치를 구비하는 냉동 건조기의 실시 형태는 무균의 동결 건조된 그리고 균일하게 보정된 입자를 벌크웨어로서 발생시키는데 사용될 수 있다. 결과적으로 얻어진 제품은 통상적인(예컨대, 선반형(shelf-type)) 냉동 건조 공정에도 적합한 액체 또는 유동성 페이스트 상태인 사실상 어떤 제제(formulation)도 포함할 수 있는데, 예컨대, 단 클론 항체, 단백질계 API, DNA계 API, 세포/조직 물질, 인간 및 동물 백신 및 치료제, 낮은 용해도/생체 이용률을 갖는 API와 같은 구강 고형 투여형을 위한 API, ODT(orally dispersible tablet) 와 유사한 신속 분산가능한 구강 고형 투여형, 스틱 충전 변형물(stick-filled adaptation) 및 정제 화학 제품 및 식품 산업의 다양한 제품을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적절한 유동성 재료는 냉동 건조 공정의 이익(예컨대, 일단 냉동 건조되면 안정성이 증가하는 것)에 부합하는 조성물을 포함한다.

본 발명을 그의 바람직한 실시 형태와 관련하여 설명했지만, 이 설명은 단지 실 예를 들기 위한 목적인 것으로 이해할 것이다.

본 출원은 유럽 특허 출원 EP 11 008 108.0-1266 호의 우선권을 주장하며, 끝으로 그의 청구 범위 내용을 아래에 열거한다.

1. 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치로서,

- 복사열(radiation heat)을 상기 입자에 가하기 위한 복사선 방출기; 및

- 상기 입자를 방출기로부터 분리시키기 위한 분리기를 포함하며,

상기 분리기는 상기 방출기를 내포하기 위한 방출기 공간을 형성하며, 상기 분리기는 상기 방출기 공간을 상기 드럼 내부의 드럼 공정 공간으로부터 분리시키도록 되어 있는 가열 장치.

2. 제 1 항에 있어서, 상기 방출기의 복사선이 상기 드럼 공정 공간에 들어가도록 상기 분리기는 적어도 부분적으로 투과성을 갖는 가열 장치.

3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방출기 공간은 상기 드럼 공정 공간으로부터 기밀하게 분리되어 있고, 기밀한 분리는 드럼 공정 공간 내의 진공 압력 조건 및 과도 압력 조건 중의 적어도 하나를 위해 제공되는 가열 장치.

4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기는 유리 관을 포함하는 가열 장치.

5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 표면을 냉각하기 위한 냉각 기구를 더 포함하는 가열 장치.

6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉각 기구는 냉각 매체를 관류 전달하기 위한 냉각 공간을 포함하는 가열 장치.

7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉각 공간은 방출기 공간을 포함하는 가열 장치.

8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기는 격리 공간을 포함하는 가열 장치.

9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기는 관을 포함하며, 상기 관은 이 관의 길이를 따라 적어도 부분적으로 평행하게 연장되어 있는 2개 이상의 부분 관을 포함하는 가열 장치.

10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 위쪽에서 적어도 부분적으로 상기 방출기 공간을 덮는 덮개 수단을 더 포함하는 가열 장치.

11. 제 10 항에 있어서, 적어도 상기 덮개 수단의 상측 표면을 냉각하기 위한 냉각 기구를 더 포함하는 가열 장치.

12. 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를, 이 입자에 복사열을 가하기 위한 복사선 방출기로부터 분리시키기 위한 분리기로서, 상기 분리기는 상기 방출기를 내포하기 위한 방출기 공간을 형성하며, 상기 분리기는 상기 방출기 공간을 상기 드럼 내부의 드럼 공정 공간으로부터 분리시키도록 되어 있는 분리기.

13. 제 12 항에 있어서, 상기 분리기는 원형 단면을 갖는 유리 관을 포함하며, 이 유리 관의 각 단부는, 그 관의 내부에 형성된 방출기 공간을 상기 드럼 공정 공간에 대해 기밀하게 시일링하는 플랜지에 의해 폐쇄되는 분리기.

14. 냉동 건조 입자의 벌크웨어(bulkware) 제조를 위한 회전 드럼 냉동 건조기의 벽부로서, 이 벽부는, 냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 가열 장치를 포함하는 회전 드럼 냉동 건조기의 벽부.

15. 제 14 항에 따른 벽부를 포함하는 냉동 건조기.

Claims

냉동 건조기에서 냉동 건조될 입자를 가열하기 위한 가열 장치를 갖는 회전 드럼으로서,
상기 가열 장치는,
복사열(radiation heat)을 상기 입자에 가하기 위한 적어도 하나의 복사선 방출기; 및
상기 입자를 적어도 하나의 상기 방출기로부터 분리시키기 위한 관형 분리기로서,
일단부에서 일체적으로 폐쇄되어 있고, 또한 적어도 하나의 상기 방출기를 내포하는 방출기 공간을 상기 드럼 내의 드럼 공정 공간으로부터 분리는 관형 분리기를 포함하며,
상기 가열 장치는 상기 분리기의 일체적으로 폐쇄된 단부가 자유 단부로서 상기 드럼 내부에 배치되도록 상기 드럼 공정 공간으로 진입(protrude)해 있도록 적응되어 있고, 상기 분리기의 다른 단부는 상기 관의 내부에 한정된 방출기 공간을 상기 드럼 공정 공간에 대해 기밀하게 시일링하는 플랜지에 의해 폐쇄되는, 회전 드럼.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 상기 드럼 공정 공간 내부에 회전가능하게 유지되도록 적응되어 있는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분리기는 상기 방출기의 복사선이 상기 드럼 공정 공간에 들어가도록 적어도 부분적으로 투과가능한(transmissive), 회전 드럼.
제 3 항에 있어서, 상기 분리기는 적어도 부분적으로 유리 재료로 만들어지는, 회전 드럼.
제 4 항에 있어서, 상기 분리기는 유리 관을 포함하는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기밀한 분리는 드럼 공정 공간 내의 진공 압력 조건 및 과도 압력 조건 중의 적어도 하나를 위해 제공되는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 드럼 공정 공간 쪽을 향하는 가열 장치의 적어도 표면을 냉각하기 위한 냉각 기구를 더 포함하는 회전 드럼.
제 7 항에 있어서, 상기 냉각 기구는 냉각 매체를 관류 전달하기 위한 냉각 공간을 포함하며, 그 냉각 공간은 상기 방출기 공간을 포함할 수 있는. 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분리기는 격리 공간을 포함하는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방출기에 의해 발생된 복사열을 유도(directing)하기 위한 반사 수단이 상기 분리기 내부에 제공되는, 회전 드럼.
제 10 항에 있어서, 상기 반사 수단은 상기 방출기를 적어도 부분적으로 덮는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2개의 방출기가 상기 분리기 내부에 제공되는 회전 드럼.
제 12 항에 있어서, 상기 두 방출기는 거울 대칭형 배치의 형태로 제공되는, 회전 드럼.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 위쪽에서 적어도 부분적으로 상기 방출기 공간을 덮는 덮개 수단을 더 포함하는 회전 드럼.
제 14 항에 있어서, 상기 덮개 수단의 적어도 상측 표면을 냉각시키기 위한 냉각 기구를 더 포함하는 회전 드럼.
냉동 건조기의 회전 드럼 안에서 냉동 건조될 입자를, 이 입자에 복사열을 가하기 위한 적어도 하나의 복사선 방출기로부터 분리시키기 위한 분리기로서,
상기 분리기는 일단부에서 일체적으로 폐쇄되어 있고, 적어도 하나의 상기 방출기를 내포하는 방출기 공간을 상기 드럼 내의 드럼 공정 공간으로부터 분리시키며,
상기 분리기는 상기 드럼 내부에 배치되는 상기 분리기의 일체적으로 폐쇄된 단부가 자유 단부가 되도록 상기 드럼 공정 공간으로 진입해 있도록 적응되어 있고,
상기 분리기는 유리 관을 포함하고, 이 유리 관의 다른 단부는 그 유리 관의 내부에 한정된 방출기 공간을 상기 드럼 공정 공간에 대해 기밀하게 시일링하는 플랜지에 의해 폐쇄되는, 분리기.
냉동 건조 입자의 벌크웨어(bulkware) 제조를 위한 회전 드럼 냉동 건조기의 벽부로서, 상기 벽부는 냉동 건조기의 드럼 내의 드럼 공정 공간 내부로 진입해 있는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회전 드럼을 가열 장치와 유지시키도록 적응되어 있는, 회전 드럼 냉동 건조기의 벽부.
제 17 항에 있어서, 상기 가열 장치는 드럼에 대해 완전히 시일링되는, 회전 드럼 냉동 건조기의 벽부.
제 17 항에 따른 벽부를 포함하는 냉동 건조기.