KR101553186B1 - 진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 회전 드럼 - Google Patents

Abstract

냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기(204)의 진공 챔버(212) 내에서 사용하기 위한 회전 드럼(302)이 제공된다. 상기 드럼(302)은 상기 진공 챔버(212)와 개방 연통하며, 전방 플레이트(306) 및 후방 플레이트(308)에 의해 종단되는 메인부(304)를 포함하고, 상기 후방 플레이트(308)는 상기 드럼(302)을 회전 지지하기 위한 회전 지지축(312)과 연결되도록 적응되고, 상기 후방 플레이트(308)는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는다.

Description

진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 회전 드럼{ROTARY DRUM FOR USE IN A VACUUM FREEZE-DRYER}

본 발명은, 예컨대 제약, 생물 약제 및 백신, 그리고 여타의 높은 가치의 물품을 냉동 건조하는 일반적 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은, 냉동 건조된 입자의 벌크웨어(bulkware) 생산을 위한 진공 냉동 건조기에서 사용하는 회전 드럼에 관한 것이다.

동결 건조로도 알려진 냉동 건조는, 예를 들어, 단백질, 효소, 미생물, 그리고 일반적으로 임의의 열- 및/또는 가수분해 민감성 재료 등의 제약, 생물학적 재료와 같은 고품질의 프로덕트(product)를 건조시키기 위한 공정이다. 냉동 건조는, 얼음 결정의 수증기로의 승화(sublimation)를 통한, 즉, 해당 프로덕트의 물 성분의 적어도 일부의 고상으로부터 기상으로의 직접적인 전이를 통한 목표 프로덕트(target product)의 건조를 제공한다.

제약 분야에 있어서의 냉동 건조 공정은, 예를 들어, 약물, 약물 제제, 활성 의약 성분(APIs), 호르몬, 펩티드계 호르몬, 탄수화물, 단 클론 항체, 혈장 프로덕트 또는 그 유도물, 백신을 포함하는 면역학적 조성물, 치료제, 여타의 주사 가능 물질, 그리고 일반적으로 요구되는 기간에 걸쳐 안정되지 않은 물질의 건조를 위해 채용될 수 있다. 냉동 건조된 프로덕트를 저장하고 수송하기 위해서는, 그 프로덕트를 작은 유리병(vial)이나 용기에 밀봉하기에 앞서 무균 상태 및/또는 격리(containment)를 보존 유지하기 위해 수분(또는 다른 용제)을 제거해야 한다. 제약 및 생물학적 프로덕트의 경우에는, 예컨대, 주사 등의 처치에 앞서 적합한 재구성 매체(예컨대, 제약학적 등급의 희석제)에 그 프로덕트를 용해시킴으로써 나중에 그 동결 건조된 프로덕트를 재구성할 수 있다.

냉동 건조기는, 전형적으로 수 마이크로미터(㎛)에서 수 밀리미터(㎜) 범위의 사이즈를 갖는 그래뉼 또는 펠릿 등의 냉동 건조된 입자의 프로덕트를 위한 공정 라인에서 채용되는 공정 장치로서 일반적으로 이해된다. 냉동 건조는, 예컨대 대기압 조건 등의 임의의 압력 조건 하에서 행해질 수 있지만, (건조 시간의 규모의 면에서) 진공 조건(즉, 규정된 저압 조건) 하에서 효율적으로 행해질 수 있다.

입자를 벌크웨어로서 건조시키는 것은, 일반적으로, 작은 유리병이나 용기에 채워진 이후에 그 입자를 건조시키는 것보다 더 높은 건조 효율을 제공한다. (벌크) 냉동 건조기 설계에 대한 각종의 접근법은, 입자를 수용하기 위한 회전 드럼의 채용을 포함한다. 회전하는 드럼에 의해 유효 프로덕트 표면적이 증가될 수 있고, 이것은 차례로 그 입자를 작은 유리병에서 또는 정치식(stationary) 트레이에서 건조된 벌크웨어로서 건조시키는 것에 비해 매스 및 열 전달을 가속화한다. 일반적으로, 벌크 드럼 기반의 건조는, 전체 배치(batch)에 대한 균질의 건조 조건으로 이어진다.

DE 196 54 134 C2는 회전가능한 드럼에서 프로덕트를 냉동 건조하기 위한 장치를 개시하고 있다. 이 드럼에는 벌크 프로덕트가 채워지고, 프로덕트와 드럼의 내벽 사이의 정상(steady) 열 전달을 달성하기 위해 서서히 회전된다. 드럼의 내벽은, 드럼과 그 드럼을 수용하는 챔버 사이의 환형 공간에 제공되는 가열 수단에 의해 가열될 수 있다. 이 환형 공간 내로 삽입된 극저온 매체에 의해 냉각이 얻어질 수 있다. 프로덕트로부터의 승화에 의해 방출되는 증기는 드럼 밖으로 송출된다. 이 접근법에서는, 드럼 내부에 진공이 제공되고, 이것은, 예컨대 진공 펌프가 진공 기밀적(진공 밀봉식)으로 회전하는 드럼 내부에 연결되어야 하는 등의 복잡한 기계적인 구성으로 이어진다. 또한, 회전 드럼의 진공 기밀 특성을 유지하기 위해서, 냉각, 가열, 공정 조건의 감지, 세정 및 살균과 관련된 어떤 장치(또는 이에 대한 공급 라인)가 채용되어야 한다.

진공하에서의 효율적인 냉동 건조를 위해서, 입자로부터의 증기의 승화는, 드럼의 회전에 의한 유효 프로덕트 표면적을 최대화하는 것을 포함할 수 있고, 또한 예컨대 입자에 대한 최적화된 공정 조건을 제공함으로써 더욱 증진될 수 있다. 예를 들어, 챔버 및/또는 드럼에 가열 메커니즘이 제공되어 냉동 건조 중에 온도를 최적값 근방에 유지할 수 있다.

효율적으로 구동되는 냉동 건조 프로세서 중에 일어날 수 있는 문제들 중 하나는, 드럼/공정 챔버의 밖으로 송출될 때 빠져나오는 증기가 불리하게 고속에 이를 수 있다는 것이다. 사실, 빠져나오는 승화 증기의 유동이 초킹 유동 조건(때로는 초크 유동 조건이라고도 함)을 유발할 수 있는데, 여기서 빠져나오는 증기의 속도는 물리적으로 결정되는 고정된 최댓값에 접근하고, 즉, 드럼을 떠날 때 초킹되게 된다. 그러나, 많은 경우에 드럼에 있어서의 입자와 증기 유동 사이의 상호작용은 그 입자들이 작아짐에 따라 강해진다. 그 결과, 1밀리미터 이하의 사이즈 범위의 그래뉼 또는 펠릿에 있어서, 상기 상호작용은, 초크 유동 조건 또는 그 근방에서, 방출되는 증기가 드럼 밖으로의 프로덕트의 바람직하지 못하게 많은 부분을 휩쓸어 내기에 충분할 정도로 강해지게 된다. 손실된 프로덕트의 측면에서 생산 효율에 부정적인 영향을 주는 것 외에, 드럼으로부터 이송되는 불충분하게 건조된 입자가 충분히 건조된 입자와 토출 중에 순차적으로 혼합되는 등의 벌크 건조와 관련된 문제가 발생할 수 있다. 세정 및/또는 멸균과 관련한 문제들 또한 발생할 수 있다.

이들 문제 중 일부는, 증기 유동의 속도(또는 매스)를 감소시킴으로써, 그리고 이에 의해 회전하는 드럼 내부의 유동을 횡단하는 입자에 전달되는 모멘텀을 감소시킴으로써 개선할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은, 일반적으로, 건조 시간 측면에서 건조 효율을 실질적으로 희생시키게 된다. 예를 들어, 증기의 유출 속도를 감소시키기 위해 진공 조건을 적용하는 것, 공정 볼륨 내에 보다 낮은 온도를 제어하는 것, 및/또는 드럼의 회전을 늦춤으로써 유효 프로덕트 표면을 감소시키는 것 등의 조치는, 모두, 원하는 레벨의 프로덕트 건조도를 얻는데 요구되는 시간을 길어지게 하는 경향을 갖고 있다.

본 발명의 일 목적은, 적어도 하나의 개방된 회전 드럼이 적어도 하나의 진공 챔버 내부에 수용되어 있는 냉동 건조기 설계를 제공하는 것이다. 본 발명은, 이러한 설계 접근이, 유출되는 승화 증기의 모멘텀 전달로 인한 드럼으로부터의 입자의 손실을 최소화하면서, 건조 시간의 단축의 측면에서 1밀리미터 이하 사이즈 입자의 효율적인 냉동 건조를 제공하는 것을 상정한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 회전 드럼이 제공된다. 상기 드럼은 상기 진공 챔버와 개방 연통하며, 또한 선택적으로 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함한다. 바람직한 실시형태들에서, 상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과 연결되도록 적응된다. 또한, 상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는다.

본 명세서에서 사용된 "생산"이란 용어는, 상용을 위한 냉동 건조된 입자의 생산이나 프로세싱을 포함하지만, 이에 한정되지 않으며, 개발 목적, 시험 목적, 조사 목적, 그리고 어떤 규제 기관이나 조직 등에의 데이터의 제출을 위한 생산도 포함하는 것이다. 특정 실시형태에 있어서, 드럼 내에서의 입자의 프로세싱은, 적어도, 드럼 내로 건조 대상 입자를 로딩하는 단계, 드럼 내에서 입자를 냉동 건조하는 단계, 및 드럼으로부터 건조된 입자를 언로딩하는 단계를 포함한다. 입자들은 그래뉼 또는 펠릿을 포함할 수 있는데, 여기서 "펠릿"이란 용어는 둥근 경향을 갖는 입자를 바람직하게 일컫고, "그래뉼"이란 용어는 불규칙하게 형성된 입자를 바람직하게 일컫는 것이다. 일 예에 있어서, 입자들은 마이크로펠릿, 즉 마이크로미터 범위의 사이즈를 갖는 펠릿을 포함할 수 있다. 일 특정 실시예에 따르면, 냉동 건조기는, 그 직경에 있어서의 평균값이 대략 200 내지 800 마이크로미터(㎛) 범위 내에서 선택되고, 그리고 바람직하게는, 예를 들어, 선택된 값 부근에서 ±50㎛ 정도의 좁은 입자 사이즈 분포를 갖는, 본질적으로 둥근 냉동 건조된 마이크로펠릿에 적용된다.

본 명세서에서 사용된 "벌크웨어"란 용어는, 서로 접촉하는 입자들의 앙상블이나 시스템을 일컫는 것으로서 넓게 이해될 수 있고, 즉 상기 시스템은 다수의 입자, 마이크로 입자, 펠릿 및/또는 마이크로펠릿을 포함한다. 예를 들어, "벌크웨어"란 용어는 프로덕트 유동의 적어도 일부를 구성하는 묶여있지 않은 펠릿의 분량, 예를 들어, 냉동 건조기 또는 냉동 건조기를 포함하는 공정 라인 등의 공정 장치에서 처리되는 프로덕트의 배치를 일컫으며, 이 벌크웨어는 작은 유리병, 용기, 또는 공정 장치나 공정 라인 내에서 입자/펠릿을 운반하거나 이송하기 위한 여타의 수령처에 채워져 있지 않다는 의미에서 묶여있지 않은 상태이다. "벌크"라는 용어에 대해서도 마찬가지의 의미가 유효하다.

여기서 기재하는 벌크웨어란 통상적으로 한 명의 환자에 대해 의도된 도우즈 또는 (이차적 또는 최종) 패키징을 초과하는 입자(펠릿 등)의 양을 일컫는다. 벌크웨어의 양은 1차 패키징에 관련될 수 있는데, 예를 들어 생산적 운전(production run)은 하나 이상의 중간 벌크 용기(Intermediate Bulk Container; IBC)에 채우기에 충분한 벌크웨어의 생산을 포함할 수 있다.

냉동 건조기는 일반적으로 공정 장치로서 이해되며, 이 공정 장치는 다시, 압력, 온도, 습도(즉, 증기 성분, 종종 수증기, 보다 일반적으로는 임의의 승화 용제의 증기) 등의 공정 조건들이 미리 정해진 기간(예컨대, 생산 운용)에 걸쳐 냉동 건조 공정을 위해 원하는 값을 달성하도록 제어되는 공정 볼륨을 제공하는 장치이다. 보다 구체적으로, 공정 조건들이라는 용어는 공정 볼륨에 있어서의 온도, 압력, 습도 등을 말하는 것으로, 여기서 공정 제어는, 원하는 공정 체제에 따라서, 예컨대 원하는 온도 프로파일 및/또는 압력 프로파일의 시간적 순서에 따라 공정 볼륨 내부의 그러한 공정 조건들을 제어 또는 구동하는 것을 포함할 수 있다. 폐쇄 조건들(무균 조건 및/또는 격납 조건)도 공정 제어의 대상이지만, 이들 조건들은 많은 경우에 명쾌하게 그리고 위에 나타낸 다른 공정 조건들로부터 분리되고 여기서 논의된다.

원하는 공정 조건은, 가열 및/또는 냉각 장비, 진공 펌프, 콘덴서 등을 구현하여 공정 파라미터들을 제어함으로써 달성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 냉동 건조기는 폐쇄 조건(무균 상태 및/또는 격리) 하의 동작을 제공하도록 추가로 적응될 수 있다. 일반적으로, 무균 조건 하에서의 생산은 환경으로부터의 어떠한 오염물도 프로덕트에 도달할 수 없음을 의미한다. 격리 조건 하에서의 생산은, 보조제(excipient) 등을 포함하지만 이들을 포함하는 것으로 한정되지 않는 프로덕트 또는 그 요소의 양방 모두가 공정 볼륨을 떠나 환경에 도달하지 않음을 의미한다.

이들 실시형태들 중 소정 실시형태에서 사용된 바와 같이, 격리 및/또는 무균 상태의 조건들은, 최소 및 최대 격리 레벨에 대한 최종 프로덕트 사양의 관점에서 루틴 어세이(routine assays) 및 시험 절차에 의해 결정되는 바와 같이, 프로덕트 무균 상태의 상대적인 조치가 달성되도록, 상대적인 격리 및/또는 무균 상태의 조건을 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 임의의 특정 장치/공정 라인에 대해, "무균 상태"(무균 조건) 및 "격리"(격리 조건)이라는 용어는, 그 특정의 경우에 대해 적용가능한 규제 요구조건에 의해 요구되는 바대로 이해되어야 한다. 예를 들어, 무균 상태 및/또는 격리는 GMP(Good Manufacturing Practice) 요구조건 등에 따라 정의되는 바로 이해될 수 있다.

각종 실시형태들에 따르면, 드럼은 냉동 건조기의 진공 챔버 내에서의 사용에 대해 적응된다. 진공 챔버는, 환경으로부터, 제한된 공정 볼륨의 밀폐적 에워쌈(hermetic enclosure), 즉, 밀폐적 분리 또는 격리를 제공하는 획정벽을 포함할 수 있다(이에 의해 공정 볼륨이 한정됨). 드럼은 완전히 공정 볼륨 내부에 배치될 수 있다.

몇몇 실시형태들에서, 드럼은 일반적으로 개방되어 있고, 즉, 드럼 내부에 있는 공정 볼륨은 드럼 외부에 있는 공정 볼륨 부분과 개방 연통되어 있다. 압력, 온도, 및/또는 습도 등의 공정 조건들은 외부의 공정 볼륨 부분과 내부의 공정 볼륨 간에 동등하게 되는 경향이 있다. 구체적으로, 외부 볼륨과 내부 볼륨 간의 압력차가 제한될 것이다. 그러므로, 드럼은, 예를 들어 압력 베셀에 있어 전형적으로 알려진 특정의 형태나 형상에 한정되지 않는다. 그러므로, 전방 플레이트 및/또는 후방 플레이트는, 대체로, 예컨대 접시형 돔이나 원뿔로서 형성될 수 있는 돔형 또는 원뿔형일 수 있으며, 또는 특정한 채용 시나리오에 있어 적절한 임의의 다른 형태일 수 있다. 드럼 메인부는, 입자의 이송을 위해 적절한, 예컨대 대체로 원통 형상 등 일반적 형상일 수 있다.

드럼 및 냉동 건조기 내로 그리고 밖으로의 벌크 프로덕트 유동과 관련해서는, 일반적으로, "로딩/언로딩"은 드럼 안/밖으로의 입자의 유동에 관련되고, "장입/토출(charging/discharging)"은 냉동 건조기의 안/밖으로의 입자의 유동에 관련된다는 이하의 표기가 충실히 지켜진다. 그러나, 일부 실시형태들 및 일부 도면에서, 로딩/언로딩을 위해 제공된 드럼에서/드럼 위에서의 개구는 "장입/토출 개구"라고도 한다.

몇몇 실시형태들에서, 회전 지지축 및 그 축을 위한 구동 기구는 완전히 냉동 건조기, 예를 들어 진공 챔버 내부에 배열된다. 이러한 구성으로 하면, 축이 진공 챔버의 획정벽을 거쳐 횡단하는 것을 회피할 수 있다. 이것은, 마감(attrition) 등으로 인한 오염 가능성과 같은 공정 볼륨에 대해 구동 메커니즘을 밀봉하는 문제 및 복잡성을 크게 회피하여 주는 것으로 생각된다. 혹은, 회전 지지축은, 구동 메커니즘이 공정 볼륨(진공 챔버) 외부에 배치되도록 획정벽을 횡단한다. 후자의 접근법에서는, 예를 들어 공정 볼륨(진공 챔버) 내부에 폐쇄 조건을 유지하기 위한 하나 이상의 진공 트랩에 의해 지지축의 횡단이 밀봉된다.

"투과성"은, 승화 증기(일반적으로 수증기, 및/또는 임의의 다른 용제의 증기)에 대한 투과성으로서 이해될 수 있는데, 여기서 최소의 개구가 증기의 횡단을 허용하고, 따라서 "투과성"의 제공이란 증기의 분자 또는 다른 구성성분의 사이즈 이상의 사이즈의 개구로서 볼 수 있다. 실제적인 이유에서, 증기의 점성이 당해 증기의 횡단을 막는데 상당한 역할을 하지 않는 크기의, 가장 작은 합당한 (메쉬, 직물, 또는 유사한 재료의) 개구를 고려할 수 있다. 선택된 재료에 적합한 입자 유지 능력을 부여하기 위해서, 당해 재료에 있어서의 개구들은 (요구되거나 이론적인 크기의) 입자 분포의 최소 사이즈 범위보다 작아야 한다.

각종 실시형태들에 따르면, 후방 및 전방 플레이트 양방은 승화 증기에 대해 투과성을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 전방 플레이트는 예컨대 입자를 채우기 위한, 그리고 선택사항으로서 입자를 토출하기 위한 하나 이상의 장입 개구(들)을 포함한다. 이들 또는 다른 실시형태들에서, 후방 플레이트는 추가적으로, 또는 대안적으로, 장입 및/또는 토출에 관련된다. 예를 들어, 장입(로딩)은 전방 플레이트에 있어서의 하나 이상의 개구를 통해 달성될 수 있고, 토출(언로딩)은 백 플레이트에 있어서의 하나 이상의 개구를 통해 달성될 수 있다. 다른 몇몇 실시형태들에서 이러한 장입/토출 개구(들)은 승화 증기에 대해 불투과성이도록 설계될 수 있는 반면, 다른 실시형태들에서 전방(및/또는 후방) 플레이트의 승화 증기에 대한 투과성은 적어도 부분적으로 장입/토출 개구의 실제 애퍼처를 통해 달성된다.

바람직한 실시형태들에서, 후방 플레이트 및 전방 플레이트 중 적어도 하나의 투과성은 냉동 건조 공정 중 초크 유동 제한(choke flow limitations)을 회피하도록 구성된다. 초크 유동 제한의 상태가 발생하면, 이것은, 진공 펌프에 의해 드럼으로부터 송출된 승화 증기의 속도(또는 질량 유동률)가 그 물리적으로 허용된 최댓값에 접근하는 것을 의미한다. 마이크로미터 범위 내의 입자에 있어서는, 증기 속도가 초크 유동 조건에 접근하는 경우(즉, 초크 유동 조건이 아직 확립되지 않았거나 또는 아직 완전히 확립되지는 않았음), 일반적으로 그 속도는 드럼으로부터 일부 마이크로 입자들을 이송하기에 충분할 정도로 높다. 다시말해, 입자의 사이즈가 감소함에 따라 상기 효과는 점점 더 중요하여 진다. 그러므로, (예컨대 100 ㎛ 미만의 스케일 또는 심지어 나노스케일에 접근하는) 작은 입자의 생산은 피해야하며, 이와 관련하여 낮은 사이즈 한계를 갖는 좁은 입자 사이즈 분포가 전형적으로 유리하다. 냉동 건조 공정의 효율을 감소시키는 것을 회피하기 위해서, 바람직한 실시형태들에서, 드럼의 후방 플레이트 및 전방 플레이트 중 일방 또는 양방의 투과성은, 계획된 공정 체제에 있어 초크 유동 조건이 회피될 수 있도록 설계된다.

일반적으로, 전방 및/또는 후방 플레이트의 투과성은 드럼으로부터 증기를 뿜어내기 위한 개구/투과성 영역을 최대화하도록, 그리고 로딩, 및 회전하는 동안에 드럼 내부에 입자를 실질적으로 유지하는 것을 포함하는 건조 중에 드럼 내부에 신뢰성 있게 입자를 실질적으로 유지하도록 선택된다. 투과성 후방 플레이트를 포함하는 실시형태들에 있어서, 후방 플레이트는 2가지 기능을 맡을 수 있다: 첫째, 이 플레이트는 회전 지지축에 대한 연결을 제공하며, 둘째, 이 플레이트는 승화 증기에 대해 투과성을 갖는다. 어떻게 주어진 드럼에 원하는 투과 특성을 제공하여 초크 유동 조건을 회피할지를 고려할 때는, (적어도, 본질적으로 수평으로 정렬되어 회전하는 드럼인 경우에) 드럼의 메인부가 프로덕트로 덮여지기 때문에, 드럼의 전방 및 후방 플레이트는 이와 관련하여 적응되어질 수 있는 1차적인 구조물들이다. 종단 플레이트(전방 및/또는 후방 플레이트)의 원하는 투과성은, 몇몇 실시형태들에서, 플레이트들 중 일방 또는 양방에 하나 이상의 적절한 통기공(venting hole)을 단순히 제공함으로써 달성될 수 있다.

전방 및 후방 플레이트 양방 모두가 승화 증기에 대해 투과성을 가질 경우에, 몇몇 실시형태들에서, 후방 플레이트의 투과성과 전방 플레이트의 투과성은, 진공 챔버 내부에 진공을 유지하기 위해 제공되는 진공 펌프 및/또는 콘덴서로의 승화 증기의 각각의 유동 경로 길이에 따라 서로 상대적으로 적응된다. 진공 챔버 및/또는 콘덴서를 통해 연장하는 상기 상대적인 유동 경로 길이를 설정하기 위한 수 개의 설계 옵션, 예를 들어, 진공 펌프를 향한 개구의 배치 등이 있고, 후방 및 전방 플레이트의 상대적인 투과성은 이와 관련하여서도 고려되어야 한다. 이 특징/설계 옵션은 일반적인 설계 유연성에 기여하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 경로 길이들 중 하나가 다른 하나보다 짧을 경우에, 대응하는 플레이트의 투과성은, 그렇지 않다면 이 보다 짧은 경로를 따라 일어날 수 있는 초크 유동 제한을 회피하기 위해서, 보다 높게(보다 높은 투과성으로) 설계될 수 있다.

각종 실시형태들에 따르면, 후방 플레이트는 회전 드럼으로부터 승화 증기를 제거하기 위한 적어도 하나의 통기공을 포함할 수 있어서, 적어도 부분적으로, 후방 플레이트의 요구되는 투과성 레벨을 제공한다. 후방 플레이트는, 예를 들어, 동심적인 통기공을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태들에 따르면, 전방 및 후방 플레이트의 투과성은 동일하도록 설계된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태들에서, 후방 및 전방 플레이트에 설치되는 하나 이상의 통기공들은 위치 및 사이즈에 있어 동일하다. 예를 들어, 드럼은 대칭적으로, 예컨대 순수하게 원통형인 메인부를 구비하도록 설계될 수 있다. 전방 플레이트의 통기공은 동시에 장입 및/또는 토출 개구로서도 기능할 수 있다. 그러므로, 특정 실시형태들에서, 후방 플레이트는 할당된 2개의 기능, 즉 지지축에 대한 연결을 제공하고, 승화 증기의 유출을 위해 요구되는 투과성을 제공하는 기능을 갖고, 전방 플레이트는 할당된 2개의 기능, 즉 장입/토출 기능을 제공하고, 또한 증기의 원하는 투과성을 제공하는 기능을 갖는다. 이러한 기능들은, 다른 실시형태들에서, 전방 및 후방 플레이트에 달리 할당될 수 있다. 예를 들어, 하나의 플레이트에 대해, 지지축에 대한 연결의 기능, 토출/장입의 제공 기능, 및 증기 투과성의 제공 기능 중 어느 하나의 기능만을 할당할 수 있다. 모든 이들 기능들이 후방 플레이트에 할당되는 경우, 예를 들어, 드럼은 그 전방 플레이트가 완전히 폐쇄되고 연결되지 않은 자유단으로서 형성될 것이다. 다른 설계 옵션들이 가능하다.

후방 플레이트 상의 통기공 및 전방 플레이트 상에서 통기공으로서의 기능도 하는 장입 개구를 포함하는 실시형태를 다시 참조하면, 이들 개구/홀의 사이즈는, 콘덴서 및/또는 진공 펌프에의 각각의 유동 경로에 따라 상관지어질 수 있다.

여러 실시형태에 따르면, 후방 플레이트(및/또는 전방 플레이트)는 복수의 통기공을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태들에서, 이 통기공은 예컨대 절결부, 리세스 및/또는 슬롯 등의 규칙적인 패턴 형태로 제공된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 후방 플레이트(및/또는 전방 플레이트)는 승화 증기에 대해 투과성을 갖는 메쉬를 포함할 수 있다. 메쉬는 드럼 내부에 입자들을 유지하기 위해 적응되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 100㎛ 정도 이하 사이즈의 개구를 구비한 메쉬가, 높은 증기 투과성을 제공하면서 동시에 회전하는 드럼 내에 입자를 신뢰성 있게 유지하는 것으로 생각된다.

본 발명의 여러 실시형태들에 따르면, 후방 플레이트는 지지축과 중앙에서 연결되기 위해 적응된다. 예를 들어, 후방 플레이트는 지지축과의 연결을 위한 중앙의 연결 유닛을 포함할 수 있다. 증기 투과성 영역은, 실시예들에서 이하 설명되는 바와 같이, 중앙에 더 제공될 수 있거나, 또는 동심적이지만 분산적인 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 동심적인, 예컨대, 링형 또는 환형의 개구부들이나 통기공들이 중앙의 연결 유닛 둘레에 설치될 수 있다.

추가적으로, 또는 대안적으로, 후방 플레이트는 측방향으로 연장하는 하나 이상의 지지바를 통해 지지축에 연결되도록 적응될 수 있다. 이들 바는 후방 플레이트 및/또는 연결 유닛의 환형부로부터 연장될 수 있다. 일 실시형태에서, 측방향으로 연장하는 지지바는 중앙 연결 유닛을 지니고, 따라서 연결 유닛에 의해 덮이지 않은 바들 사이의 영역은 원하는 투과성을 위해 적용될 수 있으며, 즉, 이러한 영역(들)은 개구, 통기공, 메쉬 등을 필요에 따라 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 후방 플레이트는, 로딩 및/또는 냉동 건조 중에, 즉 드럼의 회전 중에 회전 드럼 내에 입자를 유지하기 위한 둘레 방향의 칼라를 포함한다. 지지바는 중앙 연결 유닛을 운반하기 위한 둘레 방향 칼라로부터 연장될 수 있다. 이 구성 또는 다른 구성에 따르면, 둘레방향 칼라로 둘러싸인 중앙 개구는 연결 유닛에 의해 부분적으로 덮여 있고, 여기서 후방 플레이트의 요구되는 투과성에 따라 연결 유닛의 커버링 사이즈가 적절히 선택되고, 연결 유닛은, 선택사항으로, 후방 플레이트에 수직인 축을 따라 칼라에 대해 몇도 오프셋될 수 있다.

연결 유닛은, 다음 중 적어도 하나 이상과 연결하기 위해 제공되는 하나 이상의 커넥터를 포함할 수 있다: 온도 제어 회로, 세정/살균 매체(들)을 이송하기 위한 튜브 등의 액체 및/또는 기체/증기를 이송하기 위한 튜브, 및 감지 회로. 감지 회로, 튜브 배관 또는 파이핑("튜브" 와 "파이프"라는 용어는 일반적으로 본 명세서에서 상호 바꿔서 사용될 수 있는 것으로, 일반적으로 연결 라인이라 부를 수 있다)은 지지축을 따라 안내되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연결 라인들은, 선택적으로, 냉동 건조기의 획정벽을 거쳐 횡단하는 중공축 내부에서 안내될 수 있어서, 당해 연결 라인들은 연결 유닛을 거쳐 공정 볼륨에 대해 진입/이탈할 수 있다.

몇몇 실시형태들에서, 커넥터들은, 연결 라인들의 드럼과 관련된 대응하는 전기 회로망이나 배관에 대한 연결을 제공한다. 예를 들어, 온도 제어 전기 회로망은, 가열 및/또는 냉각 매체를 위한 튜빙/파이핑을 포함할 수 있고, 및/또는 펠티에 소자(Peltier element), 초단파 가열 등의 전기적 가열 또는 냉각을 위한 전기적 회로망을 포함할 수 있다. 대응하는 가열/냉각 장비가 후방 플레이트, 메인부, 및/또는 전방 플레이트와 연결되어 제공될 수 있다.

유사하게, 또 다른 실시형태들에서, 세정 및/또는 살균 매체를 위한 튜브들이 드럼에 제공되어 연결 유닛을 거쳐 외부 저장부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 회전 드럼은 자기 세정(CiP : Cleaning in Place) 및/또는 자기 멸균(SiP : Sterilization in Place)에 적용될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 드럼은 상응하는 라인을 거쳐 외부 전원 및 외부 제어 전기 회로망과 접속된 센서 소자들과 같이 감지 전기 회로망을 갖출 수 있다. 특정 실시형태들에서, 드럼의 메인부는 이중의 벽들을 포함하고, 여기서 가열, 냉각, 감지, 세정, 멸균 등을 위한 연결 라인들은 그 이중 벽들 내에서 안내될 수 있다. 예를 들어, 벽들 내부에 드럼의 내벽을 가열 및/또는 냉각하기 위해 가열/냉각 튜브들이 제공될 수 있다.

몇몇 실시형태들에서, 드럼의 후방 플레이트, 전방 플레이트 및 메인부 중 적어도 하나는, 회전 드럼 내 혼합 및 드럼 내로의 입자의 이송(로딩) 또는 드럼 밖으로의 입자의 이송(언로딩), 또는 드럼 내에서이 입자의 이송(예컨대, 드럼 내에서의 입자의 분배) 중 적어도 하나를 위한 하나 이상의 배플을 포함한다. 예를 들어, 드럼 내부에 입자들을 유지하기 위해, 및/또는 혼합을 달성하고 따라서 최적화된 유효 프로덕트 표면(이 프로덕트 표면은 실제적으로 노출되고, 따라서 열 및 매스 전달에 이용가능한데, 여기서 매스 전달은 특히 승화 증기의 증발을 포함할 수 있음), 및 프로덕트 균질성을 제공하기 위한 유지 배플로서 기능하는 배플들이 제공될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 드럼이 특정 회전 방향으로 회전되면, 입자들을 드럼 내에 유지하기 위해 이들 또는 다른 배플들이 제공될 수 있고, 이 배플들은 드럼이 다른 회전 방향으로 회전되는 경우에 입자의 언로딩을 지지할 수 있다.

각종 실시형태들에 따르면, 전방 플레이트 및/또는 후방 플레이트 중 적어도 하나가 냉각/가열 수단, 살균/세정 수단, 및 /또는 감지 수단을 갖춘다. 이들 실시형태 중 하나에 따르면, 후방 플레이트는 상기 목적들 중 하나 이상을 구현하도록 적응된다. 드럼은 후방 플레이트에 의해 리어 엔드에서 종단되는 메인부를 포함할 수 있다. 후방 플레이트는, 선택사항으로, 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과의 연결에 대해 적응된다. 동시에, 후방 플레이트는 회전 드럼에서 입자를 냉동 건조함으로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는다. 여기서는, 이러한 후방 플레이트의 특정 실시형태들에 대해 논의한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 여기에 개관된 실시형태들 중 임의의 것에 따른 회전 드럼, 및 이 드럼에 장착된 회전 지지축을 포함하는 장치가 제공된다. 이 장치의 여러 실시형태들에 따르면, 지지축은 중공 회전축일 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 지지축은, 온도 제어 매체, 세정 매체 및 살균 매체 중 적어도 하나를 이송하기 위해 당해 지지축을 따라서 및/또는 그 지지축 내부에 수단들(연결 라인들)을 운반한다. 이러한 수단은 예를 들어 튜빙이나 파이핑을 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 이 지지축은, 드럼의 제어 장비를 위한 제어 전기 회로망이나 축 및/또는 드럼에 대한 감지 소자들을 연결하는 감지 전기 회로망과 같은, 예를 들어 전원 회로망 및/또는 신호 라인들을 운반할 수 있다.

중공축이 드럼(및/또는 리어 플레이트의 다른 요소들)의 연결 유닛과 밀폐적으로 연결되는 경우들에 있어서, 중공축의 내부는 냉동 건조기 내 공정 체적으로부터 분리될 수 있는데, 이것은 공정 볼륨 내부 회전 드럼에의 온도 제어 매체, 전원 등의 제공을 간소화시키지만, 바람직하게는 연결 유닛에서의 커넥터들이 중공축의 내부로부터 공정 체적을 신뢰성 있게 밀봉하도록 적응될 것을 요구한다. 이러한 구성에서, 냉동 건조기의 공정 볼륨 한정을 횡단하는 회전축이 밀봉되고, 연결 유닛을 통해 연결 라인들을 횡단시키기 위한 커넥터들은 밀봉되지만, 여기서, 연결 라인들 및 연결 유닛은 서로에 대해 움직이지 않으며 따라서 밀봉 요구조건을 간소화한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기한 과제들 중 하나 이상을 달성하기 위해, 진공하에서, 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 냉동 건조기가 제공된다. 이 냉동 건조기는 냉동된 입자를 수용하기 위한 회전 드럼, 및 이 회전 드럼을 수용하는 정치식 진공 챔버를 포함할 수 있다. 이 드럼은 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단된 메인부를 포함한다. 후방 플레이트는 드럼을 회전지지하기 위한 회전 지지축에 연결된다. 또한, 후방 플레이트는 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 투과성을 가진다. 회전 드럼은, 여기에 설명된 여러 실시형태들 중 하나 이상에 따라 설계될 수 있다. 진공 챔버는 폐쇄 동작에 대해 적용되는 것이 바람직하다.

여러 실시형태들에 따르면, 냉동 건조기는 드럼을 지지하기 위해 진공 챔버(공정 볼륨)의 내부 내로 외부로부터 연장하는 회전축의 통과를 밀봉하기 위한 적어도 하나의 진공 트랩을 포함한다. 냉동 건조기는, 연통 튜브를 거쳐 진공 챔버와 연통하는 제2의 챔버에 제공되는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 이 연통 튜브는 밀봉 밸브를 갖출 수 있다. 제2 챔버는 또한 콘덴서를 포함할 수 있다.

냉동 건조기의 특정 실시형태들에 따르면, 드럼의 투과성 전방 플레이트로부터 연통 튜브까지의 승화 증기의 유동 경로와, 투과성 후방 플레이트로부터 연통 튜브까지의 승화 증기의 유동 경로는 길이가 대략 동등하다. 이 특정한 설계 특징은, 한 측면으로는, 드럼과 관련하여 적절한 위치에 진공 챔버의 벽에 있어 튜브의 개구를 제공함으로써 달성될 수 있다. 이들 경우에, 전방 및 후방 플레이트의 투과성은 또한, 대략 동등하게 되도록 적응될 수 있다. 그러나, 이 특징은 후방 및 전방 플레이트 상에서 개구들, 통기공들, 메쉬 등의 동일한 구성을 요구하지 않는다. 일 예에 따르면, 전방 플레이트는 토출/장입 개구로서도 채용되는 하나의 개구 또는 통기공을 포함하고, 후방 플레이트는 전체가 유사한 투과성으로 제공되는 복수의 통기공들을 포함한다.

냉동 건조기의 다른 실시형태들에 따르면, 전방 및 후방 플레이트로부터 콘덴서 및/또는 진공 펌프로의 유동 경로 각각은, 길이 및 전방 및 후방 플레이트의 투과성에 있어 각각 상이하다.

드럼의 대칭 및/또는 회전축은, 적어도 냉동 건조 공정 중에는, 본질적으로 수평으로 정렬될 수 있다. 이러한 구성은, 전방 및/또는 후방 플레이트에서 원하는 투과성에 대한 설계 솔루션으로서의 초크 유동 제한을 개선시키는데 이로울 수 있다. 수평으로의 정렬을 위해 마련되는 드럼의 특정한 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 개구 또는 통기공이 플레이트마다, 바람직하게는 동심적 방식으로, 그리고 선택적으로 전방 플레이트 및 후방 플레이트의 양방 모두에 대해 유사한 방식으로 제공될 수 있다. 한편, 몇몇 실시형태들에서, 드럼은 영구적 또는 일시적 경사를 위해 준비될 수 있는데, 이것은, 예를 들어 원하는 최대 장입 레벨 및 경사도에 따라, 회전 드럼 내부에 입자들을 유지함과 동시에 높은 증기 투과성에 대한 대비를 요구할 수 있다. 메쉬 및/또는 직물 또는 유사한 수단이 사용될 수 있다.

예를 들어, 냉동 건조 중의 드럼의 회전/대칭축의 수평적 정렬은, 드럼이, 다른 공정들 또는 공정 페이즈, 예를 들어 로딩, 언로딩, 세정 및/또는 살균 공정들 동안에 경사지는 것을 막지 못한다. 예를 들어, 드럼은, 세정 공정에 있어서 세정액의 배출, 살균 공정에 있어서 콘덴세이트의 배출, 및/또는 토출 공정에 있어서 프로덕트의 토출과 같은 적어도 하나의 공정에 있어 경사지거나 경사질 수 있도록 배치될 수 있다. 특정 실시형태들에 따르면, 냉동 건조기는 CiP 및/또는 SiP에 대해 적응될 수 있다. 일반적으로, 드럼은 대략 예컨대 1.0 내지 5.0도의 영구적(미소한) 경사를 위해 적응될 수 있다. 약간의 경사는, 드럼의 원하는 장입 레벨에 따라, 예컨대 동일한 전방 및 후방 플레이트를 구비한 드럼을 채용하는 것을 막거나 방해하지 않는 것으로 생각된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 목적들 중 하나 이상을 달성하기 위해, 폐쇄 조건 하에서 냉동 건조된 입자의 생산을 위한 공정 라인이 제공된다. 이 공정 라인은 폐쇄 조건 하에서 개별 공정 장치와 냉동 건조기 사이의 프로덕트 이송을 위해 제공된 이송부를 포함할 수 있다. 냉동 건조기와 이송부 각각은 공통의 격리기가 불필요하게끔 폐쇄 동작에 대해 개별적으로 적응될 수 있다. 이송부는 접촉없이 회전 드럼 내로 돌출하는 장입 퍼널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 돌출은, 드럼의 전방 플레이트에 있어서의 장입 개구를 경유하여 연장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 목적들 중 하나 이상을 달성하기 위해, 진공에서 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 공정이 제공되고, 여기서 이 공정은 본 명세서에 설명된 냉동 건조기의 일 실시형태를 이용하여 행해진다. 냉동 건조기의 회전하는 드럼에서 입자를 냉동 건조하는 단계는, 입자들이 드럼 내에 유지되도록, 투과성을 갖는 후방 플레이트 및, 선택적으로, 투과성을 갖는 전방 플레이트를 경유하여 회전하는 드럼 밖으로의 승화 증기의 유동을 제어하는 것을 포함한다. 구체적으로는, 이 공정은 입자들의 드럼 밖으로의 운반으로 이어질 수 있는 초크 유동 조건을 회피하기 위해 제어될 수 있는 것이 바람직하다. 몇몇 실시형태에서, 이 공정은 초크 유동 상태를 회피하기 위해 엄격히 제어된다. 예컨대, 이 공정은, 빠져나가는 승화 증기의 속도가, 알려지고 산출된 또는 관측된 초크 유동 속도 이하이게끔 선택된 임계값 미만으로 유지되도록 제어된다.

공정을 초크 유동 조건 이하로 제어하기 위해, 예를 들어, 다음의 공정 조건들 중 하나 이상이 부응하여 제어될 수 있다: 공정 볼륨 내의 온도, 공정 볼륨 내의 압력, 및/또는 드럼의 회전. 드럼의 회전 옵션은 승화에 이용가능한 유효 프로덕트 표면적에 영향을 준다. 이 공정은, 예컨대 가열/냉각 장비와 같은 공정 장비와 관련된 적절한 공정 파라미터, 진공 펌프(들)의 활성, 드럼의 (지지축) 구동을 제어함으로써, 부응하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 공정 볼륨 내 센서 장비의 자동적인 평가를 포함한 피드백 제어 시스템이 확립될 수 있다.

초크 유동 조건 이하로 진행하도록 공정 체제를 제어하는 것은, 원하는 건조도(잔류 수분 레벨)와 같은 최적 프로덕트 특성을 위한 건조 시간을 최소화하는 가능성을 열어 놓는다. 본 발명에 따라 최적화된 투과성을 갖는 드럼을 채용하는 경우, 초크 유동 조건은, 종래의 드럼을 채용하는 것과 비교하여 냉동 건조의 강도가 보다 높은 레벨에서만 일어난다. 그러므로, 이 공정은 보다 집중적인 승화 및 보다 짧은 건조 시간을 제공하도록 소정 실시형태들에서 제어(최적화)될 수 있다.

몇몇 실시형태들에서, 공정은 폐쇄 조건 하, 즉, 무균 상태 조건 하 및/또는 격리 상태에서 행해진다. 예를 들어, 폐쇄 조건 하의 입자의 생산 또는 프로세싱을 위해, 진공 챔버는, 드럼이 진공 챔버와 개방 연통되는 동안, 입자의 처리 중에 폐쇄 동작에 대해 적용될 수 있다.

진공 챔버는 획정벽을 포함할 수 있는데, 이 획정벽은 환경으로부터 공정 볼륨을 밀봉적으로 분리하거나 격리시키고, 이에 의해 공정 볼륨을 한정한다. 진공 챔버는 드럼에의 입자의 로딩, 입자의 냉동 건조, 냉동 건조기의 세정, 및/또는 냉동 건조기의 살균 중의 폐쇄 동작에 대해 적응될 수 있다. 또한, 이 드럼은 공정 볼륨 내에 제한될 수 있으며, 즉, 이 회전 드럼은 공정 볼륨 내부에 완전히 배치될 수 있다.

각종 실시형태들에 따르면, 진공 챔버의 획정벽은, 적어도, 예컨대, 생산 운영 및/또는 세정 및/또는 살균 동작 등의 여타 동작 페이즈(공정 단계) 중에, 공정 볼륨 내에 원하는 공정 조건들을 확립함 및/또는 유지함에 기여한다.

진공 챔버와 드럼 양방 모두가 공정 볼륨 내에 원하는 공정 조건들을 제공하는데 기여할 수 있다. 예를 들어, 드럼은 원하는 공정 조건들을 확립함 및/또는 유지함에 있어 도움을 주는데 적응될 수 있다. 이와 관련하여, 하나 이상의 냉각 및/또는 가열 수단이, 공정 볼륨의 가열 및/또는 냉각을 위해, 드럼에 및/또는 드럼과 연결되어 제공될 수 있다.

본 발명은 냉동 건조기에 있어서의 회전 드럼에 대한 설계 개념을 제공한다. 냉동 건조기에 있어서의 회전 드럼의 채용은 작은 유리병- 및/또는 트레이-기반의 건조 기술과 비교하여 건조 시간을 현저히 단축시킨다. 본 발명은 어떤 특정 메커니즘이나 조치에 한정하려 의도하는 것이 아니며, 그와 달리, 드럼의 회전 중에 얻어지는 증가된 유효 프로덕트 표면으로 인해 매스 및 열 전달이 가속화되는 것을 상정하고 있다. 열 전달이 냉동 제품을 통해 일어나지 않아도 되며, 수증기의 발산을 위한 층은 예컨대 작은 유리병에서 건조하는 것과 비교하여 작다. 전체 배치에 대해 균질의 건조 조건들이 제공될 수 있다.

그러나, 냉동 건조에 있어 회전 드럼을 채용함으로부터, 드럼에 대해 적합한 (구동) 축을 제공하는 것, 가열 및/또는 냉각 수단을 제공하는 것, 회전하는 드럼 내부의 공정 볼륨 조건들을 감지하기 위한 감지 장비를 제공하는 것, 회전 드럼의 세정 및/또는 살균 공정을 위한 장비를 제공하는 것 등을 포함하는 어떤 잠재적인 문제와 설계의 복잡성이 발생할 수 있다. 추가적으로, 초크 유동 조건의 발생 가능성은, 진공 챔버의 공정 볼륨 내에 드럼이 수용되어 있는 경우에 공정 효율을 제한할 수 있다. 본 발명은, 전체적인 설계상의 복잡성을 감소시키면서, 이들 문제들 중 하나 이상에 대한 유리한 해결방안을 제공하는 드럼 및 냉동 건조기의 실시형태 및 일반적으로 적용가능한 설계 개념을 제공한다.

점점 더 작은 입자(예컨대, 1밀리미터 미만 범위의 입자)는, 공정이 진공(즉, 저압) 조건 하에서 행해질 때, 빠져나오는 승화 증기에 의해 드럼 밖으로 더 잘 송출되는 경향을 가지기 때문에, 냉동 건조 공정에서 초크 유동 제한이 발생한다. 본 발명은, 전형적인 냉동 건조 공정의 초크 유동 제한이 최소화되거나 또는 심지어 완전히 회피되도록, 빠져나오는 승화 증기와 관련하여 드럼의 투과성을 증가시키는 것을 허용하는 드럼 설계 옵션을 제공한다. 따라서, 소정 실시형태들에서, 초크 유동 제한이 일어나는 시점 직전까지, 즉, 보다 일반적으로는 승화 증기의 빠져나옴에 동반하여 드럼 밖으로 입자들이 운반될 때까지, 건조 공정이 보다 강한 레벨로 구동될 수 있다. 그 결과, 특히 바람직한 실시형태에서는, 건조 시간이 어떤 소정의 냉동 건조 기술과 비교할 때 단축된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 초크 유동 제한에 대처하기 위해, 드럼의 종단(전방 및 후방) 플레이트 중 하나 또는 플랜지와 관련하여 승화 증기에 대한 드럼의 투과성을 고려할 뿐 아니라, 이와 관련하여 양 플레이트 모두와 관련하여 승화 증기에 대한 드럼의 투과성을 고려할 것이 제안된다. 다시말해, 구체적으로 초크 유동 제한에 대처하기 위해 충분한 투과성의 관점으로 전방 및 후방 플레이트 양방을 설계할 것을 고려하는 것이 제안된다. 이에 반해, 종래의 드럼 설계는 종종 장입/토출을 위해 전방 플레이트에 단 하나의 개구를 구비한다. 종래의 설계 개념의 단순한 변경은 초크 유동 제한을 적절히 극복하지 못한다.

본 발명은, 후방 플레이트와 전방 플레이트 중 일방 또는 양방의 투과성을 최적화하는 것은, 드럼으로부터 송출되는 승화 증기의 최대 속도를 국지적으로 감소시킴으로써 초크 유동의 위험을 최소화시킨다는 것을 상정하고 있다. 일 예시적인 구성에서, 전방 플레이트에 있어서의 장입 개구가 제공되고, 선택적으로 추가적인 장입 개구에서의 증기 속도를 감소시켜 초크 유동 조건의 위험을 감소시키도록 작용하는 개구가 후방 플레이트에 제공된다.

여기서 설명되는 드럼 설계는 공정 볼륨 내에, 즉, 진공 조건 하에 개방된 드럼을 배치하는 일반적인 접근법의 유용성과 적용성에 기여하는 것으로 생각된다. 차례로, 대응하는 설계는, 회전하는 드럼 내에 진공 공정 조건을 한정함에 있어서 전형적으로 수반되는 복잡성 중 다수를 회피가능하게 한다. 예를 들어, 바람직한 실시형태들에서, 프로덕트의 무균 상태 및/또는 격리를 보호하면서, 로딩/언로딩을 위한 외부로부터 드럼 내부의 공정 볼륨을 격리시키기 위한 복잡한 밀봉 장비가 요구되지 않는다. 이러한 복잡한 밀봉 장비는, (회전하는) 드럼 내로 돌출하는 (비회전) 장입 튜브 등의 영구적인 배치물을 신뢰성있게 밀봉하기 위한 수단, 또는 드럼의 밀봉가능한 개구를 통한 로딩/언로딩을 위한 일시적인 배치물을 신뢰성 있게 밀봉하기 위한 수단 중 하나를 흔히 포함하고 있다. 본 발명은, 진공 챔버 내에 회전 드럼을 제공하면 그 드럼이 개방 상태로 간단히 남을 수 있고, 즉, 장입 또는 토출 중에 회전 드럼의 밀봉이 요구되지 않는 구성이 얻어진다는 것을 상정하고 있다.

본 발명은, 플레이트의 투과성이 부응하여 설계되고, 적응되고, 제어될 수 있으므로, 전방 및/또는 후방 플레이트로부터 드럼 외의 공정 볼륨을 거쳐 진공 펌프로의 진공 유동 경로와 관련한 설계 솔루션 측면에서 큰 유연성을 추가적으로 제공한다.

추가적으로, 또는 대안적으로, 본 발명의 또 다른 실시형태는, 하나의 회전 지지축에 의해 지지되는 드럼을 위한 캔틸레버 설계를 제공한다. 이들 실시형태들 중 소정 실시형태에 있어서, 하나의 지지체를 제공하는 것은, 밀봉 문제, 또는 둘 이상의 지지 결합체가 회전 드럼에 대해 제공되는 경우에 볼 수 있는 잠재적인 마감(attrition)을 갖는 문제를 최소화한다. 구체적으로, 본 발명의 실시형태에 따른 구성을 설명하는데, 여기서 드럼을 로딩/언로딩하기 위한 개구는, 후방 플레이트 상의 하나의 드럼 지지체에 대향하여 전방 플레이트에 배치되어, 프로덕트 유동 근방의 오염물의 잠재적 원천이 회피된다. 또한, 드럼을 지탱하는 회전축으로서 구현되는 하나의 지지체는, 일반적으로, 예컨대, 마감(attrition) 및 공정 볼륨 및/또는 프로덕트 내로의 오염물의 후속 도입이 있기 쉬울 수 있는 체인이나 벨트 등에 기반한 구동 메커니즘을 회피가능하게 한다. 공정 볼륨 내부의 오염을 최소화하기 위한 복잡한 형상의 포함을 요구할 수 있는 이들 및 다른 그러한 메커니즘을 회피하는 실시형태들은, 본 발명에 따라 달성될 수 있는 복잡성이 감소되고 설계 비용이 낮은 추가의 실시예들이다.

본 발명은, 여기서 논의된 캔틸레버 설계가, 예컨대 체인 드라이브를 갖는 다수의 롤러 블록 베어링에 의해 지지되는 드럼 등의 다수의 지지를 갖고, 예를 들어 프로덕트의 품질에 마감(attrition)이 부정적으로 영향을 줄 수도 있는 복잡한 드럼 구성에 비해 세정 및 멸균을 간단화하는 것으로 상정한다. 또한, 본 발명은, 여기서 논의된 캔틸레버 설계가, 예컨대 토출/장입, 증기 투과성 등의 드럼의 전방 (플레이트)측의 최적화를 가능하게 한다고 상정한다. 또한, 드럼이 영구적으로 경사지거나, 또는 일시적으로 경사질 수 있도록 회전 지지축만이 배치될 필요가 있는 상기 캔틸레버 설계는, 하나 이상의 간단한 (임의의 종류의 다점 지지와 비교할 때) 수단에 의해 드럼의 경사/젖혀짐을 제공가능하다. 이 경사짐은, 예를 들어, 각종 연속적인/불연속적인 경사/젖힘 위치를 통해, 장입, 냉동 건조, 토출, 세정 및/또는 살균을 포함하지만 이에 한정되지 않는 각종 예시적인 공정들을 보다 용이하게 하도록 조정가능하다.

또한, 캔틸레버 설계는 매체를 공급 냉각 및 세정하거나 또는 회전 드럼에 케이블링하는 유리한 수단을 제공한다. 구체적으로는, 드럼과 관련하여, 예를 들어 감지, 가열, 냉각, 세정 및/또는 멸균에 관련될 수 있는 여러 장치들이 제공될 수 있다. 전원, 신호 라인 및/또는 튜브 또는 파이프와 같은 장비를 위한 연결 라인들은, 지지축을 따라서, 또는 심지어 통과하여 라우팅될 수 있으며, 또한 따라서 회전축을 통해 공정 체적에 대해 진입 및 이탈할 수 있다. 축의 내부가 외측, 즉 공정 볼륨의 외부인 경우에, 어떤 횡단하는 연결 라인에 대한 관심을 포함하여, 공정 볼륨의 살균 및/또는 격리의 보호를 위해 (진공 기밀적(vacuum-tight)) 밀봉이 요구된다. 축과 드럼이 서로에 대해 고정된 기계적인 관계로 장착된 한에 있어서는, 연결 라인이 공정 볼륨에 대해 진입 및 이탈할 경우에 그 연결 라인에 대해서 정적인 밀봉만이 요구된다. 연결 라인들은 축과 드럼의 회전 특성에 대해 적응될 필요가 있지만, 이것은 별개로 주목될 수 있다(그리고 특히 공정 볼륨 외부에서, 이것은 커넥터 등을 통한 정적인 장비에 대한 어떤 커플링은, 예를 들어, 정규 대기 조건 하에서 행해질 수 있음을 의미할 수 있다.)

따라서, 이들 접근법들을 예시하는 여기서 설명하는 실시형태들 및 다른 예시적인 실시형태들은, 회전 드럼 장치들로서, 냉동 건조 장치 및 공정 라인들에서 채용될 수 있는 회전 드럼 장치에 이용하기 위한 이용가능한 설계 옵션 측면에서 상당한 유연성을 제공한다. 예를 들어 프로덕트의 원하는 건조도(잔류하는 수분 레벨), 건조 시간 및 처리하려는 배치 볼륨 등 중 하나 이상의 최적화된 조합에 관련된 공정 목적에 따라, 후방 플레이트 및 전방 플레이트 일방 또는 양방의 적절한 투과성을 제공하여 드럼의 투과성이 제어될 수 있다. 원하는 구체적인 적용에 따라서, 드럼에 대한 로딩 및 언로딩, 지지물과의 연결 등 다른 기능들이 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 할당될 수 있다. 드럼은 또한, 예컨대 진공 펌프의 위치, 냉동 건조기와 결부된 장입/토출 메커니즘, 상이한 공정 페이즈에 대한 진공 챔버 및 드럼 중 일방 또는 양방의 원하는 경사도 등의, 냉동 건조기의 다른 부분들과 관련된 요구조건의 견지에서 설계/최적화될 수 있다.

또한, 일반적으로, 본 발명적 설계 접근법은, 드럼 및 이 드럼을 통합하고 있는 냉동 건조기에 있어서의 CiP/SiP에 대한 완전한 가능하게 함을 허용한다. 그러므로, 아무런 수동적 상호작용이 요구되지 않는 한, 냉동 건조기는 영구적으로 밀봉되어 폐쇄될 수 있는데, 예를 들어 드럼은 냉동 건조기 내에, 예컨대 진공 챔버 내에 영구적으로 내장될 수 있고, 또한 회전 지지축은 진공 챔버의 벽(들)을 영구적으로 횡단하도록 설계될 수 있다. 결과적으로, 볼트 연결 등 상대적으로 간단한 수단이, 진공 챔버(공정 볼륨)을 신뢰성 있게 폐쇄(밀봉)하는데 이용될 수 있고, 이리하여 이것은, 예컨대 세정 및/또는 살균을 위한 해체 등 수동적 개입을 요구하고, 따라서 대응하여 설계에 있어 제한을 받는 장치들에 비해, 본 발명에 따라 설계된 장치/공정 라인의 비용 효율적인 설계 및 생산 능력에 기여한다.

도면에 도시된 바와 같은 특정 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터, 본 발명의 다른 양태 및 이점은 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 드럼의 제1 실시형태에 대한 모식도이다.
도 2는 냉동 건조기를 포함하는 공정 라인의 일 실시형태에 대한 측면 모식도이다.
도 3은 도 2의 냉동 건조기 내부에 지지되는 회전 드럼을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 4는 도 3의 드럼을 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 드럼의 후방 플레이트를 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 회전 드럼에 대한 각종 후방 플레이트 프로파일을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 회전 드럼을 포함하는 냉동 건조기의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 1은, 예컨대 마이크로펠릿 등의 마이크로 입자인 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산(bulkware production)을 위한 진공 냉동 건조기에 사용하기 위한 회전 드럼(100)의 일 실시형태에 대한 하이 레벨 모식도이다. 드럼(100)은 일반적 구성요소로서 메인부(102), 드럼(100)의 선단의 전방 플레이트(104) 및 후단의 후방 플레이트(백 플레이트)(106)를 포함한다. 선단 및 후단이라는 용어는 드럼(100)의 말단부(종단부)로서 임의적으로 부여된다. 말단부는 조인트(105)를 통해 연결될 수 있으며, 말단부는 조인트(107)를 통해 연결될 수 있으며, 이때 조인트(105 및 107)는, 상기 부분들을 서로 영구히(또는 탈착가능하게) 연결할 수 있는 볼트, 플랜지, 용접부 등을 포함할 수 있다.

드럼(100)은 대칭/회전의 축(115)을 따라 본질적으로 수평으로 정렬된다. 이 일반적인 배향을 따라서, 메인부(102)는 도 1에 도시된 바와 같이 순수한 원통 형태를 갖는다. 다른 드럼 실시형태들은 일반적으로 원통형인 구조를 가질 수 있고, 또는 예컨대, (축대칭의) 다이아몬드 또는 마름모형 프로파일, 또는 드럼(100)의 종단부의 하나 이상을 향해 직경이 감소하는 원뿔 형상 프로파일을 포함할 수 있고, 또는 톱니형 프로파일 등을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 본 실시형태에서, 드럼(100)을 수용하는 냉동 건조기는, 원하는 값을 얻기 위해 압력, 온도, 및/또는 습도 등의 공정 조건을 제어할 수 있는 공정 볼륨(108)을 제공한다. 공정 볼륨은 두 개의 서브 볼륨들, 즉 드럼(100)에 대해 내부인 서브 볼륨 또는 내부 공정 볼륨(110)과, 드럼(100)에 대해 외부인 서브 볼륨 또는 외부 공정 볼륨(112)을 포함한다. 공정 볼륨(108)은 개략적으로 나타낸 진공 챔버(114) 내에 획정될 수 있다.

드럼(100) 대신에, 드럼(100)을 수용하는 장치(즉, 본 실시예에서 진공 챔버(114))에는 이하의 과제가 부여된다. 첫째, 밀봉된 조건을 제공하는 과제이다. 이것은 멸균, 즉 생산물 내로 오염물이 들어가지 않는 것을 제공하는 것을 포함할 수 있는데, 여기서 "오염물"은 적어도 미생물 오염물을 포함하는 것으로 규정될 수 있으며, 또한 GMP 등의 규제 조건에 따라 일반적으로 규정될 수 있다. 이것은, 추가적으로 또는 대안적으로, 격리, 즉, 생산물, 그 요소 또는 어떠한 보조적이거나 보충적인 재료가 공정 볼륨(108)에 남겨지거나 냉동 건조기의 환경으로 들어가지 않음을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 두번째는, 공정 볼륨(108)을 제공하는 과제와, 따라서 볼륨(108) 내에 원하는 공정 체제에 따른 공정 조건을 제공하는 과제이다. 과제 1) 및 과제 2)가 부여된 진공 챔버(114)의 결과로서, 드럼(100) 자체는 밀봉되어질 필요가 없고, 개방되도록 설계된다. 이것은, 다른 특징들 중에서, 공정 조건들이 고정형 진공 챔버(114) 또는 관련된 장비에 의해 (비용) 효율적으로 제어될 수 있고, 또한 외부 공정 볼륨(112)으로부터 내부 공정 볼륨(110)으로 연통(중개, 이송)될 수 있음을 제공하고, 이것은 드럼(100)의 설계를 간소화하는데 기여할 수 있다.

바람직한 일 실시형태에서, 드럼(100)의 메인부(102)는 입자를 이송하는 과제(116)를 부여받고, 여기서, 이 과제(116)는 바람직하게는 메인부(102)가 적절한 사이즈로 설정되어지는 것과, 입자의 원하는 배치의 량을 수용하고 유지하기 위해 설계되는 것을 포함한다. 이 과제(116)는, 드럼(100)/메인부(102)의 영구적이거나 조정가능한(즉, 활성적으로 제어될 수 있는) 경사가 제공되어, 입자를 로딩, 건조, 및/또는 언로딩하는 공정 또는 공정 페이즈(동작, 동작 모드) 중 하나 이상이 가능하게 하는 것도 포함할 수 있다. 과제(116)는 입자의 벌크 특성을 감지하는 것을 더 포함할 수 있고, 이것은 다시 로딩 레벨, 로딩 및/또는 건조 중 입자의 응집도의 감지/검출, 및 온도, 습도/ 건조도 등의 입자 특성을 감지하는 것을 포함할 수 있다.

냉동 건조 중의 드럼 회전 속도는 유효 프로덕트 표면의 잠재적인 증가 그리고 증기의 승화를 가져옴으로 인한 초크 유동 효과에 대한 간접적인 영향을 가질 것을 기대할 수 있다. 입자를 이송하는 과제(116)는 벌크 프로덕트의 유효 프로덕트 표면(즉, 노출되어 열 및 질량 이송에 대해 이용가능한 프로덕트 표면)을 (최적화의 의미에서) 제어하는 것을 더 포함하고, 이것은 다시 회전 주파수 및 (재)배향의 측면에서 드럼의 회전을 제어하는 것을 포함할 수 있다.

어떤 실시형태들에서, 냉동 건조 중에 유효 프로덕트 표면을 최대화하는 것은, 냉동 건조 중 드럼의 적절한 회전 속도를 제어하는 것을 포함한다. 또한, 이것은, 로딩 중에 입자의 응집을 방지하기 위해서, 로딩 중 드럼의 적절한 회전 속도를 제어하는 것을 포함한다. 결과적으로, 상이한 프로세서 또는 공정 페이즈에서 상이한 회전 스킴이 대체될 수 있다. 예를 들어, 드럼(100)에 입자를 로딩하는 동안에, 과제(116)는, 건조시킬 동결된 입자의 응집을 방지하기 위해, 드럼(100)에 (비교적 느린) 회전을 부여하고, 냉동 건조 공정 중에는, 과제(116)는, 벌크 입자의 효과적인 혼합을 제공하기 위해, 드럼(100)에 (비교적 빠른) 회전을 부여할 수 있다. 유효 프로덕트 표면적을 최대화하기 위한 다른 조치는, 회전 방향의 변경, 및/또는 혼합 배플 등의 하나 이상의 적절한 혼합 수단을 설치함으로써 입자의 혼합을 최적화하는 것을 포함한다. 또한, 여기서 설명한 바와 같은, 과제(116)를 달성하기 위한 여러 조치들은 전방 플레이트 및/또는 후방 플레이트에 적용될 수도 있다.

이제 전방 플레이트(104) 및 후방 플레이트(106)로 돌아가면, 양 플레이트는, 드럼(100)을 종단시켜서 내부에 입자를 보유(유지)하는 일반적인 과제(118 및 120)를 충족시키도록 설계되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 과제(118 및 120)는, 드럼이, 예컨대, 회전 속도, 경사 각도 등을 포함하는 회전에 관련하여, 상이한 공정/공정 페이즈에서 상이한 구성을 취할 수 있음을 고려하여, 드럼에 입자를 로딩하는 동안, 및 입자를 냉동 건조시키는 동안에 드럼(100) 내에 입자를 보유하는 것을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

어떤 실시형태들에서, 전방 및 후방 플레이트(104 및 106)는, 드럼(100)에 그 원하는 장입 레벨까지 벌크 프로덕트를 유지시키기 위해, 예를 들어, 칼라, 플랜지, 또는 유사한 구조적 적응물을 제공함에 의해 과제(118 및 120)에 대해서 최적화된다. 이러한 적응물은 대칭의 축(115)에 관해 대칭일 수 있으며, 개구 또는 메쉬가 교번적인 솔리드부들과 같은 상이한 구조체들의 교번적인 부분들을 구비한 칼라를 배제하지 않는다. 하나 이상의 칼라의, 축(115)에 대한 그 칼라(들)의 각도 및 폭, 그리고 추가적인 설계 세목은, 승화 증기의 원하는 최대 유출 속도, 드럼의 회전 속도, 서로에 대해 그리고 드럼 벽에 대해 부착되는 동결된 입자들의 경향, 및/또는 이송 배플 등으로 인해 회전 중에 드럼의 종단측을 향해 이동하는 입자의 경향에 따라 선택될 수 있다. 칼라 타입의 전방/후방 플레이트에 대한 예들은 알려져 있다.

드럼(100)에 대한 회전 지지를 제공하는 과제(124)는 회전 지지축(122)에 의해 실현되고 회전 지지축(122)에 대해 부여된다. 또한, 과제(124)는 드럼(100)의 영구적이거나 조정가능한 경사를 제공하는 것을 포함한다. 후방 플레이트(106)는 회전 지지축(122)에 대한 연결을 제공하는 과제(126)가 부여된다. 회전 지지축(122)과의 후방 플레이트(106)의 장착은, 빈 드럼(100)의 무게에다, 예를 들어 세정/멸균 중에 드럼을 채울 수 있는 세정액 및/또는 멸균 응축물의 무게를 더한 것을 포함한 최대 무게를 견딜 것이 요구된다(드럼은 드레이닝 시설을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다). 이와 관련하여 입자의 무게는 종종 무시할 수 있으며, 즉, 입자의 무게는 대부분의 경우 드럼을 채운 액체의 무게보다 작다. 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 연결 또는 장착은 또한 축으로부터 드럼으로의 회전의 전달을 달성해야한다. 일 예로서, 회전 지지축(122)은 후방 플레이트(106)에 고정적으로(강체적으로) 연결될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 드럼의 회전을 구동하기 위한 모터 등의 구동 메커니즘 및/또는 기어 메커니즘을 제공함으로써 유연성 있는 연결을 실현할 수 있는데, 여기서 하나 이상의 기어 및/또는 모터가 고정된 지지축 상에 제공될 수 있다. 유연성 있는 연결은 또한, 드럼(100)의 영구적이거나 조정가능한 경사를 제공하는 피봇을 포함할 수도 있다.

전방 플레이트(104)에는, 드럼(100)에 대한 입자의 로딩 및 언로딩을 제공하는 과제(128)가 부여된다. 공정 볼륨(108) 내에 드럼(100)이 완전히 수용되므로, 드럼(100) 내로 그리고 드럼으로부터 프로덕트 흐름을 따라 밀봉이나 차단이 요구되지 않는다. 그러므로, 일 예로서, 전방 플레이트(104)에는, 드럼(100) 내로의 자유 유동을 달성하기 위해 프로덕트 안내 수단(예를 들어, 장입 퍼널(charging funnel))에 의해 안내될 수 있거나 자체가 드럼(100) 내로 돌출할 수 있는, 프로덕트 흐름의 진입을 허용하기에 충분한 간단한 개구가 구비될 수 있다.

또한, 언로딩은, 드럼의 충분한 경사를 달성하기 위한 수단 등 비교적 간단한 수단, (메인부(102)에서 폐쇄할 수 있는 방식으로 제공될 수 있는) 추가의 토출 개구, 이송 배플, 토출 배플, 또는 퍼널 등에 의해 달성될 수 있다. 로딩 및/또는 언로딩을 위한 하나 이상의 프로덕트 안내 수단이, 회전 드럼(100)(예컨대, 토출/장입 퍼널)에 대신하여 진공 챔버(114)에 고정형 방식으로 배열될 수 있는데, 여기서 이러한 고정형 수단은 회전 드럼(100)과의 충돌을 피할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 토출/장입 안내 수단(배플 또는 퍼널 등)이 드럼(100) 또는 회전 지지축(122)에, 즉 회전 방식으로 구비될 수도 있다. 그러나, 이것은 회전 지지축(122)에 의해 지지되는 무게를 다소 증가시키게 된다. 장입 및 토출 중에 밀폐된 조건을 유지하는 것을 포함한, 공정 볼륨(108) 내로 그리고 공정 볼륨(108) 밖으로 입자를 장입/토출하는 과제는 진공 챔버(114)에 부여된다. 회전 드럼으로부터 이 과제의 분리는, 일반적으로, 회전 드럼뿐만이 아니라, 드럼 기반 냉동 건조기의 전체 설계의 구성을 간소화하는데 기여한다.

전방 플레이트(104) 및 후방 플레이트(106) 각각에는, 승화 증기의 통과를 허용하는 과제(130) 및 과제(132)가 각각 부여된다. 효율적인 증기 퇴피는 건조 시간을 최소화하기 위한 일반적 조건이지만, 드럼 내로 안정적으로 입자를 이송하는 것, 및 초크 유동 조건 또는 보다 일반적으로 입자가 유출 증기와 함께 드럼으로부터 이송되는 것으로 이어질 수 있는 조건을 회피하는 것 등의 추가적인 경계 조건들이 고려되어야 한다.

그러므로, 후방 플레이트(106)를 폐쇄 상태로 유지하고 이후에 승화 증기를 제거하기 위해 사용되는 임의의 사이즈의 장입 개구(charging opening)를 전방 플레이트(104)에 제공하는 것은 일반적으로 충분하지 않다. 계획된 공정들의 세부 사항에 따라, 하나의 장입 개구를 구현하는 설계는 유출 증기(escaping vapor)에 대해 병목현상(bottleneck)을 일으킬 수 있으며, 결과적으로, 개구에 가까운 영역에서 (보다) 빠른 증기 속도를 나타낸다. 예시를 위해, 전방 플레이트(104)에서의 장입 개구에 가까워지는 영역은, 도 1에서 화살표 "134"로 개략적으로 표시되어 있다. 냉동 건조 공정 중 드럼의 회전에 의해 유발된 운동 중의 입자는 영역(134)을 가로지를 수 있고, 또한 그리고나서 증기로부터의 모멘텀 전달을 겪을 수 있고, 이에 따라 그러한 입자가 장입 개구를 통해 드럼 밖으로 이송된다. 냉동 건조 중에 드럼으로부터 입자를 이송하는 유출 증기의 작용을 초크 유동(choked flow)이라고 부른다. 그럼에도 불구하고, 상기 작용은 초크 유동 조건 아래의 증기 속도에서 이미 일어날 수도 있다.

초크 유동 작용은, 생산 운용 중에 입자의 본질적 분율이 드럼으로부터 추출되었을 경우에 생산 수율에 악영향을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 추가적으로 또는 대안적으로 이러한 작용을 회피하기 위해 건조 효율이 감소되어야 할 경우에 건조 시간의 길어짐으로 이어질 수 있다.

비교의 예에 있어서, 후방 플레이트(106)는 승화 증기에 대해 전적으로 불투과성이고(즉, 후방 플레이트(106)에는 과제(132)가 부여되지 않음), 전방 플레이트(104)는 드럼 내로 입자를 로딩(과제 128)하기 위한 개구를 포함한다. 이 개구는 또한 과제(130)에 대해서도 책임을 가지며, 즉, 이 개구를 통해 드럼(100) 밖으로 승화 증기가 추출된다. 전방 플레이트(104)에 병목현상(초크 유동 조건)을 회피하기에 충분히 큰 개구를 제공하는 것은, 드럼 내부에 요구되는 배치 사이즈를 유지하는 등의 다른 문제들을 부과할 수 있는데, 이것은 드럼의 가능한 경사, 및 나중의 토출 등을 위해 요구되는 이송 배플에 의해 영향을 받는 (커다란) 개구 가까이 입자의 가능한 축적을 고려할 때 복잡하게 될 수 있다.

바람직한 실시형태들에 있어서, 설계 접근의 유연도는, 전방 플레이트(104) 및/또는 후방 플레이트(106) 중 일방 또는 양방에 승화 증기에 대한 적합한 투과성을 제공함으로써 증가된다. 전방 및/또는 후방 플레이트의 투과성을 최대화하는 것은, 예를 들어, 전방 및/또는 후방 플레이트의 개구의 일부를, 증기를 투과시키는 메쉬이지만, 드럼 내에 입자(예건대, 마이크로 입자)를 유지시키기에 충분히 작은 개구를 가지면서도 충분히 커서 증기의 점도 작용이 최소이거나 없도록 한 메쉬로 덮음으로써 달성될 수 있다.

과제(130) 및/또는 과제(132) 각각은, 내부 공정 볼륨(110)으로부터 외부 공정 볼륨(112)을 향해서, 그리고 진공 펌프로 증기의 통과를 허용하도록 전방 플레이트(104) 또는 후방 플레이트(106)에 하나 이상의 개구를 제공하는 것을 포함한다. 후방 플레이트(106)에 대한 과제(132)의 할당은, 하나 이상의 요구되는 공정 체제 하에서 후방 플레이트(106)에 요구되는 특정 투과도에 관련된다. 후방 플레이트(106)의 구체적인 설계는, 후방 플레이트(106)에 할당된 각종의 추가적인 과제(120 및 126)에 따라, 그리고 비용 효율 등의 일반적인 요구조건에 따라 최적화될 수 있다.

전방 플레이트(104) 및 후방 플레이트(106)의 일반적인 형상 및 설계와 관련하여, 일부 실시형태들에서, 드럼(100)이 공정 볼륨(108) 내에 완전히 포함되기 때문에(즉, 내부 공정 볼륨(110)과 외부 공정 볼륨(112) 간에 비교적 작은 압력차가 존재함), 각각의 압력 용기에 대해 접시형 단부(또는 "접시형 돔")와 같은 내압 형상에 대한 실제적인 요구는 존재하지 않는다. 그러므로, 전방 및 후방 플레이트(104 및 106)가 원뿔형이나 돔과 같이 일반적으로 성형될 수 있지만, 단부가 평탄한 형상 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 형상들도 선택될 수 있다.

도 2는, 폐쇄 조건하에서 (예를 들어, 마이크로 입자를 포함할 수 있는) 냉동 건조 입자의 생산을 위한 공정 라인(200)의 예시적인 모식도이다. 공정 라인(200)은 입자 생성기(202), 냉동 건조기(204) 및 장입 스테이션(206)을 포함한다. 폐쇄 조건하에서 입자 생성기(202)와 냉동 건조기(204) 사이의 프로덕트 이송을 위해 이송부(208)가 구비된다. 폐쇄 조건하에 냉동 건조기(204)로부터 장입 스테이션(206)으로의 프로덕트 유동을 위해 선택사항으로서 (모식적으로만 나타내는) 추가의 이송부(210)가 구비된다. 장입 스테이션(206)에는 작은 유리병(vials) 또는 중간 용기 등의 최종 수령처 내로 폐쇄 조건하에서 프로덕트가 채워진다.

몇몇 실시형태들에 있어서, 공정 장치, 즉 입자 생성기(202), 냉동 건조기(204) 및 장입 스테이션(206), 그리고 이송부(208 및 201) 각각이, 폐쇄 작동, 즉 멸균 및/또는 밀폐의 보호에 대해 개별적으로 적응되어 있다. 그러므로, 바람직한 실시형태들에 있어 이들 장치 및/또는 이송부들 둘레에 하나 이상의 추가적인 절연물(들)을 제공할 필요가 없다. 그리고 공정 라인(200)은 다르게는 비멸균 환경 내에서 멸균 프로덕트의 생산을 위해 작동될 수 있다.

냉동 건조기(204)를 보다 상세히 살펴보면, 이 장치는 진공 챔버(212)와 콘덴서(214)를 포함하고, 이들 진공 챔버(212)와 콘덴서(214)는, 그들을 제어가능하게 서로 분리하기 위한 밸브를 갖춘 튜브(216)로 상호연결되어 있다. 이들 실시형태 중 일부에서는, 콘덴서(214) 및/또는 튜브(216)와 관련지어져 진공 펌프가 선택사항으로서 구비된다. 또 다른 실시형태에서, 진공 챔버(212)와 콘덴서(214) 양방 모두는 일반적으로 원통 형상이다. 구체적으로는, 진공 챔버(212)는, 도 2에서 나타낸 예에서 알 수 있듯이, 원뿔로서 형성되는 말단부(220 및 222)에 의해 종단되는 원통형의 메인부(218)를 포함한다. 종단부들은, 말단부(220)의 원뿔에 있어서 예시된 바와 같이, 메인부(218)와 영구적으로 장착될 수 있지만, 복수의 볼트 패스닝(224)에 의해 메인부(218)에 장착된 말단부(220)의 원뿔에 있어서 예시된 바와 같이, 탈착가능하게 장착될 수도 있다.

이송부(208)는, 몇몇 실시형태들에서, 폐쇄 조건하에서 생성기(202)로부터 진공 챔버(212) 내로 프로덕트 유동을 안내하기 위해 말단부(222)의 원뿔에 영구적으로 연결된다. 또한, 메인부(218)와 말단부(222)의 원뿔 각각은, 진공 챔버(212)로부터 이송부(210)를 거쳐 토출 스테이션(206)을 향해 프로덕트를 안내하기 위한 포트를 각기 포함한다.

도 3은 도 2의 냉동 건조기(204)의 예시적인 단면도이며, 진공 챔버(212)의 내부를 도시한다. 구체적으로는, 진공 챔버(212)는 냉동 건조를 위해 동결된 입자를 수용하고 이송하도록 적응된 회전 드럼(302)을 수용한다. 드럼(302)은, 전방 플레이트(306)와 후방 플레이트(308)에 의해 각각 종단된, 원통형의 메인부(304)를 구비한 일반적으로 원통 형상으로 되어 있다. 이송부(208)는, 전방의 말단부(222)의 원뿔을 통해 진공 챔버(212) 내로 밀폐된 방식으로 이송부(208)의 아웃터 쉘의 내측을 횡단하고 드럼 내로 프로덕트 유동을 안내하기 위해 드럼(302)의 내부 내로 전방 플레이트(306)를 거쳐 돌출하는 장입 퍼널(310)을 포함한다.

도 4는, 도 3의 드럼(302)의 추가의 예시적인 차단 단면도이며, 메인부(304)와, 전방 및 후방 플레이트(306 및 308)를 보다 상세하게 보여주고 있다. 부분(304, 306 및 308)들은 볼트형 결합(402)에 의해 서로에 대해 영구적으로 연결 또는 장착될 수 있다. 전방 플레이트(306)는 중앙 개구(404)를 포함하는 원뿔 형태로 설계되는데, 즉, 전방 플레이트(306)는 그 동심의 이너 플랜지(408)가 (메인부(304)에 연결되는) 아웃터 플랜지(410)로부터 드럼(302)의 대칭의 축(412)을 따라 투영된 상태로 오프셋되어 있는, 외향으로 경사진 칼라(406)를 포함한다.

드럼(302)의 메인부(304)는, 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 벽으로서 구현될 수 있거나, 또는 로딩 및 냉동 건조 중에 입자의 운반을 위한 고체의 (내측) 벽을 갖는 적어도 부분적으로 이중의 벽으로서 구현될 수 있다. 도 1의 과제(116)에 관해 입자의 이송에 관련될 수 있는 각종 측면들을 상세히 논의하였다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 개구(404)는 드럼(302)에 결합하지 않고 이송부(208)에서 드럼(302) 내로 장입 퍼널(310)의 돌출을 허용한다. 적어도 개구(404)의 사이즈와 관련해서, 전방 플레이트(306)는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 과제(128)에 따라 드럼(302)의 로딩을 허용하도록 구성된다.

소정 실시형태들에서, 후방 플레이트(308)는, 대칭의 축(412)을 따라 아웃터 플랜지(418)에 대해 오프셋된 외측으로 경사진 이너 플랜지(416)를 포함하는 칼라(414)를 구비한 개방된 원뿔로서, 전방 플레이트(306)와 유사하게 형성된다. 후방 플레이트(308)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 축(412)을 따라 플레이트(308)에 대한 평면도의 형태로, 도 5에 더 도시되어 있다. 플레이트(308)의 이너 플랜지(416)는, (도 4에서 볼 수 있듯이) 전방 플레이트(306)의 개구(404)와 사이즈에 있어 유사할 수 있는 개구(420)를 둘러싸고 있다. 사실상, 과제(130 및 132)(도 1)에 따라 증기 투과성을 제공하기 위한 최대 개구가 요구될 경우, 전방 플레이트(304) 및 후방 플레이트(306)에 있어서의 하나의 중앙 개구(404, 420)의 최대 사이즈는 드럼(302)의 요구되는 로딩 능력에 의해서만 각각 제한된다.

드럼(302) 내부에 입자를 유지하기 위해, 전방 및 후방 플레이트(306 및 308)에 있어서의 개구(404 및 420)의 사이즈는 충분히 제한된다. 일부 실시형태들에서, 전방 및 후방 플레이트(306 및 308) 각각은 칼라(406 및 414)를 제각기 구비하고, 이들 칼라는 도 4에 도시된 바와 같이 수평의 회전의 축(412)에 수직으로 측정되는 폭 "426"을 갖는다. 폭 "426"은, 벌크 프로덕트의 최대 장입 레벨을 결정하는 의미에서, 본질적으로 수평으로 배향된 회전 드럼(302)의 깊이로서 이해되어야 한다. 그러므로, 깊이 또는 폭 "426"는, 도 1의 과제(118 및/또는 120)와 관련하여 논의된 바와 같이 원하는 배치 사이즈(batch size)를 제공하기 위해, 또한, 과제(130 및/또는 132)에 대해 개구(404 및 420)가 초크 유동 제한(choke flow limitations)을 회피하기 위해 충분히 원하는 투과성을 제공하도록 선택되어야 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 선택사항으로서, 후방 플레이트(308)는 메인부(304) 등의 드럼(302)의 다른 구성요소에 대한 영구적 또는 탈착가능한 장착을 위해 별개의 구조물로서 제조될 수 있다. 예를 들어, 드럼은, 요구되는 서포트, 커넥터의 수 및 유형, 승화 증기에 대한 투과성, 입자 장입 레벨 등에 따라 상이하게 설계된 후방 플레이트의 집합으로부터 취한 하나의 플레이트를 갖출 수 있다. 추가적으로, 또는 대안으로서, 전방 플레이트(306)가 별개의 엔터티로서 제공될 수 있다.

후방 플레이트(306) 및/또는 전방 플레이트(308)는, 드럼 내에서 입자의 혼합 및/또는 이송, 및/또는 드럼으로부터 입자의 언로딩 등에 기여하기 위한 배플, 가이딩 퍼널 등과 같은 수단을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 회전 드럼(302)을 수용하는 냉동 건조기(204)의 실시형태를 전체적으로 참조하면, 진공 챔버(212)는, 일반적으로 냉동 건조 공정에서 공정 볼륨(314)을 제공하도록 작동한다. 공정 볼륨(314)은 드럼(302)의 내부의 부분(316)과 드럼의 외부의 부분(318)을 포함한다. 드럼(302)이 공정 볼륨(314) 내에 전체적으로 포함되기 때문에, 진공 조건을 제공하는 과제와 함께 폐쇄 조건(closed conditions)(무균 상태 및/또는 격리)을 제공하는 과제가 진공 챔버(212)에 할당된다(아래에 논의되는 중공의 지지축(312)인 경우에는 연결 유닛(424)에 할당된다).

몇몇 실시형태에서, 드럼(302)은 진공 챔버(212) 내에서 (오로지) 중공의 지지축(312)에 의해 지지된다. 지지축(312)은 그 자체가 베어링(도 2의 투영도에서 226; 도 3의 단면도에서 320)에 의해 지지된다. 진공 챔버를 횡단하는 회전축에 대해 밀봉이 요구되고, 여기서 환경(230)에 대해 공정 볼륨(314)의 밀봉적 폐쇄를 유지하기 위해 진공 트랩(228 및 322)이 제공된다. 진공 챔버(228 및 322)는, 베어링(226)의 누설의 경우에 공정 볼륨(314)의 오염을 회피하기 위해 저 진공 조건(공정 볼륨(314)의 진공 조건 미만)으로 유지된다.

개략적으로 나타낸 구동 메커니즘(324)은 지지축(312)의 제어가능한 회전을 제공한다. 연결 유닛(424)을 거친 드럼(302)과 지지축(312)의 강체적 장착에 의해 드럼(302)에 회전이 전달된다. 지지축(312)은 중공이고, 여기서, 지지축(312)의 내부 볼륨(326)은, 드럼(302)에 가열 매체, 냉각 매체, 세정 매체, 및/또는 살균 매체를 제공하는 것, 드럼(302)과 관련되어 배치된 감지 장비(온도 프로브, 습도 프로브 등)를 위한 전원 및/또는 신호선을 제공하는 것과 같은 예시적인 목적을 위해, 회로, 배관(tubing) 등의 연결 라인들을 안내하는데 사용될 수 있다.

연결 유닛(424)은, 지지축(312)에 대한 드럼(302)의 견고하고 영구적인 연결을 위해 마련됨으로써, 드럼의 전반적인 지지를 허용하고, 드럼에 회전을 전달하고, 드럼의 일정 또는 조정가능한 경사를 허용하는 간단한 수단을 구성한다(도 1을 참조하여 논의된 과제(126)). 도 4 및 도 5는 4개의 커넥터(428, 및 502 내지 508)를 갖춘 연결 유닛(424)을 보여주는데, 여기서, 예를 들어, 커넥터(502 및 506)는 드럼 내로 그리고 드럼 밖으로 냉각 및/또는 가열 매체를 안내하기 위한 배관을 연결하기 위해 제공될 수 있다. 커넥터(508)는 드럼(302)에 세정/살균 매체를 공급하기 위한 관을 연결하는데 이용될 수 있고, 커넥터(504)는 센서 라인들을 연결하는데 이용될 수 있다. 커넥터(428)는 양측, 즉, 지지축(312)의 내부(326)를 향한 측과 드럼(302)의 다른 구성요소들을 향한 측에서의 대응하는 연결 라인을 연결하는데 적용된다. 지지축(312)의 내부(326)가 공정 볼륨(314)의 외부로 간주되는 경우, 연결 유닛(424)은, 지지축(312)에 장착되었을 때, 바람직하게는 밀폐된 밀봉(hermetic sealing)를 제공하고, 상기 밀폐된 밀봉은, 공정 볼륨(314) 내의 무균 상태의 보호와 격리의 제공 중 적어도 하나를 포함하는 폐쇄 조건의 의미에서, 커넥터(428)가 공정 볼륨(314)의 밀폐된 폐쇄(hermetic closure)를 제공하는 것을 포함한다. 커넥터는, 선택사항으로, 관, 배관, 전원 회로 등의 횡단하는 임의의/모든 연결 라인들을 밀봉한다.

도 3에 나타낸 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 수평선(329)에 대한 드럼(302)의 축(412)의 각도 "328"만큼, 드럼(302)이 영구적으로 경사질 수 있고(즉, 경사가능함), 이것은, 예를 들어, 드럼(302)에 있어서의 자기-세정(CiP) 및/또는 자기-살균(SiP)의 특성을 실현하기 위해 제공될 수 있다. 경사각 "328"으로부터 얻어지는 다른 가능한 혜택은, 로딩된 입자들이 언로딩을 위한 플레이트(306)의 개구(404) 부근에 모이는 경향을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 드럼(302)의 경사는, 로딩 및/또는 냉동 건조 중에 존재할 경우, 드럼(302)의 로딩 능력을 다소 제한하는 경향을 갖는다. 이러한 경향은, 전방 플레이트(306)의 개구(404)의 설계를, 후방 플레이트(308)에 있어서의 개구(420)보다 작게하는 것으로 인도한다.

개구(404 및 420)는 드럼(302) 밖으로 승화 증기의 통과를 허용하는 과제(130 및 132)(도 1 참조)를 달성하기 위한 통기공으로서 기능한다. 전방 플레이트에 있어서 동일(또는 거의 동일한) 사이즈의 하나의 장입 개구만 구비한 종래의 드럼과 비교하여, 드럼(302)은 동일한 최대 장입 레벨(426)에 대해 증기를 뿜어내기 위해 이용가능한 개구를 2배 제공하도록 구성될 수 있다.

도면 중에 도시된 후방 플레이트(308)에 대해서, 지지축(312)에 연결하고 동시에 드럼에 대한 충분한 기계적인 안정성을 제공하면서 증기 투과성을 제공하는 요구조건은, 적절히 설계된 바(422) 및 승화 증기의 통과를 허용함에 개구(420)를 완전히 이용가능하도록 개구(420)로부터 오프셋되어 있는 연결 유닛(424)에 의해 달성되어 왔다. 지지축(312)에 대한 신뢰성 있는 연결을 달성하기 위한 요구조건과 관련하여, 바(422)와 연결 유닛(424)은, 드럼(302)의 중량 및 요구되는 회전 속도 등의 설계 관련 파라미터에 적응된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같은 4개의 바(422) 대신에, 다른 실시형태들에서는 더 많거나 더 적은 바들이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 연결 유닛(424)은 사이즈에 있어(또한, 예를 들어, 커넥터의 요구되는 수에 따라) 보다 크거나 보다 작게 설계될 수 있고, 또한 그 오프셋은 지지 요구조건과 투과성 요구조건에 따라 조정될 수 있다.

도 4에서는 개구(404 및 420)를 유사한 사이즈로 도시하였지만, 다른 실시형태들에서, 전방 및 후방 플레이트 각각에 사이즈에 있어 상이한 하나의 중앙 통기공이 제공된다. 예를 들어, 개구(420)는 개구(404)보다 작거나 크게 설계될 수 있다. 특정 실시형태들에 따르면, 개구(420)의 사이즈는, 요구되는 최대 장입 레벨 "426", 후방 플레이트(308)의 요구되는 기계적 안정성 등에 따라 설계될 수 있다. 증기 투과성의 요구조건 또한 고려되어야 한다. 이와 관련하여, 개구(420 및 404) 각각으로부터 진공 펌프로의(즉, 공정 볼륨(318)을 거쳐 튜브(216)의 개구(332)로의) 승화 증기의 각각의 상대적인 유동 경로가 고려되어야 한다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 냉동 건조기 구성에 있어서, 통기공(420 및 404)으로부터 개구(332)를 향한 수증기의 유동 경로는 길이에 있어 동등하지 않다. 이것이, 명확성을 기하기 위해, 도 4에 있어서 통기공(420)으로부터 개구(332)를 향한 유동 경로를 나타내는 화살표(430)와, 통기공(404)으로부터 개구(332)를 향한 유동 경로를 나타내는 화살표(432)로 도시되어 있다.

본 발명은 어떤 특정한 메커니즘(들)로 한정되는 것을 의도하지 않으나, 유동 경로(430 및 432)의 동등하지 않은 길이는, 개구(404)와 비교하여 진공 펌프에 보다 가까이 위치되어 있는 개구(420)가 개구(404)보다 초크 유동 조건의 경향이 있는 결과를 가져올 수 있다. 이 잠재적으로 가능성 있는 관찰의 견지에서, 드럼(302)은, 선택적으로, 개구(404)의 사이즈에 비해 개구(420)의 사이즈를 증가시킴으로써 적응될 수 있다. 바람직한 실시형태들에서, 개구(420)의 사이즈를 증가시키는 것은, 도 3에 예시된 바와 같은 드럼(302)의 경사(328)의 견지에서 최대 장입 레벨 "426"을 감소시키지 않는다.

동등한 사이즈를 갖는 통기공들이 요구되는 다른 실시형태들에서, 일 구성예가 점선 화살표 "431" 및 "433"로 도 4에 나타내어져 있다. 이 실시형태에서, 진공 펌프에 대한 연결은 개구(420 및 404)로부터의 유동 경로 길이(및 그 곡률)가 대략 동등하도록 구성된다. 도 3에 도시된 구성을 참조하면, 튜브(216)는, 예를 들어, 적절히 아래 또는 위로부터 진공 챔버(212)에 가운데에 연결될 것이다.

다른 예시적인 실시형태에 따르면, 칼라(414)의 하나 이상의 부분이 투과성을 갖도록 만들어질 수 있다. 원하는 최대 장입 레벨에 따라가기 위해서, 이와 관련하여 대응하는 칼라부들에 메쉬 또는 직물 재료가 제공될 수 있다. 일반적으로, 메쉬 또는 직물에 있어서의 개구는 적어도 원하는 최소 사이즈를 갖는 입자들(예컨대, 마이크로 입자들)을 드럼 내에 유지하기 위해 요구되는 것보다 커서는 안되며, 이것은 불규칙적으로 형성된 마이크로그래뉼과는 반대로, 본질적으로 둥근 마이크로펠릿에 대해서 보다 달성하기 용이하다.

몇몇 실시형태들에서, 후방 플레이트(308)의 플랜지(418)로 연장하는, 바(422)들과 유사한 하나 이상의 스테빌러티 요소들이 제공된다. 위에서 논의된 바와 같이, 칼라(들)(414)의 하나 이상의 부분이 메쉬 또는 직물로 대체된다. 이 메쉬 또는 직물은 각각의 바들 사이에 스트레칭되어 있거나 사이에 걸쳐있을 수 있다. 이 메쉬/직물은 큰 기계적 안정성을 제공할 수 없을지라도, 드럼 내부에 입자를 유지하도록 동작한다.

다른 실시형태들에서, 기계적인 안정성은, 중앙 통기공에 더하여 또는 중앙 통기공의 대안으로서, 예를 들어 (메쉬가 아닌 입자보다 큰 사이즈를 갖는) 개구의 패턴 등의, 개구의 배치를 포함하는 (후방) 플레이트에 의해 제공된다. 이 개구들은 홀, 슬롯 또는 절결부를 포함할 수 있다. 일 예에서, 슬롯들은, 중앙 허브에 부착된 자전거 바퀴의 스포크들 사이의 공간과 유사하게, 중앙점으로부터 복수의 바 사이의 자유 공간에 의해 구성될 수 있다. 도면들은 지지축(312)과의 연결을 위한 중앙 연결 유닛(424)을 갖춘 드럼(302)을 보여주고 있다. 다른 실시형태들은, 예를 들어, 지지축으로부터 연장하거나 그러한 지지축을 형성하는 대응하는 복수의 바와의 연결을 위한 둘 이상의 이러한 연결 유닛을 포함한다.

전방 및 후방 플레이트(306 및 308)에 있어서의 개구(404 및 420)는, 제각기, 고정된 사이즈/직경의 것으로서 설명되어 있다. 다른 실시형태들에서, 전방 및/또는 후방 플레이트는 조정가능한 사이즈/직경을 갖는 중앙의 통기공과 같은 개구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 실시형태들에서, 드럼에는 멤브레인, 리드, 메쉬 또는 직물 등에 의해 일시적으로 피복될 수 있는, 고정된 개구가 구비될 수 있으며, 그 피복의 레벨은 완전 피복, 부분적인 피복 그리고 피복 없음 사이에서 변동할 수 있다. 예를 들어, 플렉서블하거나 탄성을 지닌 직물이 채용되어, 원하는 장입 레벨, 드럼 경사, 및/또는 초크 유동 조건을 회피하기 위해 요구되는 바에 따라, 필요에 따라, 부응하여 스트레칭되거나 사이에 걸쳐지게 될 수 있다(예컨대, 당해 직물이 승화 증기에 대해 투과성을 갖지 않거나 또는 부분적으로만 투과성을 가질 경우). 일반적으로, 통기공과 같은 투과성을 갖는 영역은 자동적으로 제어가능하고, 및/또는 여러 생산 운용에 대해 수동적으로 준비될 수 있는 것이 바람직하다. 조정가능하고 또한 선택적으로 제어가능한 투과성은, 드럼의 적용성(예컨대, 상이한 배치 사이즈 등)에 대한 향상된 유연성을 제공하게 된다.

전방 플레이트(404) 및 후방 플레이트(420) 각각은, 도시된 바와 같이, 하나의 벽으로서, 또는 이중의 벽으로서, 또는 예를 들어 하나의 플레이트의 영역은 하나의 벽으로, 그리고 어느 한 플레이트의 다른 영역은 이중의 벽 등인, 여러 구성들 중 임의의 조합으로 구성될 수도 있다. 예시적인 일 실시형태에서, 중앙의 대칭축을 기준하여 보다 큰 직경의 제1의 둘레방향 칼라가 가열 및/또는 냉각 장비, 및 세정/살균 장비를 포함하는 이중의 벽 구조를 포함하고, 제2의 둘레방향 칼라가 보다 작은 반경으로 배치되고, 가열 등을 위한 어떤 추가적인 장비없이 하나의 벽 구조를 포함한다. 이너 칼라는, 그러면, 드럼 내부에 입자들을 유지하기 위해 적응된 메쉬 또는 증기 투과성의 구조를 포함하고, 아웃터 칼라는 불투과성일 수 있다.

도 6은, 드럼(600)과 지지축(602) 사이의 연결 구성을 위해 상정되는 여러 설계 옵션에 대한 개략적인 설명을 제공하는데, 여기서 드럼(600)은 후방 플레이트(604)와 메인부(606)를 포함하고, 당해 후방 플레이트(604)를 통해 축(602)에 접속한다. 일 실시형태에서, 도 6의 상부는, 일부를 형성하며 또한 축(602)으로부터 연장하여, 후방 플레이트(604)에 배치된 다수의 연결 유닛(610 및 611)과 연결되는 바(608)을 보여주는데, 여기서 후방 플레이트(604)는 회전/대칭축(616)으로부터 수직하게 측방향으로 연장하는 것으로 도시되어 있지만, 예각 또는 둔각으로 측방향으로 연장할 수도 있다. 후방 플레이트(604)의 외부 표면에 걸쳐 하나의 원 또는 원들 및/또는 다른 패턴으로의 연결 유닛(610)의 구성에 따라, 원하는 장입 레벨을 고려하여, 후방 플레이트(604)에 위에 투과성 영역들이 분포될 수 있다.

일 예에서, 후방 플레이트의 내측 부분은 통기공으로서 기능하는 하나 이상의 리세스 또는 개구를 포함하고, 연결 유닛(610)들은 후방 플레이트(604)를 따라 둘레방향으로 배열되도록 제공되는데, 즉, 연결 유닛(610)들은 솔리드 칼라 상에 배열된다. 전원, 신호선, 배관, 파이핑 등의 임의의 종류의 연결 라인(612)들이 바(608)(의 내부)를 따라 드럼(600)을 향해 연장할 수 있다.

도 6의 하측 절반에서는, 후방 플레이트 또는 그 후방 플레이트 자신의 메인 바디의 바의 형상에 대한 여러 설계 옵션들이 도시되어 있다. 지지축(602)는 중앙 연결 유닛(614)에 장착된다. 연결 유닛(614)과 플랜지(618/619/620) 사이에서 연장하는 프로파일(622 내지 632)은 대응하는 후방 플레이트들의 가능한 형상들을 도시하려는 것이며, 여기서 이 형상들은 연결 유닛(614)에 대해 축(616)을 따른 플랜지(618, 619 및 620)의 오프셋에 따라 또한 변동할 수 있다. 드럼(600)이, 진공, 즉 당해 드럼의 내부와 외부 사이에 실질적인 압력차가 없는 내에 채용되는 경우에, 드럼의 기계적인 안정성에 대해 특정한 관련된 요구조건은 없다.

일직선의 바/후방 플레이트 프로파일(628)은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시형태와 부합한다. "622 및 624"와 같은 다른 구성들은, 일직선의 프로파일이지만, 오프셋이 상이한 프로파일을 포함할 수도 있다. 프로파일(624)은 오프셋을 보여주지 않으며, 프로파일(622)는 네거티브 오프셋을 갖고, 즉 축(602)이 메인부(606)에 대해 드럼(600) 내로 연장한다. 이 후자의 설계 옵션은, 투과성의 제공에 있어 이용가능한 큰 영역으로 인하여, 잠재적으로 큰 증기 투과성을 제공하고, 드럼의 로딩 능력은, 드럼(600) 내로 돌출하는 축(602)에 의해 본질적으로 방해받지 않는다. 이 설계는, 예를 들어, 축(602)과 메인부(606) 사이에 추가적인 지지 바들을 제공하여 기계적인 안정성을 향상시킬 가능성을 제공한다.

오프셋 "618"을 고정으로 유지함은, 일직선의 프로파일 "628" 이외에, 다른, 예컨대 만곡된 프로파일들은, 도 6에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 오목한 "626" 또는 볼록한 "630, 632" 프로파일들로 여겨진다. 만곡된 프로파일은 승화 증기에 대한 투과성을 갖는 보다 큰 개구 영역을 가능하게 하고, 이에 의해 증기 유출 속도를 감소시키도록 작용할 수 있는데, 여기서 증기는 축(616)에 대해 평행하게 흐를 필요는 없고, 임의의 방향으로 흐를 수 있다.

예컨대, 프로파일 "626 내지 632"로 나타내는 등의 각종 설계 옵션들 중 둘 이상이 결합되어, 지지축에 의한 드럼의 신뢰성 있는 지지와 더불어 충분한 기계적 안정성을 제공하면서, 커다란 개구에 관한 추가의 유연성을 허용한다.

도 7은, 도 2 내지 도 5의 드럼(302)을 포함하는 냉동 건조기(204)의 작동 "700"을 나타내는 흐름도이다. 일반적으로, 냉동 건조기(204)는 진공(702)하 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 공정에서 이용될 수 있다. 단계 "704"에서, 냉동 건조기(204)에 입자가 채워진다. 구체적으로는, 이송부(208)를 통해 드럼(302)에 입자가 로딩된다. 냉동 건조 중인 입자들이 드럼에 로딩되고 로딩 공정은 최대 장입 레벨 "426"과 같은 원하는 장입 레벨에 도달할 때까지 계속된다. 로딩되어진 냉동된 입자들의 응집을 방지하기 위해서, 드럼(302)은 로딩 절차 중에 회전되고 있는 것이 바람직하다.

단계 "706"에서, 로딩된 입자들이 냉동 건조된다. 바람직한 실시형태들에서, 냉동 건조 공정은, 입자들이 드럼 밖으로 운반되는 것을 피하면서, 증기 승화를 최대화하고, 이에 의해 건조 시간을 최소화하도록 제어된다(단계 "708"). 드럼(302)에는 승화 증기의 유동 속도를 입자 손실에 있어서의 임계점 미만으로 유지하기에, 즉, 초크 유동 제한이라고 부르는 조건을 회피하기에 충분한 통기공으로서 작용하는 최적화된 개구(404 및 420)가 제공된다. 그럼에도 불구하고, 또 다른 배치에서, 이 공정은 초크 유동 조건 근방이지만 그 약간 미만에서 구동될 수 있다. 구체적인 공정 조건(공정 체제)은 선택된 프로덕트 사양에 좌우된다. 예를 들어, 최소 임계값 미만의 사이즈를 갖는 마이크로 입자의 작은 손실은 용인될 수 있거나 심지어 어떤 경우에는 혜택이 있을 수 있다. 입자 손실(과도한 손실)을 회피하도록 공정 효율이 감소되어야 하지만, 그럼에도 불구하고, 본 명세서에 설명된 최적화된 드럼 장치를 채용하면 종래의 드럼 설계에 의해 도달할 수 있는 그 이상의 공정 효율에 다다를 수 있다.

단계 "710"에서, 건조 공정이 종결되는데, 즉, 프로덕트 배치가 요구되는 수준의 건조도에 도달한다. 이어서 입자들이 드럼(302)으로부터 언로딩되고, 최종 수령처에 채워지기 위한 장입 스테이션(206)으로 이송부(210)를 거쳐 냉동 건조기(204)로부터 토출된다. 단계 "712"에서는, 예컨대, 진공 챔버(218)와 회전 드럼(302)을 포함하는 냉동 건조기(204)의 세정 및/또는 멸균(예컨대, CiP 및/또는 SiP)를 행함으로써 공정 "700"이 종결된다.

본 발명에 따른 장치의 실시형태들은, 멸균이고, 동결 건조되고, 벌크웨어 등의 균일하게 보정된 입자의 생성을 위해 이용될 수 있다. 그 결과물은 자유 유동될 수 있으며, 먼지가 없으며 균질일 수 있다. 이러한 프로덕트는 취급성이 양호하며, 또한 액체 상태에서 상성이 없거나(incompatible) 또는 짧은 시간 동안만 안정하여, 종래의 냉동 건조 기술에 대해서는 부적합할 수도 있는 다른 성분들과 용이하게 조합될 수 있다.

본 발명에 따라 갖춰진 냉동 건조기 및 공정 라인으로부터 얻어지는 프로덕트는, 가상적으로는, 종래의 (예컨대, 셀프 타입의) 냉동 건조 공정에 대해서도 적합한 액체 상태 또는 유동가능한 페이스트 상태의 임의의 포뮬레이션, 예컨대, 정밀 화학 및 식품 산업에서의 각종 프로덕트와 함께, 모노클론 항체, 단백질계 APIs, DNA계 APIs; 세포/조직 성분; 백신; 저용해성/생물학적 가용능을 갖는 APIs 등의 경구 고형 제형을 위한 APIs; ODTs와 같이 신속 확산가능한 경구 고형 제형, 경구 확산가능 정제, 스틱 장입 적응(stick-filled adaptation) 등의 포뮬레이션을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적합한 유동가능 재료는 냉동 건조 공정의 혜택을 잘 받아들이는(예컨대, 냉동 건조된 후 안정성이 증가되는) 조성을 포함한다.

본 발명을 각종 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 이러한 설명은 단지 설명을 목적으로 한 것임을 이해해야 한다.

본 출원은 유럽 특허출원 EP 11 008 109.8-1266의 우선권을 주장하며, 완전성을 위해서 본 출원의 특허청구범위의 요지를 아래 열거한다.

1. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 회전 드럼으로서,

상기 드럼은 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함하고;

상기 후방 플레이트는 상기 드럼의 회전 지지를 위한 회전 지지축과 연결되도록 적응되고;

상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는;

회전 드럼.

2. 상기 항목 1에 있어서,

상기 드럼은 상기 냉동 건조기의 상기 진공 챔버 내에서의 사용에 대해 적응되어 있는, 회전 드럼.

3. 상기 항목 1 또는 2에 있어서,

상기 전방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는, 회전 드럼.

4. 전술의 항목들 중 어느 한 항목에 있어서,

냉동 건조 공정 중 초크 유동 제한을 회피하도록, 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 적어도 하나의 투과성이 적응되어 있는, 회전 드럼.

5. 상기 항목 3 또는 4에 있어서,

상기 후방 플레이트의 투과성 및 상기 전방 플레이트의 투과성은, 상기 진공 챔버 내부에 진공을 유지하기 위해 제공되는 진공 펌프까지의, 승화 증기의 각 유동 경로 길이에 따라 서로에 관해 적응되어 있는, 회전 드럼.

6. 전술의 항목들 중 어느 한 항목에 있어서,

상기 후방 플레이트는, 상기 회전 드럼으로부터 상기 승화 증기를 뿜어내기 위한 적어도 하나의 통기공을 포함하는, 회전 드럼.

7. 전술의 항목들 중 어느 한 항목에 있어서,

상기 후방 플레이트는 상기 승화 증기에 대해 투과성을 갖는 메쉬(mesh)를 포함하는, 회전 드럼.

8. 전술의 항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 후방 플레이트는, 측방향으로 연장하는 지지 바들을 통해 지지축과 연결되도록 적응되어 있는, 회전 드럼.

9. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 회전 드럼을 위한 후방 플레이트로서,

상기 드럼은 후방 플레이트에 의해 후단에서 종단되는 메인부를 포함하고; 상기 후방 플레이트는 상기 드럼의 회전 지지를 위한 회전 지지축과의 연결을 위해 적응되어 있고;

상기 후방 플레이트는 상기 회전 드럼 내 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는, 후방 플레이트.

10. 상기 항목 1 내지 8 중 어느 한 항목에 따른 회전 드럼, 및 상기 회전 드럼에 장착된 회전 지지축을 포함하는 장치.

11. 상기 항목 10에 있어서,

상기 회전 지지축은 중공 회전축인, 장치.

12. 진공하에서, 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 냉동 건조기로서, 상기 냉동 건조기는, 동결된 입자를 수용하기 위한 회전 드럼; 및 상기 회전 드럼을 수용하는 정치형 진공 챔버를 포함하고, 상기 드럼은 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함하고,

상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축에 연결되고,

상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과성을 갖는, 냉동 건조기.

13. 상기 항목 12에 있어서,

상기 진공 챔버는 폐쇄(closed) 동작에 적응되어 있는, 냉동 건조기.

14. 폐쇄 조건하에, 냉동 건조된 입자를 생산하기 위한 공정 라인으로서,

상기 항목 12 또는 13에 따른 냉동 건조기를 포함하는, 공정 라인.

15. 상기 항목 12 또는 13에 따른 냉동 건조기를 사용하여 수행되는, 진공하에서, 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 공정으로서,

상기 냉동 건조기의 회전하는 드럼에서 상기 입자를 냉동 건조하는 단계는,

상기 드럼 내부에 상기 입자들이 유지되도록, 투과성을 지닌 후방 플레이트, 그리고 선택적으로는 투과성을 지닌 전방 플레이트를 통한 상기 회전하는 드럼으로부터의 승화 증기의 유동을 제어하는 단계를 포함하는,

공정.

Claims (17)

1. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기의 진공 챔버 내에서 사용하기 위한 회전 드럼으로서, 상기 드럼은 건조 공정이 종료된 후에 냉동 건조된 입자를 언로딩하는데 적응되고,
   상기 드럼은 상기 진공 챔버와 개방 연통하며, 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함하고;
   상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과 연결되도록 적응되고;
   상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기(sublimation vapor)에 대해 투과가능한, 회전 드럼.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 드럼은 상기 냉동 건조기의 상기 진공 챔버 내에서의 사용에 대해 적응되어 있는, 회전 드럼.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과가능한, 회전 드럼.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 적어도 하나의 투과성은 냉동 건조 공정 중 초크 유동 제한을 회피하도록 적응되어 있는, 회전 드럼.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 하나의 투과성은, 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 다른 하나의 투과성 및 유동 경로 길이에 대해 적응되고, 상기 유동 경로 길이는 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 상기 다른 하나로부터, 상기 진공 챔버 내의 진공을 유지하기 위해 제공되는 진공 펌프까지의 승화 증기의 유동 경로의 길이인, 회전 드럼.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 후방 플레이트는 상기 회전 드럼으로부터 상기 승화 증기를 뿜어내기 위한 적어도 하나의 통기공을 포함하는, 회전 드럼.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 후방 플레이트는 상기 승화 증기에 대해 투과가능한 메쉬(mesh)를 포함하는, 회전 드럼.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 후방 플레이트는 측방향으로 연장하는 지지 바들을 통해 지지축과 연결되도록 적응되어 있는, 회전 드럼.
9. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기에서 사용하기 위한 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회전 드럼을 위한 후방 플레이트로서,
   상기 드럼은 상기 후방 플레이트에 의해 후단에서 종단되는 메인부를 포함하는, 후방 플레이트.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회전 드럼, 및 상기 회전 드럼에 장착된 회전 지지축을 포함하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 지지축은 중공 회전축인, 장치.
12. 진공하에서 냉동 건조기는 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 냉동 건조기로서,
    동결된 입자를 수용하기 위한 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회전 드럼; 및
    상기 회전 드럼을 수용하는 정치형(stationary) 진공 챔버를 포함하고,
    상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과 연결되어 있는, 냉동 건조기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 폐쇄(closed) 동작에 적응되어 있는, 냉동 건조기.
14. 폐쇄 조건하에 냉동 건조된 입자를 생산하기 위한 공정 라인으로서,
    제 12 항에 따른 냉동 건조기를 포함하는, 공정 라인.
15. 제 12 항에 따른 냉동 건조기를 사용하여 수행되는, 진공하에서 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 공정으로서,
    상기 냉동 건조기의 회전하는 드럼에서 상기 입자를 냉동 건조하는 단계는,
    상기 드럼 내부에 상기 입자들이 유지되도록, 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 하나의 투과성을 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 다른 하나의 투과성 및 유동 경로 길이에 대해 적응시킴으로써, 투과가능한 후방 플레이트 및 투과가능한 전방 플레이트를 통해 회전하는 드럼으로부터의 승화 증기의 유동을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 유동 경로 길이는 상기 후방 플레이트와 상기 전방 플레이트 중 상기 다른 하나로부터 상기 진공 챔버 내의 진공을 유지하기 위해 제공되는 진공 펌프까지의 승화 증기의 유동 경로의 길이인, 공정.
16. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기의 진공 챔버 내에서 사용하기 위한 회전 드럼으로서, 상기 드럼은 냉동 건조된 입자에 적응되고,
    상기 드럼은 상기 진공 챔버와 개방 연통하며, 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함하고;
    상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과 연결되도록 적응되고;
    상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과가능한, 회전 드럼.
17. 냉동 건조된 입자의 벌크웨어 생산을 위한 진공 냉동 건조기의 진공 챔버 내에서 사용하기 위한 회전 드럼으로서, 상기 드럼은 냉동 건조된 입자를 냉동 건조 동안 드럼에 유지되도록 적응되고,
    상기 드럼은 상기 진공 챔버와 개방 연통하며, 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 의해 종단되는 메인부를 포함하고;
    상기 후방 플레이트는 상기 드럼을 회전 지지하기 위한 회전 지지축과 연결되도록 적응되고;
    상기 후방 플레이트는 상기 입자의 냉동 건조로부터의 승화 증기에 대해 투과가능한, 회전 드럼.

Images