169708. lajstromszámú szabadalom • Szabályozási eljárás liofilizáláshoz és szabályozási elrendezés az eljárás foganatosítására

169708 3 4 időpontjában az anyag hőmérséklete nagyon megközelíti az eutektikus hőmérsékletet. Mivel a fűtőtest és az anyag hőmérséklete között fenálló kapcsolat igen sok, esetenként változó tényezőtől (anyagösszetétel, vákuum, hőátadási viszonyok stb.) függ, a programtárcsán beállított kikapcsolási időpontban az anyag esetleg már el is érheti az eutektikus hőmérsékletet. Ennek feltétlen megakadályozása céljából a határértékeket az eutektikus hőmérséklettől a szűkségesnél nagyobb távolságra szokták megválasztani, és az anyaghőmérsékletet jelző 19 műszert állandó fel-., ügyelet mellett figyelik, és az eutektikus hőmérséklet megközelítésekor az ábrán fel nem tüntetett manuális kapcsolóval a fűtést azonnal megszakítják. Ha az átlagos anyaghőmérséklet a szublimáció során a biztonsági követelmények kielégítése céljából jóval az eutektikus hőmérséklet alatt van, akkor a liofilizálási folyamathoz szükséges idő jelentősen megnövekszik. Az állandó felügyelet továbbá nemcsak költséges és fárasztó, hanem a selejt veszélye a szubjektív érzékelés következtében nagyobb lesz. A 2. ábrán feltüntetett második (deszorpciós) szakasz során a már liofilizált termék felveszi végső hőmérsékletét. Egyes anyagok, főleg biológiailag aktív készítmények esetében akkor egy legmagasabb előírt hőmérsékletet semmi esetre sem szabad meghaladni, különben a készítmény elvesztheti hatékonyságát. A hőmérséklet pontos beállításának ezért a második fázisban is fokozott jelentősége van. A fenti hátrányos tulajdonságok egyszerű módon megszüntethetők lennének, ha a szabályozást nem a fűtőtest, hanem az anyag hőmérsékletének érzékelése alapján lehetne végezni. Az anyag azonban csak jelentős időbeli késéssel változtatja hőmérsékletét a fűtőtesthez képest, ezért a közvetlen szabályozás a beavatkozás késleltetett, instabil jellege miatt nem terjedt el. Célunk a találmánnyal olyan szabályozási eljárás létrehozása liofilizálási folyamatokhoz, amelyek révén a szublimáció közvetlenül az eutektikus hőmérséklet alatti hőmérséklet-tartományban hajtható végre, amelynél a személyes felügyelet mellőzhető és az eutektikus hőmérséklet elérésének veszélye kizárható. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy az ismert szabályozási rendszer, amelyben a szabályozás a fűtőtest hőmérsékletének empirikus alapjelfüggvénnyel való összehasonlítása alapján történt, kiegészíthető egy ennél lényegesen hosszabb időállandójú második szabályozással, amelynek szabályozó jelét már a tényleges anyaghőmérséklet képezi. A második szabályozási körrel megakadályozható az eutektikus hőmérséklet elérése, a liofilizálás azonban teljes egészében az eutektikus hőmérsékletet megközelítő hőmérsékleten, az ismerteknél 20—60%-kal nagyobb sebességgel történhet. Egy másik felismerés szerint azt a fizikai jelenséget használjuk fel, amely szerint az anyag villamos vezetőképessége a liofilizálás befejeződésekor hirtelen leromlik. A vezetőképesség hirtelen változása alapján megfelelő érzékelő segítségével jelzést kaphatunk a liofilizálás befejeződéséről és a kétkörös szabályozás alapjeleit a deszorpciós szakaszhoz tartozó üzemmód követelményeinek megfelelően átkapcsolhatjuk. A találmánnyal így szabályozási eljárást hozunk létre amelynél a liofilizálásra előkészített, vákuumrendszerhez csatlakoztatott, fagyasztott liofilizálandó termékkel fűtőtest felhasználásával hőt közlünk, a hőközlés során a fűtőtest hőmérsékletét szabályozókörrel szabályozzuk, miközben a szabályozási kör alapjelét előre meghatározott függvény szerint változtatjuk, amelynél a találmány szerint a hőközlés során a liofilizálandó termék hőmérsékletét is érzékeljük, és az így kapott jellel a fűtési folyamatot befolyásoló második szabályozási kört vezérlünk, és a liofilizálandó termék hőmérsékletét az anyag legalacsonyabb olvadási hőmérsékleténél 11-6 C°-kai alacsonyabb hőmérséklet-tartomány elérése után'a szublimációs folyamat befejeződéséig ebben a hőmérséklet-tartományban tartjuk. Az eljárás foganatosítására szabályozási elrendezést hoztunk létre, amely a hofilizálandó terméket tároló edényben elhelyezett első hőmérséklet-érzékelőt, az edénnyel hőt közlő' fűtőtestet és a fűtőtest hőmérsékletét jelző második hőmérséklet-érzékelőt tartalmaz, a második hőmérséklet-érzékelő kimenete és egy alapjelképző függvénygenerátor kimenete különbségképző szabályozóerősítő bemeneteihez van kapcsolva, ennek kimenete a fűtőtest fűtőelemének áramellátását befolyásoló szervvel van összekötve, amelynél a találmány szerint az anyaghőmérsékletet mérő első hőmérséklet-érzékelő kimenete állandó alapjellel vezérelt második szabályozóerősítő szabályozó bemenetéhez csatlakozik, a második szabályozóerősítő kimenete is a fűtőelem áramellátását befolyásoló szervvel van összekötve. A találmány szerinti eljárásnál a kétkörös szabályozás lehetőséget nyújt az anyag hőmérsékletének szűk tartományon belül való tartására, ami a jó hatásfokú és nagy sebességű szublimáció biztosítéka. A liofilizálási idő az ismert eljárásokhoz képest lényegesen csökkenthető. Előnyös hatásként jelentkezik a találmány azon tulajdonsága is, hogy a rendszerben bekövetkező bármely előre nem várt hirtelen változás (például a vákuum hirtelen megváltozása) az anyag hőmérsékletét nem emeli az eutektikus hőmérséklet fölé. Az eljárás foganatosítására szolgáló elrendezés a meglevő liofilizáló berendezésekbe viszonylag egyszerűen beépíthető és ezáltal a nagyon költséges berendezések liofilizálási sebessége megnövelhető és a meghibásodás valószínűsége lecsökkenthető. A találmányt a továbbiakban példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az: 1. ábra a liofilizálási (folyamatot) szabályozó ismert elrendezés vázlata, 2. ábra ismert liofilizálási folyamat hőmérsékletidő diagramja, 3. ábra a találmány szerinti szabályozási elrendezés vázlata, a 4. ábra. a 3. ábra szerinti szabályozási elrendezés villamos egységeinek részletesebb tömbvázlata, az 5. ábra a villamos vezetőképesség-mérő áramkör kapcsolási rajza, a 6. ábra a találmány: szerinti kétkörös szabályozás tömbvázlata, amelynél a két szabályozó kör közös beavatkozó szervhez csatlakozik, a 7. ábra Human Albumin találmány szerinti liofilizálásának hőmérséklet-idő diagramja, a 2