I. Classification des lyophilisateurs expérimentaux : Les lyophilisateurs expérimentaux privilégient des indicateurs de performance tels que la compacité, la légèreté, la multifonctionnalité, la stabilité, la précision du système de mesure et la polyvalence, permettant ainsi de réaliser des expériences de lyophilisation sur divers matériaux. Les principaux critères de classification des lyophilisateurs expérimentaux sont les suivants :
1. Selon la structure
① Lyophilisateur de type cloche : La chambre de lyophilisation et le piège à froid sont des structures supérieure et inférieure séparées ; La chambre de lyophilisation ne dispose pas de fonction de pré-congélation. Ce type de lyophilisateur nécessite une intervention manuelle lors du passage à la lyophilisation après la pré-congélation. La plupart des lyophilisateurs expérimentaux sont en forme de cloche, de structure simple et peu coûteux. La chambre de lyophilisation est généralement recouverte d'un couvercle en verre acrylique transparent pour faciliter l'observation du processus.
2. Lyophilisateurs in situ : La chambre de lyophilisation et le piège froid sont deux cavités indépendantes. Les étagères de la chambre de lyophilisation sont réfrigérées. Une fois le produit placé dans la chambre, les étapes de pré-congélation et de lyophilisation sont automatisées. Ce type de lyophilisateur présente un processus de fabrication complexe et un coût de production élevé, mais il représente l'avenir de la lyophilisation et constitue un choix idéal pour explorer les procédés de lyophilisation, notamment pour les produits pharmaceutiques, les produits biologiques et autres produits spécifiques.
2. Classification fonctionnelle
① Type à étagères standard : Les matériaux sont placés en vrac dans des plateaux. Ce type d’appareil convient à la lyophilisation des aliments, des médicaments traditionnels chinois et des poudres.
② Type avec capsuleur : Ce type d’appareil convient au séchage des matériaux conditionnés en flacons. Lors de la préparation pour la lyophilisation, le matériau est réparti dans les flacons selon les besoins, les capsules sont vissées et la lyophilisation est effectuée. Après séchage, le système de capsuleur permet de fermer hermétiquement les flacons, empêchant ainsi toute contamination secondaire et la réabsorption d’humidité, et facilitant le stockage à long terme.
③ Type avec collecteur : Des flacons sont reliés à l’extérieur de la chambre de séchage afin de sécher les matériaux agglomérés contre la paroi interne des flacons. Ces flacons servent de récipients et sont reliés au collecteur situé à l’extérieur de la chambre de séchage. Le matériau contenu dans les flacons est chauffé à température ambiante. Le dispositif de commutation du collecteur permet d’ajouter ou de retirer facilement des flacons selon les besoins, sans arrêter la machine.
④ Modèle avec fonction de pré-congélation : Lors de la pré-congélation, un piège à froid sert de chambre de pré-congélation du matériau. Pendant la lyophilisation, ce piège à froid capture l’excès d’humidité. Grâce à cette fonction, le processus de lyophilisation, incluant la pré-congélation et la lyophilisation, est entièrement réalisé dans le lyophilisateur, ce qui garantit une efficacité élevée.
II. Paramètres clés à considérer lors de l’achat d’un lyophilisateur :
1. Température du piège à froid : Le piège à froid est le dispositif qui capture l’humidité pendant la lyophilisation. Théoriquement, plus sa température est basse, plus son pouvoir de capture d’eau est important. Cependant, des températures plus basses nécessitent une puissance frigorifique plus élevée, ce qui augmente le coût de la machine et les frais d’exploitation. La série expérimentale de lyophilisateurs propose plusieurs températures de piège à froid, notamment environ -50 °C et -80 °C. La lyophilisation à -50 °C convient aux produits faciles à lyophiliser, tandis que la lyophilisation à -80 °C est adaptée à certains produits spécifiques. Les expériences montrent que la capacité de capture d'eau s'améliore significativement lorsque la température du piège froid diminue de -35 °C à -55 °C ; cependant, l'amélioration est négligeable en dessous de -55 °C. Par conséquent, sauf exigences particulières, une température de piège froid d'environ -50 °C est optimale.
2. Vitesse de refroidissement : La vitesse de refroidissement reflète la puissance frigorifique du système. À vide, la température du piège froid doit atteindre la température spécifiée en une heure. Par exemple, pour un lyophilisateur dont la température du piège froid est ≤ -50 °C, le temps nécessaire pour que cette température atteigne -50 °C après le début du refroidissement ne doit pas excéder une heure.
3. Vide limite : Le vide limite reflète les fuites du lyophilisateur et l'efficacité de la pompe à vide. Le niveau de vide du lyophilisateur doit se situer dans une plage raisonnable. Un vide excessif nuit au transfert de chaleur et peut ralentir le séchage. Toutefois, le vide limite à vide du lyophilisateur doit impérativement atteindre au moins 15 Pa.
4. Durée de mise sous vide : La durée de mise sous vide du lyophilisateur doit être inférieure à 30 minutes pour réduire la pression de la pression atmosphérique à 15 Pa.
5. Système de contrôle : Les systèmes de contrôle des lyophilisateurs varient en type et en fonction. Pour les lyophilisateurs expérimentaux, principalement utilisés pour l'étude des procédés de lyophilisation et la production pilote à petite échelle, le système de contrôle doit permettre d'afficher et d'enregistrer automatiquement les paramètres du processus de lyophilisation ; de configurer, de modifier et d'exécuter efficacement les programmes de lyophilisation ; et de disposer d'une interface de communication pour faciliter l'acquisition et le stockage des données.
