Kdy je primární sušení u konce?

Kdy je produkt kompletně vysušený (zbavený vlhkosti) je alfou i omegou každé lyofilizace. Nejenom protože nedostatečně suchý produkt není hotový - rapidně se snižuje jeho trvanlivost, ale také protože zbytečně dlouhý proces primárního sušení sice vede k uspokojivému výsledku, nicméně zbytečně vytěžuje přístroj a tím negativně ovlivňuje ekonomiku celého procesu. 

Druhý jmenovaný příklad je asi nejčastější chybou v běžné praxi. Může v omezené míře fungovat ve státních laboratořích, ovšem už jakékoliv R&D oddělení soukromé firmy by se mělo zajímat o čas, který je skutečně zapotřebí k vysušení vzorků, protože přechod do výroby by znamenal zbytečné prodražení výsledného produktu. 

Vybíráte-li teprve svůj lyofilizátor, doporučujeme k přečtení také článek Jak vybrat lyofilizátor v našich aplikacích. Zjistíte, které přístroje dovolují svou výbavou použití zde zmíněných metod. 

Pokus - Omyl

Jak ale ověřit, že je produkt úplně suchý, když je zavřený v komoře ve vakuu? V jednoduchém lyofilizátoru nezbude nic jiného, než metoda pokus-omyl, tedy proces sušení postupně zkracovat a vždy vyhodnotit výsledky až po skončení celého procesu a vyjmutí vzorků z přístroje. 

V tomto případě se ale nelze spolehnout na to, že bychom došli k závěru s přesností na hodiny. Zejména, probíhá-li proces ve stolním lyofilizátoru s akrylovou komorou, kde jsou vzorky vystaveny okolním vlivům (teplota, infračervené záření). 

Porovnání teploty produktu a produktových polic

Asi nejjednodušší metodou jak zjistit moment konce primárního sušení je porovnání teploty polic s výsledky teplotních produktových čidel. Měřená teplota produktu bude vždy o něco nižší, než teplota produktové police, na který je produkt umístěn. To protože teplo z police je využíváno k sublimaci ledových krystalů v produktu. Když už nejsou žádné ledové krystaly, které by mohly sublimovat, teplota produktu mírně naroste a srovná se s teplotou produktové police. 

Tato metoda má několik svých "ale". Prvním je skutečnost, že produkt ve vialce s teplotním čidlem bude suchý dříve než u ostatních vialek na stejné produktové polici. To protože drátek teplotního čidla pomáhá přenášet teplo v dané vialce. Totéž platí i když je produkt naléván přímo na produktové police. Je proto vhodné od momentu vyrovnání obou teplot ještě počkat (30 minut až 2 hodiny v závislosti na charakteristice lyofilizovaného produktu). 

Dalším bodem je umístění teplotního čidla ve vialce. Produkt v lyofilizátoru schne vždy odshora dolů, a proto konec drátku teplotního čidla musí být umístěn přesně do středu vialky na samé dno. Je v pořádku, pokud se dna lehce dotýká, ale nesmí být o dno vialky ohnutý nebo stočený k vnitřním stěnám vialky. Samotnou vialku vybavenou teplotním čidlem je vhodné umístit do středu produktové police. 

K této metodě už je zapotřebí lyofilizátor s regulací teploty polic a vybavený teplotními čidly (ideálně pro každou polici jedno). Z laboratorních přístrojů toto splňují AdVantage 2.0 a samozřejmě AdVantage Pro. U polo-provozních (pilotních) lyofilzátorů je obojí standardem. 

Piraniho vakuometr

Nyní se už dostáváme k pokročilejším metodám, které jsou dostupné pouze pilotním lyofilizátorům vybaveným pokročilejším SCADA řídícím systémem (Encore nebo Maestro). 

Přístroj musí být vybaven dvojicí vakuových senzorů. Zatímco kapacitní manometr udává skutečné hodnoty podtlaku v produktové komoře, piraniho vakuometr v kondenzoru bude vykazovat nesprávně vysoké hodnoty, dokud budou v prostředí přítomné vodní výpary z produktu. V praxi to znamená, že primární sušení může být ukončeno v momentě, kdy hodnoty piraniho vakuometru klesnou na stejnou úroveň, jaké ukazuje kapacitní manometr, tedy už neprobíhá sublimace.

Barometric Endpoint

Tato metoda je dostupná pouze pilotním lyofilizátorům s externím kondenzorem. Průchod mezi komorou a kondenzorem lze vybavit tzv. ISO ventiem - klapkou. Tento ventil lze pak na krátkou dobu uzavřít. Pokud v komoře dojde k nárůstu tlaku, znamená to, že jej generuje sublimující voda. Ta je po opětovném otevření ventilu zachycena v kondenzoru. Když k nárůstu tlaku nedojde, již není žádná voda, která by z produktu sublimovala a primární sušení je u konce.