I.실험용 동결건조기의 분류: 실험용 동결건조기는 소형화, 경량화, 다기능성, 안정적인 성능, 높은 정확도의 시험 시스템, 다양한 재료의 동결건조 실험에 적용 가능한 다용도성 등의 성능 지표를 우선적으로 고려하여 선정됩니다. 실험용 동결건조기의 주요 분류 방법은 다음과 같습니다.
1. 구조에 따른 분류
① 벨형 동결건조기: 동결건조실과 콜드 트랩이 상부와 하부로 분리된 구조입니다. 동결건조실에는 예비 동결 기능이 없습니다. 이 유형의 동결건조기는 예비 동결 후 건조 과정으로 전환할 때 수동 조작이 필요합니다. 대부분의 실험용 동결건조기는 벨형으로 구조가 간단하고 가격이 저렴합니다. 동결건조실은 일반적으로 투명한 아크릴 덮개로 덮여 있어 동결건조 과정을 쉽게 관찰할 수 있습니다.
② 현장형 동결건조기: 동결건조실과 콜드 트랩이 두 개의 독립적인 공간으로 구성되어 있습니다. 동결건조실 내부 선반에는 냉장 기능이 있습니다. 재료를 동결건조실에 넣은 후에는 예비 동결 및 건조 과정에 수동 조작이 필요하지 않습니다. 이러한 유형의 동결건조기는 제조 공정이 복잡하고 생산 비용이 높지만, 현장 동결건조기는 동결건조기 개발의 미래 방향을 제시하며, 특히 의약품, 생물학적 제제 및 기타 특수 제품의 동결건조에 적합한 동결건조 공정 연구에 이상적인 선택입니다.
2. 기능별 분류
① 일반 선반형: 재료를 트레이에 대량으로 담아 동결건조하는 방식으로, 식품, 한약재, 분말 재료의 동결건조에 적합합니다.
② 캡핑 장치형: 바이알에 포장된 재료를 건조하는 데 적합합니다. 동결건조 준비 시 필요에 따라 재료를 바이알에 넣고 캡을 닫은 후 동결건조를 진행합니다. 건조 후 캡핑 장치를 사용하여 캡을 단단히 조여 2차 오염 및 수분 재흡수를 방지하고 장기 보관을 용이하게 합니다.
③ 매니폴드형: 플라스크를 건조실 외부에 연결하여 플라스크 내부 벽면에 재료를 회전시켜 건조하는 방식입니다. 플라스크는 건조실 외부의 매니폴드에 연결된 용기 역할을 합니다. 플라스크 안의 물질은 실온에서 가열됩니다. 매니폴드 스위치 장치를 통해 기계를 멈추지 않고 필요에 따라 플라스크를 쉽게 제거하거나 추가할 수 있습니다.
④ 예비 동결 기능형: 예비 동결 과정에서 콜드 트랩은 예비 동결실 역할을 하여 물질을 예비 동결합니다. 건조 과정에서는 콜드 트랩이 수분 트랩 역할을 하여 과도한 수분을 포집합니다. 예비 동결 기능이 있는 경우, 예비 동결 및 건조를 포함한 동결 건조 공정 전체가 동결 건조기 내에서 완료되어 높은 효율을 얻을 수 있습니다.
II. 동결 건조기 구매 시 고려해야 할 주요 요소:
1. 콜드 트랩 온도: 콜드 트랩은 동결 건조 과정에서 수분을 포집하는 장치입니다. 이론적으로 콜드 트랩 온도가 낮을수록 수분 포집 능력이 강해집니다. 그러나 콜드 트랩 온도가 낮아지면 더 높은 냉각 용량이 필요하므로 기계 구매 비용과 운영 비용이 증가합니다. 실험용 동결건조기는 약 -50℃에서 -80℃까지 다양한 콜드 트랩 온도를 제공합니다. -50℃에서의 동결건조는 동결건조가 용이한 제품에 적합하며, -80℃에서의 동결건조는 일부 특수 제품에 적합합니다. 실험 결과, 콜드 트랩 온도가 -35℃에서 -55℃로 낮아질수록 수분 제거 능력이 크게 향상되지만, -55℃ 이하에서는 향상 폭이 크지 않은 것으로 나타났습니다. 따라서 특별한 요구 사항이 없는 한, 약 -50℃의 콜드 트랩 온도가 이상적입니다.
2. 냉각 속도: 냉각 속도는 냉동 시스템의 냉각 용량을 나타냅니다. 무부하 조건에서 콜드 트랩 온도는 1시간 이내에 목표 온도에 도달해야 합니다. 예를 들어, 콜드 트랩 온도가 -50℃ 이하인 동결건조기의 경우, 냉동 시작부터 콜드 트랩 온도가 -50℃에 도달하는 데 걸리는 시간은 1시간을 초과해서는 안 됩니다.
3. 최대 진공도: 최대 진공도는 동결건조기의 누출량과 진공 펌프의 펌핑 효율을 반영합니다. 동결건조기의 진공도는 적절한 범위 내에 있어야 합니다. 과도한 진공은 열 전달을 저해하고 건조 속도를 오히려 감소시킬 수 있지만, 동결건조기의 무부하 최대 진공도는 어떤 경우에도 최소 15 Pa에 도달해야 합니다.
4. 진공 배출 시간: 동결건조기의 무부하 진공 배출 시간은 대기압에서 15 Pa까지 압력을 낮추는 데 30분 이내여야 합니다.
5. 제어 시스템: 동결건조기의 제어 시스템은 종류와 기능이 다양합니다. 주로 동결건조 공정 연구 및 소규모 시범 생산에 사용되는 실험용 동결건조기의 경우, 제어 시스템은 동결건조 공정 매개변수를 실시간으로 표시하고 자동으로 기록할 수 있어야 하며, 동결건조 공정 프로그램을 설정, 수정 및 효율적으로 실행할 수 있어야 하고, 손쉬운 데이터 수집 및 저장을 위한 통신 인터페이스를 갖추어야 합니다.