LIOFILIZZAZIONELIOFILIZZAZIONE

CORSO DI IMPIANTI

DELL’INDUSTRIA FARMACEUTICA

ANNO ACCADEMICO 2006-2007

GENERALITA’GENERALITA’

LIOFILIZZAZIONE = CRIOESSICCAMENTO =

FREEZE-DRYING = CRYODESSICATION

TECNICA DI ESSICCAMENTO CHE PERMETTE DI

OTTENERE, PARTENDO DA UNA SOLUZIONE, UN

SOLIDO POROSO, FRIABILE, IGROSCOPICO E

VELOCEMENTE SOLUBILE (LIOFILIZZATO), PER

CONGELAMENTO DELLA SOLUZIONE E SUBLIMAZIONE

SOTTO VUOTO DEL SOLVENTE.

SOLUZIONE CONGELAMENTOSUBLIMAZIONE

SOTTO VUOTO

ESSICCAMENTO

SECONDARIO

LIOFILIZZATO

SCOPI DELLA SCOPI DELLA

LIOFILIZZAZIONELIOFILIZZAZIONE

OTTENERE UN SOLIDO STABILE NEL TEMPO

PARTENDO DA SOSTANZE FACILMENTE

DEGRADABILI

IMMEDIATA SOLUBILIZZAZIONE DEL SOLIDO

NEL SOLVENTE

OTTENIMENTO DI UN SOLIDO STERILE DA

RICOSTITUIRE (IL PROCESSO PUO’ SOSTITUIRE

LA PREPARAZIONE E LA RIPARTIZIONE DI

POLVERI STERILI PER USO INIETTABILE)

VANTAGGI E SVANTAGGI VANTAGGI E SVANTAGGI

DELLA LIOFILIZZAZIONEDELLA LIOFILIZZAZIONE

VANTAGGIVANTAGGI

SCARSA PERDITA DI ATTIVITA’ PER

PRODOTTI DELICATI E TERMOLABILI

OTTENIMENTO DI UN PRODOTTO

POROSO ED IMMEDIATAMENTE

REIDRATABILE

POSSIBILITA’ DI OTTENERE

PRODOTTI STERILI

DOSAGGIO PRECISO ED ACCURATO

DI PRODOTTO (LIQUIDO) NEI

CONTENITORI FINALI

SVANTAGGISVANTAGGI

ELEVATO COSTO DEI

MACCHINARI

ELEVATI COSTI

ENERGETICI

TEMPI DI PROCESSO

MOLTO LUNGHI (IN MEDIA

24 ORE/CICLO)

ASPETTI TEORICI DELLA ASPETTI TEORICI DELLA

LIOFILIZZAZIONELIOFILIZZAZIONE

FASI DELLA LIOFILIZZAZIONEFASI DELLA LIOFILIZZAZIONE

FASE PREPARATORIAFASE PREPARATORIA

DISSOLUZIONE O SOSPENSIONE

FILTRAZIONE STERILIZZANTE

EVENTUALE RIPARTIZIONE IN CONTENITORI

FASE DI LIOFILIZZAZIONE PROPRIAMENTE DETTAFASE DI LIOFILIZZAZIONE PROPRIAMENTE DETTA

CONGELAMENTO DELLA SOLUZIONE

SUBLIMAZIONE DEL GHIACCIO

ALLONTANAMENTO DEL VAPORE

FASE CONCLUSIVAFASE CONCLUSIVA

CHIUSURA E SIGILLATURA DEI CONTENITORI (SE IL PRODOTTO E’

LIOFILIZZATO NEI CONTENITORI FINALI)

RACCOLTA, MACINAZIONE E SUDDIVISIONE DEL PRODOTTO (SE SI

EFFETTUA LA LIOFILIZZAZIONE IN BULK)

SCHEMA DI SCHEMA DI

LIOFILIZZATORELIOFILIZZATORE

PRECONGELAMENTOPRECONGELAMENTO

LE PROPRIETA’ DEL MATERIALE LIOFILIZZATO DIPENDONO

STRETTAMENTE DAL METODO USATO PER CONGELARE LA

SOLUZIONE DI PARTENZA.

I METODI PIU’ IMPORTANTI SONO:

� CONGELAMENTO LENTO CONGELAMENTO LENTO (1°C/min; PORTA ALLA

FORMAZIONE DI GROSSI CRISTALLI)

�� CONGELAMENTO RAPIDO CONGELAMENTO RAPIDO (10-60°C/sec; SI FORMANO

CRISTALLI MOLTO PICCOLI E IL PRODOTTO FINALE SARA’

SOLUBILE MOLTO PIU’ VELOCEMENTE; CON UN

ABBASSAMENTO DELLA TEMPERATURA ANCORA PIU’ VELOCE

SI FORMA UN SOLIDO AMORFO)

�� CONGELAMENTO CON SOLUZIONI PROTETTIVE CONGELAMENTO CON SOLUZIONI PROTETTIVE (CELLULE O

BATTERI)

DIAGRAMMA DI STATO DIAGRAMMA DI STATO

DELL’ACQUADELL’ACQUA

LA LIOFILIZZAZIONE CONSISTE

FONDAMENTALMENTE IN UNA

SUBLIMAZIONESUBLIMAZIONE.

LO STATO DI AGGREGAZIONE

DELL’ACQUA DIPENDE DAI VALORI DI

TEMPERATURA E PRESSIONE.

PUNTO TRIPLO: PRESSIONE 4.58 PUNTO TRIPLO: PRESSIONE 4.58 mmHgmmHg, ,

TEMPERATURA 0.0075 TEMPERATURA 0.0075 °C°C

AL DI SOTTO DEL PUNTO TRIPLO

L’ACQUA SUBLIMA; POICHE’ IL SUO

PUNTO TRIPLO E’ AL DI SOTTO DELLA

PRESSIONE ATMOSFERICA, IL

GHIACCIO SUBLIMERA’ SOLO A

PRESSIONE RIDOTTA E QUESTO SPIEGA

PERCHE’ LA LIOFILIZZAZIONE VA

CONDOTTA SOTTO VUOTOSOTTO VUOTO.

CONGELAMENTO DI CONGELAMENTO DI

SOLUZIONISOLUZIONII PRODOTTI DA LIOFILIZZARE SONO COSTITUITI GENERALMENTE DA

SOLUZIONI PIU’ O MENO CONCENTRATE, IL CUI CONGELAMENTO E’

DIVERSO DA QUELLO DELL’ACQUA PURA.

QUANDO SI RAFFREDDA PROGRESSIVAMENTE UNA

SOLUZIONE SALINA E SI REGISTRA NEL TEMPO LA

SUA TEMPERATURA SI OTTIENE UNA CURVA COME

QUELLA DEL GRAFICO.

LA TEMPERATURA SCENDE FINO A 0°C E QUI SI

FERMA PERCHE’ L’ACQUA LIBERA IL SUO CALORE

LATENTE DI FUSIONE E CONGELA IN PARTE COME

GHIACCIO PUROGHIACCIO PURO.

LA SOLUZIONE CHE RESTA NON CONGELATA E’ PIU’

CONCENTRATA E LA SUA CONCENTRAZIONE E’

DETTA “EUTETTICAEUTETTICA”.

SE SI CONTINUA AD ABBASSARE LA TEMPERATURA

NEL GRAFICO SI TROVERA’ UN ALTRO GRADINO

CHE CORRISPONDE ALLA TEMPERATURA A CUI

CONGELA LA SOLUZIONE. QUESTA TEMPERATURA

E’ DETTA TEMPERATURA EUTETTICATEMPERATURA EUTETTICA O PUNTO PUNTO

EUTETTICOEUTETTICO.EUTETTICO DEL CLORURO DI

SODIO

TEMPERATURE TEMPERATURE

EUTETTICHEEUTETTICHE

IL GRAFICO MOSTRA ALCUNE TEMPERATURE EUTETTICHE DI

SOLUZIONI ACQUOSE DILUITE DI VARI SALI. IL PUNTO EUTETTICO E’

DIVERSO PER OGNI SALE; INOLTRE GLI EUTETTICI DI MISCELE DI

SALI SONO PIU’ BASSI DEGLI EUTETTICI DEI SINGOLI SALI E DEVONO

ESSERE DETERMINATI SPERIMENTALMENTE.

DETERMINAZIONE ZONA DETERMINAZIONE ZONA

EUTETTICAEUTETTICA

PER EFFETTUARE CORRETTAMENTE UNA

LIOFILIZZAZIONE E’ NECESSARIO CHE LA MISCELA DA

LIOFILIZZARE SIA COMPLETAMENTE CONGELATA,

CIOE’ PORTATA AD UNA TEMPERATURA AL DI SOTTO AL DI SOTTO

DEL SUO PUNTO EUTETTICODEL SUO PUNTO EUTETTICO, CHE VA DETERMINATO DI

VOLTA IN VOLTA.

CI SONO DIVERSI METODI SPERIMENTALI, TRA CUI IL

PIU’ SEMPLICE E’ QUELLO DI MISURARE LA

CONDUCIBILITA’CONDUCIBILITA’ O LA RESISTENZARESISTENZA DEL MATERIALE

CONGELATO.

QUANDO LA RESISTENZA E’ INFINITARESISTENZA E’ INFINITA SI HA LA

CERTEZZA DI ESSERE AL DI SOTTO DELLA

TEMPERATURA EUTETTICA.

ESSICCAMENTO SOTTO ESSICCAMENTO SOTTO

VUOTOVUOTO

QUANDO IL PREPARATO E’ STATO CONGELATO VIENE SOTTOPOSTO AL

VUOTOVUOTO PER PERMETTERE LA SUBLIMAZIONE DELL’ACQUA (ESSICCAMENTO ESSICCAMENTO

PRIMARIOPRIMARIO).

APPLICARE IL VUOTO HA IL DUPLICE SCOPO DI CONSENTIRE ALL’ACQUA DI

ARRIVARE SOTTO IL PUNTO TRIPLO E QUINDI SUBLIMARE, E DI PERMETTERE

AL VAPORE DI ALLONTANARSI VELOCEMENTE DAL PRODOTTO.

IL VAPORE VIENE CONVOGLIATO VERSO UN CONDENSATORE REFRIGERATOCONDENSATORE REFRIGERATO

SU CUI IL VAPORE CONDENSA COME GHIACCIO SOTTRAENDOSI

ALL’AMBIENTE (1 g DI ACQUA A 0,1 Torr = 9500 LITRI).

QUANDO IL PRODOTTO ED IL CONDENSATORE ARRIVANO ALLA STESSA

TEMPERATURA (VALORI DI VUOTO TRA 0.5 E 0.05 Torr) IL TRASPORTO DI

MOLECOLE D’ACQUA TRA LE DUE ZONE CESSA E BISOGNA RISCALDARERISCALDARE LA

MASSA PERCHE’ LA SUBLIMAZIONE CONTINUI.

TRANNE CHE NELLE PICCOLE APPARECCHIATURE DA LABORATORIO, DOVE

IL CALORE E’ APPORTATO DALL’AMBIENTE ESTERNO, E’ SEMPRE RICHIESTO

UN SISTEMA DI RISCALDAMENTO.

RISCALDAMENTO

LA FASE DI RISCALDAMENTO E’

CRITICA PER LA RIUSCITA DEL

PROCESSO. SONO IMPORTANTI:

� LA QUANTITA’ DI CALORE LA QUANTITA’ DI CALORE

FORNITAFORNITA

�� LA DISTRIBUZIONE DEL CALORELA DISTRIBUZIONE DEL CALORE

�� LA DISTRIBUZIONE DEL LA DISTRIBUZIONE DEL

PRODOTTO NEI CONTENITORIPRODOTTO NEI CONTENITORI

�� LA CONCENTRAZIONE DEI LA CONCENTRAZIONE DEI

SOLUTISOLUTI

�� LA VELOCITA’ DI LA VELOCITA’ DI

RISCALDAMENTORISCALDAMENTO

�� SISTEMA DI RISCALDAMENTO SISTEMA DI RISCALDAMENTO

UTILIZZATO (CONDUZIONE, UTILIZZATO (CONDUZIONE,

IRRAGGIAMENTOIRRAGGIAMENTO))

ESSICCAMENTO ESSICCAMENTO

SECONDARIOSECONDARIO

L’ESSICCAMENTO PRIMARIO TERMINA QUANDO

L’ULTIMO FRAMMENTO DI GHIACCIO SUBLIMA; A

QUESTO PUNTO IL CALORE EVENTUALMENTE FORNITO

AL PRODOTTO, NON PIU’ NECESSARIO PER LA

SUBLIMAZIONE, VA A SCALDARE IL PRODOTTO.

A QUESTO PUNTO PUO’ ANCORA ESSERE PRESENTE

ACQUA ADSORBITA SUL MATERIALE, CHE DEVE

ESSERE ALLONTANATA (ESSICCAMENTO SECONDARIO ESSICCAMENTO SECONDARIO

O DESORBIMENTOO DESORBIMENTO). CIO’ SI OTTIENE AUMENTANDO

ULTERIORMENTE IL VUOTO

QUESTA FASE SI RITIENE COMPLETATA QUANDO IL

GRADO DI UMIDITA’ RESIDUA NEL PRODOTTO E’

QUELLA VOLUTA (DI SOLITO 0.10.1--1% PER GLI 1% PER GLI

ANTIBIOTICI, 1ANTIBIOTICI, 1--3% PER VIRUS E BATTERI, 0.53% PER VIRUS E BATTERI, 0.5--2% PER 2% PER

PRODOTTI FARMACEUTICIPRODOTTI FARMACEUTICI)

ALLONTANAMENTO DEL ALLONTANAMENTO DEL

VAPOREVAPORE

IL VAPORE PRODOTTO NELLA SUBLIMAZIONE DEVE

ESSERE ALLONTANATO DALLA CAMERA. QUESTO

RISULTATO SI PUO’ OTTENERE IN TRE MODI:

� CONDENSAZIONE SU SUPERFICI CONDENSAZIONE SU SUPERFICI PIU’ PIU’ FREDDE DEL FREDDE DEL

PRODOTTO (CONDENSATORI)PRODOTTO (CONDENSATORI)

� SOTTRAZIONE DIRETTA A MEZZO DI POMPESOTTRAZIONE DIRETTA A MEZZO DI POMPE

�� ASSORBIMENTO SU SOSTANZE IGROSCOPICHEASSORBIMENTO SU SOSTANZE IGROSCOPICHE

QUESTI TRE SISTEMI HANNO IN COMUNE LA

NECESSITA’ DI SERVIRSI DI POMPE DA VUOTOPOMPE DA VUOTO.

COMPONENTI PRINCIPALI DI UN

IMPIANTO DI LIOFILIZZAZIONE

I COMPONENTI ESSENZIALI DI UN IMPIANTO DI

LIOFILIZZAZIONE SONO:

� AUTOCLAVE

� CONDENSATORE

� GRUPPI FRIGORIFERI PER IL RAFFREDDAMENTO

DELLE SUPERFICI CONDENSANTI E DELLE PIASTRE

TERMICHE

� GRUPPO DI RISCALDAMENTO DELLE PIASTRE

TERMICHE

� GRUPPO DI VUOTO

AUTOCLAVE

PIASTRA DI AUTOCLAVE

1= ENTRATA FLUIDO

RAFFREDDAMENTO O

RISCALDAMENTO

2=USCITA FLUIDO

3=PIASTRA

AUTOCLAVE O CAMERA DI

ESSICCAMENTO

1=ISOLANTE TERMICO

2=VASSOIO 3=PIASTRA

4=COLLEGAMENTO COL

CONDENSATORE

POMPE DA VUOTOPOMPE DA VUOTO

LE POMPE USATE NEI LIOFILIZZATORI DEVONO ESSERE CAPACI DI ELIMINARE

DALLA CAMERA DI ESSICCAMENTO SIA GAS CHE VAPORI.

LE POMPE DA VUOTO POSSONO ESSERE CLASSIFICATE IN POMPE MECCANICHEPOMPE MECCANICHE

E POMPE STATICHEPOMPE STATICHE.

LE POMPE MECCANICHEPOMPE MECCANICHE ESPELLONO CICLICAMENTE UN VOLUME DI GAS

DALL’AMBIENTE NEL QUALE SI DEVE FARE IL VUOTO; ESEMPI DI QUESTE

POMPE SONO LE POMPE ROTATIVEPOMPE ROTATIVE E LE POMPE A STANTUFFOPOMPE A STANTUFFO.

LE POMPE STATICHEPOMPE STATICHE SI BASANO SUL PRINCIPIO DELL’ASPIRAZIONE E

TRASCINAMENTO DI UN FLUIDOTRASCINAMENTO DI UN FLUIDO MEDIANTE UN ALTRO FLUIDO CHE SI MUOVE A

GRANDE VELOCITA’. SONO LE POMPE AD EIETTORELE POMPE AD EIETTORE DI VAPORE, ACQUA OD

OLIO, E LE POMPE A DIFFUSIONELE POMPE A DIFFUSIONE (A MERCURIO, OLIO).

UN ALTRO TIPO DI CLASSIFICAZIONE DELLE POMPE E’ IN POMPE PRIMARIEPOMPE PRIMARIE E

SECONDARIE (O AUSILIARIE)SECONDARIE (O AUSILIARIE); LE PRIME INIZIANO IL LAVORO ALLA PRESSIONE

ATMOSFERICA E SI USANO NELL’ESSICCAMENTO PRIMARIO (POMPE

MECCANICHE ROTATIVE O A PISTONE), QUELLE SECONDARIE OPERANO A

VALORI DI PRESSIONE RIDOTTI ED INTERVENGONO NELL’ESSICCAMENTO

SECONDARIO (POMPE A DIFFUSIONE, POMPE BOOSTER A VAPORE, POMPE

ROOT).

POMPE PRIMARIEPOMPE PRIMARIE

POMPE MECCANICHE ROTATIVE A PALETTEPOMPE MECCANICHE ROTATIVE A PALETTE

SI DISTINGUONO IN ROTATIVE A MONOSTADIOMONOSTADIO O A DOPPIO DOPPIO

STADIOSTADIO. LE POMPE ROTATIVE MONOSTADIO ARRIVANO FINO

A 1x10-3 Torr, MENTRE QUELLE A DOPPIO STADIO DANNO UN

VUOTO MIGLIORE, FINO A 1x10-5 Torr, PER CUI SI POSSONO

ANCHE USARE NELL’ESSICCAMENTO SECONDARIO. LA

PORTATA DI QUESTE POMPE E’ TRA 2 E 25 METRI CUBI/ORA.

POMPA ROTATIVA

MONOSTADIO

POMPA ROTATIVA

A DOPPIO STADIO

POMPE PRIMARIEPOMPE PRIMARIE

POMPE MECCANICHE ROTATIVE A PISTONEPOMPE MECCANICHE ROTATIVE A PISTONE

SONO CARATTERIZZATE DA PORTATE PIU’ ELEVATE

RISPETTO ALLE PRECEDENTI (FINO A 600 METRI CUBI/ORA).

TUTTE LE POMPE ROTATIVE OPERANO IN PRESENZA DI OLIO

ED HANNO UN MECCANISMO DETTO DI ZAVORRAMENTO AD ZAVORRAMENTO AD

ARIAARIA CHE EVITA LA CONDENSAZIONE DI VAPORE ACQUEO

DENTRO LA POMPA E QUINDI IL SUO GRIPPAGGIO.

POMPE AUSILIARIEPOMPE AUSILIARIE

POMPE A DIFFUSIONEPOMPE A DIFFUSIONE

FUNZIONANO CON LO

STESSO PRINCIPIO DELLE

POMPE AD ACQUA DA

LABORATORIO, MA QUI LA

DEPRESSIONE E’

PRODOTTA DA VAPORI DI

OLIO CHE CONDENSANO.

CONDENSATORICONDENSATORI

IL CONDENSATORECONDENSATORE DEVE BLOCCARE SULLA SUA

SUPERFICIE FREDDA I VAPORI PROVENIENTI

DALL’AUTOCLAVE.

LE SUPERFICI CONDENSANTI SONO QUELLE DI

SERPENTINE ALL’INTERNO DELLE QUALI CIRCOLA IL

FLUIDO DI RAFFREDDAMENTO.

LA TEMPERATURA MEDIA DEL CONDENSATORE DEVE

ESSERE 1010--20°C 20°C PIU’ PIU’ BASSABASSA DI QUELLA DEL MATERIALE

CONGELATO.

IL GHIACCIO CHE SI FORMA DEVE ESSERE

PERIODICAMENTE ESSERE RIMOSSO (NON DEVE

SUPERARE I 10 mm NEL CORSO DI UN CICLO DI

LIOFILIZZAZIONE)

FISSAZIONE CHIMICA

DELL’UMIDITA’

QUESTO METODO E’ STATO LARGAMENTE UTILIZZATO

AGLI ALBORI DELLA LIOFILIZZAZIONE, MA OGGI IL SUO

USO E’ LIMITATO.

COMPORTA L’USO DI SOSTANZE CHE LEGANO L’ACQUA

PER VIA CHIMICA O FISICA.

� ANIDRIDE FOSFORICA

� CLORURO DI CALCIO

� IDROSSIDO DI ALLUMINIO

� GEL DI SILICE

CONDUZIONE DELLA CONDUZIONE DELLA

LIOFILIZZAZIONELIOFILIZZAZIONE

SISTEMI DI CONGELAMENTOSISTEMI DI CONGELAMENTO

IL PRECONGELAMENTO PRECONGELAMENTO DEL PRODOTTO DEVE ESSERE

EFFETTUATO IN MODO DA OTTENERE UNO STRATO

QUANTO PIU’ SOTTILE POSSIBILE (0.5-1 cm), IN MODO

DA FACILITARE LA SUBLIMAZIONE DEL GHIACCIO.

ESISTONO VARIE TECNICHE DI

PRECONGELAMENTO:

PRECONGELAMENTO STATICO

PRECONGELAMENTO A BECCO DI

FLAUTO

PRECONGELAMENTO A

ROTAZIONE (SHELL FREEZING, A

CONCHIGLIA, SPIN FREEZING)

SISTEMI DI SISTEMI DI

CONGELAMENTOCONGELAMENTO

VARI METODI DI PRECONGELAMENTO

1) STATICO 2) A BECCO DI FLAUTO 3) PER

LENTA ROTAZIONE (SHELL FREEZING) 4) PER

ROTAZIONE VELOCE IN POSIZIONE ERETTA (SPIN

FREEZING) 5) A CONCHIGLIA

PRECONGELAMENTO PRECONGELAMENTO

STATICOSTATICO

NEL PRECONGELAMENTO STATICOPRECONGELAMENTO STATICO LE FIALE SONO TENUTE IN PIEDI E

FERME.

IN TEORIA NON SAREBBE NEMMENO NECESSARIO EFFETTUARE IL

PRECONGELAMENTO PERCHE’ QUANDO SI FA IL VUOTO SPINTO IL

CONTENUTO DELLE FIALE VIENE RAFFREDDATO E CONGELA. TUTTAVIA IL

PRODOTTO VA INCONTRO A SCHIUMEGGIAMENTO INTENSO.

IL PRECONGELAMENTO STATICO VIENE EFFETTUATO IN PRECONGELATORI PRECONGELATORI

(O FRIGOCELLE) (O FRIGOCELLE) OPPURE DIRETTAMENTE SULLE PIASTRE DI ESSICCAMENTO PIASTRE DI ESSICCAMENTO

DEL LIOFILIZZATORE (AUTOCLAVE).DEL LIOFILIZZATORE (AUTOCLAVE).

IN ENTRAMBI I CASI LE BASSE TEMPERATURE SONO OTTENUTE CON UNO DI

QUESTI SISTEMI:

� ESPANSIONE DIRETTA DI UN FLUIDO FRIGORIGENOESPANSIONE DIRETTA DI UN FLUIDO FRIGORIGENO IN SERPENTINE

ALL’INTERNO DELLE PIASTRE;

� CIRCOLAZIONE DI UN FLUIDO RAFFREDDATO NELLE SERPENTINE CIRCOLAZIONE DI UN FLUIDO RAFFREDDATO NELLE SERPENTINE

ALL’INTERNO DELLE PIASTREALL’INTERNO DELLE PIASTRE;

� CIRCOLAZIONE DI AZOTO LIQUIDO ALL’INTERNO DELLE SERPENTINECIRCOLAZIONE DI AZOTO LIQUIDO ALL’INTERNO DELLE SERPENTINE.

PRECONGELAMENTO PRECONGELAMENTO

STATICOSTATICO

QUESTO TIPO DI CONGELAMENTO E’ IL PIU’ DIFFUSO

L’INCONVENIENTE PIU’ FREQUENTE E’ LO SVILUPPO,

ALL’INTERNO DELLA MASSA LIOFILIZZATA, DI STRIATURE STRIATURE

O ZONE DI DIVERSO COLOREZONE DI DIVERSO COLORE (SE SI LIOFILIZZANO

SOSTANZE COLORATE).

CIO’ E’ DOVUTO AL CARICAMENTO DE MATERIALE SU

PIASTRE TROPPO FREDDE CHE CONGELANO ALLA BASE

DELLE FIALE UNA SOLUZIONE TROPPO RICCA DI ACQUA,

MENTRE SOPRA RESTA UNA SOLUZIONE MOLTO

CONCENTRATA.

SI PUO’ OVVIARE A QUESTO INCONVENIENTE CARICANDO

LE FIALE SU PIASTRE NON PRERAFFREDDATE E

RIVEDENDO LA CONCENTRAZIONE DELLA SOLUZIONE DI

PARTENZA.

PRECONGELAMENTO A PRECONGELAMENTO A

BECCO DI FLAUTOBECCO DI FLAUTO

RISPETTO AL PRECONGELAMENTO STATICO QUELLO A

BECCO DI FLAUTOBECCO DI FLAUTO AUMENTA, A PARITA’ DI VOLUME,

LA SUPERFICIE DI EVAPORAZIONE.

SI PUO’ OTTENERE O INCLINANDO LE FIALEINCLINANDO LE FIALE IN

APPOSITI VASSOI OPPURE UTILIZZANDO

LIOFILIZZATORI CENTRIFUGHILIOFILIZZATORI CENTRIFUGHI. IN QUESTI ULTIMI IL

VUOTO PROVOCA UNA VELOCISSIMA EVAPORAZIONE

DEL LIQUIDI ED UN INTENSO RAFFREDDAMENTO DEL

MATERIALE CHE SI CONGELA. LO

SCHIUMEGGIAMENTO NON SI VERIFICA A CAUSA

DELLA FORZA CENTRIFUGA.

PRECONGELAMENTO A PRECONGELAMENTO A

ROTAZIONEROTAZIONE

LA FIGURA MOSTRA LA STESSA

QUANTITA’ DI PRODOTTO

CONGELATO STATICAMENTE (a) E

PER ROTAZIONE (b). NEL SECONDO

CASO IL PRODOTTO OCCUPA UNA

SUPERFICIE MOLTO SUPERFICIE MOLTO PIU’ PIU’ GRANDEGRANDE MA

HA UNO SPESSORE MOLTO SPESSORE MOLTO PIU’ PIU’

PICCOLOPICCOLO

IL CONGELAMENTO A ROTAZIONECONGELAMENTO A ROTAZIONE E’

NECESSARIO QUANDO I VOLUMVOLUMI DA

LIOFILIZZARE SONO PIUTTOSTO

GRANDIGRANDI (500-1000 mL, es. PLASMA) E

CONSISTE NEL MUOVERE I

CONTENITORI IN MODO TALE CHE IL

LIQUIDO VENGA DISTRIBUITO SULLE

PARETI DEL CONTENITORE,

ASSUMENDO UNA GRANDE

SUPERFICIE MA UN PICCOLO

SPESSORE.

SI POSSONO REALIZZARE

DIVERSI TIPI DI ROTAZIONE,

UTILIZZANDO DIVERSE

APPARECCHIATURE.

PRECONGELAMENTO A PRECONGELAMENTO A

ROTAZIONEROTAZIONE

UN SISTEMA MOLTO USATO E’ QUELLO DI FAR

RUOTARE I CONTENITORI (ES., FLACONI DI

PLASMA) LUNGO IL LORO ASSE ORIZZONTALE

MENTRE LA SUPERFICIE VIENE RAFFREDDATA.

DURANTE LA ROTAZIONE I CONTENITORI

SONO PARZIALMENTE IMMERSI IN UNA

SOLUZIONE REFRIGERANTE.

SCHEMA DI LIOFILIZZATORE CHE EFFETTUA

IL PRECONGELAMENTO A ROTAZIONE DI

FLACONI

1=CAMERA DI PRECONGELAMENTO ED

ESSICCAZIONE; 2=CONTENITORE ROTANTE

DEI FLACONI; 3=FLACONI; 4) CICLO DEL

FLUIDO REFRIGERANTE E RISCALDANTE

PRECONGELAMENTO A PRECONGELAMENTO A

ROTAZIONEROTAZIONE

IL PRECONGELAMENTO A ROTAZIONE PRECONGELAMENTO A ROTAZIONE

RAPIDARAPIDA (SPIN-FREEZING) SI PUO’

REALIZZARE PONENDO I FLACONCINI SU

UN PIATTO CHE RUOTA VELOCEMENTE

MENTRE SUI FLACONI VIENE SPRUZZATA

UNA SOLUZIONE REFRIGERANTE,

OPPURE SOSPENDENDO I FLACONI ENTRO

UNA SOLUZIONE REFRIGERANTE E

FACENDOLI RUOTARE SINGOLARMENTE.

SCELTA DEL SISTEMA DI SCELTA DEL SISTEMA DI

PRECONGELAMENTOPRECONGELAMENTO

� NONOSTANTE QUESTE POSSIBILITA’, QUANDO SI HA A CHE FARE

CON GRANDI NUMERI DI FIALE RISULTA PIU’ CONVENIENTE

UTILIZZARE SISTEMI SEMPLICI. PERCIO’ NEL CASO DELLE FIALE

ANCORA OGGI IL METODO DI PRECONGELAMENTO PREFERITO E’ ANCORA OGGI IL METODO DI PRECONGELAMENTO PREFERITO E’

QUELLO STATICO CON LE FIALE DRITTEQUELLO STATICO CON LE FIALE DRITTE.

� IL SISTEMA DI PRECONGELAMENTO DEVE ASSICURARE IL

RAGGIUNGIMENTO DELLA TEMPERATURA DI CONGELAMENTO

DEL PRODOTTO, DETERMINATO DAL PUNTO EUTETTICO.

� SCELTA TRA PRECONGELATORE SEPARATOPRECONGELATORE SEPARATO O

PRECONGELAMENTO NELL’AUTOCLAVE DEL LIOFILIZZATORE PRECONGELAMENTO NELL’AUTOCLAVE DEL LIOFILIZZATORE (IL

PRECONGELATORE SEPARATO PERMETTE DI CONGELARE E

LIOFILIZZARE CONTEMPORANEAMENTE E PERMETTE UN

MIGLIORE TRASPORTO TERMICO; IL PRECONGELAMENTO IN

AUTOCLAVE COMPORTA MENO MANO D’OPERA, MINORI RISCHI DI

CONTAMINAZIONE, MINORI RISCHI DI FUSIONE)

PRECONGELAMENTO A PRECONGELAMENTO A

STRATISTRATI

FLACONE STOPPERINGFLACONE STOPPERING

CHIUSURA FLACONI CHIUSURA FLACONI

STOPPERINGSTOPPERING

SISTEMA DI CHIUSURA SISTEMA DI CHIUSURA

STOPPERINGSTOPPERING

VARIAZIONI DI TEMPERATURA DURANTE IL VARIAZIONI DI TEMPERATURA DURANTE IL

CICLO DI LIOFILIZZAZIONECICLO DI LIOFILIZZAZIONE

VARIAZIONI DELLA TEMPERATURA DURANTE IL

CICLO DI LIOFILIZZAZIONE IN FUNZIONE DEL TEMPO

A=CONGELAMENTO; B=ESSICCAMENTO PRIMARIO;

C=ESSICCAMENTO SECONDARIO

CONSIDERAZIONI CONSIDERAZIONI

FORMULATIVEFORMULATIVE

� SCELTA DEL VOLUME DI RIEMPIMENTO

� SCELTA DELL’ECCIPIENTE (AGENTI BULKING,

TAMPONI)

� PROBLEMI DI STABILITA’

LIOFILIZZATORILIOFILIZZATORI

LIOFILIZZATORE MILLROCK SERIE

MAX

LIOFILIZZATORE MILLROCK DA

BANCO