การแช่แข็งเร็วสำหรับวัคซีนและชีวเภสัชภัณฑ์: ความสมบูรณ์ของเซลล์ป้องกันได้ด้วยอะไร

ผลิตภัณฑ์ของบริษัทชีวเภสัชภัณฑ์แห่งหนึ่งในจีนตะวันออกเป็นวัคซีนและชีวเภสัชภัณฑ์ มีหลาย规格 ปริมาณต่อ批次ไม่มาก และแต่ละ批次ต้องสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ ก่อนการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำจำเป็นต้องผ่านการแช่แข็งเร็วแบบอุณหภูมิต่ำเชิงลึกที่เสถียรช่วงหนึ่ง รุ่นที่เหมาะสมภายใต้กำลังผลิตเดียวกันคือตู้แช่แข็งเร็วไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-600: ขนาดภายนอก 2900 × 1700 × 2450 mm อุณหภูมิทำงาน -150℃ ～ อุณหภูมิห้อง ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ±3℃ ความเร็วในการลดอุณหภูมิขณะไม่มีโหลดไม่ต่ำกว่า 20℃/นาที กำลังผลิต 600 kg/h กำลังไฟทั้งเครื่อง 5 kW ความเสียหายของโครงสร้างเซลล์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่นาทีที่ผ่านแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด สิ่งที่อุปกรณ์ต้องทำคือบีบเวลานี้ให้สั้นลงและทำให้ทุกจุดในตู้เท่ากัน

一、ภูมิหลังการใช้งาน

วัคซีนและชีวเภสัชภัณฑ์ส่วนใหญ่หมุนเวียนในรูปแบบของเหลว กึ่งสำเร็จรูป หรือ intermediate ก่อนการทำแห้งเยือกแข็ง เงื่อนไขการเก็บรักษาแตกต่างกันตามชนิดผลิตภัณฑ์ บางส่วนต้องผ่านช่วงอุณหภูมิต่ำเชิงลึกต่ำกว่า -80℃ อุณหภูมิและระยะเวลาในการรักษาอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงยืนยันตามคำสั่งซื้อ

วัสดุประเภทนี้มีปริมาณบรรจุต่อ批次จำกัด มีการสลับ规格บ่อยครั้ง และทุก批次ต้องมีบันทึกปลายทาง ช่วงการแช่แข็งเร็วต่อจากขั้นตอนการแบ่งบรรจุและก่อนการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำเชิงลึก หากอุณหภูมิในตู้แตกต่างกันมากหรืออุปกรณ์ต้องรอวัสดุ ขั้นตอนถัดไปทั้งหมดต้องปรับตาม ช่วงนี้ไม่ได้ดูเพียงว่าลดอุณหภูมิได้หรือไม่ แต่รวมถึงการบรรจุแต่ละครั้งสามารถทำซ้ำได้หรือไม่

二、จุดยากของกระบวนการ

ระยะเวลาหยุดในแถบผลึกน้ำแข็งเป็นตัวกำหนดขนาดผลึกน้ำแข็ง วัสดุลดจากใกล้ 0℃ ลงถึงประมาณ -5℃ เป็นช่วงที่น้ำจำนวนมากเกิดนิวเคลียสและผลึกน้ำแข็งเติบโตอย่างรวดเร็ว (-1℃～-5℃ ซึ่งมักเรียกว่าแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด) หากลดเร็ว นิวเคลียสจะมีจำนวนมากและละเอียด ผลึกน้ำแข็งส่วนใหญ่อยู่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ หากลดช้า นิวเคลียสจะมีจำนวนน้อยและยาว ผลึกน้ำแข็งภายนอกเซลล์ขยายตัวแล้วกดเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อกลับสู่อุณหภูมิปกติสารภายในเซลล์จะรั่วออก

ความแตกต่างของอุณหภูมิในตู้กลายเป็นความแตกต่างระหว่าง批次โดยตรง ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิและความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเป็นสองเรื่องที่แตกต่างกัน: อย่างแรกคือความสามารถในการรักษาอุณหภูมิให้อยู่ที่ค่าที่ตั้งไว้ อย่างหลังคือความเบี่ยงเบนของตำแหน่งต่างๆ ในเวลาเดียวกัน หากความสม่ำเสมอของอุณหภูมิไม่เพียงพอ การตัดสินหยุดทำได้เพียงเลือกจุดที่ไปถึงช้ากว่า จุดอื่นยังต้องรอในอากาศเย็น

การบรรจุปริมาณน้อยไม่เต็มตู้ 批次มักบรรจุไม่เต็ม พื้นที่ว่างยังคงใช้ความเย็นอย่างต่อเนื่อง การจัดเรียงการไหลของอากาศในตู้ก็แตกต่างจากเมื่อเต็มตู้ ความสอดคล้องเมื่อปริมาณการบรรจุเปลี่ยนแปลงคือจุดยากที่แท้จริง

三、การกำหนดค่าโซลูชัน

สถานการณ์นี้ใช้ ตู้แช่แข็งเร็วไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-600 พารามิเตอร์อ้างอิงจากเอกสารทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์:

รายการ	พารามิเตอร์
ชื่อ	ตู้แช่แข็งเร็วไนโตรเจนเหลว
ขนาดภายนอก	2900 × 1700 × 2450 mm
อุณหภูมิทำงาน	-150℃ ～ อุณหภูมิห้อง
ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ	±1℃
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ	±3℃
ความเร็วในการลดอุณหภูมิ	ไม่ต่ำกว่า 20℃/นาที (ไม่มีโหลด)
กำลังผลิต	600 kg/h (แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และรูปแบบบรรจุภัณฑ์)
กำลังไฟทั้งเครื่อง	5 kW
สารทำความเย็น	ไนโตรเจนเหลว 5-8 BAR

ในเชิงตรรกะการกำหนดค่า ไนโตรเจนเหลวถูกพ่นและกระจายด้วยพัดลมหมุนเวียนเป็นกระแสอากาศอุณหภูมิต่ำ สร้างความแตกต่างอุณหภูมิมากกับพื้นผิววัสดุ พื้นผิวข้ามแถบผลึกน้ำแข็งอย่างรวดเร็ว ลดระยะเวลาที่น้ำหยุดอยู่ในช่วง -1℃～-5℃ ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ ทำให้ค่าที่ตั้งไว้คงที่ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ±3℃ กำหนดว่าตำแหน่งต่างๆ ในตู้เดียวกันสามารถออกจากตู้ภายในหน้าต่างเวลาเดียวกันได้หรือไม่ การควบคุมใช้ PLC พร้อมหน้าจอสัมผัส แต่ละสายพันธุ์บันทึกโปรแกรมแยกกัน แหล่งจ่ายไฟ การรับรอง บรรจุภัณฑ์ยืนยันตามคำสั่งซื้อ

四、จุดสำคัญของกระบวนการ

การตัดสินหยุดดูที่อุณหภูมิใจกลางวัสดุ -150℃ ～ อุณหภูมิห้องเป็นช่วงการทำงานของอุปกรณ์ ไม่ใช่เป้าหมายการออกจากตู้ ปริมาณบรรจุและความหนาของบรรจุภัณฑ์แตกต่างกัน เวลาที่ใจกลางไปถึงแตกต่างอย่างชัดเจน ก่อนออกจากตู้วัดที่ศูนย์กลางทางเรขาคณิต ค่าที่อ่านจากพื้นผิวไม่สามารถใช้เป็นผลลัพธ์ได้ วัดแต่ละจุดในชั้นต่างๆ ในตู้เพื่อตรวจสอบ

ตัวชี้วัดขณะไม่มีโหลดไม่ใช่จังหวะการผลิต 20℃/นาที หมายถึงความสามารถขณะไม่มีโหลด หลังจากบรรจุวัสดุความเร็วได้รับผลกระทบจากปริมาณบรรจุ บรรจุภัณฑ์ อุณหภูมิเริ่มต้น พารามิเตอร์กระบวนการต้องวัดจริงในสภาวะที่มีวัสดุ ไม่ควรใช้ข้อมูลขณะไม่มีโหลดในการวางแผนการผลิต

การบรรจุเว้นช่องทางการไหลของอากาศ วางถาดแบบราบ เว้นช่องว่างระหว่างถาด ไม่ซ้อนทับอัดแน่น แบ่งปริมาณบรรจุที่ใช้บ่อยเป็นหลายระดับ ทำเส้นโค้งการลดอุณหภูมิแต่ละระดับ เป็นบันทึกที่ตรวจสอบได้

ความปลอดภัยของไนโตรเจนเหลวควบคุมตามหน้างาน ไนโตรเจนเหลวในพื้นที่ค่อนข้างปิดจะแทนที่ออกซิเจนในอากาศ การระบายอากาศของตู้ การตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน และการเข้าออกของบุคลากรต้องตั้งค่าสัญญาณเตือนแบบเชื่อมโยง

五、กลุ่มเป้าหมายและคำแนะนำการเลือก型号

การกำหนดค่านี้เหมาะสำหรับองค์กรที่เน้นวัคซีนและ intermediate ของชีวเภสัชภัณฑ์เป็นหลัก ปริมาณบรรจุต่อ批次ไม่มากแต่สลับ规格บ่อย และมีข้อกำหนดด้านบันทึกความสอดคล้องของการแช่แข็ง เหมาะสมกับสายการผลิตนำร่อง

การตัดสินว่าจะใช้แบบตู้หรือแบบอุโมงค์: หากรูปแบบผลิตภัณฑ์เดียว ปริมาณต่อเนื่องจนสายการผลิตหยุดไม่ได้ ใช้สายการผลิตแบบอุโมงค์ หากมีหลายสายพันธุ์ ปริมาณแตกกระจาย พื้นที่โรงงานจัดตามโซนสะอาด แบบตู้เหมาะสมกว่า ก่อนการเลือก型号ต้องกำหนดปริมาณบรรจุต่อ批次และปริมาณสะสมต่อวัน รูปแบบบรรจุภัณฑ์และความหนาต่อชิ้น อุณหภูมิใจกลางเป้าหมาย แหล่งจ่ายไฟหน้างานและการจ่ายไนโตรเจนเหลว วิธีการตรวจวัดความเข้มข้นออกซิเจน

พารามิเตอร์รุ่นดูได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์ตู้แช่แข็งเร็วไนโตรเจนเหลว DKN-LFC-600 คำอธิบายเกี่ยวกับแถบผลึกน้ำแข็งและเส้นโค้งการแช่แข็งดูได้ที่เส้นโค้งการแช่แข็งและแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด เส้นแบ่งระหว่างแบบตู้และแบบอุโมงค์ดูได้ที่จุดสำคัญในการเลือกตู้แช่แข็งเร็วไนโตรเจนเหลว หากต้องการตรวจสอบการกำหนดค่าตามวัสดุและการวางแผนการผลิตของตนเอง สามารถติดต่อเรา

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมจึงเน้นการผ่าน -1℃～-5℃ อย่างรวดเร็ว?

ช่วงนี้เป็นช่วงที่น้ำจำนวนมากเกิดนิวเคลียสและผลึกน้ำแข็งเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งในอุตสาหกรรมเรียกว่าแถบผลึกน้ำแข็งสูงสุด ยิ่งลดอุณหภูมิเร็ว นิวเคลียสยิ่งมาก ผลึกน้ำแข็งยิ่งละเอียด การกดเยื่อหุ้มเซลล์ยิ่งน้อยลง ยิ่งหยุดนาน ผลึกน้ำแข็งยิ่งใหญ่ ความเป็นไปได้ที่สารภายในเซลล์จะรั่วออกเมื่อกลับสู่อุณหภูมิปกติยิ่งสูง

ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±1℃ กับความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ±3℃ แตกต่างกันอย่างไร?

ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิคือความสามารถในการรักษาอุณหภูมิให้อยู่ใกล้ค่าที่ตั้งไว้ สะท้อนความผันผวนในเชิงเวลา ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิคือความเบี่ยงเบนของตำแหน่งต่างๆ ในตู้ ณ เวลาเดียวกัน สะท้อนการกระจายในเชิงพื้นที่ ต้องดูทั้งสองอย่าง เพราะการตัดสินหยุดเลือกจุดที่ไปถึงช้ากว่า

600 kg/h แปลงเป็นปริมาณบรรจุต่อ批次ได้อย่างไร?

600 kg/h คือความสามารถในการจัดการภายใต้เงื่อนไขผลิตภัณฑ์และบรรจุภัณฑ์ที่กำหนด แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์และรูปแบบบรรจุภัณฑ์ ปริมาณบรรจุต่อ批次ต้องคำนวณร่วมกับความหนาบรรจุภัณฑ์ ขนาดถาด และอุณหภูมิใจกลางเป้าหมาย เมื่อปริมาณบรรจุเปลี่ยนแปลงมากให้วัดเส้นโค้งการลดอุณหภูมิตามระดับ

หลังออกจากตู้ต้องสนใจอะไร?

สิ่งสำคัญคืออย่าให้ผลึกน้ำแข็งเติบโตครั้งที่สอง ก่อนออกจากตู้ทำความเย็นล่วงหน้าภาชนะปลายทาง บีบอัดเวลาขนย้าย ความผันผวนของอุณหภูมิระหว่างการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำเชิงลึกก็ทำให้ผลึกน้ำแข็งเติบโตต่อได้เช่นกัน บันทึกอุณหภูมิการส่งมอบและสต็อกต้องดูร่วมกับบันทึกการแช่แข็ง