Quels sont les principes de la lyophilisation pharmaceutique?

La lyophilisation est un procédé industriel mis en œuvre dans l’agro-alimentaire pour la conservation des aliments. Il est également utilisé dans l’industrie pharmaceutique pour éliminer l’eau contenue dans les produits sensibles - biologiques ou non - à forte valeur ajoutée tels que les vaccins ou autres substances actives.

Vous souhaitez discuter de ce sujet plus en détail avec nos experts ? Prenez contact avec nous →

Principes de la technique

La première étape du cycle de lyophilisation consiste à congeler l’eau contenue dans les produits à lyophiliser. La cinétique de descente en température, plus ou moins rapide, permet d’ajuster la taille des molécules d’eau dans leur état solide. Aussi, plus cette étape de traitement est rapide, plus petit sera le cristal obtenu.
Interviennent ensuite :

la sublimation ou dessiccation primaire de l’eau dite “libre”
puis la dessiccation secondaire de l’humidité résiduelle en surface.

Ces séchages successifs sont obtenus en production à température contrôlée et par la mise en œuvre d’une pompe à vide permettant d'abaisser la pression dans la chambre du lyophilisateur.
Les vapeurs d’eau générées par sublimation de la glace ainsi que l’eau de surface désorbée sont ensuite piégées dans un condenseur ou “piège froid”.

La lyophilisation est une technique exigeante dans la maîtrise des paramètres opératoires - durée des cycles, température et pression - pour éviter de dénaturer les produits et d’optimiser les coûts.

Lyophilisation classique et lyophilisation cryogénique

L’azote liquide peut être utilisé comme source de froid pour la lyophilisation. Il est doté d’une puissance frigorifique incomparable et apporte une grande souplesse d’utilisation.
L’énergie frigorifique de l’azote liquide a deux origines:

Le changement d’état lorsque l’azote passe de l’état liquide à l’état gazeux (chaleur latente de 36 kcal / litre environ).
L’azote gazeux à -196°C qui transfère ses frigories par convection (chaleur sensible de 40 kcal / litre lorsque l'azote atteint -20°C).

Liquéfiés, les fluides cryogéniques, notamment l’azote, constituent une alternative écologique à l’emploi des réfrigérants conventionnels (CFC, HCFC), utilisés dans les systèmes de réfrigération mécaniques.

De plus, outre l’absence de potentiel de déplétion ozonique, ces gaz permettent de s’affranchir des contraintes réglementaires afférentes car ils n’interviennent pas en contact direct avec le médicament.

Contactez un expert

Comment mettre en oeuvre une lyophilisation cryogénique?

Air Liquide propose sa solution ALASKA^TM, un échangeur de chaleur qui assure le refroidissement du fluide caloporteur circulant dans les étagères du lyophilisateur ainsi que les pièges froids. Elle constitue une solution technique, économique, de par:

une diminution de la durée des cycles de lyophilisation grâce à une puissance frigorifique plus importante que les systèmes traditionnels, constante sur toute la plage de température et disponible instantanément.
une réduction des coûts opératoires et de maintenance des équipements (pas d’eau de refroidissement, pas d’électricité, pas de générateur de secours)

L’expertise AIR LIQUIDE vous accompagne également dans tout ou partie de la mise au point des procédés de congélation de tout produit par contact direct.