Ứng dụng chân không trong công nghiệp sản xuất Vắc-xin

Ứng dụng chân không trong công nghiệp sản xuất Vắc-xin

      Hiện nay, vắc-xin rất được quan tâm vì đại dịch COVID-19 trên toàn cầu. Việc sử dụng chân không là không thể thiếu đối với sản xuất công nghiệp cũng như trong sản xuất vắc-xin, như Pfizer BioNtech đang yêu cầu nhiệt độ -60 oC để bảo quản và vận chuyển văc-xin.

      Sử dụng chân không trong công đoạn sấy lạnh đã được biết đến trong công nghiệp dược phẩm, nhưng có một số công đoạn trong quá trình tổng hợp thì chân không là cũng rất cần thiết. Ví dụ như: việc tinh chế là tối quan trọng trong quá trình sản xuất, và máy li tâm tốc độ siêu cao tham gia vào công đoạn này. Sự khác nhau về hệ số lắng và khối lượng riêng của các thành phần trong hỗn hợp cho phép chúng ta phân tách được các thành phần này. Tốc độ quay cao hơn 30,000 RPM của máy li tâm sẽ tách biệt các thành phần cần thiết và các thành phần cặn thừa. Với tốc độ quay cao như vậy sẽ gây ra sự ma sát không khí bên trong hỗn hợp, sinh ra lượng nhiệt lớn phá hủy các thành phần vật chất trong hỗn hợp . Việc sử dụng hệ bơm chân không cao được kết hợp giữa một bơm chân không Turbo (TMP) và một bơm sơ cấp (lý tưởng là bơm chân không khô) sẽ cho phép chúng ta giải quyết được vấn đề này.

TURBOVAC LP 1-1

Bảo quản đông khô (Freeze drying)

Thành phần quan trọng của vắc-xin là các vi sinh vật hoạt động và các enzim, chúng phải còn sống để hoạt động hiệu quả.

Vắc-xin sống sau khi điều chế được trộn với một chất ổn định gốc nước để tạo thành dạng huyền phù, và được đem đi đông lạnh. Sau đó, chân không được sử dụng cùng với một lượng nhiệt nhỏ để phần đóng băng chuyển thành pha hơi hoặc thăng hoa . Bởi vì quá trình thăng hoa có nhiệt độ thấp nên các thành phần của vắc-xin vẫn hoạt động và không bị biến chất.

Biểu đồ chuyển đổi pha của nước thay đổi theo áp suất. Pha rắn sẽ chuyển trực tiếp thành pha hơi, không qua pha lỏng làm trung gian.

Đường cong áp suất hơi / đường cong áp suất hơi bão hòa

EMEA-Leybold-PhaseDiagram-Vaccine-Blog

Văc- xin đông khô có thể được niêm phong và bảo quản trong môi trường chân không. Việc này có ưu điểm là văc-xin có thời hạn sử dụng dài, hòa tan nhanh với chất pha loãng trong quá trình sử dụng và các đặc tính gần như không bị thay đổi. Hiện đây là phương pháp bảo quản vắc xin sống phổ biến nhất.  

Sản xuất lọ thủy tinh

Trước khi vận chuyển và phân phối, vắc xin được cho vào các lọ thủy tinh. Việc lựa chọn loại thủy tinh là rất quan trọng để duy trì hiệu quả của vắc xin. Chỉ thủy tinh borosilicat mới có độ ổn định hóa học cao cần thiết để đảm bảo sự ổn định cho vắc xin. Nó có khả năng chịu  giãn nở và co lại do nhiệt rất tốt, cần thiết cho việc bảo quản vắc xin ở môi trường nhiệt độ thấp.

Chân không được sử dụng trong 2 công đoạn sản xuất lọ thủy tinh borosilicat:

– Để loại bỏ không khí trong quá trình nấu chảy, điều kiện hoạt động thường ở áp suất 50 mbar. Các bụi thủy tinh và nhiệt độ cao được xử lý bởi các bơm chân không vòng dầu tiêu chuẩn. Nhưng càng ngày, để giảm chi phí vận hành, cả bơm cánh gạt và bơm trục vít khô đều được sử dụng. Bơm trục vít khô là phương án tiết kiệm chi phí vì không cần thay dầu thường xuyên.

– Quá trình đúc yêu cầu áp suất hoạt động ở 100 mbar. Quá trình làm việc là liên tục nên việc dừng hoạt đông của bơm là rất ngắn. Các bơm được sử dụng phổ biến trong quá trình này: bơm cánh gạt , bơm trục vít vòng dầu; bơm trục vít khô.

Vận chuyển và bảo quản trước khi sử dụng

Như đã đề cập, vắc xin đầu tiên được phê duyệt của hãng Pfizer BioNtech, yêu cầu bảo quản ở -60o C. Duy trì nhiệt độ này là thực sự là một thách thức. Việc sử dụng công nghệ tấm cách nhiệt chân không (Vaccum insulation Panel (VIP)) là phương pháp duy trì được điều này và tiết kiệm năng lượng.VIP cung cấp hệ số dẫn nhiệt rất thấp là 0,004W (m.K), với độ dày thành bình chứa phổ biến là 25 -60mm. Để hiểu rõ ta so sánh với bông cách nhiệt sợi khoáng thông thường có độ dày 150mm và có hệ số dẫn nhiệt là 0,04W (m.K). Điều này không chỉ có ý nghĩa là hiệu quả cao hơn mà còn trữ được nhiều mẫu hơn trong kho làm lạnh.

Công nghệ này có các ứng dụng toàn diện hơn để cách nhiệt cho các tòa nhà cũ mà không làm mất đáng kể không gian bên trong đồng thời giảm đáng kể lượng khí thải carbon.

Cấu trúc VIP bao gồm ba phần: vật liệu cách nhiệt, vật liệu hấp phụ khí (Getter) và màng cách nhiệt kín.

Sơ đồ mô phỏng hệ thống chân không trong sản xuất VIP

EMEA-blog-vaccines-VIP-production

Hệ thống bơm chân không sơ cấp với tốc độ hút cao sẽ giảm thiểu thời gian trước khi bơm khuếch tán hoạt động nâng cao năng suất làm việc.

Kết luận:

– Sử dụng hệ thống bơm chân không cao kết hợp với máy ly tâm tốc độ cực cao cho phép tinh chế vắc xin trong khi giảm thiểu tác động có hại của nhiệt lên sản phẩm.

– Làm khô đông lạnh chân không cung cấp khả năng bảo quản số lượng lớn lâu dài trước khi đóng vào lọ thủy tinh để phân phôi

– Sản xuất lọ thủy tinh phụ thuộc vào chân không để loại bỏ không khí trong quá trình nấu chảy. Ngoài ra, chân không còn có vai trò quan trọng trong quá trình đúc.

– Công nghệ tấm cách nhiệt chân không nâng cao hiệu năng cách nhiệt và tiết kiệm năng lượng vượt trội, rất quan trọng đối đối với việc bảo quản lâu dài của văc-xin.

(Nguồn: https://blog.leybold.com/)

Liên hệ tư vấn hỗ trợ dịch vụ: 

CÔNG TY CP HYESUNGTECH VIET NAM

VPGD: Số 3 Ngõ Viện Máy, tổ 21 Phường Mai Dịch, Quận Cầu Giấy, TP. Hà Nội

Miền Nam: 265 Tỉnh lộ 15, Ấp 1, xã Tân Thạnh Tây, Huyện Củ Chi, TP. HCM

Điện thoại:  0972.294.380 (Mr. Thiện) (Zalo; viber; mobi)

Email: thiennguyen@hyesungtech.com.vn

Website: https://acetech.com.vn/