[기술정보] 동결건조의 장,단점 / Application / 제품 선택시 고려할 점

관리자
2023-05-01
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안녕하세요, 이화학 솔루션 전문 기업 (주)플로켐입니다. 매월 마지막주 화요일, 고객 여러분께 도움이 될 수 있는 다양한 기술정보와 신기술을 정리하여 뉴스레터로 보내드립니다. 이번 4월에는 동결건조 기술과 최근 주목을 받고있는 동결건조기에 대해 소개해드리고자 합니다.

1 / 동결건조란?


동결건조 (freeze drying, 凍結乾燥)란 말 그대로 저온에서 샘플을 건조시키는 방법으로, 연구에 필요한 샘플 준비 단계에서 자주 활용되는 방법입니다. 수용액이나 수분을 함유한 샘플을 저온에서 동결시키고 감압하여 수분을 제거하여 건조물을 얻는 방법입니다. 일단 모든 처리 과정이 저온에서 이루어지기 때문에 열에 약한 샘플을 건조할 때 매우 유용합니다.



주로 활용되는 분야는 크게 화학, 미생물, 의학, 약학 등의 분야와 식품 공업 분야로 분류할 수 있습니다. 이번 뉴스레터에서는 전자의 경우를 설명합니다.




2 / 연구실에서 동결건조는 왜 필요하지?


샘플 중 수분이 많을 때 불안정하거나, 열에 극히 민감한 재료를 가공하는데 매우 효과적입니다. 예를 들어, 세균, 바이러스, 혈장, 혈청, 백신, 항생물질, 장기제제 등을 동결건조를 통해 영하 10도에서 영하 30℃의 저온에서 건조시켜 분말로 가공하면 하면 상온에서 장기간 보존이 가능합니다. 뿐만 아니라 물에 대한 재용해성이 뛰어난 제품을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 저온에서 작업이 이루어지기 때문에 열에 의한 분해 변질이 없고 휘발성 물질에도 적용할 수 있으며, 미생물의 작용을 받지 않는 것이 장점입니다. 또한 감압 농축에 비해 거품이 일거나 피막 형성 등의 문제점이 없으며, 고결되기 쉬운 시료도 용해성이 좋은 거친 분말로 가공이 가능하다는 점도 이점입니다. 다만 동결건조는 다른 샘플 가공 방법에 비하면 조건이 까다롭고 비용이 많이 드는 편입니다.



0℃에서의 얼음의 수증기압은 약 4.5mmHg이고, 동결건조를 위해서는 이론상 적어도 이 이하의 감압이 필요합니다. 실제로는 효율을 높이기 위해 더욱 고도의 배기 능력을 장착한 동결건조기가 출시되고 있습니다. 진공 펌프로의 수증기 침입을 방지하고 건조 능률을 높이기 위해 진공 펌프와 시료 용기 사이에 탈습 트랩(trap)을 장착합니다. 일반적으로 수증기를 동결시켜 포집하는 Cold Trap이 많이 이용됩니다. 대규모 실험 또는 공업용에는 펌프와 트랩이 일체가 된 동결 건조기가 주로 사용됩니다.


공정은 보통 3단계로 구성됩니다. 첫 단계에서 샘플을 동결(Freezing)하고, 다음 단계에서 1차 건조(Primary Drying)를, 마지막단계에서 2차 건조(Secondary Drying)를 거칩니다.




3 / 동결건조기 선택 방법은?


시중에는 수많은 제조사의 동결건조기가 나와있습니다. 겉보기에는 다 비슷해보이고, 스펙도 큰 차이가 없어보이죠. 동결건조기를 선택하실 때는 제품 자체의 성능보다는 고객 여러분께서 진행하시는 연구와 건조하고자 하는 시료를 먼저 검토하셔야 합니다.



건조하고자 하는 제품, 샘플이 무엇인지, 그리고 한번에 건조하고자 하는 샘플의 양이 얼마나 되고 그 함수율은 얼마나 되는지 파악이 필요합니다. 더불어 가공해야 하는 샘플이 어떤 특성을 가지고 있는지, 또는 가공 후에 결과물이 어떤 상태여야 하는지 명확히 확인되어야 합니다. 더 나아가서 샘플을 건조한 이후에 어떻게 활용할 것인지에 대해 검토하시면 동결건조기를 선택하시는데 많은 도움이 되실겁니다.


일반적으로 동결건조기의 구성은 동결건조기 본체와 내부 악세사리, 그리고 배큠 펌프로 구성됩니다. 위의 사항을 파악하신 후 동결건조기 전문 업체와 상담하시면 가장 적합한 제품을 추천받으실 수 있습니다.


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4 / 어떤 제품이 많이 사용되지?


여러 연구실을 방문하다보면 다양한 제조사, 다양한 국적의 동결건조기 장비를 만나게 됩니다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이, 동결건조 자체가 시간과 비용이 많이 소요되는 기술인 만큼, 동결건조기 구매를 고려하신다면 다방면으로 신경써야 할 부분이 많습니다. 가급적이면 보유하신 샘플의 실제 동결건조 데이터를 확인하시고 구매를 진행하시기를 권고드립니다.


최근에는 동결건조기 내부에 콜드트랩(Cold Trap) 및 악세사리 등 필요한 모든 장비가 All-in-one으로 구성된 시스템이 많은 사랑을 받고 있습니다. 미국의 Labconco사는 동결건조기 관련하여 전 세계적으로 높은 점유율을 갖고 있는 동결건조 기술 전문 기업입니다. 다양한 용량과 모델의 연구용 동결건조기를 만나보실 수 있습니다.



미국 Labconco사 동결건조기 라인인 FreeZone® 제품은 타사 동결건조기 대비 작은 크기와 깔끔한 디자인, 그리고 뛰어난 동결건조 성능으로 전 세계적으로 많은 사랑을 받고 있습니다. 탁월한 건조 효율과 기본 탑재된 소프트웨어를 통한 원격, 자동 가동 기능으로 시간 및 비용을 절약할 수 있습니다. 뿐만 아니라 풍부한 레퍼런스로 다양한 샘플에 적용이 가능하며, 강력한 내구성과 서비스는 이미 수십년간 미국 내 대형 제약 및 바이오 기업 납품 이력을 통해 검증되었습니다.


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(주)플로켐은 동결건조 기술 전문 기업인 미국 Labconco(랩콘코)사의 대한민국 공식 대리점입니다. 다양한 종류의 동결건조기에 대해 궁금하신 부분이 있으시면 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 고객 여러분의 Applciation에 최적화된 시스템을 추천해드립니다.



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