מאמר זה מתמקד בניתוח הגורמים והפתרונות של שבירה בקבוקון במהלך תהליך ייבוש הקפאה מנקודת המבט של השבירה של הבקבוקון אנטיביוטיקה. בנסיבות רגילות, בקבוקי זכוכית יש טווח סובלנות גדול לטמפרטורה מבלי לשבור כאשר מחומם באופן שווה, כגון אפייה בתנור או הקפאה בסביבה של עשרות מעלות מתחת לאפס. עם זאת, אם הטמפרטורה של חלקים שונים של אותו בקבוק (במיוחד בתחתית הבקבוק) עוברת שינויי חום פתאומיים בקור או פתאומי, ויוצרים הפרש טמפרטורה גדול יחסית, אז כל חלק של הבקבוק יחווה כוחות הרחבה שונים. כאשר כוח זה עולה על הסיבולת של הזכוכית יגרום בהכרח נזק לזכוכית. מצב זה יכול להתרחש בקלות במהלך ייבוש הקפאה.
כאשר אנו מקפיאים מינים אנטיביוטיים מסוימים, אנו מתחילים בהצבת בקבוק ההכנה על המדף בקופסת הייבש של מייבש ההקפאה. המדף מלא במדיום לניכון חום והטמפרטורה נשלטת על ידי התקן חיצוני. במהלך תקופת ההקפאה המוקדמת של המוצר, שכן הטמפרטורה יורדת תחת לחץ אטמוספרי בשלב זה, העברת החום מתבצעת בשלוש דרכים: מוליכות, קונבקציה וקרינה. הפרש הטמפרטורה של כל חלק של בקבוק הזכוכית אינו גדול, ובקבוק הזכוכית בדרך כלל אינו שבור. מכיוון שהיא מתבצעת במצב ואקום נמוך, העברת חום מתבצעת בעיקר על ידי קרינה ומושכות, וההשפעה של הקונבקציה חלשה מאוד ותועלם ממנה. חימום המדף ישפיע ישירות על החלק העליון של בקבוק הזכוכית, וקרינה חום של המדף העליון למוצר תפעל רק בחלק העליון של בקבוק הזכוכית. עם זאת, מוליכות והתנהלות חום בחלק של גרגרי ההכנה מעוצרים והתנהלות החום הזוהרת שהתקבלה חלשה יחסית. כאשר הולך חום קמור בעצם לא קיים, מצב הטמפרטורה הנמוכה המקורי נשמר בעצם. בדרך זו, מתרחש הבדל הטמפרטורה בין החלק התחתון של בקבוק הזכוכית לבין גוף הבקבוק. גוף הבקבוק בעמודת התרופה מקבל רק כמות קטנה של אנרגיית חום, וחלק מהאנרגיה מקוזז על ידי ספיגת החום של סולם המים, כך שהטמפרטורה של גוף הבקבוק היא הנמוכה ביותר. בשלב זה, ככל שהלחץ נמוך יותר, כך הטמפרטורה עולה מהר יותר, עובי התבואה גבוה יותר, כך הפרש הטמפרטורה גדול יותר, כך הכוח על קיר הבקבוק חזק יותר, ובקבוקי זכוכית באיכות נמוכה יותר או בבקבוקי זכוכית פגומים יפלו תחילה וישברו. סדקים, מספר השברים ודרגת הפיצול קשורים לקצב שבו נוצר הפרש הטמפרטורה.
המפתח לפתרון הבעיה של פיצול ושפל הוא להפחית את הפרש הטמפרטורה של כל חלק של בקבוק הזכוכית. מה שמשתקף בעקומת תהליך ייבוש ההקפאה הוא להפחית את מרווח הטמפרטורה בין עקומת טמפרטורת המדף לבין עקומת הטמפרטורה לדוגמה. ניתן להשיג זאת באמצעות בקרת ואקום ובקרה בטמפרטורה בפעולה בפועל.
ראשית, לקרר מראש את הדגימה ל 20 מעלות צלזיוס מתחת לנקודה eutectic ולשמור על הטמפרטורה במשך 1 שעה. כאשר טמפרטורת העיב מגיעה מתחת ל-60 מעלות צלזיוס, המערכת כולה מפונה. לאחר ההגעה לערך הנקוב מראש, עליית הטמפרטורה והייבוש יתחילו. בשלב זה, טמפרטורת המדף מוגדרת להיות 15 מעלות צלזיוס גבוה יותר מזה של המדגם. במקביל, שסתום הפרפר הראשי מותאם כדי להגביר את לחץ הקיטור בתא הייבש כדי לשפר את העברת החום הקונבקטיבית, להאיץ את תהליך העברת החום ולקדם את טמפרטורת המדגם כדי להגדיל עם טמפרטורת המדף. כאשר הלחץ עולה, שים לב לשינויים בלחץ האוויר ובטמפרטורה כדי להבטיח שהפרש הטמפרטורה בין המדגם למדף יהיה בטווח של 10 עד 15 מעלות צלזיוס. בשלב זה, עקומת הטמפרטורה של המדגם מתקרבת לנקודת האוטקטיקה במהירות האפשרית, והיא מתדרדרת במהירות ל-5 מעלות צלזיוס מתחת לנקודת האוקטיקה, ואז משלימה את הייבש הראשי.
לאחר הייבש העיקרי של ההכנה הושלמה בעצם, ניתן לחימם במהירות את הטמפרטורה כדי להפוך את טמפרטורת המדף ישירות להגיע לערך שנקבע. מכיוון שהמים בבקבוק הזכוכית בעצם הושמטו, הגורמים המשפיעים על ההומוגניות של הטמפרטורה כבר לא קיימים. גם אם הפרש הטמפרטורה גדול מ-20 מעלות צלזיוס, בקבוק הזכוכית לא יהיה שבור. לאחר עקומת טמפרטורת המדף עולה בקנה אחד עם עקומת טמפרטורת המדגם, שימור חום וייבוש מבוצעים, ולבסוף כל תהליך ייבוש הקפאה הושלמה.
במהלך יותר משנה של תרגול ייבוש הקפאה, השיטה הנ"ל משמשת להתאמת הטמפרטורה, והפרש הטמפרטורה בין טמפרטורת המדגם לטמפרטורת המדף הוא פחות מ-15°C במהלך תהליך הסובלימציה. זה לא רק מקצר את מחזור ייבוש ההקפאה, אלא גם פותר לחלוטין את הבעיה. זה פותר את הבעיה של בקבוק זכוכית chipping ופילינג במהלך תהליך ייבוש הקפאה.