Controllo predittivo del processo di liofilizzazione di farmaci = Freeze-drying process predictive control of drugs

La liofilizzazione è un metodo molto utilizzato nell’industria di processo (soprattutto farmaceutica e alimentare) al fine di rimuovere da un prodotto un solvente per sublimazione e non per evaporazione. I prodotti liofilizzati presentano dimensioni e peso minori rispetto a quelli di partenza, consentendo stoccaggio e trasporto più semplici ed economici, oltre che una maggiore shelf-life e stabilità elevata. La fase più critica di tale processo è rappresentata dall’essiccamento primario. In tale fase infatti il calore fornito dalle piastre riscaldanti per consentire la sublimazione del ghiaccio rischia di portare la temperatura del prodotto sul fondo della fiala a superare la temperatura limite tipica di ogni prodotto. L’essiccamento primario è inoltre la fase più costosa dell’intero processo. Per tale motivo, in questo lavoro di Tesi si è scelto di indagare l’influenza di alcuni parametri sull’essiccamento primario tramite l’utilizzo di modelli matematici implementati su MATLAB. Nello specifico si è analizzato lo scostamento dal valore medio di tempo totale di essiccamento primario e temperatura massima del prodotto dovuto all’incertezza su parametri quali il coefficiente di trasporto di calore, la pressione della camera, la temperatura delle piastre riscaldanti e la resistenza al trasporto di materia. In seguito, poiché l’analisi statistica sul processo non controllato ha dimostrato che il parametro a essere meno influente su tempo totale di essiccamento e temperatura massima del prodotto è la resistenza al trasporto di materia, si è cercato il riscontro di questo comportamento anche nel caso controllato. Per le analisi si sono utilizzati due controllori predittivi che differivano per numero di variabili controllate. Il controllore più semplice manipolava solo la temperatura delle piastre riscaldanti, mentre il secondo controllava anche la pressione nella camera di essiccamento.