Analisi del comportamento di un sistema di carico non convenzionale per la liofilizzazione di farmaci in flaconi = Analysis of the behavior of an unconventional loading system for the freeze-drying of pharmaceuticals in vials

La presente tesi ha l’obiettivo di caratterizzare un sistema di carico alternativo al tradizionale contatto diretto, impiegato nel processo industriale di liofilizzazione di flaconi. Il sistema in esame, denominato Nest, è costituito da una struttura rigida con celle alveolari progettata per facilitare le operazioni di carico e scarico, riducendo la manipolazione manuale dei flaconi. La configurazione del Nest modifica in modo sostanziale il trasferimento di calore, tra il ripiano del liofilizzatore e i flaconi, i quali risultano sospesi e separati dal ripiano mediante uno strato d’aria e materiale plastico, determinando un maggiore isolamento termico rispetto al sistema tradizionale. L’analisi si concentra sulla caratterizzazione del comportamento termico del sistema Nest nella liofilizzazione. Nello specifico, ci si è focalizzati sulla distribuzione dei tempi di nucleazione ed eventuali interazioni termiche tra flaconi adiacenti, sul coefficiente di trasferimento di calore tra flaconi e ripiano, e sulla resistenza del prodotto al flusso di vapore. A completamento, è stata analizzata la morfologia del prodotto finale. I risultati ottenuti evidenziano che, a parità di condizioni operative, il sistema Nest presenta un minore trasferimento di calore rispetto al sistema diretto. Tuttavia, questa riduzione comporta una significativa diminuzione delle interazioni termiche tra i flaconi, rendendoli meno influenzati dalle condizioni dei flaconi adiacenti. Il minore trasporto termico ha inoltre determinato un congelamento leggermente più lento ma favorevole per le fasi successive del processo. Tale condizione ha contribuito a ridurre la resistenza al trasporto di vapore durante l’essiccamento, migliorando le prestazioni complessive del ciclo di liofilizzazione e producendo un prodotto finale avente una struttura porosa con pori di diametro maggiore.