Método para controlar un proceso de secado por congelación.

Método para monitorizar y/o controlar un proceso de secado por congelación en un aparato (100) de secado porcongelación dotado de una cámara (101) de secado que tiene medios (104) de estante de control de temperaturaque soportan recipientes (50) de un producto (30) a secar,

estando conectada dicha cámara (101) de secado a unacámara condensadora (102), que comprende durante una fase de secado pr 5 incipal de dicho proceso de secado porcongelación las etapas de:

- aislar durante un periodo de tiempo predeterminado dicha cámara (101) de secado de dicha cámaracondensadora (102) cerrando una válvula (111) de aislamiento de la misma y detectar y recoger valores depresión (Pc,mes) en el interior de dicha cámara (101) de secado durante un tiempo (tf) de recogida de presióndefinido y una temperatura (Tshelf) de estante de dichos medios (104) de estante de control de temperatura(Etapa 1);

- calcular una temperatura (T) de producto del producto (30) y una pluralidad de parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB)relacionados con el proceso/producto (Etapa 2), comprendiendo dicho cálculo calcular:

- la temperatura (Ti0) de producto en una interfaz de sublimación del producto (30);

- la resistencia (Rp) de transferencia de masa en una parte seca del producto (30);

- la temperatura T≥T(z,t) de producto en una coordenada axial (z) y en un instante (t) durante dicho tiempo(tf) de recogida de presión;

- el coeficiente (Kv) de transferencia de calor entre dichos medios (104) de estante de control de temperaturay dicho recipiente (50);

- el espesor (Lfrozen) de una parte congelada del producto (30);

- el flujo de masa en la cámara (101) de secado;

- el tiempo de secado principal restante;

- calcular una nueva temperatura (T'shelf) de estante usando dicha temperatura (T) de producto calculada y dichosparámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto calculados (Etapa 3); y

- ajustar la temperatura de dichos medios (104) de estante de control de temperatura basándose en dicha nuevatemperatura (T'shelf) de estante:

caracterizado por el hecho de que dicho cálculo de dicha temperatura (T) de producto y dicha pluralidad deparámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto se realiza mediante un algoritmo deestimación (Estimación de Parámetros Dinámicos, DPE), que implementa un modelo de estado inestable para latransferencia de masa en dicha cámara (101) de secado y para la transferencia de calor en el producto (30), ycomprende las siguientes ecuaciones:

Método para controlar un proceso de secado por congelación.

La invención se refiere a un método para controlar un proceso de secado por congelación, de forma específica, para optimizar y controlar un proceso de secado por congelación para productos farmacéuticos dispuestos en recipientes.

El secado por congelación, conocido también como liofilización, es un proceso de deshidratación que permite la eliminación por sublimación de agua y/o disolventes de una sustancia, tal como alimentos, un producto farmacéutico

o biológico. De forma típica, el proceso de secado por congelación se usa para conservar un producto perecedero, ya que el contenido en agua considerablemente reducido resultante inhibe la acción de microorganismos y enzimas, que normalmente deteriorarían o degradarían el producto. Además, el proceso hace que el producto sea más conveniente para su transporte. Los productos secados por congelación pueden rehidratarse o reconstituirse fácilmente añadiendo el agua y/o los disolventes eliminados.

Un aparato de secado por congelación conocido para realizar un proceso de secado por congelación comprende normalmente una cámara de secado y una cámara condensadora interconectadas por un conducto que está dotado de una válvula que permite aislar la cámara de secado durante el proceso en caso necesario.

La cámara de secado comprende una pluralidad de estantes de control de temperatura dispuestos para alojar recipientes de un producto a secar. La cámara condensadora incluye placas o bobinas de condensación que tienen unas superficies que se mantienen a una temperatura muy baja, es decir, -50 ºC, mediante un dispositivo de refrigeración o congelación. La cámara condensadora también está conectada a una o más bombas de vacío que absorben aire para conseguir un valor de vacío elevado en el interior de ambas cámaras.

De forma típica, el proceso de secado por congelación comprende tres fases: una fase de congelación, una fase de secado principal y una fase de secado secundaria.

Durante la fase de congelación, la temperatura de estante se reduce de forma típica hasta -30/-40 ºC para convertir en hielo la mayor parte del contenido de agua y/o disolventes del producto.

En la fase de secado principal, la temperatura de estante aumenta hasta 30-40 ºC, mientras la presión en el interior de la cámara de secado desciende por debajo de 1-5 mbar para permitir que el agua y/o los disolventes congelados del producto se sublimen directamente de la fase sólida a la fase gaseosa. La aplicación de un vacío elevado hace posible la sublimación del agua a bajas temperaturas.

El calor es transmitido del estante a la superficie de un producto y de esta última a una interfaz de sublimación o de frente de hielo, que constituye un límite o interfaz entre la parte congelada y la parte seca del producto. El frente de hielo se desplaza hacia el interior del producto, de la parte superior a la parte inferior del recipiente, a medida que avanza la fase de secado principal. La parte seca externa (“pastel seco”) del producto actúa como un aislante de la parte congelada interior y también como una resistencia variable al escape de vapores, de modo que el proceso de secado puede requerir cantidades diferentes de calor para la sublimación.

La sublimación del agua y/o los disolventes congelados crea regiones secas con una estructura porosa, que comprende una red de poros e intersticios para el escape de vapores.

El vapor es eliminado de la cámara de secado mediante las placas o bobinas de condensación de la cámara condensadora, donde el vapor puede resolidificarse o congelarse.

La fase de secado secundaria se utiliza para eliminar por desorción la cantidad de agua y/o disolventes no congelada que no puede ser eliminada por sublimación. Durante esta fase, la temperatura de estante sigue aumentando hasta un máximo de 30-60 ºC para calentar el producto, mientras que la presión en el interior de la cámara de secado se establece de forma típica por debajo de 0, 1 mbar.

Al final de la fase de secado secundaria, el producto está suficientemente seco, de forma típica, con un contenido de humedad residual del 1-3%.

El producto secado por congelación puede ser precintado en recipientes para evitar la reabsorción de humedad. De esta manera, el producto puede almacenarse a temperatura ambiente sin refrigeración y quedar protegido contra su deterioro durante muchos años.

Debido a que el secado por congelación es un proceso a baja temperatura en el que la temperatura del producto no excede de forma típica los 30 ºC durante las tres fases, el mismo provoca menos daños o degradación al producto que otros procesos de deshidratación que usan temperaturas más altas. Normalmente, el secado por congelación no provoca el encogimiento o endurecimiento del producto que se seca. Los productos secados por congelación pueden ser rehidratados de forma mucho más rápida y fácil gracias a la estructura porosa creada durante la sublimación del vapor.

En el campo farmacéutico, el proceso de secado por congelación es ampliamente usado en la producción de fármacos, principalmente para su administración parenteral y oral, también debido a que el proceso de secado por congelación garantiza la esterilidad del producto.

El secado por congelación es un proceso que requiere una optimización y control cuidadosos y precisos de los parámetros físicos, es decir, temperatura del estante, temperatura del producto, presión, contenido de humedad, en el interior de la cámara de secado durante las tres fases y, de forma específica, durante la fase de secado principal, que normalmente es la fase más larga del proceso. Por ejemplo, una temperatura de producto demasiado baja puede aumentar el tiempo necesario para secar el producto o incluso provocar un secado incompleto o ineficaz. Por otro lado, una temperatura de producto demasiado alta que acelera el proceso de secado puede provocar daños o degradación del producto.

Existen sistemas de control de secado por congelación en los que no se mide ningún parámetro físico del producto a secar durante el proceso de secado por congelación, repitiendo simplemente el sistema de control un conjunto empírico de condiciones definidas que se han determinado después de numerosos experimentos y ensayos. Además, las condiciones funcionales seleccionadas en consecuencia no son necesariamente óptimas o incluso cercanas a ser óptimas. Asimismo, dicho método no permite obtener un control de retroalimentación del proceso, lo que puede resultar ineficaz y provocar la obtención de un producto de baja calidad.

Para superar estos inconvenientes, existen sistemas de control de secado por congelación conocidos en los que la temperatura del producto se controla durante el proceso de secado por congelación mediante detectores de temperatura, de forma típica, termopares, que se disponen en contacto con el producto. De forma específica, los termopares se disponen en el interior de un número determinado de recipientes, considerado representativo de la totalidad de la tanda de producción, que consiste normalmente en varios miles de recipientes.

No obstante, este método presenta varios inconvenientes.

Durante la fase de congelación, cada termopar actúa como una ubicación para la formación de núcleos heterogénea del hielo y, por lo tanto, tiene influencia en el proceso de congelación del producto. En consecuencia, la estructura del hielo y, por lo tanto, el comportamiento de secado del producto, son diferentes entre los recipientes controlados y los recipientes no controlados.

Además, los termopares deben ser introducidos manualmente en los recipientes, requiriendo este procedimiento tiempo y trabajo. Es más, los termopares no pueden ser usados en un proceso estéril o aséptico ni cuando el liofilizador es cargado y descargado automáticamente.

Otra aproximación, en la que se estima la temperatura de interfaz promedio de la totalidad de la tanda de producción, consiste en la medición de temperatura manométrica (MTM) , propuesta desde 1958 y aplicada desde 1968. Dicho método comprende las siguientes etapas: cerrar la válvula del conducto para aislar la cámara de secado, medir el aumento de presión debido a la sublimación del producto, aproximarse al valor de equilibrio y obtener información relacionada con el producto.

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1. Método para monitorizar y/o controlar un proceso de secado por congelación en un aparato (100) de secado por congelación dotado de una cámara (101) de secado que tiene medios (104) de estante de control de temperatura que soportan recipientes (50) de un producto (30) a secar, estando conectada dicha cámara (101) de secado a una cámara condensadora (102) , que comprende durante una fase de secado principal de dicho proceso de secado por congelación las etapas de:

- aislar durante un periodo de tiempo predeterminado dicha cámara (101) de secado de dicha cámara condensadora (102) cerrando una válvula (111) de aislamiento de la misma y detectar y recoger valores de presión (Pc, mes) en el interior de dicha cámara (101) de secado durante un tiempo (tf) de recogida de presión definido y una temperatura (Tshelf) de estante de dichos medios (104) de estante de control de temperatura (Etapa 1) ;

- calcular una temperatura (T) de producto del producto (30) y una pluralidad de parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto (Etapa 2) , comprendiendo dicho cálculo calcular:

- la temperatura (Ti0) de producto en una interfaz de sublimación del producto (30) ;

- la resistencia (Rp) de transferencia de masa en una parte seca del producto (30) ;

- la temperatura T=T (z, t) de producto en una coordenada axial (z) y en un instante (t) durante dicho tiempo (tf) de recogida de presión;

- el coeficiente (Kv) de transferencia de calor entre dichos medios (104) de estante de control de temperatura y dicho recipiente (50) ;

- el espesor (Lfrozen) de una parte congelada del producto (30) ;

- el flujo de masa en la cámara (101) de secado;

- el tiempo de secado principal restante;

- calcular una nueva temperatura (T'shelf) de estante usando dicha temperatura (T) de producto calculada y dichos parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto calculados (Etapa 3) ; y

- ajustar la temperatura de dichos medios (104) de estante de control de temperatura basándose en dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante:

caracterizado por el hecho de que dicho cálculo de dicha temperatura (T) de producto y dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto se realiza mediante un algoritmo de estimación (Estimación de Parámetros Dinámicos, DPE) , que implementa un modelo de estado inestable para la transferencia de masa en dicha cámara (101) de secado y para la transferencia de calor en el producto (30) , y comprende las siguientes ecuaciones:

donde T = T (z, t) , Ti = T (t) |z=0, TB = T (t) |z=L, Ti0 = T|z=0, t=0; y los parámetros de las ecuaciones son: A superficie en sección interna del recipiente [m2] cP calor específico a presión constante [J kg-1K-1] 5 Fleak índice de fuga [Pa s-1] k conductividad térmica [J m s-1 K] Kv coeficiente de transferencia de calor general [J m-2 s-1 K] L espesor total producto [m] Lfrozen espesor capa congelada [m] 10 M peso molecular [kmol kg-1] Nv número de recipientes p presión [Pa] R constante de gas ideal [J kmol-1 K] Rp resistencia de transferencia de masa en la capa seca [m-1 s] 15 T temperatura [K] t tiempo [s] TB temperatura capa congelada en z = L [K] V volumen [m3] z coordenada axial [m] 20 p densidad de masa [kg m-3] LHS entalpía de sublimación [J kg-1] los subíndices y superíndices de las ecuaciones son: 0 valor en z = 0 frozen capa congelada

c cámara i interfaz in gas inerte mes medido shelf estante de calentamiento w vapor de agua [t0, tf] es el intervalo de la Etapa 1;

I.C. son las condiciones iniciales, B.C. son las condiciones límite.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el cálculo de dicha temperatura (T) de producto y dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto comprende la siguiente etapa:

- asignar valores previstos a los parámetros Ti0, Rp (Etapa 11) ;

- calcular los valores de los parámetros TB0, Kv, Lfrozen mediante las ecuaciones (ec. 6) , (ec. 5) , (ec. 10) , respectivamente (Etapa 12) ;

- calcular una temperatura inicial T|t=0 del producto congelado (30) mediante la ecuación (ec. 2) (Etapa 13) ;

- integrar la ecuación (ec. 1) en dicho intervalo [t0, tf] de la Etapa 1 (Etapa 14) ;

- repetir las etapas 12 a 14 hasta resolver un problema de mínimos cuadrados no lineal:

para determinar valores de Ti0, Rp que hacen corresponder una presión (pc (Ti0, Rp) ) de cámara de secado simulada con dichos valores (pc, mes) de presión;

- calcular dicha temperatura (T=T (z, t) ) de producto.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que dicho algoritmo de estimación (Estimación de Parámetros Dinámicos, DPE) comprende además un coeficiente (f) de corrección que tiene en cuenta la heterogeneidad de una tanda de dichos recipientes (50) , estando definido dicho coeficiente (f) de corrección por la ecuación:

4. Método según la reivindicación 3, en el que dicho coeficiente (f) de corrección se introduce en las ecuaciones (ec. 7, ec. 11) del algoritmo de estimación (Estimación de Parámetros Dinámicos, DPE) , que se modifican de la siguiente manera:

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende repetir dichas Etapa 1 y Etapa 2 en intervalos predefinidos, de forma específica, cada 30 minutos.

6. Método según la reivindicación 1, en el que dicho cálculo de dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante comprende calcular una nueva temperatura (T'shelf) de estante y una secuencia de temperaturas de estante hasta el final de la fase de secado principal, que maximiza el índice de sublimación de dicho producto (30) manteniendo la temperatura del producto debajo de una (TMAX) (Etapa 3) .

7. Método según la reivindicación 6, en el que dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante y dicha secuencia de temperaturas de estante son tales que llevan el producto (30) a una temperatura objetivo deseada.

8. Método según la reivindicación 1, en el que dicho cálculo de dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante comprende calcular una nueva temperatura (T'shelf) de estante según dicha temperatura (T) de producto para maximizar el flujo de calor obtenido mediante dichos medios (104) de estante de control de temperatura y para llevar el producto (30) a una temperatura objetivo deseada (Etapa 3) .

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende repetir dichas etapas 1 a 3 en intervalos predefinidos, de forma específica, cada 30 minutos.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende, antes de dicho cálculo, obtener parámetros y datos relacionados con características del proceso de secado por congelación, del aparato (100) de secado por congelación, del producto (30) , de los recipientes (50) , de forma específica, del volumen (Vfill) de líquido que llena cada recipiente, del número (Nc) de recipientes cargados, del volumen (Vdr y er) de la cámara de secado, de las características termo-físicas del disolvente presente en el producto, de la temperatura (TMAX) de producto máxima permitida durante la fase de secado principal.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha recogida de valores de presión se realiza según un índice de muestreo que oscila de 5 a 50 Hz, de forma específica, 10 Hz.

12. Método según la reivindicación 7 o 8, en el que dicha temperatura objetivo deseada es inferior en una cantidad fija a dicha temperatura (TMAX) de producto máxima permitida, de forma específica, de 1 a 3 ºC.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que dicho cálculo de dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante y/o dicha secuencia de temperaturas de estante se realiza mediante un algoritmo de control, basado en un código numérico, que implementa un modelo matemático no estacionario de los recipientes (50) y del aparato (100) de secado por congelación, y un algoritmo de optimización que usa como entradas dicha temperatura

(T) de producto y dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Rp, Kv, Lfrozen, TB) relacionados con el proceso/producto calculados en una etapa previa (Etapa 2) .

14. Método según la reivindicación 13, en el que dicho algoritmo de control comprende un controlador de tipo PID para controlar la temperatura del producto y para minimizar el consumo de energía durante dicha fase de secado principal.

15. Método según la reivindicación 13 o 14, en el que dicho algoritmo de control comprende las siguientes ecuaciones:

donde los parámetros de las ecuaciones son: e error k1 coeficiente de difusividad efectiva [m2 s-1] KOPT ganancia óptima del controlador

Kv coeficiente de transferencia de calor general [J m-2 s-1 K] L espesor total producto [m] Lfrozen espesor capa congelada [m] M peso molecular [kmol kg-1] p presión [Pa]

R constante de gas ideal [J kmol-1 K] Rp resistencia de transferencia de masa en la capa seca [m-1 s] T temperatura [K] t tiempo [s] TB temperatura capa congelada en z = L [K]

TMAX temperatura de producto máxima permitida LTDPE aumento de temperatura máxima durante ejecución DPE p densidad de masa [kg m-3] Vshelf índice de enfriamiento o calentamiento del estante

LHs entalpía de sublimación [J kg-1] los subíndices y superíndices son: I se refiere a la capa seca II se refiere a la capa congelada e efectivo i interfaz ISE integral del cuadrado del error

16. Método según la reivindicación 13 o 14, en el que dicho algoritmo de control comprende las siguientes ecuaciones:

donde los parámetros de las ecuaciones son: e error k1 coeficiente de difusividad efectiva [m2 s-1] Kv coeficiente de transferencia de calor general [J m-2 s-1 K] L espesor total producto [m]

Lfrozen espesor capa congelada [m] M peso molecular [kmol kg-1]

p presión [Pa] R constante de gas ideal [J kmol-1 K] Rp resistencia de transferencia de masa en la capa seca [m-1 s] T temperatura [K] t tiempo [s] TB temperatura capa congelada en z = L [K] TMAX temperatura de producto máxima permitida p densidad de masa [kg m-3] Vshelf índice de enfriamiento o calentamiento del estante LHs entalpía de sublimación [J kg-1] los subíndices y superíndices son: I se refiere a la capa seca II se refiere a la capa congelada e efectivo i interfaz ISE integral del cuadrado del error

17. Método según la reivindicación 15 o 16, en el que el cálculo al menos de dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante comprende la siguiente etapa:

- introducir dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Lfrozen, Rp, Kv, LTDPE, TMAX) relacionados con el producto/proceso y otros parámetros de proceso/usuario, de forma específica, una lógica de control, (Vshelf) , un tiempo de horizonte de control;

- calcular la relación entre (Lfrozen) y (Ti) y la temperatura (TB) de capa congelada mediante las ecuaciones (ec. 12) , (ec. 13) , (ec. 14) , (ec 15) ;

- calcular la secuencia óptima de valores de temperatura (TSP) de punto de ajuste mediante la ecuación (ec. 16A) y la ecuación (ec. 17A) o (ec. 17B) en caso de lógica de retroalimentación o mediante la ecuación (ec. 16B) en caso de lógica de retroalimentación, y las ecuaciones (ec. 18) , (ec. 19) ;

- calcular la temperatura (TB, SP) de producto actualizada y la nueva temperatura (T'shelf) de estante mediante la ecuación (ec. 20A) .

18. Método según la reivindicación 17, que comprende además las siguientes etapas para calcular los índices de enfriamiento/calentamiento durante una etapa de enfriamiento/calentamiento de dicha fase de secado principal:

- definir un número definido de intervalos de temperatura en los que se calcularán dichos índices de enfriamiento/calentamiento;

- durante dicha etapa de enfriamiento/calentamiento, recoger la temperatura de estante en todos los intervalos de temperatura;

- calcular el índice de enfriamiento/calentamiento en cada intervalo mediante la ecuación:

donde: 5 ri: índice de enfriamiento/calentamiento en el intervalo de temperatura i, K/min;

n: número de datos recogidos en el intervalo i; Tf: temperatura de fluido de calentamiento, K;

t: tiempo, s;

- actualizar dicho índice de enfriamiento/calentamiento al menos en dichos intervalos definidos.

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende determinar el final de la fase de secado principal calculando el momento en el que una capa congelada de dicho producto (30) se reduce a cero.

20. Método según la reivindicación 19, en el que dicha determinación comprende:

- realizar un ensayo de aumento de presión y calcular el flujo de masa de disolvente actual como la tangente de la curva de aumento de presión al inicio del ensayo;

-integrar el flujo de masa de disolvente con respecto al tiempo para obtener una curva de masa sublimada acumulada real; el secado principal puede considerarse finalizado cuando la curva de masa sublimada alcanza un tramo de estancamiento;

- calcular un coeficiente (

s (i) ) de detención que está relacionado directamente con el índice de masa de

sublimación promedio y que se usa como referencia para establecer si ha finalizado o no el secado principal, 20teniendo en cuenta la similitud entre las curvas en ciclos diferentes:

donde:

m masa de disolvente sublimado [kg];

25 t tiempo [h];

rs índice de masa de sublimación [kg s-1]

- comparar el índice (rs) de masa de sublimación actual con un valor límite establecido por el usuario, que consiste en la variación de porcentaje de la masa de disolvente sublimado con respecto al valor total, para verificar si (rs) es inferior a este límite y el secado principal puede considerarse finalizado.

21. Método para controlar un proceso de secado por congelación en un aparato (100) de secado por congelación dotado de una cámara (101) de secado que tiene medios (104) de estante de control de temperatura que soportan recipientes (50) de un producto (30) a secar, estando conectada dicha cámara (101) de secado a una cámara condensadora (102) , que comprende durante una fase de secado principal de dicho proceso de secado por congelación las etapas de:

- introducir una pluralidad de parámetros relacionados con el proceso/producto, de forma específica, la temperatura (Ti0) de interfaz, el espesor (Lfrozen) de capa congelada, la resistencia (Rp) de transferencia de masa, el coeficiente (Kv) de transferencia de calor, la temperatura (TMAX) de producto máxima permitida;

- calcular al menos una temperatura (T) de producto y una nueva temperatura (T'shelf) de estante y/o una secuencia de temperaturas de estante hasta el final de la fase de secado principal, que maximiza el índice de sublimación de dicho producto (30) manteniendo la temperatura (T) del producto debajo de dicha temperatura (TMAX) de producto máxima permitida; y

- ajustar la temperatura de dichos medios (104) de estante de control de temperatura basándose en dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante;

caracterizado por el hecho de que dicho cálculo se realiza mediante un algoritmo de control, basado en un código numérico, que implementa un modelo matemático no estacionario de los recipientes (50) y del aparato (100) de secado por congelación, y un algoritmo de optimización que usa como entradas dichos parámetros (Ti0, Lfrozen, Rp,

Kv, TMAX) relacionados con el producto/proceso, comprendiendo dicho algoritmo de control las siguientes ecuaciones:

donde los parámetros de las ecuaciones son: e error k1 coeficiente de difusividad efectiva [m2 s-1]

KOPT ganancia óptima del controlador Kv coeficiente de transferencia de calor general [J m-2 s-1 K] L espesor total producto [m] Lfrozen espesor capa congelada [m] M peso molecular [kmol kg-1]

p presión [Pa] R constante de gas ideal [J kmol-1 K] Rp resistencia de transferencia de masa en la capa seca [m-1 s] T temperatura [K]

t tiempo [s] TB temperatura capa congelada en z = L [K] TMAX temperatura de producto máxima permitida LTDPE aumento de temperatura máxima durante ejecución DPE p densidad de masa [kg m-3]

Vshelf índice de enfriamiento o calentamiento del estante LHs entalpía de sublimación [J kg-1] los subíndices y superíndices son: I se refiere a la capa seca II se refiere a la capa congelada

e efectivo i interfaz ISE integral del cuadrado del error

o comprendiendo las siguientes ecuaciones:

donde los parámetros de las ecuaciones son: e error k1 coeficiente de difusividad efectiva [m2 s-1] Kv coeficiente de transferencia de calor general [J m-2 s-1 K]

L espesor total producto [m] Lfrozen espesor capa congelada [m] M peso molecular [kmol kg-1] p presión [Pa] R constante de gas ideal [J kmol-1 K]

Rp resistencia de transferencia de masa en la capa seca [m-1 s] T temperatura [K] t tiempo [s] TB temperatura capa congelada en z = L [K] TMAX temperatura de producto máxima permitida

p densidad de masa [kg m-3] Vshelf índice de enfriamiento o calentamiento del estante LHs entalpía de sublimación [J kg-1] los subíndices y superíndices son: I se refiere a la capa seca

II se refiere a la capa congelada e efectivo i interfaz ISE integral del cuadrado del error

22. Método según la reivindicación 21, en el que dicho cálculo comprende calcular una nueva temperatura (T'shelf) de estante según dicha temperatura (T) de producto para maximizar el flujo de calor obtenido mediante dichos medios

(104) de estante de control de temperatura y para llevar el producto (30) a una temperatura objetivo deseada.

23. Método según la reivindicación 21, en el que dicho algoritmo de control comprende un controlador de tipo PID

para controlar la temperatura del producto y para minimizar el consumo de energía durante dicha fase de secado 10 principal.

24. Método según la reivindicación 21, en el que el cálculo al menos de dicha nueva temperatura (T'shelf) de estante comprende la siguiente etapa:

- introducir dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Lfrozen, Rp, Kv, LTDPE, TMAX) relacionados con el producto/proceso y

otros parámetros de proceso/usuario, de forma específica, una lógica de control, (Vshelf) , un tiempo de horizonte 15 de control;

- calcular la relación entre (Lfrozen) y (Ti) y la temperatura (TB) de capa congelada mediante las ecuaciones (ec. 12) , (ec. 13) , (ec. 14) , (ec 15) ;

- calcular la secuencia óptima de valores de temperatura (TSP) de punto de ajuste mediante la ecuación (ec. 16A)

en caso de lógica de retroalimentación o mediante la ecuación (ec. 16B) en caso de lógica de retroalimentación, 20 la ecuación (ec. 17A) o (ec 17b) y las ecuaciones (ec. 18) , (ec. 19) ;

- calcular la temperatura (TB, SP) de producto actualizada y la nueva temperatura (T'shelf) de estante mediante la ecuación (ec. 20B) .

25. Método según la reivindicación 24, que comprende además las siguientes etapas para calcular los índices de enfriamiento/calentamiento durante una etapa de enfriamiento/calentamiento de dicha fase de secado principal:

-definir un número definido de intervalos de temperatura en los que se calcularán dichos índices de enfriamiento/calentamiento;

- durante dicha etapa de enfriamiento/calentamiento, recoger la temperatura de estante en todos los intervalos de temperatura;

- calcular el índice de enfriamiento/calentamiento en cada intervalo mediante la ecuación:26. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en el que dicha pluralidad de parámetros (Ti0, Lfrozen, Rp, Kv, LTDPE) relacionados con el producto/proceso pueden ser recibidos desde una herramienta de estimación y/o desde medios de detector.