ES2853249T3 - Recuperación de energía en un sistema de liofilización - Google Patents

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Abstract

Sistema de liofilización (100) que comprende: una cámara de liofilización (104) que presenta uno o más estantes (108) dispuestos en esta; un sistema de refrigeración que comprende un condensador refrigerante (202, 302) una línea de líquido caliente (205b, 305b) conectada a dicho condensador refrigerante (202, 302), donde dicha línea de líquido caliente (205b, 305b) está adaptada para recibir un refrigerante líquido caliente desde dicho condensador refrigerante (202, 302); un intercambiador de calor (206, 306); una primera línea de fluido (204, 304) para acoplar térmicamente el condensador refrigerante (202, 302) al intercambiador de calor (206, 306), donde dicha primera línea de fluido (204, 304) es distinta de dicha línea de líquido caliente (205b, 305b); y una segunda línea de fluido (220, 320) para acoplar térmicamente el uno o más estantes (108) al intercambiador de calor (206, 306).

Description

DESCRIPCIÓN
Recuperación de energía en un sistema de liofilización
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente divulgación se refiere al campo de los sistemas de liofilización, y más particularmente, a la recuperación de energía en sistemas de liofilización.
ANTECEDENTES
[0002] La liofilización (p. ej., liofilización, criodesecación) es un proceso para eliminar agua y/u otros disolventes de productos. La liofilización tiene muchas aplicaciones, tales como conservar un material perecedero, hacer que un material sea más conveniente para el transporte, realizar cerámicas, producir un producto que tenga un breve período de reconstitución con niveles de potencia aceptables, etc. La liofilización se puede utilizar para muchos materiales diferentes, incluyendo, aunque sin carácter limitativo, alimentos, productos farmacéuticos y muestras biológicas.
[0003] En un proceso típico de liofilización, la muestra, o viales o recipientes que contienen la muestra, se deposita(n) sobre estantes de temperatura controlada dentro de una cámara y se enfría(n) a temperaturas bajas hasta su completa solidificación. A continuación, la presión de la cámara de liofilización se reduce y la temperatura de almacenamiento se ajusta para permitir la eliminación del disolvente congelado (p. ej., por secado) mediante sublimación en una etapa denominada «secado primario». Cuando se completa la sublimación, la temperatura de almacenamiento se eleva durante una etapa de «secado secundario» para eliminar el disolvente adicional no congelado unido al producto sólido mediante, p. ej., adsorción. Cuando se ha eliminado el suficiente disolvente, concluye el proceso de secado. Si la muestra estaba contenida en viales o contenedores, los viales o contenedores se sellan posteriormente, normalmente en una presión subambiental de gas inerte.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0004] La presente divulgación se ilustra a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una representación de un sistema de liofilización de acuerdo con formas de realización de la presente divulgación.
La figura 2A es una vista esquemática de una primera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización.
La figura 2B es una vista esquemática de una primera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización que representa una primera ruta de flujo de fluido.
La figura 2C es una vista esquemática de una primera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización que representa una segunda ruta de flujo de fluido.
La figura 2D es una vista esquemática de una primera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización que representa una tercera ruta de flujo de fluido.
La figura 2E es una vista esquemática de una segunda forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización.
La figura 3A es una vista esquemática de una tercera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización que representa una primera ruta de flujo de fluido.
La figura 3B es una vista esquemática de una tercera forma de realización de un sistema de recuperación de energía para un sistema de liofilización que representa una segunda ruta de flujo de fluido.
La figura 4 es un diagrama de flujo que representa un método para la recuperación de energía en un sistema de liofilización de acuerdo con formas de realización de la presente divulgación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0005] El proceso de liofilización incluye al menos una etapa de congelación, una etapa de secado primario (p. ej., sublimación) y una etapa de secado secundario (p. ej., desorción). Durante la etapa de congelación, un producto se congela y se forman cristales de hielo en el producto. Durante la etapa de secado primario, se extrae el agua del producto a través de la sublimación de los cristales de hielo libres mediante un aumento de temperatura. Durante la etapa de secado secundario, la temperatura se eleva por encima para eliminar las moléculas de agua unidas del producto.
[0006] La liofilización puede resultar cara, requerir mucho tiempo y mucha energía. La etapa de secado primario, por ejemplo, puede ser lenta (en algunos casos puede tardar varios días en completarse), y puede tardar más en completarse que cualquiera de las otras etapas. Los documentos US 4407140A, CN 201706847U, DE 20008915 U1, US 6220048 B, fR 2911672 A1, US 5743023 A dan a conocer aparatos de liofilización o aparatos de vacío configurados para conseguir la liofilización del producto que se quiere proporcionar dentro de una cámara. El documento US 4547977 A también expone medios de control de la temperatura para liofilizadores.
[0007] Se puede utilizar una unidad de refrigeración que presenta uno o más compresor(es) mecánico(s) para enfriar la cámara de liofilización. En etapas posteriores del proceso, el/los compresor(es) se puede(n) utilizar para enfriar el condensador de hielo del liofilizador y el calor residual del/de los compresor(es) es rechazado fuera del sistema, mientras que, al mismo tiempo, el calor se ubica en los estantes de la cámara por otros medios, tales como un calentador eléctrico.
[0008] Las formas de realización de la presente divulgación se refieren a un sistema y método para la recuperación de energía dentro de un sistema de liofilización. En concreto, las formas de realización permiten reclamar y utilizar el calor residual generado por un compresor de refrigeración mecánico para calentar los estantes del producto dentro de una cámara del sistema de liofilización. A diferencia de los sistemas de liofilización tradicionales que solo utilizan dispositivos de calentamiento eléctricos para calentar los estantes, las presentes formas de realización acoplan térmicamente el condensador a los estantes, lo cual reduce las necesidades energéticas del sistema.
[0009] En ciertas formas de realización, el calor residual del condensador se puede suministrar al estante cuando una temperatura del condensador, o del fluido que sale del condensador, está dentro de un intervalo concreto. Un dispositivo de procesamiento, por ejemplo, de un controlador lógico programable o un controlador de flujo, puede ejecutar una receta que provoque que el calor se transfiera desde el condensador del liofilizador hasta los estantes cuando la temperatura de los estantes está en un intervalo (p. ej., entre -25 0C y 35 0C), y después detiene la transferencia de calor cuando la temperatura no está en el intervalo o si los estantes han alcanzado una temperatura objetivo.
[0010] La figura 1 es una representación de un sistema de liofilización 100 de acuerdo con formas de realización de la presente divulgación. El sistema de liofilización 100 puede llevar a cabo la liofilización de un producto. El proceso de liofilización puede incluir múltiples etapas (p. ej., una etapa de congelación, una etapa de secado primario, una etapa secundaria, etc.). El sistema de liofilización 100 puede incluir una carcasa 102 que contiene diversos componentes del sistema de liofilización 100, tal como una cámara 104 para depositar muestras, una unidad de refrigeración, líneas de fluido, líneas de gas, etc. La cámara 104 puede ser accesible a través de una puerta 106 que puede sellar la cámara 104 y mantener condiciones de vacío dentro de la cámara 104. La cámara 104 puede incluir uno o más estantes 108 dispuestos en esta, que se pueden utilizar para proteger las muestras. Una o más entradas 112 pueden facilitar el flujo de gas y/o adhesiones de vacío para controlar, respectivamente, el flujo de gas hacia la cámara 104 y las condiciones de vacío dentro de la cámara 104. Se puede utilizar un desagüe 114 para eliminar el exceso de agua de la cámara, por ejemplo, como resultado de la formación de hielo.
[0011] En ciertas formas de realización, el sistema de liofilización 100 puede estar adaptado para realizar ciclos de esterilización por vapor. El sistema de liofilización 100 puede realizar una limpieza in situ (CIP, siglas de clean-in-place) y/o un ciclo de esterilización por vapor tras cada uso del sistema de liofilización 100 para garantizar que un producto no está contaminado con material previamente liofilizado en el sistema de liofilización 100. Por ejemplo, en ciertas formas de realización, el sistema de liofilización 100 puede incluir una o más entradas con el fin de introducir medios de limpieza y/o vapor en una cámara del sistema. En ciertas formas de realización, la cámara 104 y los estantes 108 se pueden sustituir por un colector con matraces acoplados.
[0012] En ciertas formas de realización, la cámara 102 puede incluir uno o más orificios para conectar diversas válvulas y medidores. Por ejemplo, un medidor, tal como un medidor Pirani, se puede acoplar a la cámara para medir la presión dentro de la cámara 102.
[0013] En algunas formas de realización, los estantes 108 pueden estar térmicamente acoplados a un elemento calefactor para el control de la temperatura. En algunas formas de realización, el elemento calefactor puede ser un dispositivo calefactor eléctrico. En algunas formas de realización, el elemento calefactor puede ser una o más líneas de fluido que están acopladas térmicamente a los estantes 108, que pueden regular el calor distribuido a los estantes mediante el flujo de fluido a través de la una o más líneas de fluido.
[0014] En ciertas formas de realización, el sistema de liofilización 100 puede incluir un condensador interno, que puede estar contenido dentro de la carcasa 102. En otras formas de realización, el sistema de liofilización 100 puede incluir un condensador externo. En tales formas de realización, los orificios de despresurización se pueden disponer próximos a la cámara 104, una cámara de condensación separada, o un conducto que conecta la cámara 104 a la cámara de condensación. Si los orificios están en la cámara de condensación o en el conducto entre la válvula de aislamiento y la cámara de condensación, entonces la válvula de aislamiento que separa la cámara 104 y la cámara de condensación se abrirá para conseguir presiones idénticas entre las dos. En algunas formas de realización, se puede conectar más de una cámara 104 a una única cámara de condensación, y viceversa.
[0015] En algunas formas de realización, el sistema de liofilización 100 incluye una interfaz de control 110, que puede permitir que un usuario programe una receta y provocar que se ejecute la receta. El sistema de liofilización 100 incluye diversos hardware de control (p. ej., uno o más dispositivos de procesamiento) y sistemas de software adaptados para ordenar y coordinar los diversos elementos del sistema de liofilización 100, y llevar a cabo el ciclo de liofilización preprogramado. Los diversos sistemas de hardware y software de control también pueden proporcionar documentación, registro de datos, alarmas, así como capacidades de seguridad del sistema. Además, los sistemas auxiliares para el sistema de liofilización pueden incluir un sistema de comprobación de fugas, sistema de comprobación de rendimiento, y varios subsistemas para limpiar y esterilizar la cámara del producto y/o para autocargar/descargar el producto en la cámara de producto, así como accesorios del sistema de refrigeración criogénicos o mecánicos asociados, tales como patines de refrigeración, compresores, condensadores, intercambiadores de calor, sistemas fluidos de transferencia de calor, bombas, calentadores, depósitos de expansión, depósitos criogénicos, tuberías, válvulas, sensores, etc.
[0016] Después de completar la congelación de la muestra, se inician las etapas de secado, lo cual incluye una etapa de secado primario y una etapa de secado secundario. El secado primario implica activar una bomba de vacío y un sistema de refrigeración del condensador para establecer las condiciones deseadas de sublimación y condensación en la cámara 104. En algunas formas de realización, un pequeño flujo de purga de un gas (p. ej., un gas inerte) se introduce en la cámara a través del proceso de secado para ayudar a controlar el nivel de vacío. Tras alcanzar las condiciones de presión de vacío, los estantes 108 se calientan (por ejemplo, utilizando calor residual del condensador, como se describirá con más detalle a continuación) hasta la temperatura deseada de secado primario, que está determinada por las propiedades térmicas y mecánicas del material sometido a liofilización. El secado primario se completa cuando toda el agua no unida se ha extraído mediante sublimación, según lo determinado por una o más mediciones de temperatura del producto, mediciones de humedad, comparación de mediciones de capacitancia con manómetro y medidor Pirani, análisis de muestras obtenidas con un captador de muestras, u otras técnicas. Una vez completado el secado primario, las temperaturas de estante del liofilizador se calientan aún más a una tasa de calentamiento deseada hasta que el producto o los materiales alcanzan una temperatura cuando se puede lograr de forma adecuada la desorción del agua unida. Esta temperatura de producto final depende de la composición del producto y podría ser de aproximadamente 20 0C o más. Una vez completado el secado, el producto o material se extrae de la cámara 104. En cualquier momento durante el proceso, el sistema de liofilización 100 puede ser capaz de realizar un apagado o parada de emergencia, que cerraría las válvulas de control de presurización y despresurización mientras la cámara permanece en vacío.
[0017] Las figuras 2A-2D son vistas esquemáticas de una primera forma de realización de un sistema de recuperación de energía 200 para un sistema de liofilización (p. ej., el sistema de liofilización 100). El sistema de recuperación de energía 200 incluye un compresor 201, un condensador refrigerante 202, una línea de fluido 204 y un intercambiador de calor 206 dispuestos a lo largo de la línea de fluido 204. El condensador refrigerante 202 puede formar parte de una unidad de refrigeración del sistema de liofilización. El compresor 201 recibe un gas refrigerante a través de la entrada 203a de un condensador de proceso (que puede ser interno a una cámara del sistema de liofilización, o externo a la cámara del sistema de liofilización y conectado a la cámara a través de un puerto) u otro intercambiador de calor, y descarga el refrigerante como un gas caliente a través de la línea de gas caliente 205a hacia el interior del condensador refrigerante 202. El condensador refrigerante 202 condensa el refrigerante de gas caliente en un líquido caliente, que sale a través de la línea de líquido caliente 205b y vuelve al condensador de proceso a través de la salida 203b. De acuerdo con la presente invención, una línea de líquido caliente se conecta a dicho condensador refrigerante, donde dicha línea de líquido caliente está adaptada para recibir un refrigerante de líquido caliente desde dicho condensador refrigerante. Asimismo, de acuerdo con la presente invención, dicha primera línea de fluido es distinta de dicha línea de líquido caliente.
[0018] La línea de fluido 204 puede suministrar agua (u otro tipo de medio de enfriamiento) al condensador refrigerante 202 a través de la entrada 204a para extraer calor del condensador refrigerante 202. Posteriormente, el agua se dirige a través del intercambiador de calor 206, y puede volver a una torre separada o a otro sistema de enfriamiento del sistema de liofilización a través de la salida 204b. En dichas formas de realización, el agua puede volver a pasar continuamente en ciclos a través de la línea de fluido 204. En otras formas de realización, el agua fresca puede pasar en ciclos a través de la línea de fluido 204, y el agua de retorno se puede desechar. En algunas formas de realización, el fluido agua-glicol puede ser utilizado por el sistema de enfriamiento. En algunas formas de realización, uno o más elementos de temperatura, tales como los elementos de temperatura 208 y 210 (p. ej., termopares), se pueden distribuir a lo largo de la línea de fluido 204. La figura 2B representa una ruta de flujo 230 definida por la línea de fluido 204. El agua pasa desde el suministro de agua a través del condensador refrigerante 202, a través del intercambiador de calor 206, y a través de un retorno de agua.
[0019] En ciertas formas de realización, el sistema de liofilización puede ser un sistema de liofilización esterilizable por vapor, y el intercambiador de calor 206 puede ser un intercambiador de calor utilizado para enfriar un fluido de transferencia de calor tras la esterilización por vapor. En tales formas de realización, el intercambiador de calor 206 puede adaptarse al sistema de recuperación de energía 200 para transferir calor rechazado desde el condensador refrigerante 202.
[0020] El sistema de recuperación de energía 200 incluye, además, una línea de fluido 220, que incluye válvulas 222 y 224, y uno o más elementos de temperatura, tales como el elemento de temperatura 226. En algunas formas de realización, la línea de fluido 220 puede incluir válvulas adicionales. En algunas formas de realización, las válvulas 222 y 224 se pueden situar en distintas ubicaciones a lo largo de la línea de fluido 220.
[0021] La línea de fluido 220 puede pasar a través de uno o más estantes (por ejemplo, los estantes 108) y suministrar un fluido de transferencia de calor a los estantes. En algunas formas de realización, el fluido de transferencia de calor pasa continuamente en ciclos a través de los estantes fluyendo hacia fuera a través de la salida 220b y regresando a través de la entrada 220a. En algunas formas de realización, el fluido de transferencia de calor es a base de agua o a base de aceite. Por ejemplo, el fluido de transferencia de calor puede ser un aceite mineral.
[0022] Las posiciones (abierta, cerrada, parcialmente abierta o parcialmente cerrada) de las válvulas 222 y 224 pueden definir una ruta de flujo del fluido de transferencia de calor a través de la línea de fluido 220, como se ilustra en las figuras 2C-2D. La figura 2C ilustra una ruta de flujo 240 en la que el fluido de transferencia de calor pasa en ciclos a través de los estantes. La ruta de flujo 240 se produce como resultado de que la válvula 222 esté abierta y de que la válvula 224 esté cerrada. En este caso, no se producirá transferencia de calor entre ningún fluido en la línea de fluido 220 y la línea de fluido 204.
[0023] La figura 2D ilustra una ruta de flujo 250 en la que el fluido de transferencia de calor pasa en ciclos a través de los estantes y el intercambiador de calor 206. La ruta de flujo 250 se produce como resultado de que la válvula 222 esté cerrada y de que la válvula 224 esté abierta. En este caso, habrá transferencia de calor entre los fluidos en la línea de fluido 220 y la línea de fluido 204 en el intercambiador de calor 206, dando como resultado el acoplamiento térmico de los estantes al condensador 202.
[0024] La figura 2E representa una segunda forma de realización del sistema de recuperación de energía 200, que incluye una válvula 252 que puede permitir que el flujo de fluido se desvíe del condensador refrigerante 202 cuando la válvula 252 está abierta (p. ej., en un proceso post-vapor in situ (SIP, siglas de steam-in-place)).
[0025] Las figuras 3A-3B son vistas esquemáticas de una tercera forma de realización de un sistema de recuperación de energía 300 para un sistema de liofilización. El sistema de recuperación de energía 300 incluye muchos de los mismos componentes o componentes similares al sistema de recuperación de energía 200, incluyendo un condensador refrigerante 302, un compresor 301, una entrada 303a, una salida 303b, una línea de gas caliente 305a, una línea de líquido caliente 305b, un intercambiador de calor 306, elementos de temperatura 308, 310 y 316, entradas 320a y 320b, y salidas 304a y 304b. En el sistema de recuperación de energía 300, las líneas de fluido 304 y 320 se disponen de manera diferente a las líneas de fluido 204 y 220, respectivamente, del sistema de recuperación de energía 200. Específicamente, las válvulas 312 y 314 se incluyen en la línea de fluido 304 para controlar el flujo de agua a través del intercambiador de calor 306. Como se muestra en la figura 3A, se produce una ruta de flujo 330 cuando la válvula 312 está abierta y la válvula 314 está cerrada. En este caso, el intercambiador de calor 306 se bordea sin que se produzca transferencia de calor entre ningún fluido en la línea de fluido 320 y la línea de fluido 330. Como se muestra en la figura 3, se produce una ruta de flujo 340 cuando la válvula 312 está cerrada y la válvula 314 está abierta. En este caso, el agua pasa a través tanto del condensador 302 como del intercambiador de calor, y el calor se intercambia entre los fluidos en la línea de fluido 320 y 340, dando como resultado el acoplamiento térmico de los estantes al condensador 302.
[0026] Se contemplan otras disposiciones de las líneas de fluido y, por lo tanto, las formas de realización descritas en este documento no se limitan a las divulgadas, como podría apreciar un experto en la materia.
[0027] En ciertas formas de realización, un controlador de flujo puede estar unido operativamente a uno o más componentes de los sistemas de recuperación de energía (por ejemplo, cualquiera de los sistemas de recuperación de energía 100 y 200) para regular los caudales y las direcciones de flujo del fluido a través de cualquiera de las líneas de fluido (p. ej., cualquiera de las líneas de fluido 204, 220, 304 o 320), controlar las posiciones de una o más de las válvulas (p. ej., cualquiera de las válvulas 222, 224, 312 y 314), y medir las temperaturas de los elementos de temperatura. En ciertas formas de realización, el controlador de flujo puede controlar, o formar parte de un sistema de control mayor que controle, otros aspectos de un sistema de liofilización, incluyendo, sin carácter limitativo, condiciones de vacío o flujo de gas en una cámara y ciclos de temperatura. El controlador de flujo puede ser un controlador de flujo programable, en algunas formas de realización, y puede estar programado para ejecutar una receta de liofilización.
[0028] En algunas formas de realización, el controlador de flujo puede controlar las posiciones de las diversas válvulas para regular las rutas de flujo de fluido a través de las líneas de fluido, facilitando así el acoplamiento térmico entre los estantes y el condensador. En ciertas formas de realización, el controlador de flujo puede determinar cuándo acoplar térmicamente los estantes al condensador, por ejemplo, en respuesta a la determinación de que una temperatura del agua que sale del condensador ha alcanzado un intervalo de temperatura concreto. Un ejemplo de método para esta funcionalidad se describe más detalladamente a continuación con respecto a la figura 4.
[0029] La figura 4 es un diagrama de flujo que muestra un método 400 para la recuperación de energía en un sistema de liofilización de acuerdo con formas de realización de la presente divulgación. El método 400 puede ser realizado por cualquiera de los sistemas de recuperación de energía descritos en el presente documento, tales como los sistemas de recuperación de energía 200 y 300. No obstante, debe entenderse que el método 400 también puede ser utilizado por otros sistemas, y por lo general no se limita ni a sistemas de liofilización ni a sistemas de recuperación de energía. El método 400 puede ser realizado por un dispositivo de procesamiento (p. ej., de un controlador de flujo u otro dispositivo/sistema de control) que implementa lógica de procesamiento. La lógica de procesamiento puede comprender hardware (p. ej., circuitos, lógica dedicada, lógica programable, microcódigo, etc.), software (p. ej., instrucciones ejecutadas en un dispositivo de procesamiento para realizar simulación de hardware), o una combinación de estos.
[0030] En el bloque 410, el dispositivo de procesamiento provoca que un primer fluido fluya a través de una primera ruta de flujo (p. ej., la ruta de flujo 230) de una línea de fluido (p. ej., la línea de fluido 204), estando térmicamente acoplada la primera línea de fluido a un condensador (p. ej., condensador refrigerante 202) y un intercambiador de calor (p. ej., 206) de un sistema de liofilización (p. ej., sistema de recuperación de energía 200, que puede formar parte del sistema de liofilización 100). En algunas formas de realización, el condensador refrigerante 202 está unido fluidamente a un compresor (p. ej., compresor 201), que recibe un refrigerante de un condensador de proceso u otro intercambiador de calor. El dispositivo de procesamiento puede regular el caudal y la dirección del primer fluido. Por ejemplo, el dispositivo de procesamiento puede estar unido operativamente a un sistema de bombeo que está unido fluidamente a la primera línea de fluido. En algunas formas de realización, el primer fluido puede ser agua, una solución de glicol, un refrigerante no acuoso o un fluido de transferencia de calor. En algunas formas de realización, el primer fluido puede presentar una temperatura de entre -80 0C y 1300C.
[0031] En el bloque 420, el dispositivo de procesamiento provoca que un segundo fluido fluya a través de una segunda ruta de flujo (p. ej., la ruta de flujo 240) de una segunda línea de fluido (p. ej., la línea de fluido 220), estando la segunda línea de fluido acoplada térmicamente a uno o más estantes (p. ej., 108) dispuestos dentro de una cámara del sistema de liofilización. El dispositivo de procesamiento puede provocar que el segundo fluido fluya a través de la segunda ruta de flujo alternando posiciones de las válvulas en la segunda línea de fluido. Por ejemplo, el dispositivo de procesamiento puede provocar que una primera válvula se cierre o permanezca cerrada y que una segunda válvula se abra o permanezca abierta. En algunas formas de realización, el segundo fluido es agua, un refrigerante no acuoso o un fluido de transferencia de calor.
[0032] En el bloque 430, el dispositivo de procesamiento determina si se cumple una condición del proceso de liofilización. En algunas formas de realización, la condición es una condición de temperatura. Por ejemplo, en tales formas de realización, el dispositivo de procesamiento puede medir una o más temperaturas del primer o segundo fluido en puntos específicos (por ejemplo, utilizando cualquiera de los elementos de temperatura 210, 208 o 226). En algunas formas de realización, la condición de temperatura es una condición de que una temperatura medida está dentro de un intervalo predefinido, o de que la temperatura es mayor o igual a una temperatura umbral. En algunas formas de realización, la temperatura umbral se selecciona de entre una temperatura que oscila entre -25 0C y 35 0C (por ejemplo, una temperatura umbral de 30 0C). En algunas formas de realización, la condición puede cumplirse si una temperatura medida está en un intervalo de entre -20 0C y 40 0C, o en un intervalo de -25 0C a 35 0C. En algunas formas de realización, la condición de temperatura se cumple cuando una temperatura del segundo fluido (por ejemplo, el fluido a través de la línea de fluido 220) es inferior a una temperatura del primer fluido (por ejemplo, el fluido a través de la línea de fluido 204). En algunas formas de realización, se puede determinar que la condición se ha cumplido si una temperatura del primer fluido que sale del condensador (por ejemplo, medida por elemento de temperatura 208) cumple la condición de temperatura. Por ejemplo, si la temperatura del agua que sale del condensador refrigerante es superior a 30 0C, el dispositivo de procesamiento puede determinar que la condición se ha cumplido.
[0033] En algunas formas de realización, la condición del proceso de liofilización es la presencia o ejecución de una etapa en una receta del proceso (tal como una receta predefinida del proceso). Por ejemplo, la condición puede ser la ejecución de una etapa de secado secundario del proceso de liofilización. En algunas formas de realización, la condición puede ser inducida por el usuario. Por ejemplo, un usuario del sistema de liofilización puede anular directamente la receta e introducir un comando o cambiar un interruptor que indique al dispositivo de procesamiento que se ha cumplido la condición.
[0034] Si el dispositivo de procesamiento determina que la condición del proceso de liofilización no se ha cumplido, el método 400 procede de nuevo al bloque 420. En este caso, el segundo fluido bordea el intercambiador de calor, que aísla térmicamente al primer y segundo fluido, y por tanto aísla térmicamente entre sí los estantes y el condensador. El método 400 puede alternar continuamente entre los bloques 420 y 430 hasta que se determine que se cumple la condición, o hasta que otro evento ponga fin al método 400.
[0035] En algunas formas de realización (por ejemplo, aquellas basadas en el sistema de recuperación de energía 200 donde hay un flujo completo de agua desde el condensador de refrigeración 202 hasta el intercambiador de calor 206), el sistema puede modular las válvulas para que ningún fluido de transferencia de calor fluya a través del intercambiador de calor, el sistema puede modular las válvulas para permitir que todo el fluido de transferencia de calor fluya a través del intercambiador de calor, o el sistema puede permitir que parte del fluido de transferencia de calor fluya a través del intercambiador de calor. En tales formas de realización, el sistema puede modular las válvulas en función de las etapas del proceso y las condiciones de temperatura deseadas. En algunas formas de realización (por ejemplo, aquellas basadas en el sistema de recuperación de energía 300 donde hay un flujo completo de fluido de transferencia de calor entre el intercambiador de calor 306 y los estantes), el sistema puede modular las válvulas a la inversa que en la forma de realización que se acaba de describir.
[0036] Si el dispositivo de procesamiento determina que la condición del proceso de liofilización se ha cumplido, el método 400 procede entonces al bloque 440. En el bloque 440, el dispositivo de procesamiento provoca que el segundo fluido fluya a través de una tercera ruta de flujo (p. ej., la ruta de flujo 250) de la segunda línea de fluido para acoplar térmicamente el uno o más estantes al intercambiador de calor. Por ejemplo, el dispositivo de procesamiento puede provocar que el segundo fluido fluya a través de la tercera ruta de flujo, produciendo que la primera válvula se abra (la cual puede haberse cerrado previamente) y que la segunda válvula se cierre (la cual puede haberse abierto previamente). El flujo del segundo fluido a través de la tercera ruta de flujo mientras que el primer fluido fluye a través de la primera ruta de flujo da como resultado que se transfiera calor desde el condensador hasta el primer fluido, desde el primer fluido hasta el intercambiador de calor, desde el intercambiador de calor hasta el segundo fluido, y desde el segundo fluido hasta los estantes, acoplando térmicamente de este modo el condensador a los estantes.
[0037] En algunas formas de realización, el método 400 procede de nuevo al bloque 420, por ejemplo, si el dispositivo de procesamiento determina que ya no se cumple la condición del proceso de liofilización. En algunas formas de realización, el método 400 puede proceder de nuevo al bloque 420 si el dispositivo de procesamiento determina que una temperatura del segundo fluido cumple una condición de temperatura (por ejemplo, que una temperatura del segundo fluido, medida por el elemento de temperatura 226, es superior a 20 0C). Esto puede corresponder a una indicación de que la temperatura del estante ha alcanzado una temperatura objetivo.
[0038] Cabe señalar que las operaciones anteriormente descritas son un ejemplo de método para el funcionamiento de un sistema de liofilización 100 y que, en formas de realización alternativas, algunas de las operaciones de la figura 4 pueden ser opcionales o adoptar una forma más simple. Además, uno o más de los bloques del método 400 se pueden realizar al mismo tiempo y en un orden distinto al representado, como podrá apreciar un experto en la materia.
[0039] A partir de la descripción anterior, será evidente que hay aspectos de la presente memoria descriptiva que se pueden incorporar, al menos parcialmente, en software. Es decir, las técnicas se pueden llevar a cabo en un sistema informático o en otro sistema de procesamiento de datos en respuesta a un dispositivo de procesamiento que, por ejemplo, ejecuta secuencias de instrucciones contenidas en una memoria. En diversas formas de realización, los circuitos de hardware se pueden utilizar en combinación con instrucciones de software para implementar la presente divulgación. Así, las técnicas no se limitan a ninguna combinación específica de circuitos de hardware y software ni a ninguna fuente concreta para las instrucciones ejecutadas por el sistema de procesamiento de datos. Además, a través de la presente descripción, se puede describir que varias funciones y operaciones son realizadas o producidas mediante código de software para simplificar la descripción. No obstante, los expertos en la materia podrán reconocer que lo que se pretende con tales expresiones es que las funciones se deriven de la ejecución del código por parte del dispositivo de procesamiento.
[0040] Se puede utilizar un medio legible por ordenador para almacenar software y datos que, al ser ejecutados por un sistema de procesamiento de datos general o específico, provoque que el sistema lleve a cabo diversos métodos de la presente divulgación. Estos datos y software ejecutables se pueden almacenar en diversos sitios, incluyendo, por ejemplo, la memoria y almacenamiento del sistema o cualquier otro dispositivo que sea capaz de almacenar datos y/o programas de software. Por lo tanto, un medio legible por ordenador incluye cualquier mecanismo que proporciona (es decir, almacena) información en una forma accesible para una máquina (p. ej., un ordenador, dispositivo de red, asistente digital personal, herramienta de fabricación, cualquier dispositivo con un conjunto de uno o más procesadores, etc.). Por ejemplo, un medio legible por ordenador incluye medios grabables/no grabables, como memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio (RAM), medios de almacenamiento de disco magnético, medios de almacenamiento ópticos, dispositivos de memoria flash, etc.
[0041] A menos que se indique de un modo distinto al expuesto en la discusión anterior, se apreciará que términos tales como «mantener», «proporcionar», «determinar», «iniciar» o similares pueden hacer referencia a las acciones y procesos de un sistema informático, o un dispositivo informático electrónico similar, que manipula y transforma datos representados como cantidades físicas (p. ej., electrónicas) dentro de las memorias y registros del sistema informático en otros datos representados asimismo como físicos dentro de las memorias o registros del sistema informático o en otros dispositivos de visualización o almacenamiento de la información similares. Las formas de realización de los métodos descritos en el presente documento se pueden implementar utilizando software informático. Si están escritas en un lenguaje de programación conforme a una norma reconocida, las secuencias de instrucciones diseñadas para implementar los métodos se pueden compilar para su ejecución en diversas plataformas de hardware y para su interacción con diversos sistemas operativos. Además, las formas de realización de la presente divulgación no se describen en referencia a ningún lenguaje de programación concreto. Se podrá apreciar que se pueden utilizar varios lenguajes de programación para implementar las formas de realización de la presente divulgación.
[0042] En la descripción anterior, se exponen numerosos detalles específicos, tales como materiales específicos, dimensiones, parámetros de procesos, etc., con el fin de proporcionar un conocimiento profundo de las formas de realización de la presente memoria descriptiva. Las funciones, estructuras, materiales o características particulares se pueden combinar de cualquier modo adecuado en una o más formas de realización. Los términos «ejemplo» o «ejemplar» se utilizan en el presente documento para hacer referencia a que algo sirve como ejemplo, situación o representación. Cualquier aspecto o diseño descrito en este documento como «ejemplo» o «ejemplar» no debe interpretarse necesariamente como preferente o ventajoso con respecto a otros aspectos o diseños. Más bien, el uso de los términos «ejemplo» o «ejemplar» pretende presentar conceptos de un modo concreto. Según se utiliza en la presente solicitud, el término «o» pretende hacer referencia a una «o» inclusiva en lugar de a una «o» exclusiva. Es decir, a no ser que se especifique lo contrario, o quede claro a partir del contexto, «X incluye A o B» hace referencia a cualquiera de las permutaciones inclusivas naturales. Dicho de otro modo, si X incluye A; X incluye B; o X incluye tanto A como B, entonces «X incluye A o B» se cumple en cualquiera de las anteriores situaciones. Además, debe interpretarse que los artículos «un» y «una», según se utilizan en la presente solicitud y en las reivindicaciones anexas, significan en general «uno o más» a no ser que se especifique lo contrario o quede claro a partir del contexto que se hace referencia a una forma singular.
[0043] Las referencias a lo largo de la presente memoria descriptiva a «una forma de realización» o a «ciertas formas de realización» implican que una función, estructura o característica concreta descrita en relación con la forma de realización se incluye en al menos una forma de realización. Por lo tanto, las apariciones de la expresión «una forma de realización» o «ciertas formas de realización» en diversos lugares a lo largo de la presente memoria no hacen todas referencia necesariamente a la misma forma de realización, y dichas referencias implican «al menos una».

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de liofilización (100) que comprende:
una cámara de liofilización (104) que presenta uno o más estantes (108) dispuestos en esta; un sistema de refrigeración que comprende un condensador refrigerante (202, 302)
una línea de líquido caliente (205b, 305b) conectada a dicho condensador refrigerante (202, 302), donde dicha línea de líquido caliente (205b, 305b) está adaptada para recibir un refrigerante líquido caliente desde dicho condensador refrigerante (202, 302);
un intercambiador de calor (206, 306);
una primera línea de fluido (204, 304) para acoplar térmicamente el condensador refrigerante (202, 302) al intercambiador de calor (206, 306), donde dicha primera línea de fluido (204, 304) es distinta de dicha línea de líquido caliente (205b, 305b); y
una segunda línea de fluido (220, 320) para acoplar térmicamente el uno o más estantes (108) al intercambiador de calor (206, 306).
2. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 1, donde la primera línea de fluido (204, 304) define una primera ruta de flujo de fluido (230, 340) entre el condensador refrigerante (202, 302) y el intercambiador de calor (206, 306).
3. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 2, donde la segunda línea de fluido (220, 320) comprende una primera válvula (224) y una segunda válvula (222).
4. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 3, donde la segunda línea de fluido (220, 320) define una segunda ruta de flujo de fluido (240) desde el uno o más estantes (108) hasta el intercambiador de calor (206, 306) cuando la primera válvula está abierta (224) y cuando la segunda válvula (222) está cerrada o donde la primera línea de fluido (204, 304) define una segunda ruta de flujo de fluido (240) que bordea el intercambiador de calor (206, 306) cuando la primera válvula (224) está cerrada y cuando la segunda válvula (222) está abierta.
5. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 4, donde la primera línea de fluido (204, 304) y la segunda línea de fluido (220, 320) facilitan la transferencia de calor entre un intercambiador de calor (206, 306) del condensador refrigerante (202, 302) y el uno o más estantes (108) cuando el fluido fluye a través de la primera ruta de flujo de fluido (230) y a través de la segunda ruta de flujo de fluido (240).
6. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 4, comprendiendo, además:
un controlador de flujo, donde el controlador de flujo es para regular el flujo de fluido a través de la primera línea de fluido (204; 304) y la segunda línea de fluido (220; 320).
7. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 6, comprendiendo, además:
una pluralidad de elementos detectores de temperatura distribuidos a lo largo de la primera línea de fluido (204, 304) y la segunda línea de fluido (220, 320).
8. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 6, donde el controlador de flujo está acoplado de forma operativa a la pluralidad de sensores de temperatura, y donde el controlar de flujo es para controlar la primera válvula (224) y la segunda válvula (222) en función de las mediciones de temperatura recibidas desde la pluralidad de elementos detectores de temperatura (208, 210, 226; 308, 310, 316).
9. Sistema de liofilización (100) según la reivindicación 7, donde el controlador de flujo es para modular la primera válvula para abrir (224) y la segunda válvula (222) para cerrar, o para modular la primera válvula (224) para cerrar y la segunda válvula (222) para abrir en respuesta a la determinación de que una medición de temperatura cumple una condición de umbral de temperatura.
10. Método de recuperación de energía en un sistema de liofilización de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo el método:
recibir un refrigerante líquido caliente desde un condensador refrigerante (202, 302) a través de una línea de líquido caliente (205b);
provocar que un primer fluido fluya a través de una primera ruta de flujo (230; 330) de una primera línea de fluido (204; 304), estando térmicamente acoplada la primera línea de fluido (204; 304) a dicho condensador refrigerante (202; 302) y un intercambiador de calor (206; 306) del sistema de liofilización, donde dicha primera línea de fluido (204; 304) es distinta de dicha línea de líquido caliente (205b; 305b);
provocar que un segundo fluido fluya a través de una segunda ruta de flujo (240) de una segunda línea de fluido (220; 320), estando la segunda línea de fluido (220; 320) acoplada térmicamente a uno o más estantes (108) dispuesto(s) dentro de una cámara del sistema de liofilización (100);
en respuesta a la determinación de que se cumple una condición del proceso de liofilización, provocar que el segundo fluido fluya a través de una tercera ruta de flujo (250) de la segunda línea de fluido (220; 320), donde la circulación del segundo fluido a través de la tercera ruta de flujo (250) acopla térmicamente el uno o más estantes (108) al intercambiador de calor (206; 306).
11. Método según la reivindicación 10, comprendiendo, además:
en respuesta a la determinación de que ya no se cumple la condición del proceso de liofilización, provocar que el segundo fluido fluya a través de la segunda ruta de flujo (240) de la segunda línea de fluido (220; 320) para desacoplar fluidamente la pluralidad de estantes (108) del intercambiador de calor (206; 306).
12. Método según la reivindicación 10, comprendiendo, además:
en respuesta a la determinación de que el uno o más estantes (108) han alcanzado una temperatura objetivo, provocar que el segundo fluido fluya a través de la segunda ruta de flujo (240) de la segunda línea de fluido (220; 320) para desacoplar fluidamente la pluralidad de estantes (108) del intercambiador de calor (206).
13. Método según la reivindicación 10, donde, cuando el uno o más estantes (108) están acoplados térmicamente al intercambiador de calor (206; 306), el calor se transfiere desde el condensador refrigerante (202; 302) hasta el uno o más estantes (108).
14. Método según la reivindicación 10, comprendiendo, además:
Medir la temperatura del primer fluido, donde la condición del proceso de liofilización comprende determinar que la temperatura del primer fluido cumple una condición de umbral de temperatura.
15. Método según la reivindicación 14, donde la condición de umbral de temperatura se cumple cuando una temperatura del segundo fluido es menor que una temperatura del primer fluido.
16. Método según la reivindicación 10, donde la condición del proceso de liofilización es la presencia de una etapa en una receta de proceso predefinida.
17. Método según la reivindicación 10, donde provocar que el segundo fluido fluya a través de la tercera ruta de flujo (250) comprende la apertura de una primera válvula (224) y el cierre de una segunda válvula (222) para desviar el segundo fluido a través de la tercera ruta de flujo (250).
18. Método de recuperación de energía en un sistema de liofilización de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo el método:
recibir un fluido refrigerante caliente desde un condensador refrigerante (202, 302) a través de una línea de líquido caliente (205b);
provocar que un primer fluido fluya a través de una primera ruta de flujo (230) de una línea de fluido, estando la primera línea de fluido (204; 304) acoplada térmicamente a uno o más estantes (108) dispuesto(s) dentro de una cámara (104) del sistema de liofilización (100) y un intercambiador de calor (206; 306) del sistema de liofilización (100);
provocar que un segundo fluido fluya a través de una segunda ruta de flujo (240) de una segunda línea de fluido (220; 320), estando térmicamente acoplada la segunda línea de fluido (220; 320) a un condensador refrigerante (202; 302) del sistema de liofilización (100), donde la primera línea de fluido (204; 304) es distinta de dicha línea de líquido caliente (205b);
en respuesta a la determinación de que se cumple una condición del proceso de liofilización, provocar que el segundo fluido fluya a través de una tercera ruta de flujo (250) de la segunda línea de fluido (220; 320), donde la circulación del segundo fluido a través de la tercera ruta de flujo (250) acopla térmicamente el condensador (202; 302) al intercambiador de calor (206; 306).
19. Método según la reivindicación 18, comprendiendo, además:
en respuesta a la determinación de que ya no se cumple la condición del proceso de liofilización, provocar que el segundo fluido fluya a través de la segunda ruta de flujo (240) de la segunda línea de fluido (220; 320) para desacoplar fluidamente el condensador refrigerante (202; 302) del intercambiador de calor (206; 306).
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