¿Qué es un liofilizador?

Un liofilizador elimina la humedad de un producto que previamente se ha congelado. En el interior de la máquina, se reduce la presión para que el hielo pueda salir del producto principalmente en forma de vapor, en lugar de volver a fundirse y convertirse en líquido. El vapor se recoge en un condensador frío, mientras que el calor controlado favorece el proceso de secado.

¿Para qué sirve un liofilizador?

La máquina genera y controla las condiciones necesarias para la liofilización. Congela o recibe una carga congelada, reduce la presión de la cámara, suministra energía controlada al producto y recoge el vapor liberado. El objetivo no es simplemente secar algo. El proceso también debe proteger las propiedades del producto que son importantes para su uso posterior.

Entre esos atributos pueden figurar la estructura, la reconstitución, el aspecto, la humedad residual, la estabilidad u otros requisitos específicos de cada aplicación. Un liofilizador no puede garantizar ninguno de estos resultados basándose únicamente en el tamaño de la cámara o la temperatura del condensador. La formulación, la carga, el desarrollo del ciclo y el envasado también influyen en el resultado.

Cómo funciona la liofilización

1. Congelación

El producto se congela antes del secado primario. Las condiciones de congelación influyen en la estructura del hielo y en las vías por las que el vapor sale posteriormente del material. Algunos liofilizadores utilizan estantes controlados para la congelación; otros procesos utilizan equipos de precongelación independientes.

2. Secado primario

Se reduce la presión de la cámara y se suministra energía de forma controlada. El hielo se sublima y el vapor se desplaza hacia el condensador, que está a menor temperatura. La temperatura del producto debe mantenerse dentro de un rango adecuado para su formulación y estructura. Aumentar el calor sin conocer bien el producto puede provocar su colapso, su fusión u otros daños.

3. Secado secundario

Una vez eliminado la mayor parte del hielo visible, puede quedar humedad en el producto. El secado secundario utiliza presión y temperatura controladas para reducir esta humedad residual. El punto final depende del material, su envase y el uso previsto; no debe copiarse de un producto que no tenga relación con el mismo.

Partes principales de un liofilizador

Tipos de liofilizadores

Liofilizadores domésticos

Estos sistemas suelen elegirse para lotes de alimentos y tareas domésticas. Los compradores deben tener en cuenta la preparación, la capacidad de las bandejas, la ventilación de la estancia, la emisión de calor, el ruido, el drenaje, el mantenimiento de la bomba de vacío y el envasado, y no solo el número de bandejas.

Liofilizadores de laboratorio

Los sistemas de laboratorio pueden utilizar colectores, cámaras, bandejas o estantes controlados. La configuración adecuada depende de la muestra, el recipiente, la carga de humedad y de si el objetivo es un secado básico o el desarrollo de un proceso.

Liofilizadores piloto y de producción

La ampliación de la producción requiere algo más que una cámara más grande. Es necesario tener en cuenta de forma conjunta la disposición de la carga, la superficie de las estanterías, la demanda del condensador, la transferencia entre ciclos, los servicios, la limpieza, los registros, el acceso para el mantenimiento y la programación de la producción.

¿Qué alimentos se liofilizan?

La liofilización se utiliza para determinados alimentos e ingredientes, muestras de laboratorio, materiales biológicos, formulaciones y materiales especiales en los que el resultado deseado justifica el proceso. El mero nombre de la aplicación no determina por sí solo su idoneidad. Dos productos del mismo sector pueden comportarse de forma diferente debido a que su composición, su comportamiento ante la congelación y su estructura son distintos.

Los productos con alto contenido en aceite, grasa, azúcar o disolventes pueden requerir una evaluación especial o puede que no sean compatibles con un sistema estándar. Las aplicaciones con disolventes orgánicos requieren una confirmación por escrito de la compatibilidad de los materiales, la recuperación, la protección de la bomba de vacío y la seguridad en las instalaciones. No se debe considerar que una configuración estándar a base de agua sea compatible con disolventes.

Liofilizador, congelador y deshidratador: ¿en qué se diferencian?

• Congelador: reduce la temperatura del producto, pero no elimina la humedad necesaria para obtener un producto seco.
• Deshidratador: elimina la humedad principalmente mediante aire caliente en movimiento y evaporación.
• Liofilizador: funciona con un producto congelado al vacío y elimina el hielo principalmente mediante sublimación.

Estos métodos dan lugar a estructuras diferentes y requieren equipos, ciclos y envases distintos. Ninguno de ellos es, por defecto, el más adecuado para todos los productos. Consulte la información detallada Comparación entre el liofilizador y el deshidratador a la hora de elegir un método de conservación de los alimentos.

¿Qué factores determinan el tiempo y la capacidad de la liofilización?

No existe un tiempo de ciclo universal fiable ni una “producción diaria” válida para todos los materiales. La composición del producto, la humedad inicial, la profundidad de llenado, el recipiente, el patrón de carga, el método de congelación, el límite de temperatura del producto, la carga del condensador, el rendimiento del vacío, el desescarche y la limpieza son factores que influyen en el rendimiento real.

El volumen nominal de la cámara no equivale a la capacidad útil del producto. Un presupuesto fiable debe especificar el material previsto, la carga por lote, el formato de carga y la base del ciclo. Las formulaciones desconocidas deben someterse a pruebas antes de comprometer el rendimiento en producción.

Seguridad alimentaria y plazos de conservación

En el ámbito alimentario, la liofilización no es un proceso que elimine los microorganismos patógenos. Siguen siendo de aplicación los requisitos relativos a la manipulación segura, la cocción, la higiene y el envasado. El Extensión de la Universidad de Minnesota señala que los microorganismos pueden sobrevivir al proceso y volver a activarse tras añadir humedad.

Además, un liofilizador no garantiza una vida útil fija. La humedad residual, la barrera del envase, la integridad del sellado, el oxígeno, la temperatura de almacenamiento, la luz, la composición del alimento y su manipulación son factores que influyen. Las declaraciones comerciales sobre la vida útil no deben aplicarse a productos caseros o industriales que no hayan sido sometidos a pruebas.

Información que debes preparar antes de solicitar un presupuesto

• Nombre del material, formulación y sistema de disolventes.
• Humedad inicial o contenido en sólidos.
• Carga por lote y número previsto de lotes al día o a la semana.
• Bandeja, vial, matraz, botella o formato de carga a granel.
• Humedad final requerida, estructura, objetivo de reconstitución o estabilidad.
• Fase actual del proyecto: investigación, fase piloto o producción.
• Servicios disponibles, tensión eléctrica, refrigeración, desagüe y espacio para la instalación.
• Requisitos de limpieza, registros, alarmas, recetas o validación.

Preguntas frecuentes

¿Es necesario el vacío para la liofilización?

Sí. La reducción de la presión es un elemento fundamental del proceso, ya que favorece la sublimación y el desplazamiento del vapor desde el producto congelado hasta el condensador.

¿Se pueden liofilizar alimentos en un congelador normal?

No. Un congelador puede congelar alimentos, pero no ofrece las fases de vacío controlado, captura de vapor y secado que ofrece un liofilizador.

¿Un condensador más frío siempre implica un secado más rápido?

No. La temperatura del condensador es solo una de las partes del sistema. La resistencia del producto, las condiciones de las estanterías, la presión de la cámara, la carga de vapor y el diseño del equipo también influyen en el proceso.

¿Dónde debería comparar un comprador los distintos tipos de equipos?

Utiliza el Guía del comprador de liofilizadores para conocer los criterios de selección detallados, o consultar el Gama de liofilizadores Lanphan cuando estén listos los requisitos de la solicitud y del lote.