Liofilización

Tipos de Liofilizadores

Una máquina de liofilización es un equipo utilizado para realizar la liofilización. El proceso de liofilización consiste en deshidratar artículos perecederos después de congelarlos y exponerlos a baja presión y calor. Esto se puede hacer con la ayuda de diferentes tipos de máquinas de liofilización, que se utilizan comúnmente para conservar frutas, verduras, carne, mariscos, café y productos farmacéuticos como vacunas y antibióticos, por nombrar solo algunos.

Dependiendo de la escala de producción y la naturaleza del artículo que se va a liofilizar, hay disponibles varios tipos de máquinas de liofilización, cada una con sus propias características y aplicaciones.

• Liofilizadores domésticos: Los liofilizadores domésticos son electrodomésticos de pequeña escala, del tamaño de una cocina, que pueden caber en una casa o en una instalación pequeña. Estas máquinas son ideales para aficionados o pequeñas empresas que desean procesar materiales orgánicos, como alimentos para mascotas o verduras de jardín, y conservarlos para uso doméstico o venta local. Un liofilizador doméstico típico viene con una bomba de vacío, un condensador para enfriar el material y absorber el vapor, y un software de liofilización que controla la temperatura y la presión del vacío durante todo el proceso. El procedimiento normalmente tarda de 20 a 36 horas, y los alimentos secos se pueden almacenar durante aproximadamente 20 años o rehidratarse y cocinarse para una comida más tarde.
• Liofilizadores pequeños: Al igual que los liofilizadores domésticos, los liofilizadores pequeños están diseñados para cantidades más modestas de material. Sin embargo, su aplicación principal es comercial en lugar de residencial. Los liofilizadores pequeños con una capacidad de estante de 2 a 24 pies cuadrados se utilizan normalmente para procesar alimentos para mascotas, como gatos y perros. La liofilización de alimentos para mascotas generalmente involucra de tres a seis estantes y un ciclo promedio de 12 horas. El alimento seco es nutritivo y sabroso, y algunos liofilizadores pequeños ahora ofrecen conectividad Wi-Fi para controles de monitoreo remoto a través de una aplicación móvil, lo que permite a los dueños de mascotas producir alimentos personalizados para sus amigos peludos.
• Liofilizadores de laboratorio: Las máquinas de liofilización de laboratorio están diseñadas para satisfacer las necesidades de la investigación científica y académica y están equipadas con tecnología avanzada para un control preciso de la temperatura y la presión. Estas máquinas se utilizan normalmente para muestras biológicas, anticuerpos, células, componentes celulares, enzimas, hormonas, bacteriófagos, ADN/ARN, etc. Un liofilizador de laboratorio está construido con sistemas de condensador de alto rendimiento y bombas de alto vacío para garantizar que todos los componentes volátiles y líquidos se recolecten y retengan. En cuanto a las opciones y características, hay muchas opciones para el científico de laboratorio, que incluyen cámaras de muestra apilables, sistemas de manifold para el procesamiento simultáneo de múltiples muestras, trampas de vidrio para una eficiente condensación de vapores y funciones ASP (Parada automática) y reinicio automático para evitar la interrupción del usuario durante el proceso de liofilización.
• Liofilizadores industriales: Los liofilizadores industriales son sistemas a gran escala que pueden incluir liofilizadores de estante o túnel y se utilizan en las industrias de procesamiento de alimentos, suplementación nutricional y farmacéutica para la liofilización a gran escala. Se emplean con frecuencia en el procesamiento de grandes cantidades de alimentos perecederos, como frutas, verduras, comidas y productos lácteos, así como en el secado de sustancias biológicas y farmacéuticas. Un liofilizador industrial puede estar totalmente automatizado. Por lo general, tiene una interfaz de pantalla táctil con funciones de registro e informes de datos en tiempo real para cumplir con los requisitos de la FDA, cámaras de secado grandes con refrigeración/calentamiento de estantes variables y condensadores de alta capacidad que pueden manejar cientos de kilogramos de humedad por hora. Un ejemplo de liofilizador industrial es el liofilizador de túnel, que tiene un sistema de cinta transportadora. El material alimenticio se extiende a lo largo de la cinta y se mueve a través de un túnel refrigerado donde la congelación y el secado ocurren simultáneamente.

Especificaciones y mantenimiento del liofilizador

Especificaciones

• Tamaño de la muestra: Los liofilizadores están disponibles en varios modelos con diferentes tamaños de muestra que van desde 1 litro hasta 100 litros o más.
• Control de temperatura: El control de temperatura de un liofilizador puede variar con cada modelo de máquina. El aparato de liofilización normalmente se establece entre 0 y -50 grados centígrados o menos, lo cual es lo suficientemente alto como para mantener las moléculas de agua en la sustancia que se está secando y lo suficientemente bajo como para garantizar que el secado se realice de manera eficiente.
• Control de vacío: El control de vacío de un liofilizador muestra cuánto se ha liofilizado una sustancia al vacío, y esto indica los niveles de presión que el liofilizador puede modelar y el rango de 1 mbar a 0,001 mbar se puede encontrar en diferentes máquinas.
• Temperatura máxima del estante: Los liofilizadores tienen temperaturas máximas del estante, generalmente alrededor de +60 a +70 °C. Se recomienda no exceder la temperatura máxima del estante recomendada, ya que esto puede dañar la máquina de liofilización.
• Consumo de energía: El proceso de liofilización puede durar desde unas pocas horas hasta unos pocos días, dependiendo del tipo de liofilizador y el tipo de material que se está secando. Las máquinas de liofilización utilizan mucha energía porque mantienen constantemente temperaturas muy bajas y niveles de vacío altos. Una forma de averiguar cuánta energía utiliza una máquina de liofilización es comprobar su potencia. El consumo de energía suele ser de 1.000 a 3.000 vatios, dependiendo del modelo y el tamaño de la máquina, y esto genera un consumo de energía de aproximadamente 4 a 15 kilovatios hora (kWh).

Consejos de mantenimiento

• Limpieza regular: Después de cada uso, es fundamental limpiar todas las partes del liofilizador, incluidos los estantes, la bandeja y el colector, con un detergente suave y agua tibia. Esto evita la contaminación cruzada de muestras posteriores y detiene la acumulación de residuos o depósitos.
• Mantenimiento de la bomba de vacío: Lubrique y limpie el aceite de la bomba de vacío y cámbielo según las recomendaciones del fabricante. Esto garantiza un rendimiento máximo y prolonga la vida útil del liofilizador.
• Reemplazo de tareas y filtros: Reemplace los filtros esenciales y los filtros de polvo de la máquina de liofilización cuando estén desgastados o después de un cierto período de uso. Esto asegura que la circulación del aire de la máquina no se vea afectada.
• Calibración de temperatura: Verifique periódicamente si el control de temperatura del liofilizador está calibrado para garantizar resultados precisos y confiables cada vez que se utiliza.
• Mantenimiento preventivo: Programe inspecciones y mantenimiento preventivo regulares del liofilizador a intervalos establecidos y al menos una vez al año por técnicos de servicio calificados. Esto asegura que la máquina funcione muy bien, y su confiabilidad y precisión son muy altas.

Escenarios de liofilización

La máquina de liofilización tiene numerosas aplicaciones en diversas industrias.

• Industria alimentaria: En la industria alimentaria, las máquinas de liofilización se utilizan para producir alimentos liofilizados como frutas, verduras, carne, pescado y comidas preparadas. El proceso de liofilización conserva el sabor, la textura y el valor nutricional de los alimentos, lo que permite que tenga una vida útil de hasta 25 años cuando se almacena correctamente. Los alimentos liofilizados son populares en el camping, el senderismo y las raciones militares porque son ligeros y solo requieren agua hirviendo para la rehidratación.
• Productos farmacéuticos: Las máquinas de liofilización se utilizan para producir medicamentos liofilizados, vacunas y antibióticos en la industria farmacéutica. El proceso conserva la potencia y la estabilidad de los medicamentos, lo que facilita su transporte y almacenamiento. Las máquinas de liofilización también esterilizan y conservan materiales biológicos sensibles como plasma sanguíneo, proteínas, enzimas y anticuerpos.
• Biotecnología: Las máquinas de liofilización tienen un impacto significativo en la investigación y el desarrollo biotecnológico. Se utilizan para conservar y estabilizar muestras biológicas como cultivos celulares, microorganismos y productos de ingeniería genética. La longevidad y viabilidad de estas muestras biológicas son aspectos esenciales del almacenamiento y la conservación a largo plazo para estudios y experimentos futuros.
• Industria química: El sector químico emplea equipos de liofilización para concentrar y deshidratar compuestos químicos, catalizadores y disolventes. La tecnología de liofilización también se utiliza para purificar y aislar productos químicos. Además, prepara sustancias químicas para su posterior análisis, prueba y procesamiento.
• Sabores y aromas: La tecnología de liofilización se emplea con frecuencia para extraer y conservar compuestos de sabor y aroma de fuentes naturales como hierbas, especias y plantas. Estos agentes concentrados de sabor y aroma se pueden agregar a alimentos, bebidas y productos de fragancia para mejorar sus perfiles de sabor y olor.
• Comida para mascotas: La tecnología de liofilización se utiliza para crear alimentos y golosinas liofilizadas para mascotas. Los alimentos liofilizados para mascotas conservan el valor nutricional y el sabor de los ingredientes originales, que incluyen carne, frutas y verduras. Proporcionan a las mascotas soluciones dietéticas naturales y saludables.

En general, las máquinas de liofilización son activos valiosos para los procesos de conservación, concentración y deshidratación en diversas industrias, lo que contribuye a la calidad, estabilidad y vida útil del producto.

Cómo elegir liofilizadores

Elegir el liofilizador adecuado es una decisión importante que debe tomarse con cuidado, teniendo en cuenta muchos factores que afectan su funcionamiento, su capacidad para manejar cargas y la calidad de los productos finales. Antes de invertir en un liofilizador, se debe establecer cada objetivo y se debe estudiar en profundidad todo lo que necesita secarse.

En primer lugar, se debe decidir si su negocio necesita una máquina que pueda manejar lotes pequeños o masivos. También se debe establecer si la máquina debe refrigerarse por un condensador interno o externo. Los condensadores internos son preferibles en la mayoría de los casos, pero los externos tienen áreas de superficie más grandes para congelar materiales rápidamente.

La calidad y cantidad de material que se va a secar también deben tenerse en cuenta. Las personas deben saber qué tipo de liofilizador de alimentos necesitan invertir para garantizar que sus productos deseados tengan la capacidad óptima de eliminación de humedad.

Otra cosa en la que uno debe concentrarse es el nivel de automatización que ofrece la máquina, ya que algunas requieren más intervención manual que otras. En este caso, sería prudente pensar en la cantidad de ancho de banda del personal disponible en las instalaciones comerciales. Si las clases están ocupadas, es mejor invertir en máquinas con altos niveles de automatización porque requieren menos trabajo manual en comparación con las que tienen niveles más bajos y viceversa.

Los mecanismos de transporte también juegan un papel esencial en la selección de la máquina porque determinan qué tan fácil será mover los bienes de un lugar a otro una vez que se hayan secado. Las máquinas con cintas transportadoras hacen que este proceso sea más fácil que las que no tienen sistemas de transporte, lo que permite un flujo de operaciones más fluido, especialmente donde se producen diariamente grandes cantidades de productos de alimentos liofilizados.

Finalmente, lo que cada comprador quiere que se siente también debe importar cuando se buscan máquinas. Los estándares de limpieza varían desde liofilizadores de alimentos de grado industrial adecuados para el consumo humano, que deben cumplir con los estándares específicos de seguridad establecidos por las autoridades responsables de supervisar la atención médica humana, incluidos los encargados de establecer las regulaciones de seguridad alimentaria. Por lo tanto, todo lo que necesita secarse debe ser compatible con uno que cumpla con los estándares de limpieza requeridos. Esto puede incluir tener filtros o requisitos de higiene particulares, como ser de acero inoxidable en lugar de acero ordinario donde la suciedad puede acumularse rápidamente porque es su naturaleza porosa, lo que lo hace más fácil, a diferencia de las superficies no porosas como el vidrio, donde la suciedad no puede entrar rápidamente.

P&R

P: ¿Las máquinas de liofilizar alimentos son buenas?

R: Las máquinas de liofilización para alimentos son excelentes porque producen alimentos saludables que benefician al consumidor.

P: ¿Cuánto duran los alimentos liofilizados?

R: Dependiendo del tipo de alimento liofilizado, pueden durar entre 5 y 25 años.

P: ¿Cuáles son algunos desafíos de la liofilización?

R: Los desafíos de la liofilización incluyen el largo proceso de producción y el alto requerimiento de energía.

P: ¿Por qué la liofilización es tan cara?

R: La liofilización es costosa porque lleva el secado al aire a un nivel completamente nuevo y requiere una máquina compleja que realiza varias tareas.