Secadores de congelación

Tipos de liofilizadores por congelación al vacío

Los liofilizadores por congelación al vacío son equipos industriales que utilizan el principio de sublimación para deshidratar materiales orgánicos perecederos en un ambiente de vacío y a alta temperatura. También se conocen como liofilizadores o liofilizadores de congelación en seco. Hay varios tipos de liofilizadores por congelación al vacío, y la mayoría son secadores de escala industrial con diseños distintos para satisfacer las necesidades de diferentes negocios y aplicaciones.

Un liofilizador por congelación al vacío rotatorio es una máquina que se utiliza principalmente para secar alimentos. Puede secar diferentes productos alimenticios como frutas, carne, sopa y pan. Esta máquina funciona rotando las bandejas con comida sobre ellas a través de una cámara de vacío, un panel calefactor y un panel refrigerado. Los pasos se repiten hasta que el alimento está completamente seco y deshidratado. Un liofilizador por congelación al vacío rotatorio tiene un sistema de refrigeración que enfría el producto alimenticio a temperaturas bajo cero y elimina el vapor de agua creando puntos fríos en los paneles de la cámara.

El liofilizador de sobremesa es un tipo común de liofilizador que se encuentra en muchas empresas hoy en día. La mayoría de las farmacias comerciales, laboratorios de investigación y empresas de biotecnología utilizan esta máquina para sus operaciones diarias. Un liofilizador de sobremesa funciona como un liofilizador rotatorio. Tiene una cámara de liofilización donde se colocan las bandejas. La máquina viene con una unidad de refrigeración que puede alcanzar una temperatura de alrededor de -50 °C. Esta es una temperatura de congelación suficiente para mantener el agua de las muestras biológicas y los productos alimenticios en su lugar mientras se secan. Los liofilizadores por congelación al vacío de sobremesa son modelos de la máquina de pequeña escala y de mesa. También se utilizan para secar comidas para mochileros y campistas.

El liofilizador de laboratorio se utiliza principalmente en entornos a pequeña escala, como laboratorios, consultorios dentales e instalaciones médicas. También se puede encontrar un liofilizador de laboratorio en universidades y compañías farmacéuticas donde los científicos trabajan a diario. El liofilizador por congelación al vacío de laboratorio se utiliza para secar materiales biológicos como proteínas, bacterias, anticuerpos, enzimas, hormonas y compuestos celulares. En total, hay tres tipos principales de liofilizadores de laboratorio: el de sobremesa, el autónomo y el módulo de doble cámara y estantería.

Los liofilizadores de colector son las unidades más pequeñas disponibles en el mercado. También son las opciones más portátiles y asequibles. Un liofilizador de colector funciona colocando la muestra a secar en una estantería o en la placa fría dentro del colector. Un liofilizador de colector tiene una bomba de vacío conectada a un sistema de colector de tubos. El agua de la muestra se mueve entonces al colector frío, donde se congela y posteriormente se seca con la bomba de vacío.

Los liofilizadores a escala de producción son las unidades más grandes disponibles. También son las opciones más caras. Un liofilizador de producción tiene varios estantes para acomodar más material que el liofilizador promedio. La máquina de liofilización más grande de esta categoría se llama /túnel de liofilización/. Es una unidad de producción continua. El túnel de liofilización destaca en la producción a gran escala y automatiza todo el proceso de principio a fin sin interrupción. Es ideal para industrias con procesos intensivos, como la alimentaria y la farmacéutica, donde se requieren grandes volúmenes.

Especificación y mantenimiento de los liofilizadores por congelación al vacío

Las especificaciones de los equipos de liofilización por congelación al vacío varían según el tipo y el modelo disponibles. A continuación se detallan algunas de las especificaciones clave de un liofilizador por congelación al vacío general y sus necesidades de mantenimiento:

• Dimensiones: El liofilizador por congelación al vacío suele constar de una cámara de secado, un recipiente o cámara de recogida de condensado y una bomba de vacío. La dimensión media de un liofilizador con una cámara de secado de 1 m de tamaño es 2.860 (L)x 1.810 (W)x 2.820 (H).
• Rango de temperatura: La cámara de secado de un liofilizador por congelación al vacío tiene capacidades de temperatura de alrededor de -50 °C a -85 °C, y algunos modelos llegan a los -105 °C. La temperatura precisa dependerá del diseño del componente de refrigeración utilizado en el liofilizador.
• Sistema de vacío: Los liofilizadores por congelación al vacío tienen un nivel de presión específico que es óptimo para que se produzca el proceso de sublimación. Esta presión se conoce como vacío de liofilización o presión de vacío de liofilización. La presión de vacío de una máquina de liofilizador típica es de alrededor de 0,8 a 4,5 torr.
• Sistema de calefacción: El sistema de calefacción de un liofilizador regula la temperatura del secador para que se produzca la sublimación. El sistema de calefacción también es responsable de descongelar el producto que se congeló en la cámara. El calentador de liofilización suele tener una capacidad de potencia de 500 a 1.500 vatios.
• Tiempo de secado: Dependiendo del modelo, el tipo y las especificaciones del liofilizador que se utilice, el proceso de liofilización por congelación al vacío puede tardar entre 2 y 48 horas en completarse.
• Bomba de vacío: Los liofilizadores por congelación al vacío funcionan con una bomba de paletas rotatorias mecánicas. La bomba de paletas rotatorias funciona utilizando un disco rotatorio excéntrico para crear una succión que aspira el vapor de agua del producto que se está secando.

Normalmente, los liofilizadores no necesitan mucho mantenimiento. Lo que los usuarios tendrán que hacer de vez en cuando es limpiar e inspeccionar la máquina para asegurarse de que cada componente funciona correctamente. Para mantener un liofilizador por congelación al vacío funcionando de forma óptima, es importante:

• Formación del operador: Es muy importante formar adecuadamente a los operadores sobre cómo hacer funcionar el liofilizador. El programa de formación debe cubrir consejos importantes sobre cómo manipular la máquina con cuidado y las cosas que se deben hacer y las que no se deben hacer al utilizar el secador para evitar daños debido a una manipulación incorrecta.
• Limpieza: La superficie exterior y las bandejas de secado del liofilizador deben limpiarse regularmente. Con agua tibia jabonosa y un paño suave o una esponja, limpie con cuidado cualquier derrame, suciedad o residuos de las superficies. Después de la limpieza, la máquina debe secarse al aire completamente antes de volver a utilizarse.
• Mantenimiento de la bomba de vacío: Para las bombas de paletas rotatorias de aceite, el mantenimiento consiste principalmente en cambiar el aceite de la bomba. El aceite de la bomba debe cambiarse en las bombas de paletas rotatorias de aceite cada 3-5 meses o según las recomendaciones del fabricante. Si la bomba tiene un filtro de aire, debe revisarse mensualmente para ver si necesita limpieza o sustitución. La bomba debe revisarse regularmente para detectar signos de mal funcionamiento, como ruidos extraños o funcionamiento anormal. Si se detecta algún problema, la bomba de congelación debe ser reparada por un técnico cualificado.
• Comprobaciones del sistema: Antes de cada funcionamiento en seco por congelación, los usuarios deben comprobar la junta de la puerta de la cámara de secado para asegurarse de que no haya grietas ni desgarros. Las bandejas de secado también deben revisarse para asegurarse de que están niveladas y libres de cualquier obstrucción. El sistema de vacío debe revisarse para detectar posibles fugas. Además, deben examinarse las conexiones, las líneas y las conexiones. La realización de estas comprobaciones del sistema con regularidad ayudará a detectar problemas con antelación y evitar posibles problemas.

Escenarios en los que se utilizan los liofilizadores por congelación al vacío

Aparte de las industrias alimentaria y farmacéutica, hay varias otras áreas donde se utilizan los liofilizadores por congelación al vacío, también conocidos como liofilizadores. Estas son algunas de ellas:

• Biotecnología y Ciencias de la Vida:

  En el campo de la biotecnología y las ciencias de la vida, las máquinas de liofilización por congelación al vacío se utilizan para conservar muestras biológicas sensibles. Esto incluye cultivos celulares, tejidos, bacterias, levaduras, ADN, ARN, proteínas, enzimas y anticuerpos, entre otros productos biológicos.

  La liofilización ayuda a mantener la viabilidad y la estabilidad de estos materiales biológicos. Lo hace para el almacenamiento a largo plazo. También facilita el transporte. Los liofilizadores por congelación al vacío son herramientas valiosas en los laboratorios de investigación, los bancos de biomateriales y las instalaciones biomédicas.

• Diagnóstico y Dispositivos Médicos:

  El diagnóstico médico es un área donde los liofilizadores son una herramienta esencial. Aquí se utilizan para producir reactivos y lisados secos para pruebas de diagnóstico.

  Los reactivos secos son estables y fáciles de manipular, y las muestras liofilizadas facilitan la realización de pruebas precisas. La tecnología de liofilización también se aplica para crear productos secos estériles para dispositivos médicos e implantes.

• Químicos y Químicos Especiales:

  La liofilización se utiliza en la industria química para concentrar y purificar compuestos valiosos. Algunos de estos compuestos pueden ser disolventes orgánicos, productos químicos y productos sensibles al calor.

  Los compuestos químicos se secan hasta obtener un polvo o una forma sólida. Esto simplifica la manipulación, el almacenamiento y la reconstitución en procesos posteriores.

• Cosmética y Cuidado Personal:

  La liofilización se utiliza en la industria de la cosmética y el cuidado personal para liofilizar ingredientes activos.

  Los ingredientes incluyen vitaminas, extractos botánicos, colágeno y probióticos, entre otros. La liofilización por congelación al vacío conserva estos compuestos sensibles y mantiene su eficacia. También alarga la vida útil. Los productos se rehidratan y se añaden a las formulaciones.

• Vigilancia Medioambiental y Forense:

  En las ciencias forenses, la máquina de liofilización se utiliza para conservar pruebas y muestras.

  Esto incluye tejidos biológicos, muestras de alimentos y huellas dactilares recogidas en escenas del crimen. La liofilización ayuda a conservar la integridad química y la actividad biológica de las sustancias para su posterior análisis.

Cómo elegir liofilizadores por congelación al vacío

La compra de equipos de liofilización de alimentos para la venta requiere una cuidadosa consideración de varias características y factores que afectan a su rendimiento general y utilidad para el negocio.

• Máquinas específicas para cada aplicación

  Hay diferentes tipos de liofilizadores en el mercado basados en varias aplicaciones. Por ejemplo, ciertos liofilizadores de alimentos están diseñados específicamente para liofilizar café, mientras que otros están hechos para frutas. Por lo tanto, es imperativo determinar la máquina más adecuada para la aplicación del comprador para obtener resultados óptimos.

• La eficacia general del sistema

  Los compradores deben investigar la calidad y la eficacia de las máquinas que están considerando para asegurarse de que producen productos alimenticios liofilizados de alta calidad. Busque modelos cuya temperatura de los estantes pueda mantenerse a -25 °C. Además, el liofilizador por congelación al vacío debe tener la capacidad de eliminar el 95% del contenido de agua del alimento que se está secando.

• Sistema de cascada o de refrigeración

  Los liofilizadores con sistemas de refrigeración en cascada tienden a ser menos caros que los que tienen sistemas de refrigeración. Sin embargo, los sistemas en cascada producen más ruido y son menos eficientes energéticamente. Por el contrario, las máquinas con sistemas de refrigeración son más silenciosas y más eficientes energéticamente, pero son más caras. Los compradores deben determinar qué opción se ajusta a su presupuesto y a las necesidades de su negocio.

• El sistema de control de la máquina

  Los liofilizadores modernos vienen con sistemas de control automatizados que permiten a los usuarios controlar varios parámetros, como la presión y la temperatura, durante el proceso de secado. Una pantalla táctil a todo color es preferible porque es más fácil para los operadores monitorizar y ajustar la configuración en tiempo real. Otros controles incluyen programas preestablecidos para diferentes tipos de alimentos, capacidades de registro de datos y alarmas para fallos del sistema o desviaciones de los parámetros.

• Área de la estantería y capacidad

  Las máquinas con mayores capacidades ocuparán más espacio en el suelo. Además, tendrán tiempos de secado más largos porque el material debe procesarse en cantidades mayores. Por lo tanto, es importante determinar la capacidad ideal y el área de la estantería en función del material para el que se utilizará la máquina y la demanda del negocio.

• Mantenimiento y asistencia

  El condensador de un liofilizador deberá descongelarse periódicamente. Por lo tanto, es importante elegir una máquina que tenga soporte de mantenimiento proporcionado por el fabricante, junto con la documentación y las instrucciones. Además, los compradores también deben asegurarse de que hay piezas de repuesto disponibles para la máquina, por lo que funciona de forma óptima durante toda su vida útil.

• Presupuesto

  Finalmente, los compradores deberán establecer un presupuesto para la máquina de liofilización que desean comprar. Hay muchos modelos disponibles dentro de varios rangos de precios. Para reducir la lista de opciones, los compradores deben considerar las características de la máquina que son necesarias para su sistema de trabajo y las que no son esenciales.

Preguntas y respuestas sobre liofilizadores por congelación al vacío

P: ¿En qué se diferencian los liofilizadores por congelación al vacío de los secadores convencionales?

R: Aunque ambas máquinas eliminan la humedad, el proceso y los resultados son muy diferentes. Los secadores convencionales introducen calor, lo que puede cambiar la composición química de los materiales sensibles al calor. Los liofilizadores por congelación al vacío esterilizan y conservan las características originales de las sustancias sensibles al calor. Además, los secadores de vacío son más eficaces, ya que eliminan hasta el 98% del agua, mientras que los secadores no de vacío suelen eliminar sólo el 90% de la humedad.

P: ¿Cuánto tiempo tardan los liofilizadores por congelación al vacío?

R: El tiempo necesario para un liofilizador por congelación al vacío depende de varios factores, como la calidad de la máquina, la temperatura de procesamiento y la composición y el grosor del material. Como referencia general, los tiempos de secado pueden variar de unas pocas horas a varios días. Por ejemplo, los alimentos como las frutas y las verduras pueden tardar entre 24 y 48 horas. El café y el té pueden tardar entre 8 y 12 horas. La elaboración de productos farmacéuticos puede tardar desde unas pocas horas hasta varios días, dependiendo de la composición química y la concentración deseada. Los compradores deben consultar el manual de la máquina o las instrucciones del fabricante y evitar cambiar la configuración para obtener los mejores resultados.

P: ¿Cuáles son algunas de las ventajas de utilizar liofilizadores por congelación al vacío?

R: Los principales beneficios ya se han mencionado anteriormente. Además de producir productos concentrados de alta calidad que son fáciles de almacenar y transportar, los liofilizadores por congelación al vacío también conservan el valor nutricional de los alimentos y los compuestos químicos de los materiales sensibles. Otro beneficio notable es que el secador puede eliminar la humedad de las muestras sin que se enmohezcan, lo que es ideal para las muestras biológicas.

P: ¿Cuáles son algunos de los inconvenientes de utilizar liofilizadores por congelación al vacío?

R: Los principales inconvenientes son el alto coste de la máquina en comparación con los modelos no de vacío y el hecho de que la liofilización es más lenta y consume más energía que otros métodos de secado. No todos los materiales son adecuados para la liofilización, y el proceso requiere operadores cualificados. Puede haber costes de análisis, ya que algunos materiales deben examinarse antes de la liofilización.