¿Qué es un liofilizador? ¿Como funciona?

Liofilizador y liofilizador son nombres sinónimos para el mismo equipo. Un liofilizador ejecuta un proceso de eliminación de agua que generalmente se usa para preservar materiales perecederos, extender la vida útil o hacer que el material sea más conveniente para el transporte. Los liofilizadores funcionan congelando el material, luego reducen la presión y agregan calor para permitir que el agua congelada en el material se sublimar.

Las 3 etapas principales de un liofilizador

Un liofilizador funciona en tres fases, siendo la primera y más crítica la fase de congelación. La liofilización adecuada puede reducir los tiempos de secado en un 30%.

Fase de congelamiento

Los liofilizadores utilizan varios métodos para congelar el producto. La congelación se puede hacer en un congelador, un baño refrigerado (congelador) o en un estante en la liofilizadora. El liofilizador enfría el material por debajo de su punto triple para garantizar que se produzca sublimación, en lugar de fusión. Esto preserva la forma física del material.

Un liofilizador liofiliza más fácilmente seca cristales de hielo grandes, que se pueden producir por congelación o recocido lento. Sin embargo, con los materiales biológicos, cuando los cristales son demasiado grandes, pueden romper las paredes celulares, y eso conduce a resultados de liofilización menos que ideales. Para evitar esto, la congelación se realiza rápidamente. Para materiales que tienden a precipitar, se puede usar recocido. Este proceso implica congelación rápida, luego elevar la temperatura del producto para permitir que crezcan los cristales.

Fase de secado primario (sublimación)

La segunda fase de un liofilizador es el secado primario (sublimación), en el que se baja la presión y se agrega calor al material para que el agua se sublimar. El vacío del liofilizador acelera la sublimación. El condensador frío del liofilizador proporciona una superficie para que el vapor de agua se adhiera y solidifique. El condensador también protege la bomba de vacío del vapor de agua. Aproximadamente el 95% del agua en el material se elimina en esta fase. El secado primario puede ser un proceso lento. Demasiado calor puede alterar la estructura del material.

Fase de secado secundario (adsorción)

La fase final de un liofilizador es el secado secundario (adsorción), durante el cual se eliminan las moléculas de agua unidas iónicamente. Al elevar la temperatura más alta que en la fase de secado primario, los enlaces se rompen entre el material y las moléculas de agua. Los materiales liofilizados conservan una estructura porosa. Una vez que el liofilizador completa su proceso, el vacío puede romperse con un gas inerte antes de que el material se selle. La mayoría de los materiales se pueden secar al 1-5% de humedad residual.

Problemas a evitar al usar un liofilizador

· Calentar el producto a una temperatura demasiado alta puede causar derretimiento o colapso del producto.

· Sobrecarga del condensador causada por demasiado vapor que golpea el condensador.

Demasiada creación de vapor

Demasiada superficie

Área de condensador demasiado pequeña

Refrigeración insuficiente

· Asfixia por vapor: el vapor se produce a un ritmo más rápido de lo que puede pasar a través del puerto de vapor, el puerto entre la cámara del producto y el condensador, creando un aumento en la presión de la cámara.

Términos importantes del liofilizador

Aquí hay algunos términos importantes relacionados con los liofilizadores. Para obtener una lista completa, consulte nuestra página de terminología de liofilización.

Punto eutéctico o temperatura eutéctica

Es el punto en el que el producto solo existe en la fase sólida, que representa la temperatura mínima de fusión. No todos los productos tienen un punto eutéctico o puede haber múltiples puntos eutécticos.

Temperatura crítica

Durante la liofilización, la temperatura máxima del producto antes de que su calidad se degrade por fusión o colapso.

Cristalino

El material forma cristales cuando se congela.

Tiene un punto eutéctico o múltiples puntos eutécticos

La congelación rápida crea cristales pequeños que son difíciles de secar.

El recocido puede ayudar a formar cristales más grandes

Amorfo

Mezclas de múltiples componentes que no cristalizan y no tienen un punto eutéctico. Se convierten en un "vaso".

No tiene un punto eutéctico.

Para materiales amorfos, la liofilización debe realizarse por debajo de la temperatura de transición vítrea

Colapso

El punto en el que el producto se ablanda en la medida en que ya no puede soportar su propia estructura. Esto puede ser un problema por muchas razones:

Pérdida de estructura física.

Secado incompleto

Solubilidad disminuida

Mucha ablación (splat)