¿Qué son unos Liofilizadores?
Son un dispositivo para eliminar el agua de una muestra en estado congelado.
Los tres componentes básicos de un liofilizador son:
- Cámara (cámara de secado): contiene y seca la muestra
- Trampa de enfriamiento: recondensa y recoge el vapor de agua evaporado en el condensador
- Bomba de vacío: reduce la presión en el interior del aparato
El sistema elimina el agua y los disolventes despresurizando la muestra precongelada en la cámara y sublimando el hielo. La muestra puede secarse con cambios estructurales mínimos.
Usos de los Liofilizadores
Se utilizan para materiales que no se puede evitar que se deterioren debido a los efectos de la humedad en la muestra durante el almacenamiento a largo plazo a temperatura ambiente, almacenamiento refrigerado o almacenamiento congelado.
Las muestras liofilizadas pueden almacenarse durante largos periodos a temperatura ambiente si están selladas. Además, el coste de mantenimiento del equipo durante el almacenamiento es menor que con otros métodos de almacenamiento.
Los usos específicos incluyen:
1. Productos Alimenticios
Los alimentos liofilizados son productos que se fabrican por liofilización. Entre ellos se encuentran el café instantáneo, la sopa de miso y, más recientemente, la comida espacial y las raciones de emergencia. Entre sus ventajas se incluyen la conservación a largo plazo, el hecho de ser secos y ligeros, lo que los hace adecuados para el transporte, y el hecho de que no cambian fácilmente de sabor.
2. Productos Farmacéuticos
Como se puede pulverizar sin calentar, se utiliza para producir medicamentos inyectables, como preparados de proteínas y enzimas termosensibles. También se está investigando el uso de liofilizadores para conservar el esperma animal.
Principios de los Liofilizadores
El proceso de los liofilizadores es el siguiente.
- Se realiza una precongelación para garantizar que la muestra está suficientemente congelada.
- La muestra congelada se almacena en la cámara (cámara de secado).
- Congelación primaria: la bomba de vacío se utiliza para despresurizar la cámara y crear un vacío, lo que permite sublimar el disolvente de la muestra. En el tipo estante, la energía calorífica perdida por la sublimación se compensa calentando los estantes, lo que permite un secado eficaz.
- Congelación secundaria: en el método de estante, la temperatura del estante se eleva para eliminar el agua incorporada como anticongelante (agua ligada) en los componentes del soluto. Se trata de un proceso relativamente corto.
- Se libera la descompresión y se retira la muestra. En los liofilizadores de estante, el uso de un estante con tapón y un vial con tapón permite tapar el vial antes de que se libere la descompresión.
El vapor de agua sublimado se enfría en un dispositivo denominado trampa de enfriamiento y se recoge de nuevo en forma de hielo. En este punto, cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre la cámara de secado y la trampa de enfriamiento, más rápido se produce el secado.
En el caso de los productos alimentarios, las ventajas son que son fáciles de disolver y de devolver con agua o agua hirviendo, pero una vez roto el precinto, son más propensos a oxidarse, absorber humedad y deteriorarse con mayor facilidad.
Tipos de Liofilizadores
Existen dos tipos principales de forma de liofilizadores: el “tipo colector” y el “tipo estante”.
También están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde los pequeños utilizados a escala de laboratorio hasta los grandes utilizados en producción. Las capacidades de secado varían mucho, desde 150 ml en los modelos más pequeños hasta más de 100 litros en los más grandes.
1. Tipo Colector (Manifold Type)
Relativamente a pequeña escala y adecuado principalmente para la investigación básica, mientras que el tipo estantería puede utilizarse desde pequeña a gran escala.
2. Tipo Estante
La temperatura puede controlarse calentando los estantes. La energía térmica necesaria para la sublimación puede ser compensada por la muestra, lo que permite un secado eficaz de la misma. Algunos productos de tipo estante también están equipados con una función de taponado. Utilizando un vial de taponado como recipiente de la muestra y activando el estante de taponado, el taponado puede realizarse automáticamente mientras se mantiene el vacío en la cámara.