Qu’est-ce qu’un sécheur à congélation ?
Un sécheur à congélation est un appareil permettant d’éliminer l’eau d’un échantillon à l’état congelé.
Il se compose de trois éléments de base :
- Chambre de séchage : contient et sèche l’échantillon.
- Piège de refroidissement : condense et recueille la vapeur d’eau évaporée dans le condenseur.
- Pompe à vide : réduit la pression à l’intérieur du dispositif.
Le système élimine l’eau et les solvants en dépressurisant l’échantillon pré-congelé dans la chambre et en sublimant la glace. L’échantillon peut être séché avec des changements structurels minimes.
Utilisations des sécheurs à congélation
Les lyophilisateurs sont utilisés pour les matériaux dont on ne peut empêcher la détérioration, ceci en raison des effets de l’humidité dans l’échantillon au cours d’un stockage à long terme à température ambiante, d’un stockage réfrigéré ou d’un stockage congelé.
Les échantillons lyophilisés peuvent être conservés pendant de longues périodes à température ambiante s’ils sont scellés. De plus, le coût de l’entretien de l’équipement pendant le stockage est inférieur à celui d’autres méthodes de stockage.
Les utilisations spécifiques sont les suivantes :
1. Produits alimentaires
Les aliments lyophilisés sont des produits fabriqués par lyophilisation. Il s’agit notamment du café instantané, de la soupe miso (soupe japonaise composée d’un bouillon et de soja fermenté) et, plus récemment, des aliments pour l’espace et des rations d’urgence. Les avantages sont la conservation à long terme, le fait d’être secs et légers, ce qui les rend aptes au transport, et le fait qu’ils ne changent pas facilement de saveur.
2. Produits pharmaceutiques
Comme ils peuvent être réduits en poudre sans être chauffé, ils sont utilisés pour produire des médicaments injectables tels que des préparations de protéines et d’enzymes thermosensibles. Des recherches sont également menées sur l’utilisation de sécheurs à congélation pour conserver le sperme des animaux.
Principe des sécheurs à congélation
Le processus de lyophilisation est le suivant :
- Pré-congeler l’échantillon pour s’assurer qu’il est suffisamment congelé.
- L’échantillon congelé est stocké dans la chambre de séchage.
- Congélation primaire : la pompe à vide est utilisée pour dépressuriser la chambre et créer un vide, ce qui permet au solvant de se sublimer à partir de l’échantillon. Dans le cas de la méthode de l’étagère, l’énergie thermique perdue par la sublimation est compensée par le chauffage de l’étagère, ce qui permet un séchage efficace.
- Congélation secondaire : dans la méthode de l’étagère, la température de l’étagère est augmentée pour éliminer l’eau incorporée sous forme d’antigel dans les composants du soluté. Ce processus est relativement court.
- La décompression est relâchée et l’échantillon est retiré. Dans les sécheurs à congélation à plateau, l’utilisation d’un plateau et d’un flacon bouché permet de boucher le flacon avant que la décompression ne soit libérée.
La vapeur d’eau sublimée est refroidie dans un dispositif appelé piège à froid et récupérée sous forme de glace. À ce stade, plus la différence de température entre la chambre de séchage et le piège de refroidissement est importante, plus le séchage est rapide.
Dans le cas des produits alimentaires, l’avantage est qu’ils sont faciles à dissoudre et à retourner avec de l’eau ou de l’eau bouillante. Une fois le sceau rompu, ils sont plus susceptibles de s’oxyder, d’absorber l’humidité et de se détériorer plus facilement.
Types de sécheurs à congélation
Il existe deux principaux types de sécheurs à congélation: le manifol, type collecteur, et le shelf type, type étagère.
Ils sont également disponibles dans une large gamme de tailles, des plus petits utilisés à l’échelle du laboratoire aux plus grands utilisés en production. Les capacités de séchage varient considérablement, de 150 ml pour les plus petits modèles à plus de 100 l pour les plus grands.
1. Type collecteur (manifold type)
Il est relativement de petite échelle et principalement adapté à la recherche fondamentale, tandis que le type à étagère peut être utilisé pour des usages à petite ou grande échelle.
2. Type étagère
La température peut être contrôlée en chauffant les étagères. L’énergie thermique nécessaire à la sublimation peut être compensée par l’échantillon, ce qui permet de le sécher efficacement. Certains produits à plateaux sont également équipés d’une fonction de bouchage. En utilisant un flacon à bouchon comme contenant d’échantillon et en activant la tablette à bouchon, le bouchage peut être effectué automatiquement tout en maintenant le vide dans la chambre.