Che cos'è un liofilizzatore?

Un liofilizzatore rimuove l'acqua da un materiale deperibile al fine di preservarlo, prolungandone la durata e/o rendendolo più comodo per il trasporto.I liofilizzati funzionano congelando il materiale, quindi riducendo la pressione e aggiungendo calore per consentire all'acqua congelata nel materiale di trasformarsi direttamente in vapore (sublimare).

Un liofilizzatore funziona in tre fasi:
1. Congelamento
2. Essiccazione primaria (sublimazione)
3. Essiccazione secondaria (adsorbimento)

Una corretta liofilizzazione può ridurre i tempi di asciugatura del 30%.

Fase 1: Fase di congelamento

Questa è la fase più critica.I liofilizzati utilizzano vari metodi per congelare un prodotto.

· Il congelamento può essere effettuato in un congelatore, un bagno freddo (congelatore a conchiglia) o su uno scaffale nel liofilizzatore.

· Il liofilizzatore raffredda il materiale al di sotto del suo punto triplo per garantire che si verifichi la sublimazione, anziché la fusione.Ciò preserva la forma fisica del materiale.

· Un liofilizzatore liofilizza più facilmente i cristalli di ghiaccio di grandi dimensioni, che possono essere prodotti mediante congelamento lento o ricottura.Tuttavia, con i materiali biologici, quando i cristalli sono troppo grandi possono rompere le pareti cellulari e ciò porta a risultati di liofilizzazione non ideali.Per evitare ciò, il congelamento avviene rapidamente.

· Per i materiali che tendono a precipitare, può essere utilizzata la ricottura.Questo processo prevede il congelamento rapido, quindi l'aumento della temperatura del prodotto per consentire la crescita dei cristalli.

Fase 2: Essiccazione primaria (sublimazione)
· La seconda fase è l'essiccazione primaria (sublimazione), in cui si abbassa la pressione e si aggiunge calore al materiale affinché l'acqua sublimi.

· Il vuoto del liofilizzatore accelera la sublimazione.Il condensatore freddo del liofilizzatore fornisce una superficie per l'adesione e la solidificazione del vapore acqueo.Il condensatore protegge anche la pompa del vuoto dal vapore acqueo.

· In questa fase viene rimosso circa il 95% dell'acqua nel materiale.

· L'essiccazione primaria può essere un processo lento.Troppo calore può alterare la struttura del materiale.

Fase 3: Essiccazione secondaria (adsorbimento)
· Questa fase finale è l'essiccazione secondaria (adsorbimento), durante la quale le molecole d'acqua legate ionicamente vengono rimosse.
· Aumentando la temperatura rispetto alla fase di essiccazione primaria, si rompono i legami tra il materiale e le molecole d'acqua.

· I materiali liofilizzati mantengono una struttura porosa.

· Dopo che il liofilizzatore ha completato il suo processo, il vuoto può essere rotto con un gas inerte prima che il materiale sia sigillato.

· La maggior parte dei materiali può essere essiccata fino all'1-5% di umidità residua.

Problemi del liofilizzatore da evitare:
· Il riscaldamento del prodotto a temperature troppo elevate può causare la fusione o il collasso del prodotto

· Sovraccarico condensatore causato da troppo vapore che colpisce il condensatore.
o Troppa creazione di vapore

o Troppa superficie

o Area del condensatore troppo piccola

o Refrigerazione insufficiente

· Soffocamento del vapore: il vapore viene prodotto a una velocità superiore a quella che può passare attraverso la porta del vapore, la porta tra la camera del prodotto e il condensatore, creando un aumento della pressione della camera.

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