Secador de pó por congelamento

Tipos de liofilizadores de pó

A liofilização de pó é um processo complexo que envolve várias etapas, como congelamento, secagem primária (sublimação) e secagem secundária (dessorção). Todos esses processos são realizados por uma máquina conhecida como liofilizador ou liofilizador. Existem três tipos principais de liofilizadores presentes no mercado de máquinas.

• Liofilizador rotativo:

Em um liofilizador rotativo, alimentos ou outras substâncias biológicas são primeiro congelados antes de serem secos. Neste liofilizador, a liofilização ocorre em uma câmara de vácuo, na qual uma plataforma aquecida leva calor ao material. Uma característica típica de um liofilizador rotativo é um sistema de refrigeração que possui um compressor rotativo. Este compressor rotativo é responsável por coletar a água condensada do material que está sendo seco. Os liofilizadores rotativos mais comuns são dispositivos de pequena escala ou de bancada que são perfeitos para liofilizar medicamentos, alimentos ou café para importação.

• Liofilizador de bandeja:

Um liofilizador de bandeja funciona de forma semelhante ao de um liofilizador rotativo. A principal diferença está na forma como o condensador funciona. Em um liofilizador de bandeja, há bandejas com materiais separados colocados sobre uma prateleira que é resfriada por um refrigerante. Toda a unidade é colocada em uma câmara de vácuo onde o calor é aplicado ao material para realizar o processo de secagem. Os liofilizadores de bandeja são geralmente maiores e são usados ​​para fins de produção comercial ou em grande escala.

• Liofilizador de coletor:

Um liofilizador de coletor é menor do que uma bandeja e funciona como uma máquina de liofilização em pequena escala. Nesta máquina, válvulas, tubos e tampas são usados ​​para conectar e manter o material no lugar enquanto o vácuo é puxado. Isso permite que o gelo sublime do material que está sendo seco. Os liofilizadores de coletor são geralmente adequados para pequenos lotes de amostras ou substâncias alimentares e podem ser usados ​​em laboratórios biológicos, ecológicos e farmacêuticos.

Especificação e manutenção de liofilizadores de pó

Especificação

• Capacidade e tamanho do lote:

  A capacidade do liofilizador indica o volume de material que a máquina pode liofilizar de uma só vez. Com base no tamanho e no design do liofilizador, ele pode variar de liofilizadores de pequena escala que processam apenas alguns litros ou volumes menores por vez a liofilizadores industriais maiores que processam até algumas centenas de litros ou mais em um único lote.

• Controle de temperatura:

  O sistema de controle de temperatura de um liofilizador permite a regulação precisa das temperaturas de congelamento e secagem, o que é crucial para obter resultados de secagem consistentes e preservar a qualidade do produto liofilizado. Dependendo da escala, a fabricação variará de controles manuais a controladores PID totalmente automatizados ou interfaces de tela sensível ao toque que fornecem configurações de temperatura e tempo de secagem com controle programável.

• Bomba de vácuo:

  A potência e o tipo de bomba de vácuo usada em um liofilizador afetam a velocidade e a eficiência com que a umidade é removida do material que está sendo seco. Este é um fator crítico no processo de liofilização. Dependendo do design, a bomba de vácuo pode ser de palheta rotativa, diafragma ou outro tipo, e sua capacidade será classificada em litros por segundo (L/s) ou torr/mmHg.

• Tamanho e temperatura do condensador:

  O condensador em um liofilizador é projetado para capturar e remover o vapor de água que é liberado durante a fase de secagem, transformando-o novamente em gelo. A capacidade de fazê-lo, ou seja, o tamanho do condensador e a temperatura que ele pode atingir, afeta a velocidade e a eficiência do processo de liofilização. Alguns modelos têm condensadores de frio profundo que atingem temperaturas tão baixas quanto -80°C ou até -120°C, que são essenciais para certas aplicações.

Manutenção

• Verificações de rotina:

  Os operadores devem inspecionar regularmente o liofilizador para verificar se há danos, sons incomuns ou vibrações durante a operação. Eles devem verificar os níveis de vácuo para garantir que estejam dentro da faixa ideal. Além disso, eles devem inspecionar visualmente as câmaras de produto e os condensadores para confirmar se não há obstruções ou acúmulo de gelo. Se encontrar algum, eles devem limpar o produto congelado do secador e limpar todas as superfícies.

• Lubrificação:

  Os liofilizadores normalmente possuem peças móveis, como rolamentos da bomba de vácuo ou mecanismos de vedação que requerem lubrificação periódica. Os operadores devem consultar as diretrizes do fabricante para determinar os pontos específicos de lubrificação e o cronograma. Use apenas a graxa e o óleo recomendados pelo fabricante.

• Manutenção do filtro:

  Dependendo do design do liofilizador, pode haver filtros de ar ou vácuo que precisam ser limpos ou substituídos regularmente. Esses filtros impedem que contaminantes entrem no sistema ou obstruam o fluxo de ar.

Cenários de liofilizadores de pó

As máquinas de liofilização industriais são usadas em muitas aplicações em grande escala, principalmente nos setores de alimentos, farmácia, biotecnologia e pesquisa.

• Liofilização de alimentos: Um método ideal para a conservação de alimentos. Os liofilizadores de pó são usados ​​para produzir alimentos secos leves, porosos e com sabor intacto que podem ser reidratados rapidamente. Eles são para não apenas processamento em massa, mas também para liofilização de refeições cozidas, frutas, vegetais e café para a indústria de serviços de alimentação, astronautas e soldados.
• Liofilização farmacêutica: Uma parte essencial do preparo de vacinas, anticorpos, hormônios e outros produtos de biotecnologia. Os liofilizadores de pó ajudam a estender a vida útil desses medicamentos sensíveis, mantendo sua potência e eficácia. Eles também podem ser usados ​​para desenvolvimento farmacêutico multimodal, como formulação e teste de uma gama de compostos farmacêuticos, incluindo agentes anti-infecciosos, corticosteroides, vacinas e anticorpos monoclonais. Além disso, as máquinas também ajudam a simplificar os sistemas de administração de medicamentos criando medicamentos em pó que são mais fáceis de administrar e absorver, especialmente para pacientes pediátricos e geriátricos. Além disso, os secadores melhoram a estabilidade dos medicamentos reduzindo a degradação química, hidrólise, oxidação e outras vias de degradação relacionadas à presença de umidade, especialmente para produtos biológicos e farmacêuticos de alto valor.
• Liofilização de biotecnologia: A liofilização também é útil para liofilizar culturas de células, enzimas e outros materiais biológicos. Esses materiais são frequentemente sensíveis ao calor e à umidade, e a liofilização preserva sua integridade e viabilidade para uso futuro.
• Pesquisa e desenvolvimento de liofilização: Os liofilizadores de pó servem bem aos cientistas em diferentes campos - de ciência de alimentos a bioengenharia - para estudar o processo de liofilização, que envolve transições de fase, sublimação e outros princípios científicos fundamentais. Eles também facilitam os cientistas a conduzir testes de estabilidade em vários itens alimentícios, amostras biológicas e compostos químicos para determinar como a liofilização se compara a outros métodos de secagem e avaliar a qualidade do material seco.
• Liofilização ambiental e forense: Em crimes, os liofilizadores são frequentemente usados ​​para secar amostras como solo, plantas ou outros materiais ambientais para análise de reação em cadeia da polimerase (PCR), microscopia e outras técnicas de investigação. PMDs (Bancos de Dados Móveis da Polícia) também usam liofilizadores de pó líquido para preservar evidências biológicas, como tecidos, fluidos e esfregaços biológicos, a fim de manter a integridade das amostras para processos judiciais.

Como escolher liofilizadores de pó

As dicas a seguir ajudarão os compradores comerciais a selecionar o liofilizador comercial certo para suas necessidades específicas.

• Defina a aplicação

  Os compradores comerciais precisam definir o objetivo do liofilizador. Eles devem identificar o material ou produto que pretendem usar nele. Além disso, considere os requisitos de qualidade do produto seco final. O liofilizador ideal dependerá se a máquina é destinada a secar alimentos, produtos farmacêuticos ou amostras de laboratório.

• Considere o tamanho da câmara e a prateleira

  Os compradores comerciais devem analisar seus volumes de processamento. Escolha um liofilizador com uma câmara e prateleiras de refrigeração que possam acomodar a quantidade necessária de materiais por lote.

  Além disso, considere o espaço disponível na instalação. Certifique-se de que as dimensões do liofilizador se encaixem na área de instalação designada.

• Verifique os controles de temperatura e a automação

  Os compradores comerciais devem observar o sistema de controle de temperatura e os recursos de automação da máquina. Escolha uma máquina que forneça controle preciso de temperatura. Além disso, procure uma máquina com funções automatizadas e recursos de registro de dados que possam garantir resultados consistentes e reprodutíveis.

• Avalie a capacidade e a eficiência do condensador

  Opte por um liofilizador com um condensador eficiente. A máquina deve ter uma capacidade de resfriamento adequada para lidar com as cargas de vapor esperadas durante o processo de secagem.

• Verifique a compatibilidade com ampolas, bandejas e frascos

  Se a operação de liofilização envolve produção de alimentos ou trabalho com espécimes de laboratório, é importante ter compatibilidade com os recipientes usados. Certifique-se de que a máquina possa acomodar as bandejas, ampolas ou frascos desejados usados ​​para o material específico que está sendo processado.

• Avalie os requisitos de manutenção

  Escolha uma máquina de liofilização de pó que tenha baixos requisitos de manutenção. A máquina deve ter componentes facilmente manuteníveis e diretrizes de manutenção claras. Além disso, certifique-se de que a máquina tenha bom suporte técnico e disponibilidade de peças de reposição.

FAQ

P1: Como saber se um alimento é adequado para liofilização?

R1: Alimentos com densidade nutricional e teor de umidade relativamente altos são excelentes candidatos para liofilização. Além disso, os alimentos que podem manter sua estrutura e forma após a secagem também são candidatos adequados para liofilização.

P2: Quais são as limitações da liofilização?

R2: A liofilização não é barata, e sua natureza cara pode fazer com que algumas indústrias se abstenham de optá-la. Além disso, o processo de liofilização é longo e tedioso, levando até várias horas ou até dias. Por fim, embora a liofilização possa preservar o conteúdo nutricional dos alimentos, alguns minerais e vitaminas delicados podem ser afetados.

P3: Quais são as fases primárias de um liofilizador?

R3: Todos os liofilizadores possuem três partes principais: uma câmara de congelamento, uma câmara de vácuo e um condensador. A câmara de congelamento é onde o alimento/item a ser liofilizado é colocado em um ambiente frio ou exposto a nitrogênio líquido para congelá-lo. Em seguida, na câmara de vácuo, o calor é adicionado para iniciar o processo de sublimação, e finalmente, a umidade do alimento/item é aprisionada no condensador.

P4: O que acontece com a textura dos alimentos quando liofilizados?

R4: Um dos principais benefícios de liofilizar alimentos é que a textura será afetada. Os alimentos liofilizados são geralmente leves, macios e crocantes, e sua textura os torna adequados para reidratação.