Séchage par congélation sous vide

Types de lyophilisateurs à vide

Les lyophilisateurs à vide sont des équipements industriels qui utilisent le principe de sublimation pour déshydrater des matières organiques périssables sous vide et à haute température. Ils sont également connus sous le nom de lyophilisateurs ou de lyophilisateurs à coquille. Il existe différents types de lyophilisateurs à vide, et la plupart d'entre eux sont des sécheurs à l'échelle industrielle avec des conceptions distinctes pour répondre aux besoins de différentes entreprises et applications.

Un lyophilisateur à vide rotatif est une machine principalement utilisée pour sécher les aliments. Il peut sécher différents produits alimentaires comme les fruits, la viande, la soupe et le pain. Cette machine fonctionne en faisant tourner les plateaux contenant les aliments à travers une chambre à vide, un panneau chauffant et un panneau réfrigéré. Les étapes se répètent jusqu'à ce que l'aliment soit complètement séché et déshydraté. Un lyophilisateur à vide rotatif possède un système de réfrigération qui refroidit le produit alimentaire à des températures négatives et élimine la vapeur d'eau en créant des points froids sur les panneaux de la chambre.

Le lyophilisateur de paillasse est un type courant de lyophilisateur que l'on trouve dans de nombreuses entreprises aujourd'hui. La plupart des pharmacies commerciales, des laboratoires de recherche et des entreprises de biotechnologie utilisent cette machine pour leurs opérations quotidiennes. Un lyophilisateur de paillasse fonctionne comme un lyophilisateur rotatif. Il possède une chambre de lyophilisation où les plateaux sont placés. La machine est livrée avec une unité de réfrigération pouvant atteindre une température d'environ -50 °C. Cette température de congélation est suffisante pour maintenir l'eau des échantillons biologiques et des produits alimentaires en place pendant leur séchage. Les lyophilisateurs à vide de paillasse sont des modèles de la machine à petite échelle et de table. Ils sont également utilisés pour sécher les repas des randonneurs et des campeurs.

Le lyophilisateur de laboratoire est principalement utilisé dans des environnements à petite échelle comme les laboratoires, les cabinets dentaires et les établissements médicaux. Un lyophilisateur de laboratoire peut également être trouvé dans les universités et les sociétés pharmaceutiques où les scientifiques travaillent quotidiennement. Le lyophilisateur à vide de laboratoire est utilisé pour sécher des matières biologiques telles que les protéines, les bactéries, les anticorps, les enzymes, les hormones et les composés cellulaires. Au total, il existe trois principaux types de lyophilisateurs de laboratoire : le lyophilisateur de paillasse, le lyophilisateur autonome et le module à deux chambres et à étagères.

Les lyophilisateurs à collecteur sont les plus petits modèles disponibles sur le marché. Ils sont également les options les plus portables et les plus abordables. Un lyophilisateur à collecteur fonctionne en plaçant l'échantillon à sécher sur une étagère ou sur la plaque froide à l'intérieur du collecteur. Un lyophilisateur à collecteur est doté d'une pompe à vide reliée à un système de collecteur de tubes. L'eau de l'échantillon se déplace ensuite dans le collecteur froid, où elle est congelée puis séchée par la pompe à vide.

Les lyophilisateurs à l'échelle de la production sont les plus grands modèles disponibles. Ils sont également les options les plus coûteuses. Un lyophilisateur de production possède plusieurs étagères pour accueillir plus de matière que le lyophilisateur moyen. La plus grande machine de lyophilisation de cette catégorie est appelée le/tunnel de lyophilisation/. Il s'agit d'une unité de production continue. Le tunnel de lyophilisation excelle dans la production à grande échelle et automatise l'ensemble du processus du début à la fin sans aucune interruption. Il est idéal pour les industries à processus intensifs comme les industries alimentaire et pharmaceutique où de grands volumes sont nécessaires.

Spécifications et entretien des lyophilisateurs à vide

Les spécifications des équipements de lyophilisation à vide varient en fonction du type et du modèle disponible. Les détails suivants décrivent certaines spécifications clés d'un lyophilisateur à vide général et leurs besoins en matière d'entretien :

• Dimensions : Le vide du lyophilisateur se compose généralement d'une chambre de séchage, d'un récipient ou d'une chambre de collecte de condensat et d'une pompe à vide. La dimension moyenne d'un lyophilisateur avec une chambre de séchage de 1 m de large est de 2,860 (L) x 1,810 (l) x 2,820 (H).
• Plage de température : La chambre de séchage d'un lyophilisateur à vide a des capacités de température d'environ -50 °C à -85 °C, certains modèles allant jusqu'à -105 °C. La température précise dépendra de la conception du composant de réfrigération utilisé dans le lyophilisateur.
• Système de vide : Les vides de lyophilisateur ont un niveau de pression spécifique qui est optimal pour que le processus de sublimation se produise. Cette pression est connue sous le nom de vide de lyophilisation ou de pression de vide de lyophilisation. La pression de vide d'une machine de lyophilisation typique est d'environ 0,8 à 4,5 torr.
• Système de chauffage : Le système de chauffage d'un lyophilisateur régule la température du sécheur afin que la sublimation puisse se produire. Le système de chauffage est également responsable de la décongélation du produit qui a été congelé dans la chambre. Le chauffage de lyophilisation a généralement une puissance de 500 watts à 1 500 watts.
• Temps de séchage : Selon le modèle, le type et les spécifications du lyophilisateur utilisé, le processus de lyophilisation à vide peut prendre de 2 à 48 heures pour être terminé.
• Pompe à vide : Les vides de lyophilisateur fonctionnent à l'aide d'une pompe rotative à palettes mécaniques. La pompe rotative à palettes fonctionne en utilisant un disque rotatif excentrique pour créer une aspiration qui aspire la vapeur d'eau du produit en cours de séchage.

En règle générale, les lyophilisateurs ne nécessitent pas beaucoup d'entretien. Ce que les utilisateurs devront faire de temps en temps, c'est nettoyer et inspecter la machine pour s'assurer que chaque composant fonctionne correctement. Pour maintenir un lyophilisateur à vide en parfait état de fonctionnement, il est important de :

• Formation des opérateurs : Il est essentiel de former correctement les opérateurs sur le fonctionnement du lyophilisateur. Le programme de formation doit comprendre des conseils importants sur la manipulation de la machine avec soin et les choses à faire et à ne pas faire lors de l'utilisation du sécheur pour éviter les dommages dus à une mauvaise manipulation, de la chambre.
• Nettoyage : La surface extérieure et les plateaux de séchage du lyophilisateur doivent être nettoyés régulièrement. À l'aide d'eau savonneuse tiède et d'un chiffon ou d'une éponge doux, essuyez délicatement les déversements, les débris ou les résidus des surfaces. Après le nettoyage, la machine doit sécher complètement à l'air libre avant d'être utilisée à nouveau.
• Entretien de la pompe à vide : Pour les pompes rotatives à palettes à base d'huile, l'entretien consiste principalement à changer l'huile de la pompe. L'huile de la pompe doit être changée dans les pompes rotatives à base d'huile tous les 3 à 5 mois ou selon les recommandations du fabricant. Si la pompe est équipée d'un filtre à air, il doit être vérifié mensuellement pour voir s'il doit être nettoyé ou remplacé. La pompe doit être vérifiée régulièrement pour détecter tout signe de dysfonctionnement, comme des bruits étranges ou un fonctionnement anormal. En cas de détection de problèmes, la pompe de lyophilisation doit être entretenue par un technicien qualifié.
• Vérifications du système : Avant chaque cycle de lyophilisation, les utilisateurs doivent vérifier le joint d'étanchéité sur la porte de la chambre de séchage pour s'assurer qu'il n'y a ni fissure ni déchirure. Les plateaux de séchage doivent également être vérifiés pour s'assurer qu'ils sont de niveau et exempts de tout obstacle. Le système de vide doit être vérifié pour détecter toute fuite. De plus, les connexions, les conduites et les raccords doivent être examinés. La réalisation de ces vérifications du système régulièrement permettra de détecter les problèmes tôt et d'éviter les problèmes potentiels.

Scénarios d'utilisation des lyophilisateurs à vide

Outre les industries alimentaire et pharmaceutique, plusieurs autres domaines utilisent les lyophilisateurs à vide, également appelés lyophilisateurs. En voici quelques-uns :

• Biotechnologie et sciences de la vie :

  Dans le domaine de la biotechnologie et des sciences de la vie, les machines de lyophilisation à vide sont utilisées pour préserver des échantillons biologiques sensibles. Cela comprend les cultures cellulaires, les tissus, les bactéries, les levures, l'ADN, l'ARN, les protéines, les enzymes et les anticorps, entre autres produits biologiques.

  La lyophilisation contribue à maintenir la viabilité et la stabilité de ces matières biologiques. Elle le fait pour le stockage à long terme. Elle facilite également le transport. Les lyophilisateurs à vide sont des outils précieux dans les laboratoires de recherche, les biobanques et les établissements biomédicaux.

• Diagnostic et dispositifs médicaux :

  Le diagnostic médical est un domaine où les lyophilisateurs sont un outil essentiel. Ils sont utilisés pour produire des réactifs secs et des lysats pour les tests diagnostiques.

  Les réactifs secs sont stables et faciles à manipuler, et les échantillons lyophilisés facilitent des tests précis. La technologie de lyophilisation est également appliquée pour créer des produits stériles et secs pour les dispositifs médicaux et les implants.

• Produits chimiques et produits chimiques de spécialité :

  La lyophilisation est utilisée dans l'industrie chimique pour concentrer et purifier des composés précieux. Certains de ces composés peuvent être des solvants organiques, des produits chimiques et des produits sensibles à la chaleur.

  Les composés chimiques sont séchés sous forme de poudre ou de solide. Cela simplifie la manipulation, le stockage et la reconstitution dans les processus suivants.

• Cosmétiques et soins personnels :

  La lyophilisation est utilisée dans l'industrie des cosmétiques et des soins personnels pour lyophiliser les ingrédients actifs.

  Les ingrédients comprennent les vitamines, les extraits botaniques, le collagène et les probiotiques, entre autres. La lyophilisation à vide préserve ces composés sensibles et maintient leur efficacité. Elle prolonge également la durée de conservation. Les produits sont réhydratés et ajoutés aux formulations.

• Surveillance environnementale et sciences forensiques :

  En sciences forensiques, la machine de lyophilisation est utilisée pour préserver les preuves et les échantillons.

  Cela comprend les tissus biologiques, les échantillons alimentaires et les empreintes digitales recueillies sur les scènes de crime. La lyophilisation contribue à préserver l'intégrité chimique et l'activité biologique des substances pour une analyse ultérieure.

Comment choisir des lyophilisateurs à vide

L'achat d'un équipement de lyophilisation d'aliments à vendre nécessite une attention particulière à plusieurs caractéristiques et facteurs qui influent sur ses performances globales et son utilité pour l'entreprise.

• Machines spécifiques à l'application

  Il existe différents types de lyophilisateurs sur le marché en fonction de plusieurs applications. Par exemple, certains lyophilisateurs d'aliments sont spécialement conçus pour lyophiliser le café, tandis que d'autres sont conçus pour les fruits. Par conséquent, il est impératif de déterminer la machine la plus adaptée à l'application de l'acheteur afin d'obtenir des résultats optimaux.

• L'efficacité globale du système

  Les acheteurs doivent rechercher la qualité et l'efficacité des machines qu'ils envisagent pour s'assurer qu'elles produisent des produits alimentaires lyophilisés de haute qualité. Recherchez des modèles dont la température des étagères peut être maintenue à -25 °C. De plus, le lyophilisateur à vide doit être capable d'éliminer 95 % de la teneur en eau de l'aliment en cours de séchage.

• Système en cascade ou à refroidisseur

  Les lyophilisateurs dotés de systèmes de réfrigération en cascade ont tendance à être moins chers que ceux dotés de systèmes à refroidisseur. Cependant, les systèmes en cascade produisent plus de bruit et sont moins écoénergétiques. Au contraire, les machines dotées de systèmes à refroidisseur sont plus silencieuses et plus écoénergétiques, mais plus coûteuses. Les acheteurs doivent déterminer quelle option est à la fois dans leur budget et répond aux besoins de leur entreprise.

• Le système de contrôle de la machine

  Les lyophilisateurs modernes sont dotés de systèmes de contrôle automatisés qui permettent aux utilisateurs de contrôler divers paramètres, tels que la pression et la température, pendant le processus de séchage. Un écran tactile couleur est préférable car il est plus facile pour les opérateurs de surveiller et d'ajuster les réglages en temps réel. Parmi les autres commandes, citons les programmes préréglés pour différents types d'aliments, les fonctions d'enregistrement des données et les alarmes en cas de panne du système ou de déviations des paramètres.

• Surface des étagères et capacité

  Les machines ayant des capacités plus importantes prendront plus de place au sol. De plus, elles auront des temps de séchage plus longs car le matériau doit être traité en quantités plus importantes. Par conséquent, il est important de déterminer la capacité et la surface des étagères idéales en fonction du matériau pour lequel la machine sera utilisée et de la demande dans l'entreprise.

• Maintenance et assistance

  Le condenseur d'un lyophilisateur devra être dégivré périodiquement. Par conséquent, il est important de choisir une machine dont la maintenance est assurée par le fabricant, ainsi que de la documentation et des instructions. De plus, les acheteurs doivent également s'assurer que des pièces de rechange sont disponibles pour la machine, afin qu'elle fonctionne de manière optimale tout au long de sa durée de vie.

• Budget

  Enfin, les acheteurs devront fixer un budget pour la machine de lyophilisation qu'ils souhaitent acheter. Il existe de nombreux modèles disponibles dans diverses gammes de prix. Pour affiner la liste des options, les acheteurs doivent tenir compte des caractéristiques de la machine qui sont nécessaires à leur système de travail et de celles qui ne sont pas essentielles.

Questions-réponses sur le lyophilisateur à vide

Q : En quoi les lyophilisateurs à vide diffèrent-ils des sécheurs conventionnels ?

R : Bien que les deux machines éliminent l'humidité, le processus et les résultats sont très différents. Les sécheurs conventionnels introduisent de la chaleur, ce qui peut modifier la composition chimique des matières sensibles à la chaleur. Les lyophilisateurs à vide stérilisent et préservent les caractéristiques originales des substances sensibles à la chaleur. De plus, les sécheurs à vide sont plus efficaces, éliminant jusqu'à 98 % de l'eau, tandis que les sécheurs non à vide éliminent généralement seulement 90 % de l'humidité.

Q : Combien de temps faut-il pour lyophiliser à vide ?

R : Le temps nécessaire à un lyophilisateur à vide dépend de divers facteurs, tels que la qualité de la machine, la température de traitement et la composition et l'épaisseur du matériau. À titre indicatif, les temps de séchage peuvent varier de quelques heures à plusieurs jours. Par exemple, les aliments comme les fruits et les légumes peuvent prendre de 24 à 48 heures. Le café et le thé peuvent prendre de 8 à 12 heures. La fabrication de produits pharmaceutiques peut prendre de quelques heures à plusieurs jours, selon la composition chimique et la concentration souhaitée. Les acheteurs doivent consulter le manuel de la machine ou les instructions du fabricant et éviter de modifier les réglages pour obtenir les meilleurs résultats.

Q : Quels sont les avantages de l'utilisation de lyophilisateurs à vide ?

R : Les principaux avantages ont déjà été abordés ci-dessus. En plus de produire des produits concentrés de haute qualité, faciles à stocker et à transporter, les lyophilisateurs à vide conservent également la valeur nutritionnelle des aliments et les composés chimiques des matières sensibles. Un autre avantage notable est que le sécheur peut éliminer l'humidité des échantillons sans qu'ils ne moisissent, ce qui est idéal pour les spécimens biologiques.

Q : Quels sont les inconvénients de l'utilisation de lyophilisateurs à vide ?

R : Les principaux inconvénients comprennent le coût élevé de la machine par rapport aux modèles non à vide et le fait que la lyophilisation est plus lente et consomme plus d'énergie que les autres méthodes de séchage. Toutes les matières ne conviennent pas à la lyophilisation, et le processus nécessite des opérateurs qualifiés. Il peut y avoir des coûts d'analyse, car certains matériaux doivent être examinés avant la lyophilisation.