Es un proceso utilizado para la eliminación del agua mediante desecación al vacío y a muy bajas temperaturas. Utilizado principalmente en la industria alimentaria para conservación de los alimentos y medicamentos, aunque también se puede utilizar para fabricar materiales como el aerogel o para hacer mas conveniente el transporte de ciertos productos por reduccion del peso.

La liofilización es un proceso en el que se congela el producto y una vez congelado se introduce en una cámara de vacío para que se separe el agua por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido.Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original.

Es una técnica bastante costosa y lenta si se la compara con los métodos tradicionales de secado, pero resulta en productos de una mayor calidad, ya que al no emplear calor, evita en gran medida las pérdidas nutricionales y organolépticas. En general, el café instantáneo o las sopas instantáneas no son liofilizadas, el alto precio de los liofilizadores y su relativamente baja productividad, hacen que esta técnica no sea muy atractiva para tratar grandes cantidades de producto. Sin embargo la liofilización si es usada en café instantáneo de una mejor calidad, pero a un mayor precio para el consumidor.

Como proceso industrial se desarrolló en los años 50 del siglo XX, pero sus principios eran ya conocidos y empleados por los incas. El procedimiento ancestral consistía en dejar por la noche que los alimentos se congelasen por la acción del frío de los Andes y gracias a los primeros rayos de sol de la mañana y la baja presión atmosférica de las elevadas tierras andinas se producía la sublimación del agua que se había congelado. Este proceso es conocido como liofilización natural.

La Sublimación.

La sublimación (del latín sublim?re) o volatilización es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al proceso inverso; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa o cristalización; ocurre en las geoditas. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.

La Sublimación progresiva.

Los sólidos tienen presiones de vapor, características que oscilan con la temperatura como sucede con líquidos. Acrecentando la temperatura, aumenta también la presión de vapor del sólido. El suceso de la estabilización de un sólido con vapor saturado, que varía su presión con la temperatura, a esa inflexión se llama curvatura de sublimación. Se determina como sublimación el indicar la conversión directa sólido-vapor, sin la intervención líquida. Por ejemplo, la purificación del yodo, azufre, naftaleno o ácido benzoico resultan muy viable por sublimación, debido a que las presiones de vapor de estos sólidos tienen valores bastante elevados.

Los olores característicos de muchas sustancias sólidas, como las nombradas, son debidos a que estas sustancias tienen una presión de vapor apreciable a temperatura ambiente. Otro ejemplo es el más común para ilustrar sublimación es a través de hielo seco, que es el nombre común que se le da al CO2 congelado. Cuando el hielo seco se expone al aire, éste se comienza a sublimar, o a convertirse en vapor. Esto le pasa al hielo seco porque a temperatura ambiente el gas congelado prefiere ser gas y no sólido congelado. Algunos ejemplos podrian ser: -Una naftalina cuando se echa a la sarten pasa de solido a gas inmediatamente... -Cuando abres la puerta del refrigerador sale un humito bastante claro eso es porque el hielo se comprime y al abrir la puerta intenta escapar, tambien es un ejemplo de sublimacion ya que pasa de un estado solido a gaseoso.

La Sublimación Regresiva o Inversa.

Es el proceso inverso a la sublimación progresiva, es decir, el paso directo de gas a sólido. Por ejemplo, cuando se producen vapores al calentarse cristales de yodo y luego se pone sobre ellos un objeto que está muy frío; entonces, los vapores se transformarán nuevamente en cristales de yodo. Históricamente la palabra sublimado se refirió a las sustancias formadas por deposición a partir de «vapores» (gases), como el «sublimado corrosivo», cloruro mercúrico, formado por alteración de los calomelanos cristalizado obtenido durante las operaciones alquímicas.

Cualquier sustancia pura puede sublimarse, esto debido a condiciones de presiones superiores y temperaturas inferiores a la que se produce dicha transición. En la naturaleza la sublimación inversa se observa en la formación de la nieve o de la escarcha. Las partículas partiendo de las cuales se produce la acreción o acrecimiento planetario, se forman por sublimación inversa a partir de compuestos en estado gaseoso originados en supernovas.

El Proceso industrial de la Liofilización

De acuerdo con lo anterior, tenemos 2 elementos necesarios, congelación rápida con CO2 y alto vacío que tiene varias formas de conseguirse.

Gas refrigerante a base de CO2 excedente de la fabricación de Alcoholes.

El uso del CO2 en refrigeración crece rápidamente al ser el único refrigerante no tóxico, que no tiene efectos sobre la capa de ozono ni contribuye al efecto invernadero. C-dig, The Carbon Dioxide Interest Group*, una organización internacional que promueve el uso de CO2 como refrigerante natural, celebra su seminario de primavera en Uusikaupunki (Finlandia) los días 14-15 de abril de 2005.

La empresa finlandesa Vahterus Oy, con sede en Kalanti es uno de los miembros fundadores de C-dig. Sus intercambiadores de calor totalmente soldados Plate&Shell®, que proporcionan una excelente seguridad contra fugas de refrigerante, se emplean en dos proyectos innovadores de refrigeración por CO2 en Finlandia.

Nueva pista combinada de esquí y marcha nórdicos

Un importante proyecto deportivo y turístico actualmente en construcción en Uusikaupunki es una nueva pista cubierta de esquí y marcha/carrera nórdicos de 1000 metros de longitud y 9 metros de anchura, que funciona en todas las épocas del año, conocida como "Vahterus Ring". Se está instalando un sistema de refrigeración por CO2/NH3 para mantener en el tubo una temperatura homogénea a lo largo de todo el año. Vahterus suministra el sistema de intercambiadores de calor en cascada PHSE de CO2/NH3, así como un separador de gotas de NH3 y un condensador.

Nuevo túnel de congelación de pescado por CO2

La primera planta industrial de Finlandia en usar CO2 es uno de los dos túneles de congelación construidos por Suomen Tekojää Oy para la empresa de procesado de pescado Kalaset Oy, de Uusikaupunki. Kalaset suministra unos 2 millones de kg anuales de productos de pescado procesados a cocinas industriales e institucionales, por ejemplo de hospitales. La no toxicidad y la protección del medio ambiente fueron razones fundamentales para la decisión de Kalaset.

El equipo de refrigeración del nuevo túnel de congelación, suministrado por Vahterus Oy, se basa en el principio de cascada, y utiliza un sistema de alta presión integrado formado por un intercambiador de calor en cascada PHSE de CO2/R404A, un recipiente de CO2, un subenfriador de CO2, un enfriador de reserva de CO2 y un condensador.

Uusikaupunki fue elegida para celebrar la conferencia de C-dig por encontrarse próxima al Tubo de Esquí y a la planta de procesado de pescado y albergar el laboratorio de refrigeración de la Universidad Técnica de Tampere, especializado en la investigación de refrigerantes naturales.

El otro elemento de la Liofilización: El vacío.

Las Bombas de vacío son muy costosas por su consumo de energía y desgaste por funcionamiento, la propuesta es la de utilizar la energía del vapor que sería excedente en el proyecto utilizando Toberas localizadas en las tuberías de valor de alta presión

Eyectores de chorro de vapor

chorro de eyectores de vapor se basa en el-venturi principal expulsor y funcionan haciendo pasar vapor motivo través de una boquilla de expansión. La boquilla proporciona una expansión controlada del vapor motivo para convertir la presión en la velocidad que crea un vacío en la cámara con el cuerpo para atraer y arrastrar los gases o vapores. El vapor motriz y gas de aspiración son entonces completamente mezclado y después se pasa a través del difusor o la cola, donde la velocidad es convertir los gases a la presión suficiente para satisfacer la presión de descarga predeterminada.

Eyectores de vacío se utilizan en una variedad de aplicaciones en las industrias de proceso, alimentos, acero y petroquímicas. Los deberes implican filtración, destilación, absorción, mezcla, envasado al vacío, liofilización, dehysrating y desgasificación. Expulsores se encargará tanto de gases condensables y cargas no condensables, así como pequeñas cantidades de sólidos o líquidos, sin embargo arrastre accidental de líquidos puede causar una interrupción momentánea en el vacío, pero esto no va a causar daño a la expulsión.

principales ventajas sobre otras bombas de vacío se puede ver a continuación:
No hay piezas en movimiento - Eyectores son extremadamente simples y confiables. No hay partes móviles que se desgaste o rotura en un expulsor de base.
Bajo costo - Las unidades son pequeñas en relación con el trabajo que realizan y el costo es correspondientemente bajas.
Versátil - Varios arreglos de tuberías permiten la adaptación a las condiciones ambientales.
Autocebante - Eyectores son autocebantes. Funcionan igual de bien en servicio continuo o intermitente.
Fácil de instalar - relativamente ligero en peso, eyectores son fáciles de instalar, y no requieren cimientos. Incluso las unidades de múltiples etapas son fácilmente adaptables a las condiciones existentes.
Resistente a la corrosión y erosión - Debido a que pueden hacerse de prácticamente cualquier material viable, o recubiertos con materiales resistentes a la corrosión, eyectores pueden hacerse resistentes a la erosión y la corrosión de alta.
De alto vacío de rendimiento - Eyectores puede manejar aire u otros gases a presiones de succión tan bajo como 3 micrones SAG.

Eyectores van desde individual hasta seis unidades de la etapa, y pueden ser de condensación o tipos sin condensación. El número de etapas del eyector se requieren por lo general determinada por la economía de los eyectores y el nivel de vacío requerido. El rango de operación para cada etapa del eyector de vacío se puede ver a continuación, también por referencia 1 bar = 760 mm SAG.

1 ª Etapa: HGA 810 mm - 30 mm de SAG
2 ª Etapa: 130 mm HGA - 3 mm HGA
3 ª Fase: HGA 25 mm - 0,8 mm HGA
Cuarta etapa: 4m HGA - 75 micras HGA
5 ª etapa: 0.4mm HGA - 10 micras HGA
Sexta etapa: 0.1mm HGA - 3 micras HGA

Eyectores de una etapa

De una etapa eyectores de vacío generalmente cubren los rangos de vacío de 30 mm de SAG a la presión atmosférica. Para maximizar el rendimiento de ocho diferentes diseños están disponibles con cada eyector está optimizado para funcionar en un rango de vacío específico. Esto permite que el consumo de vapor motivo para mantenerse a un mínimo para el lanzador seleccionado, y también asegura que la operación será estable. Todos los eyectores de una sola etapa se han diseñado para la descarga, ya sea en o ligeramente por encima de la presión atmosférica. Gama de tamaños a partir del 1 pulgadas a 6 pulgadas, de gran tamaño sin embargo están disponibles si se requiere. Los materiales estándar de construcción son de acero al carbono o acero inoxidable, los cuales están equipados con una boquilla de acero inoxidable.

Dos eyectores Etapa

Puesta en escena de eyectores se requiere para un funcionamiento más económico cuando el nivel requerido vacío absoluto se reduce. Dos etapas eyectores de vacío generalmente cubren los rangos de vacío de 3 mm a 130 mm SAG SAG, sin embargo, dependiendo para arriba de condiciones reales de funcionamiento de una sola etapa puede ser más económico si en el límite superior de las condiciones de utilización, o un sistema de tres fases Expulsor si las condiciones son en la el extremo inferior.

En funcionamiento un sistema de dos fases consisten en una primaria de alto vacío (HV) Expulsor y secundaria bajo vacío LV) Expulsor (. Inicialmente, la expulsión del VI es operado para tirar al vacío por debajo de la presión de arranque a una presión intermedia. Una vez que esta presión se alcanza el eyector de alta tensión es entonces operado en conjunto con la expulsión del VI para sacar finalmente de vacío a la presión requerida.

Dos sistemas de fase también puede ser de condensación o tipos sin condensación. Condensadores se puede utilizar como pre-condensadores, condensadores cosas, y después de condensadores, todos los cuales ayudan a reducir la carga de gas se pasa a la etapa siguiente del eyector. Esto ayuda a reducir el consumo de vapor motriz y también permite que las pequeñas expulsores se se utiliza con en el sistema. Dependiendo de hasta sobre la no-condensación sistemas de aplicación también se puede utilizar, sin embargo esto puede ser menos eficiente que otros tipos de condensación, ya que cada eyector debe arrastrar la carga de gas completa de la etapa anterior. Esto puede llevar a convertirse en grandes expulsores y también aumenta el consumo de vapor motriz. Condensación tipos no se suelen utilizar cuando no sea posible la instalación de condensadores, o donde el servicio es intermitente, por lo que los costos de operación una consideración secundaria.

Tres eyectores Etapa

Tres etapas eyectores de vacío generalmente cubren los rangos de vacío entre 0,8 mm a 25 mm SAG SAG, sin embargo, dependiendo a las condiciones de funcionamiento real de un sistema de dos etapas del eyector puede ser más económico si en el límite superior de las condiciones de utilización, o un sistema de cuatro Etapa Expulsor si las condiciones están en el extremo inferior.

En funcionamiento un sistema de la tercera fase consistirá en una primaria de refuerzo, una secundaria de alto vacío (HV) Expulsor, y un tercer nivel bajo de vacío LV) Expulsor (. Según el sistema de doble etapa, inicialmente la expulsión del VI es operado para tirar al vacío por debajo de la presión de arranque a una presión intermedia. Una vez que esta presión se alcanza el eyector de alta tensión es entonces operado en conjunto con la expulsión del VI para tirar al vacío a la presión más baja intermedia. Por último, el Booster es operado (en relación con el HV y eyectores LV) tirar al vacío a la presión requerida.

Tres sistemas de fase también suelen ser del tipo de condensación. De nuevo según el sistema de la segunda etapa, los condensadores se pueden utilizar como pre-condensadores, condensadores cosas, y después de condensadores para reducir la carga de gas se pasa a la fase de expulsión que viene. Dependiendo de para arriba en la aplicación de sistemas no-condensación también se puede utilizar sin embargo, este es menos eficiente que los tipos de condensación, ya que cada eyector debe arrastrar la carga de gas completa de la etapa anterior.

Cuatro, Cinco y Seis Eyectores Etapa

Estos sistemas son similares a los tres sistemas de escenario, sin embargo, incluyen refuerzos adicionales que están equipados con chaquetas de vapor para evitar la formación de hielo en la con los expulsores. Estos sistemas son generalmente del tipo de condensación para aumentar la eficiencia y reducir el consumo de vapor motriz.

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El resultado sxería unaplanta totalmente autosuficiente en matteriales de consumo lo que reduce el costo de la producción de liofilizados.