Las tres etapas
La liofilización (criodesecación) es un proceso de deshidratación que opera en tres etapas:
- Congelación: el producto se congela por debajo de su punto eutéctico, normalmente de -30°C a -50°C. La velocidad de congelación afecta el tamaño de los cristales de hielo, lo que influye en la calidad del producto.
- Secado primario (sublimación): en vacío profundo (≤30 Pa), se aplica calor al producto para impulsar la sublimación. El hielo pasa directamente a vapor sin pasar por la fase líquida. Esta etapa elimina el 90-95% del agua.
- Secado secundario (desorción): se eleva la temperatura para eliminar las moléculas de agua ligada mediante desorción. Esta etapa lleva el contenido final de humedad al 1-4%.
Las etapas son secuenciales por necesidad. La sublimación solo puede avanzar mientras la estructura de hielo permanece congelada, por lo que el producto debe mantenerse por debajo de su punto eutéctico durante todo el secado primario; si se descongela, la estructura colapsa y se pierde la matriz porosa que permitía la salida del vapor.
Por qué el vacío profundo necesita una etapa de bomba Roots
El secado primario depende de un gradiente de presión. El vapor de agua abandona la superficie del hielo, atraviesa la capa ya seca y debe ser eliminado por el sistema de bombeo con la suficiente rapidez para mantener baja la presión de la cámara. A una presión de funcionamiento de ≤30 Pa, el volumen de vapor de agua que debe manejarse es grande, y una sola bomba sellada por aceite no puede mantener la velocidad de bombeo requerida, por lo que se necesita una etapa de bomba Roots que trabaje delante de la bomba de paletas rotativas.
Ese requisito pertenece al rango de vacío profundo. El enfriamiento por vacío opera a ≤600 Pa, y a esa presión objetivo una etapa Roots no aporta ninguna ganancia: el preenfriamiento de productos funciona con una bomba de paletas rotativas, y el enfriamiento de alimentos calientes (temperatura inicial de 80–90°C) con una bomba de anillo líquido que respalda a una bomba de paletas rotativas.
Duración del ciclo y variables del producto
El proceso total puede durar de 12 a 48 horas dependiendo del espesor, la composición y las especificaciones del equipo. Las rodajas finas y las piezas pequeñas se secan más rápido porque la trayectoria del vapor es corta. Los productos ricos en azúcar y densos se secan más lentamente y son más sensibles al colapso. El patrón de carga también importa: la misma masa extendida en una capa fina se seca más rápido que la misma masa apilada en una bandeja profunda. Cuando estas condiciones difieren del caso de referencia, el tiempo de ciclo se establece mediante pruebas.