Qu'est-ce qu'un lyophilisateur ?

Un lyophilisateur élimine l'eau d'un matériau périssable afin de le préserver, prolongeant sa durée de conservation et/ou le rendant plus pratique pour le transport.Les lyophilisateurs fonctionnent en congelant le matériau, puis en réduisant la pression et en ajoutant de la chaleur pour permettre à l'eau gelée dans le matériau de se transformer directement en vapeur (sublimation).

Un lyophilisateur fonctionne en trois phases :
1. Congélation
2. Séchage primaire (sublimation)
3. Séchage secondaire (adsorption)

Une lyophilisation appropriée peut réduire les temps de séchage de 30 %.

Phase 1 : Phase de congélation

C'est la phase la plus critique.Les lyophilisateurs utilisent diverses méthodes pour congeler un produit.

· La congélation peut être effectuée dans un congélateur, un bain réfrigéré (congélateur shell) ou sur une étagère dans le lyophilisateur.

· Le lyophilisateur refroidit le matériau en dessous de son point triple pour s'assurer que la sublimation, plutôt que la fusion, se produira.Cela préserve la forme physique du matériau.

· Un lyophilisateur lyophilise plus facilement les gros cristaux de glace, qui peuvent être produits par congélation lente ou recuit.Cependant, avec les matériaux biologiques, lorsque les cristaux sont trop gros, ils peuvent casser les parois cellulaires, ce qui conduit à des résultats de lyophilisation moins qu'idéaux.Pour éviter cela, la congélation se fait rapidement.

· Pour les matériaux qui ont tendance à précipiter, un recuit peut être utilisé.Ce processus implique une congélation rapide, puis une élévation de la température du produit pour permettre aux cristaux de se développer.

Phase 2 : Séchage primaire (sublimation)
· La deuxième phase est le séchage primaire (sublimation), au cours de laquelle la pression est abaissée et de la chaleur est ajoutée au matériau pour que l'eau se sublime.

· Le vide du lyophilisateur accélère la sublimation.Le condenseur froid du lyophilisateur fournit une surface permettant à la vapeur d'eau d'adhérer et de se solidifier.Le condenseur protège également la pompe à vide de la vapeur d'eau.

· Environ 95 % de l'eau contenue dans le matériau est éliminée au cours de cette phase.

· Le séchage primaire peut être un processus lent.Trop de chaleur peut altérer la structure du matériau.

Phase 3 : Séchage secondaire (adsorption)
· Cette dernière phase est le séchage secondaire (adsorption), au cours de laquelle les molécules d'eau liées ioniquement sont éliminées.
· En élevant la température plus haut que dans la phase de séchage primaire, les liaisons sont rompues entre le matériau et les molécules d'eau.

· Les matériaux lyophilisés conservent une structure poreuse.

· Une fois que le lyophilisateur a terminé son processus, le vide peut être brisé avec un gaz inerte avant que le matériau ne soit scellé.

· La plupart des matériaux peuvent être séchés jusqu'à 1 à 5 % d'humidité résiduelle.

Problèmes de lyophilisateur à éviter :
· Chauffer le produit à une température trop élevée peut provoquer une refonte ou un affaissement du produit

· Surcharge du condenseur causée par trop de vapeur frappant le condenseur.
o Trop de création de vapeur

o Trop de surface

o Zone de condenseur trop petite

o Réfrigération insuffisante

· Étouffement de la vapeur - la vapeur est produite à un rythme plus rapide qu'elle ne peut passer à travers l'orifice de vapeur, l'orifice entre la chambre de produit et le condenseur, créant une augmentation de la pression de la chambre.

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