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Liofilización
CONCEPTO
Una sustancia pura puede existir como sólido, líquido o gas y puede cambiar de
estado por medio de un proceso en el cual libera o absorbe calor a temperatura
constante (calor latente), de esto depende hacia donde se direcciona dicho
cambio.
El cambio de fase de sólido a gas o sublimación, debe realizarse en condiciones
de presión y temperatura menores a las del punto triple (punto en el que conviven
los tres estados de la materia), ya que por debajo de éste no existe la fase líquida.
En el caso del agua el punto triple se encuentra a 4,58 Torr y 0,008 °C. Por
ejemplo si se tiene agua congelada, al calentarla a una presión menor a la de
dicho punto el hielo sublima.
Las sustancias moleculares disueltas en el agua disminuyen su punto de fusión
(descenso crioscópico), por esto es conveniente describir el enfriamiento y
posterior congelación de una solución de este tipo en varias etapas. Al bajar la
temperatura de una solución, inicialmente se produce un subenfriamiento que
origina los núcleos de cristalización, luego la temperatura aumenta hasta la de
equilibrio. A partir de ese momento comienzan a desprenderse los cristales de
hielo puro, por lo que la solución se concentra hasta alcanzar la menor
temperatura a la cual puede existir solución en equilibrio con hielo, denominada
temperatura eutéctica. Por debajo de esta temperatura debería existir, idealmente,
equilibrio entre hielo y soluto. Sin embargo las soluciones que contienen polímeros
naturales como azúcares no cristalizan en este punto, sino que aumentan su
viscosidad a medida que disminuye la temperatura y el agua se congela. Esta
etapa finaliza cuando el sistema alcanza su temperatura de transición vítrea,
donde su viscosidad aumenta significativamente en un pequeño rango de
temperatura dando lugar a un sólido amorfo y frágil. Con relación a la
conservación de alimentos, es importante destacar que el flujo viscoso dentro de
este sólido es prácticamente nulo, casi no existe flujo de materia, lo que evita que
ocurran reacciones químicas. Cabe aclarar que no toda el agua que compone un
alimento está disponible para que los microorganismos puedan llevar a cabo sus
actividades metabólicas, solo el agua libre cumple dicho propósito. El contenido de
agua libre en un alimento se define como aw – actividad de agua. Al deshidratar
un producto su disponibilidad de agua (libre) disminuye drásticamente.
Para eliminar entonces la mayor parte del agua libre contenida en el sólido
obtenido, se le debe entregar calor a fin de lograr la sublimación total del hielo,
cuidando que la temperatura del producto se mantenga siempre por debajo de su
temperatura de transición vítrea. Al final de este cambio de fase se obtiene un
producto que conserva el volumen y tamaño original, presentado la forma de un
vidrio altamente poroso.
La ventaja de esta estructura es que permite una rápida rehidratación, no obstante
es frágil por lo que requiere de una protección que prevenga los posibles daños
ocasionados por una inadecuada manipulación. Asimismo, debido a la porosidad
de dicha estructura es necesario realizar el empaque del producto de forma tal que
se evite la penetración de oxígeno, a fin de impedir procesos oxidativos sobre los
lípidos.
PROCESO DE LIOFILIZACIÓN La liofilización involucra cuatro etapas principales:
1. PREPARACIÓN
2. CONGELACIÓN
3. DESECACIÓN PRIMARIA
4. DESECACIÓN SECUNDARIA
Antes de comenzar el proceso, es fundamental el acondicionamiento de la materia
prima, ya que los productos liofilizados no pueden ser manipulados una vez
completado el proceso. Lo que suele hacerse con alimentos como guisantes o
arándanos es agujerear la piel con el objetivo de aumentar su permeabilidad. Los
líquidos, por otro lado, se concentran previamente con el fin de bajar el contenido
de agua, lo que acelera el proceso de liofilización. La segunda etapa se lleva a
cabo en congeladores independientes (separados del equipo liofilizador) o en el
mismo equipo. El objetivo es congelar el agua libre del producto. Para ello se
trabaja a temperaturas entre -20 y -40°C. Para la optimización de este proceso es
fundamental conocer y controlar:
• La temperatura en la que ocurre la máxima solidificación.
• La velocidad óptima de enfriamiento.
• La temperatura mínima de fusión incipiente.
Con esto se busca que el producto congelado tenga una estructura sólida, sin que
halla líquido concentrado, de manera que el secado ocurra únicamente por
sublimación. En los alimentos se pueden obtener mezclas de estructuras luego de
la congelación, que incluyen cristales de hielo eutécticos, mezclas de eutécticos y
zonas vítreas amorfas. Estas últimas se forman por la presencia de azúcares,
alcoholes, cetonas, aldehídos y ácidos, así mismo como por las altas
concentraciones de sólidos en el producto inicial.
Respecto de la velocidad de congelación se debe tener en cuenta lo siguiente:
La tercera etapa del proceso consiste en la desecación primaria del producto, por
sublimación del solvente congelado (agua en la mayoría de los casos). Para este
cambio de fase es necesario reducir la presión en el interior de la cámara,
mediante una bomba de vacío, y aplicar calor al producto (calor de sublimación,
alrededor de 550 Kcal/Kg en el caso del agua), sin subir la temperatura. Esto
último se puede hacer mediante conducción, radiación o fuente de microondas.
Los dos primeros se utilizan comercialmente combinándose su efecto al colocarse
el producto en bandejas sobre placas calefactoras separadas una distancia bien
definida. De esta manera se consigue calentar por conducción, en contacto directo
desde el fondo y por radiación, desde la parte superior. Por otro lado la calefacción
por medio de microondas presenta dificultad porque puede provocar fusión parcial
del producto, debido a la potencial formación de puntos calientes en su interior;
por lo cual actualmente no se aplica comercialmente. Los niveles de vacío y de
calentamiento varían según el producto a tratar. Al inicio de esta tercera etapa, el
hielo sublima desde la superficie del producto y a medida que avanza el proceso,
el nivel de sublimación retrocede dentro de él, teniendo entonces que pasar el
vapor por capas ya secas para salir del producto. Este vapor, se recoge en la
superficie del condensador, el cual debe tener suficiente capacidad de
enfriamiento para condensarlo todo, a una temperatura inferior a la del producto.
Para mejorar el rendimiento de esta operación, es primordial efectuar controles
sobre la velocidad de secado y sobre la velocidad de calentamiento de las
bandejas. El primero se debe a que si el secado es demasiado rápido, el producto
seco fluirá hacia el condensador junto con el producto seco. Produciéndose así
una pérdida por arrastre de producto. El segundo de los controles, debe realizarse
siempre ya que si se calienta el producto velozmente, el mismo fundirá y como
consecuencia el producto perderá calidad. Para evitarlo la temperatura de los
productos debe estar siempre por debajo de la temperatura de las placas
calefactoras mientras dure el cambio de fase. No obstante, al finalizar la
desecación primaria, la temperatura del alimento subirá asintóticamente hacia la
temperatura de las placas. Para tener una liofilización buena y rápida es necesario
poder controlar exactamente esta temperatura y tener la posibilidad de regular la
presión total y parcial del sistema. La cuarta y última etapa del proceso de
liofilización, se trata de la desecación secundaria del producto por medio de
desorción. Esta consiste en evaporar el agua no congelable, o agua ligada, que se
encuentra en los alimentos; logrando que el porcentaje de humedad final sea
menor al 2%.Como en este punto no existe agua libre, la temperatura de las
bandejas puede subir sin riesgo de que se produzca fusión. Sin embargo, en esta
etapa la presión disminuye al mínimo, por lo que se realiza a la máxima capacidad
de vacío que pueda alcanzar el equipo. Es importante, finalmente, controlar el
contenido final de humedad del producto, de manera que se corresponda con el
exigido para garantizar su estabilidad.
EQUIPO
Los cuatro componentes básicos de un equipo de liofilización son:
Un cámara de vacío, una fuente de vacío, una fuente de calentamiento, sistema
de remoción del vapor (por condensadores, desecadores y bombas). Como
agentes de enfriamiento se pueden utilizar gas carbónico, hielo seco o hielo seco
acetona, amoniaco y freón.
Equipos de liofilización
Esquema general de un equipo de liofilización
Como se mencionó antes, la gran desventaja de este proceso, es el elevado costo
de los equipos. En el esquema presentado se pueden observar tres elementos
que son los responsables de estos costos:
• Condensador (desublimador) y sistema de refrigeración.
• Energía requerida para completar las etapas de sublimación del agua en la
cámara de secado, y desublimación y fundición en el condensador.
• Mantenimiento de las bombas mecánicas del equipo de vacío.
TIPOS DE LIOFILIZADORES
Liofilizadores Por Contacto.
En esos liofilizadores, el alimento va colocado en bandejas compartimentadas que
descansan sobre placas calefactoras. En estas instalaciones la liofilización es mas
lenta, ya que el calor se transmite por conducción tan solo por una cara del
alimento. Además, el contacto entre el alimento a congelar y la superficie
calefactora es desigual, lo que reduce la velocidad de transferencia calórica. Por
otra parte, se produce también una caída de presión en la masa del alimento, que
provoca diferencias entre la velocidad de liofilización de la capa superior e inferior.
La velocidad a la que se mueve el vapor provoca que las partículas de menor
tamaño resulten arrastradas, en compensación la capacidad de liofilización de
este tipo de instalaciones es más elevada.
Liofilizadores acelerados.
En estas instalaciones entre el alimento y las placas calefactores existe una malla
metálica. Ello hace que la transferencia de calor sea mas rápida que a través de
placas continuas y que el vapor se elimine por la superficie del alimento con mayor
facilidad, lo que reduce el tiempo de liofilización.
Liofilización por radiación.
En estas instalaciones, el alimento, distribuido en bandejas en capas de poco
grosor se calienta por radiación. Este sistema de calentamiento es más uniforme
que por conducción, ya que las irregularidades de la superficie del alimento
influyen aquí menos sobre la velocidad de transferencia calórica, además, no se
produce una caída de presión en la masa del alimento, por lo que las condiciones
de liofilización se mantienen constantes. Como la velocidad de vapor es de 1 m/s
aproximadamente, no existe el riesgo de arrastre de las partículas de menor
tamaño. Por otra parte, no es preciso que exista un contacto íntimo entre el
alimento y la superficie calefactora, por lo que pueden utilizarse bandejas planas,
que son más baratas y de más fácil limpieza.
Liofilizadores de calentamiento dieléctrico y por microondas.
Los calentadores dieléctricos y por microondas tienen una aplicación potencial en
la liofilización pero hasta el momento no han sido utilizados para este propósito en
instalaciones industriales. La liofilización por microondas es un proceso difícil de
controlar ya que el factor de pérdida del agua es más elevado que el del hielo y sí
en algún punto del alimento el hielo llegara a fundirse se provocaría una reacción
de sobrecalentamiento en cadena.
Un método de liofilización modificado es el que se denomina, reversible. Mediante
este método, el alimento se liofiliza hasta la eliminación del 90% de su contenido
en agua, y seguidamente se comprime en formas de barras a una presión de
69,000 Kpa. Al contenido de agua residual (que mantiene el alimento elástico
durante la compresión) se elimina posteriormente por deshidratación al vacío. Se
asegura que los alimentos elaborados por este sistema se conservan durante
cinco años. Este método se emplea para la elaboración de raciones militares en
forma de barras, que se reconstituyen con facilidad adquiriendo a veces su forma
y tamaño originales.
CLASES DE EQUIPO
Secadores por Congelación.
Los productos termolábiles deben secarse primero por congelación y luego
someterlos a muy bajas presiones para calentarlos por conducción o radiación de
manera que el solvente se sublime se pueda recuperar. Ejemplo suero sanguíneo,
plasma, antibióticos, hormonas, cultivos bacterianos, vacunas y alimentos. A este
proceso de secado se le llama también liofilización, gelificación o secado por
sublimación. El producto liofilizado se redisuelve o resuspende por adición de
agua antes de utilizar proceso llamado reconstitución. En general, la sublimación
ocurre a presiones y temperaturas por debajo del punto triple 5,579 mm y
0.0099°C. Cuando el agua en los productos destinados para el secado por
congelación contiene sólidos disueltos se producen diferentes relaciones entre
temperatura y presión para cada soluto. En estos casos en punto en que la
presión y temperatura en que el sólido se vaporiza sin convertirse a la fase liquida
se conoce como punto eutéctico. La liofilización se lleva a cabo entre -10 y -40°C
y a presiones entre 2000 y 100 bar.
Liofilizadores De Laboratorio.
Estos liofilizadores han sido diseñados especialmente para investigación
avanzada en biotecnología y ciencias de la salud. El equipo se ha construido para
facilitar el trabajo de acuerdo a normas GLP.
APLICACIONES. La liofilización es un método de conservación de productos,
ideal para preservar las características de principios activos proteínas, enzimas,
microorganismos, productos químicos y naturales, etc.
Liofilizadores De Laboratorio (I+D) – Cryodos (4 Kg).
Estos liofilizadores han sido diseñados especialmente para la conservación de
muestras en biotecnología y ciencias de la salud.
APLICACIONES. La liofilización es un método de conservación de productos,
ideal para preservar las propiedades de principios activos proteínas, enzimas,
microorganismos, productos químicos y naturales, etc.
Liofilizador de laboratorio (I+D) – LIOALFA (10 KG).
Estos liofilizadores han sido diseñados especialmente para la investigación básica
en biotecnología y ciencias de la vida.
APLICACIONES. La liofilización es un método de conservación de productos,
ideal para preservar las propiedades de principios activos proteínas, enzimas,
microorganismos, productos químicos y naturales, etc.
CARACTERISTICAS DEL PROCESO
Los tres requisitos básicos para llevar a cabo el proceso de liofilización son:
La presión de vapor del agua en la superficie del material debe ser más alta
que la presión parcial de la atmósfera circulante.
El calor latente de evaporación debe introducirse en el sólido de una
velocidad tal de manera que mantenga los niveles de temperatura
deseables entre la superficie y el interior.
Eliminación del solvente evaporado.
Modelo en estado estacionario.
Según sea la forma de introducir el calor a la interfase de sublimación se tendrán
distintas alternativas que modificaran la matemática involucrada a saber:
Por conducción a través de la capa seca.
Por conducción a través de la capa congelada.
Por radiación desde cualquiera de las placas calefactoras (superior o
interior).
Se han desarrollado diversos modelos para describir en esta estable y en estado
transitorio el proceso de liofilización para geometrías simples. En general estos
modelos hacen las siguientes suposiciones:
El flujo de calor y masa son unidimensionales y normales a la interfase (z =
Z) y a la superficie (z = 0).
La sublimación ocurre en la interfase paralela, a distancia Z de la superficie
de la muestra.
El espesor de la interfase es infinitesimal.
A través de la capa seca fluye solamente el gas sublimado que es vapor de
agua.
En la interfase de sublimación, el vapor de agua esta en equilibrio con el
hielo.
El medio poroso y el gas encerrado en él están en equilibrio térmico.
La región congelada es homogénea, de propiedades físicas uniformes y
contiene una insignificante proporción de gases disueltos.
El recipiente que contiene la muestra ofrece una mínima resistencia a la
transferencia de calor.
Las resistencias de transferencia de masa y calor externas a la muestra son
insignificantes.
El volumen inicial y final de la muestra son idénticos.
Modelamiento para liofilización simétrica y por una solo cara.
Este es el caso esquematizado en la figura.
Las capas exteriores están secas y el frente de hielo en el centro se recude con el
tiempo; la sublimación del agua ocurre en la superficie del hielo, y el vapor de
agua debe difundirse por los poros de las capas secas hacia la atmósfera de la
cámara. En este modelo no se tiene en cuenta el flujo de calor conductivo que
pasa a través de la capa congelada.
El flujo de vapor de agua que sale del frente de sublimación es, desde la
transferencia de masa a través de la capa seca o entre la superficie y el ambiente
de la cámara:
Para M la masa de la muestra y A el área de sublimación.
Si se llama c a la densidad de la capa congelada (densidad inicial), S a la densidad
de la capa seca (densidad final), L a el espesor de la placa (si se calienta por
ambos lados L es el semiespesor) y Z la distancia entre el borde de la placa y el
frente de sublimación,
Considerando ahora la transferencia de masa a través de la capa seca. Kp es la
permeabilidad del vapor de agua en la zona seca, Ps es la presión del pavor de
agua en la superficie de sublimación, P0 la presión de vapor del agua en la
superficie exterior de la muestra kg el coeficiente externo de transferencia de masa
y PA la presión en el ambiente de la cámara.
MW: Peso molecular del agua
R: Constante universal de los gases
T: Temperatura media de la capa seca
DIFERENCIAS ENTRE SECADO CONVENCIONAL Y LIOFILIZACIÓN
APLICACIONES EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS
Por medio de la liofilización se puede extraer más del 95% del agua contenida en
un alimento, lo que se traduce en un gran beneficio con relación al costo del
transporte, ya que permite cargar mayor cantidad de mercadería sin necesidad de
cadena de frío (se logra un producto más estable microbiológicamente). Al finalizar
el proceso de liofilización, el alimento se convierte en una estructura rígida que
conserva la forma y el volumen pero con peso reducido, preservando sus
características nutritivas y organolépticas. Al rehidratarlo se recuperaran la textura,
el aroma y el sabor original.
Los alimentos pueden ser liofilizados en diferentes formatos: cubos, deshilachado,
tiras, picado, granulado o polvo, y luego pueden ser utilizados como ingredientes
industriales en la fabricación de snacks, sopas instantáneas, salsas, caldos en
polvo, caldos en cubos, cup noodles, puré instantáneo, mezclas para risotto,
condimentos para "Lamen", entre otros.
PRODUCTOS ALIMENTICIOS LIOFILIZADOS
Café Soluble Liofilizado.
Hace medio siglo que la industria alimentaria introdujo en los hogares españoles
una infusión de café tostado y molido, sometido a un proceso de extracción de
componentes solubles que sin ser un alimento nutritivamente esencial, como el
pan o la leche, ha pasado a convertirse en una necesidad de consumo.
En un etiquetado de diseño escrupuloso, los fabricantes garantizan que el café
liofilizado es un café 100% soluble e instantáneo de muy fácil preparación y que
con solo agregar agua, los gránulos envasados se convierten en un café de
excelente calidad. Si de un kilo de café, tostado y molido, se obtienen
aproximadamente de 100 a 120 tazas de café, de la misma cantidad de café
liofilizado pueden obtenerse de 360 a 390 tazas. Sigamos con cifras: el
crecimiento de la industria del café soluble en el mundo es de aproximadamente
un 10% anual, y se calcula que de la utilización aproximada del 10% al 20% de
total de café, para la fabricación de café soluble ahora, podría pasarse en pocos
años a más del 50%.
Elaboración. Para elaborar café soluble es preciso obtener un extracto por
liofilización congelando el extracto mediante bajas presiones, para obtener
después el producto soluble por evaporación tras elevar la presión o atomización,
que consiste en la pulverización del extracto con aire caliente, con lo que surge el
producto soluble ya deshidratado. Con la liofilización, un proceso más caro, el café
mantiene mejor el aroma y el sabor, al no ser cometido a altas temperaturas.
El café soluble se elabora de forma industrial en fábricas que actúan a modo de
grandes cafeteras. Por el método de precolación se disponen grandes cantidades
de la infusión de café que posteriormente se deshidrata mediante diferentes
procesos y con el fin de obtener un polvo o unos cristales que contienen los
principios solubles, sápidos y aromáticos del café.
El producto obtenido mantiene las propiedades estimulantes del café gracias a la
cafeína, cuyo contenido en estado puro supera siempre el 2%. La industria, sin
embargo, ha logrado descafeinar el café soluble mediante métodos de lavado que
extraen la mayor parte de la cafeína del grano. Los cafés descafeinados muy
populares en España, que es el segundo país consumidor del mundo deben
contener una cantidad de cafeína no superior al 0.3%.
Los expertos consideran que un buen café tiene que reunir cuatro cualidades:
aroma, cuerpo, acidez y sabor. Las fábricas solicitan periódicamente a un catador
que evalué los atributos del café resultante al oler y sorber la infusión. De esta
manera se pueden detectar también sabores no propios del café, como los
generados por la adición de cereales o similares, y al mismo tiempo identificar al
café fermentado, degradado, cuyo sabor abarca del agrio al rancio o insípido y que
es resultado, entre otras cosas, de la oxidación de los aceites que contiene.
Los expertos verifican también que la humedad del producto no supere el 4%, que
el contenido de cafeína corresponda al tipo de café estipulado y que el contenido
de cenizas no sea superior al 12%. Los amantes del café soluble puro deberán
verificar en el momento de su compra que la lista de ingredientes del producto no
incluya azúcar ni otras sustancias como cereales. Es recomendable así mismo
consumir el café recién preparado para que se disfrute su aroma y sabor de la
mejor forma. El recipiente debe garantizar una conservación óptima.
Liofilización.
La liofilización está considerado el proceso estándar para la mejor conservación
de las propiedades organolépticas originales; es como si se eliminara el contenido
de agua pura en un café normal. El café se tuesta con perdida de 17-18% de su
peso y se almacena por calidades en un grupo de tolvas, para luego efectuar una
mezcla homogénea de los distintos tipos de acuerdo con la exigencia de los
mercados internacionales.
Estudios recientes sobre la actividad antibactericida demuestran que cada grano
de café tostado tiene una actividad distinta. Se piensa que durante el proceso del
tostado se producen ciertas sustancias que lo confieren la cualidad bactericida;
algo que, por otra parte, no seria exclusivo de las semillas de café.
El grano tostado pasa luego por los molidos y llega a la batería de extracción. Este
proceso, llamado precolación, permite obtener un rendimiento mayor que el
obtenido de forma artesanal en los hogares. El café se muele inmediatamente
para lograr una gran superficie que en el proceso siguiente facilita la extracción de
los sólidos solubles con agua a altas temperaturas y presión. Se obtiene como
resultado un extracto líquido de café y los posos resultantes se desechan como
subproducto del proceso. A partir de esta sección, la liofilización difiere
notablemente del proceso por aspersión.
Diagrama No. 1: Procesamiento de pulpa de níspero liofilizada.
CONCLUSIONES
Liofilización es un proceso de desecado en frío que sirve para conservar sin
deterioro los más diversos materiales orgánicos.
Los productos se conservan con muy bajo peso y a temperatura ambiente y
mantiene todas sus propiedades al rehidratarse. Es demostrable el hecho
que un producto alimenticio liofilizado es de mayor calidad que uno con otro
procedimiento aplicado, el ejemplo más significativo es el café soluble.
En la actualidad el procedimiento más sofisticado para mercantilizar en
polvo un líquido orgánico es aplicando liofilización.
Objetivos:
Conocer el proceso de liofilización.
Saber la aplicación del proceso de liofilización.
Reconocer la importancia comercial del proceso de liofilización.
FUENTES CONSULTADAS
• CASTRO, Jorge. Recuperación de la Economía Mundial y Oportunidades de la
Argentina en el Mercado Mundial de los Alimentos. Instituto de Planeamiento
Estratégico. Septiembre de 2009.
• CUPER, Oscar. 1965. Deshidratación Artificial – Liofilización Alimentaria. Tomo
1: Bases Generales – Tecnología Industrial. Buenos Aires, Consejo Nacional de
Desarrollo, Grupo de Proyectos Especiales.
• RAMIREZ NAVAS, Juan Sebastián. 2006. Liofilización, Estado del Arte.
Universidad del Valle Programa Doctoral en Ingeniería. Ingeniería de Alimentos.
Cali – Colombia. Www.ingenieriaquimica.net
• SCENI, P. 2007. Transiciones de Fase. Universidad Nacional de Quilmes. Area
de Química de los Alimentos.
• PERERA HORACIO, YANOVSKY J. Proyecto LIAL – Liofilización Alimentaria.
Buenos Aires. 1996
• http://www.invap.com.ar/es/area-industrial/productos-y-servicios/liofilizacion-de-
alimentos.html
• FLESIA, Miguel Ángel. Universidad Técnica Nacional. Facultad Regional Santa
Fé. Ingeniería Industrial. Procesos Industriales – La conservación de sustancias
perecederas por medio de la liofilización.
Introducción
Entre los métodos de deshidratación aplicables a alimentos, liofilización es ideal para mantener las
propiedades funcionales y de palatibilidad deseable. En este proceso el material a secarse es
congelado y el vapor de agua eliminado por sublimación. La temperatura debe ser mantenida lo
suficientemente baja para evitar el derretir los cristales de hielo presentes, por lo que la aplicación
del calor de sublimación debe ser cuidadosamente controlada. Como la presión de vapor del hielo es
considerablemente menor que la presión atmosférica, la liofilización requiere un alto vacío en la
cámara de secado. Si el agua presente en el material estuviera en estado de pureza, entonces
teóricamente sería posible liofilizar productos a, o cerca de 0°C a una presión de 4.6 mm Hg. Abs.
(4600 micras). Sin embargo el agua usualmente existe en forma de solución, una mezcla eutéctica, o
en estado de combinación con otros elementos. Por eso es necesario enfriar el producto a
temperatura bajo 0°C para mantener el agua en la fase sólida.
La liofilización no altera la estructura físico-química del material, pero permite su conservación
indefinida sin cadena de frío, con menos del 15% de humedad y alta estabilidad microbiológica (J. de
D. Alvarado 1996). A diferencia de lo que ocurre en el secado por calor, con la liofilización en
alimento el encogimiento es mínimo, el aspecto, la textura, el sabor y el aroma no se pierden, se
intensifican y se mantienen las características nutricionales (Charm 1981; Yanovsky 2003). Es ideal
para conservar productos alimenticios, farmacéuticos y biológicos que no deben calentarse ni
siquiera a temperaturas moderadas. (C.J. Geankoplis 1999)
Si para un investigador liofilizar es extraer más del 95 por ciento de agua, para un comerciante
significa; llevar diez veces más mercancía, pero sin unidad frigorífica; stocks de frutas y hortalizas
sin gastos de conservación, de valor agregado local aproximadamente del 1200% más.
R.I.N. Greaves (1954) manifestó claramente que “aunque el péndulo oscila a favor de la liofilización,
ha surgido un cierto misticismo alrededor de esta técnica”. El misticismo proviene de la falta de
conocimiento básico o entendimiento fundamental de los principios relacionados a la liofilización.
(Citado por: T. A. Jennings 1993)
La finalidad de este trabajo es realizar una revisión bibliográfica del tema de la liofilización,
comenzando con un recuento histórico del tema y su relación con los alimentos, definiendo
conceptos importantes relacionados con la liofilización, estudiando los principios que la rigen, la
estructura general del equipo y la tecnología utilizada actualmente para liofilizar alimentos.
Liofilización es un método de secado con la característica particular de que el agua es primero
congelada y luego eliminada directamente por sublimación con la aplicación de calor. Esto se hace
en una cámara de vacío para reducir el punto de sublimación del hielo. La ventaja de este método
sobre los métodos de secado convencionales son de que el producto después de ser deshidratado
puedes ser almacenado a temperatura ambiente por largos períodos de tiempo sin perder sus
características originales, -siempre y cuando haya sido propiamente envasado-, y también puede ser
fácilmente rehidratado debido a la estructura porosa que se obtiene al sublimar los cristales de hielo.
Debido a su bajo peso y reducción relativa en volumen causado por la eliminación del agua, los
productos así secados pueden ser económicamente transportados. La eliminación de agua por
sublimación y no por evaporación evita el transporte de sales solubles a la superficie que luego
causan el llamado “case-hardening”.
La estructura porosa está determinada por el método de congelación. La congelación lenta da lugar
a cristales de hielo de gran tamaño que cuando se subliman dejan macrocavidades con una
estructura abierta que favorece la rehidratación rápida. Por otro lado cuando se aplica la congelación
rápida hay una estructura micro porosa que aumenta la cantidad de agua absorbida, no obstante
que la rehidratación no es tan rápida.
Los factores responsables de la deteriorización de los productos liofilizados se deben en gran parte a
la luz, oxígeno y humedad. Por lo tanto, el envasado debe ser eficiente, sellado herméticamente
para proteger el producto a temperatura ambiente por largo período de tiempo.
El mejor método de transmisión de calor debe ser específicamente escogido para cada producto,
siendo la transmisión de calor para conducción y radiación los más difundidos comercialmente. La
liofilización se aplica en escala comercial a una gran variedad de productos como carnes, mariscos,
hongos, frutas, verduras, etc. El proceso contínuo de liofilización ha tomado reciente aplicación en la
escala industrial, pero el costo de operación es aún relativamente alto, que solo se justifica en
productos de alto valor.
Universidad de San Carlos De Guatemala (CUNSUROC)
Ingenieria en alimentos
Ingenieria en aliementos 4
Ing. Astrid Argueta del Valle