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.

Ventajas y Desventajas

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.

Resumen Ejecutivo

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

Liofilización

200942131 Juan Alberto Vásquez Martínez.

19/06/2013