UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE

AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

INFORME:

LIOFILIZACION
“ GRUPO DE TRABAJO REYNOLDS”
INTEGRANTES:

 MAMANI CONDORI ROSA

 QUISPE CALCINA ADHER EDDY
 ROQUE BORDA MAGALI YESEBEL
 SALCEDO HINOJOSA MARCO ANTONIO

2016
 INTRODUCCION
La liofilización es una operación unitaria ideal en la deshidratación de productos ya
que mantiene sus propiedades funcionales y organolépticas. Esta operación se
lleva a cabo en tres etapas donde el material es congelado en este
paso la temperatura debe ser mantenida lo suficientemente baja para evitar que
los cristales se derritan, posteriormente se sublima el hielo al vacio ya temperatura
constante, finalmente se extrae el agua ligada del material a mayores
temperaturas. La liofilización da lugar a productos con mayor calidad que con otros
mecanismos de secado, debido a la baja temperatura a la que se opera ,la perdida
de constituyentes volátiles es mínima, gracias a que todo el proceso se realiza
bajo congelamiento total del producto, no se produce formación de espuma ni
burbujas, lo que desnaturalizaría las proteínas de este; sin embargo este
proceso presenta algunas desventajas como son los altos costos debido a la
velocidad lenta de secado y a la necesidad de usar vacio.
 ORIGEN DE LA LIOFILIZACION

La liofilización viene hacer un conjunto de desde el año 200 a.C, los incas, gracias
a las condiciones naturales que hay en la cima de los Andes, por la noche los
alimentos se congelaban a las bajas temperaturas y posteriormente, gracias al
calor del sol y a las bajas presiones atmosféricas, el hielo se transformaba en
vapor.
Luego en el siglo XIX, dos científicos franceses redescubrieron la aplicación del
principio físico de la sublimación para la conservación de productos. Por lo tanto,
construyeron un pequeño liofilizador de laboratorio.Pero el desarrollo de la
liofilización sucedió en 1940, es decir en la época donde ocurrió La Segunda
Guerra Mundial, ya que gracias a la necesidad de curar a las víctimas, permitió el
desarrollo de muchos avances científicos, como los antibióticos, biorreactores,
mediante los cuales se puede fabricar cerveza, vino etc. Por lo tanto la liofilización
se desarrolla durante la guerra como un método de conservación de plasma
sanguíneo y de penicilina. Así estos productos pudieron llegar en buenas
condiciones desde los centros de producción hasta el frente de guerra.
En la década de 1950 se perfeccionó la técnica de liofilización y se aplicó a los
alimentos. Por lo cual se consiguió alimentos más ligeros, poco voluminosos y
seguros para la salud. Un ejemplo a esto es cuando se toma un café soluble o una
sopa de sobre. También se fabrican raciones de campaña para el ejército, comida
destinada etc.
La liofilización es un método eficaz, que se lo utiliza para la conservación de los
alimentos, debido a que los microorganismos provocan el deterioro del mismo
causando enfermedades, ya que necesitan agua para desarrollarse. El proceso de
liofilización se lo hace mediante liofilizadores que son cámaras reforzadas para
soportar variaciones de presión y que constan de un sistema de congelación y de
una bomba de vacío. En el interior de estas cámaras hay bandejas en las que se
sitúan los alimentos que van a ser procesados.

 
 OBJETIVOS

Objetivo General

Identificar las ventajas de la liofilización para generar productos de mayor calidad

 Objetivos Específicos

Reconocer las etapas de la liofilización

Aplicaciones de la liofilización en la industria

 
Identificar los equipos adecuados para dicho proceso
 
Mostrar los modelos matemáticos y sus respectivas variables de diseño
 1. CONCEPTO DE LIOFILIZACION
La liofilización es un proceso de conservación para los productos perecederos por
deshidratación al vacío y a bajas temperaturas para lograr una mejor conservación

En este proceso no ocurre la evaporación del agua a partir del estado líquido
normal en procesos de secado- sino la sublimación del hielo. Por este motivo los
productos deben permanecer obligatoriamente solidificados, es decir, congelados
durante el secado.
La liofilización viene a ser un conjunto de procesos, no solamente el secado cuyo
resultado será la obtención de un producto seco pero manteniendo las
características iniciales del mismo como son la textura, el color, aroma, y sabor, es
lo que lo hace diferente de los procesos de deshidratación.
 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA LIOFILIZACION

2. TIPOS DE LIOFILIZACION
La liofilización es un proceso que se basa en la deshidratación de los alimentos,
esta es la base de su clasificación.

2.1. DESHIDRATACION AL AIRE LIBRE

Está limitada a las regiones templadas o cálidas donde el viento y la humedad de l

aire son adecuadas.
Generalmente se aplica a las frutas y semillas, aunque también es frecuente para
algunas hortalizas como los pimientos y tomates

2.2. DESHIDRATACION POR ROCIO

Mediante este método, el producto a deshidratar,

presentado como fluido, se dispersa en forma de una
pulverización atomizada en una contracorriente de aire
seco y caliente, de modo que las pequeñas gotas son
secadas, cayendo al fondo de la instalación. Presenta
la ventaja de su gran rapidez.

2.3. DESHIDRATACION AL VACIO

Este sistema presenta la ventaja de que la evaporación del agua es más fácil con
presiones bajas.

En los secadores mediante vacío la transferencia de calor se realiza mediante

radiación y conducción y pueden funcionar por partículas o mediante bandas
continuas con esclusas de vacío en la entrada y en la salida

2.4. DESHIDRATACION POR CONGELACION

Este método presenta las siguientes ventajas:

Se reduce al mínimo la alteración física de las hortalizas, mejora las

características de reconstitución y reduce al mínimo la reacciones de oxidación y
del tratamiento término

2.5. DESHIDROCONGELACION

Es un método compuesto en el que, después de eliminar aproximadamente la

mitad del contenido de agua mediante deshidratación, el material resultante se
congela con rapidez

2.6. ALMACENAMIENTO Y ENVASADO DE PRODUCTOS DESHIDRATADOS

Cuando los productos deshidratados se almacenan a gradel, lo más apropiado es

utilizar contenedores herméticos con un gas inerte como el nitrógeno.
 3.
EJEMPLOS DE LIOFILIZACION

-En el campo farmacéutico, existen moléculas que para su uso como fármaco
requieren de una previa liofilización. Ejemplos: agentes quimioterapéutico

-La liofilización de microorganismos, se hace actualmente de forma rutinaria;

muchos de ellos se mantienen en medios de cultivos para almacenarse y
distribuirse en forma liofilizada.
-En el área de la alimentación, por medio de la liofilización los alimentos se
mantienen intactas todas sus cualidades: forma, gusto, sabor, color y valores
nutricionales, libre de aditivos y conservantes. Tienen larga vida útil. No necesitan
demasiados cuidados de almacenamiento, solo requieren ser almacenados en un
lugar fresco y seco. Son de fácil aplicación, rehidratación instantánea y excelente
microbiología.

-En la investigación, por ejemplo en microscopía de muestras húmedas, pueden

distorsionarse debido a un secado por evaporación en condiciones normales.
Estas distorsiones son debidas a las fuerzas de tensión superficial generadas
durante todo el tiempo que dure la evaporación evaporación. Si la muestra es
previamente liofilizada la distorsión se reduce enormemente, generando
resultados más fiable

4. PROCESO DE LA LIOFILIZACIÓN

El primer paso del proceso de liofilización debe ser el establecimiento de una

formulación o un producto reproducible, es decir, en la cual exista un control
cuidadoso sobre la composición química y las concentraciones de los
constituyentes activos e inactivos. Considerando los medios a través de los cuales
las propiedades físicas, ópticas y eléctricas pueden ser usadas para determinar si
la naturaleza de la formulación cae dentro de límites predeterminados. El punto
clave en la preparación de un producto a liofilizar es la reproductibilidad. Un
producto liofilizado reproducible debe comenzar con una formulación reproducible
o una composición conocida.

El conocimiento de la formulación o composición del producto a liofilizar es el paso

más importante en el proceso. La naturaleza, tiempo y gasto del proceso de
liofilización son directamente dependientes de la naturaleza química y física del
producto, su impacto sobre el proceso de secado y sobre la naturaleza del
producto final no es frecuentemente bien entendido.

Antes de realizar el proceso de liofilización se debe tomar en cuenta las siguientes

características:

En lo relacionado a la composición y formulación del producto es necesario

conocer los ingredientes activos y los constituyentes del producto, con la finalidad
de analizar sus límites de concentración y propiedades tales como el calor, la
conductividad, turbidez, etc. que al liofilizar pueden cambiar.

Es muy importante el agua contenida en el producto a liofilizar, por la formación de

los cristales de hielo durante la congelación, el súper enfriamiento, el grado de
cristalización y la conductividad del hielo.

En lo referente a los cambios de fase se debe determinar que tan homogéneo o

heterogéneo son sus componentes y cuáles son las variables de estado intensivas

Se debe realizar un análisis térmico, y electrotérmico

4.1. Congelación Previa:

Se separa el agua de los componentes hidratados del producto, por la formación

de cristales de hielo o mezclas euténicas. El congelamiento es uno de las
principales etapas, se lo hace a temperaturas de -50 ºC y -80 ºC, pues de esto
depende la apariencia de los productos finales, en muchos casos cuando la
solución acuosa es enfriada, la cristalización del agua se inicia bajo el punto de
solidificación. En este proceso que haga falta la enuclación, el producto se podrá
tomar muy frío y la cristalización se realizará precipitadamente por un simple
choque físico.

Los resultados obtenidos en la liofilización son influidos considerablemente por la

velocidad a la cual se congelan por lo tanto se distinguen dos tipos de
congelación:
La congelación rápida o duradera es un proceso a través del cual la temperatura
de los alimentos desciende aproximadamente a unos -20 grados centígrados en
un tiempo de 30 minutos.
La congelación lenta es un proceso que se alcanza cuando la temperatura
deseada se consigue después de haber transcurrido un tiempo de 3 a 72 horas, tal
como sucede en los aparatos de domésticos de refrigeración.
Si la temperatura cae lentamente estos cristales se unen para formar cristales más
grandes que, al aumentar de tamaño, causan lesiones en las células por ruptura
de la membrana o pared celular y estructuras internas, de forma de que al
rehidratarse el producto aparece con una textura y sabor bastante diferente al
original siendo imperativo, dado el caso, "no se debe volver a congelar los
alimentos una vez que han sido congelado". De tal manera se puede decir que con
una rápida congelación se obtienen cristales pequeños.
El tamaño de los cristales define en medida la apariencia del producto, ya que un
preparado con cristales demasiado pequeño tendrá una vez seco, una apariencia
mucha más clara que un producto el cual tenía cristales más grandes y que fue
lentamente congelado, también se debe considerar el hecho de que si lo cristales
son irregulares pueden dañar la calidad del producto

2.- Desecación primaria: Sublimación de los cristales se elimina el agua

del seno del producto a presión y temperatura por debajo del punto triple y
aportando el calor latente de sublimación. (liofilizador)

3.- Desecación secundaria: Evaporación o desorción del agua que queda

en el interior del producto (agua enlazada).
 se aumenta la temperatura del liofilizador manteniendo el vacío lo cual
favorece su evaporación, o bien el producto es llevado a un secadero.

5. FENOMENOS FISICOSY QUIMICOS QUE SE TRANSFIERE :

Transferencia de masa y calor durante la liofilización

Los perfiles de temperatura y humedad en el interior del alimento durante la

liofilización dependen de las velocidades de transferencia de masa y calor. El calor
se transfiere a través del frente de sublimación o línea frontera entre las fases
congelada y seca del producto. Dependiendo de la fuente de calor la transferencia
podrá ser a través de la capa congelada, la capa seca o ambas.
En los sistemas de liofilización el material congelado es colocado en bandejas. Se
da lugar al inicio de vacío en una cámara hermética comenzando así la
sublimación del hielo y el flujo de vapor pasa a través de la cámara al
condensador. El calor es suministrado a través de platos o placas calefactoras, por
conducción o radiación.
Se debe tomar en cuenta que una vez liofilizado el alimento, para sacar el
alimento del liofilizador hay que romper el vacío, utilizando nitrógeno líquido. En el
proceso de liofilización sucede dos procesos:

Transferencia de Vapor de agua desde el frente de hielo a través de la capa seca

hasta la zona calefactora por difusión

Transmisión de Calor desde la zona calefactora a la superficie del hielo a través

de la capa seca o liofiliza por conducción
Y por tanto, hay una transferencia simultánea de calor y de masa. Y durante la
etapa de liofilización coexisten dos capas bien diferenciadas en el producto
sometido a secado: Una capa congelada y con toda el agua inicial presente, y
otra, ya deshidratada y separada de la anterior por la denominada superficie de
sublimación del hielo. Esta superficie no esta perfectamente definida, sino que es
un frente difuso de sublimación.

PARTES DE UN EQUIPO DE LIOFILIZACION

Cámara del liofilizador: La cámara del secador sirve al proceso de liofilización
mediante las siguientes funciones:(a) proporcionar un entorno limpio y a veces
estéril para el proceso; y (b) proporcionar las temperaturas y presiones necesarias
para congelar y secar el producto.

Condensador: La principal función del condensador es eliminar los vapores

condensables antes de que entren en el sistema de bombeo de vacío.

Sistemas de vacío: El sistema de vacío, está conectado a la cámara del

condensador y su función es proporcionar las presiones necesarias para las fases
desecado primario y secundario. Los dos rasgos principales de un sistema de
vacío que requieren consideración son la tubería de comunicación con el
condensador y la naturaleza de la bomba de vacío.

Instrumentación: La instrumentación asociada con liofilizador es de gran

importancia. El logro de un óptimo producto requiere un sistema de control que
reproduzca el proceso de liofilización, siempre que esté dentro de los límites del
equipamiento y de un sistema de recolección de datos que verifique la
consistencia del proceso.

6. MECANISMOS QUE INTERVIENEN EN LA LIOFILIZACION

6.1. PRESION

La liofilización se lleva a cabo en el vacío. Los productos se colocan en un túnel

donde el vacío es generado para llegar a la sublimación por debajo de 6 mbar.

6.2. VARIEDAD DE PRODUCTOS

Cada producto y cada tamaño de producto tiene su propia curva de producción,

refinada después de extensas pruebas en el liofilizador piloto. Para lograr una
liofilización exitosa, se requiere  de un ajuste perfecto entre la presión de vacío y la
temperatura con el volumen y tipo de producto.

6.3. VOLUMEN

La liofilización se realiza al vacío, las cantidades producidas dependen del tamaño

del túnel. La producción está organizada por lote.

6.4TIEMPO

El tiempo de secado depende del tipo de producto y de su tamaño. En algunos

casos, la utilización  final de los productos liofilizados pueden tener una influencia
en el tiempo de secado, sobre todo cuando se requieren temperaturas muy bajas
según las especificaciones del cliente.

6.5PUNTO TRIPLE

El punto triple es la fase en que se alcance un equilibrio entre la temperatura y la

presión. En esta etapa  el agua se encuentra al mismo tiempo y en la misma
proporción en sus tres fases (sólido, líquido y gaseoso).
Cambie la configuración para que el balance hídrico de su sólido (hielo), líquido
(agua líquida) o gas (vapor) irá tomando forma.

6.6. ENERGIA

La liofilización obtenida a bajas temperaturas y a baja presión  requiere una cierta

cantidad de energía. Una vez que se completa el proceso de secado, la energía
requerida para el almacenamiento del producto es muy poca a comparación de la
requerida para el almacenamiento de los productos frescos o congelados. 

6.7. MICROBIOLOGIA
El proceso de liofilización no tiene ninguna influencia en los valores
microbiológicos de los productos terminados. Solamente las materias primas en
impecable condición  son elegidas para la liofilización, esto para conseguir la
mejor calidad.

6.8. HUMEDAD

Los productos liofilizados tienen generalmente mucho más bajos nivel de

humedad residual que  productos secos por otros métodos. La humedad residual
generalmente se encuentra alrededor del 4%.

7. VENTAJAS

-Se obtienen productos de redisolución rápida

-La forma y característica del producto final son esencialmente originales

-Es un proceso idóneo para sustancias termolábiles

-Contenido muy bajo de humedad final

-Compatible con la elaboración en medio séptico

-Pérdida mínima de constituyentes volátiles Empleo de temperaturas muy bajas,

circunstancia que permite aumentar la estabilidad del producto y disminuir la
pérdida de sustancias volátiles

-Ocupa poco volumen y poco peso

-Producto final liofilizado, es decir, con alta porosidad, solubilidad rápida y

completa y condiciones estériles

-Contenido final de humedad < 0.5 %

-Empleo de vacío: no existe oxidación

-Los productos serán estables en un amplio rango de temperaturas, eliminando la

necesidad de una complicada cadena de frio y distribución.
-El bajo peso y la facilidad de manejo harán que los costos de envío sean
reducidos dramáticamente.

-Quitar el agua guarda el alimento del estropeo por un período largo de tiempo: El
alimento se estropea cuando los microorganismos tales como bacterias, se
alimentan en la materia y la descomponen, las bacterias tienen la capacidad de
lanzar productos químicos de desecho que causan enfermedad o pueden hacer
que el alimento no tenga buen sabor y contribuyan al estropeo del alimento.

-Rehidratación instantánea sin necesidad de cocción

-Técnica de conservación que no necesita aditivos

-Detiene el crecimiento de microorganismos, inhibiendo el deterioro de sabor y

color por reacción química, y pérdida de propiedades fisiológicas.

8. DESVENTAJAS

Costo elevado de los equipos. Por lo tanto solo se somete a ellos, alimentos de
valor en los que interesa conservar íntegros los aromas (como café, hierbas
aromáticas, especias) o que van a ser destinadas a un fin determinado

Elevado gasto energético

Proceso largo (24 horas), por lo cual es muy elevado su coste

Alimentos que son muy ricos en agua (sandías, algunas verduras) por lo cual no
pueden someterse a este proceso

Durante el almacenamiento se puede producir oxidaciones con más facilidad

 9. APLICACIONES DE LA LIOFILIZACION

En el campo farmacéutico: Existen moléculas que para su uso como fármaco

requieren de una previa liofilización Ejemplo: agentes quimioterapéuticos cisplatino
y doxorubicina.

La liofilización de microorganismos se hace actualmente de forma rutinaria;

muchos de ellos se mantienen en medios de cultivos para almacenarse y
distribuirse en forma liofilizada.

En el área de la alimentación, por medio de la liofilización los alimentos se

mantienen intactas todas sus cualidades: forma, gusto, sabor, color y valores
nutricionales, libre de aditivos y conservantes. Tienen larga vida útil. No necesitan
demasiados cuidados de almacenamiento, solo requieren ser almacenados en un
lugar fresco y seco. Son de fácil aplicación, rehidratación instantánea y excelente
microbiología.

En la investigación por ejemplo en microscopía de muestras húmedas, pueden

distorsionarse debido a un secado por evaporación en condiciones normales.
Estas distorsiones son debidas a las fuerzas de tensión superficial generadas
durante todo el tiempo que dure la evaporación evaporación. Si la muestra es
previamente liofilizada la distorsión se reduce enormemente, generando
resultados más fiables
 DESHIDRATACIÓN VS. LIOFILIZACION

Estos dos procesos permiten la eliminación del agua. La diferencia entre ellos es
que la deshidratación es un proceso mucho más agresivo, ya que el agua se
elimina por evaporación, al aplicar calor. Por lo cual el calor transforma algunos de
los componentes del alimento, lo que provoca cambio en el color, olor y sabor.
Además el alimento debe ser sometido en una reducción de tamaño, para asi ser
deshidrata eficazmente, es decir no mantiene su estructura como en el caso de la
liofilización.
 CONCLUSIONES

La liofilización es un proceso por el que se elimina el agua (proceso de

sublimación) de un producto pasando directamente de estado sólido (congelación)
al gaseoso sin pasar por el estado líquido ni aplicar calor al proceso con lo que se
preserva la estructura molecular de la sustancia liofilizada. Es una técnica 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 organolépticas; las materias activas liofilizadas y conservadas en
envases herméticos tienen una caducidad indefinida.

El proceso de liofilización conserva al máximo el sabor, las vitaminas, los

minerales y aromas que poseen los productos originales. La liofilización
proporciona un producto completamente natural que está libre de aditivos y
conservadores. Las ventajas para emplear ingredientes liofilizados son: larga vida
de anaquel, almacenamiento a temperatura ambiente, facilidad de manejo durante
la producción, una rehidratación instantánea y una excelente microbiología.
 BIBLIOGRAFIA

1. - Maupoey, P.F., Grau, A.M., Albors, A.M., Barat, J.M. 2001. Introducción al
secado de alimentos por aire caliente. UPV. España. 37-38pp

2.- Ramírez, J.S. 2006. Liofilización de Alimentos. Universidad del Valle. Colombia.
1-22pp.

3.- http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r46891.PDF

INGENIERIA QUIMICA, EL PODER DE LA

TRANSFORMACION