Le principali applicazioni dei moderni liofilizzatori includono: liofilizzazione e conservazione di tessuti biologici isolati; liofilizzazione e conservazione di batteri e virus vivi; liofilizzazione di medicinali tradizionali cinesi, medicinali occidentali, farmaci biologici ed emoderivati; liofilizzazione e conservazione di alimenti pronti, alimenti salutari e alimenti funzionali; e preparazione mediante liofilizzazione di materiali nanoceramici e vari materiali in micropolveri metalliche. Pertanto, i liofilizzatori sono ampiamente utilizzati nei settori chimico, alimentare, dei materiali, farmaceutico e dei prodotti biologici. Si tratta di apparecchiature per la realizzazione della tecnologia di liofilizzazione e sono macchine relativamente complesse che richiedono conoscenze di refrigerazione, vuoto, termodinamica, meccanica, fluidodinamica, controllo elettrico e recipienti a pressione.
I. Sistema di controllo automatico
Molti liofilizzatori sono dotati di sistemi di controllo automatico, offrendo al contempo anche funzioni di controllo manuale. Tuttavia, i metodi di controllo automatico variano significativamente tra i diversi produttori ed è fondamentale che gli utenti comprendano queste differenze.
Il controllo automatico di un liofilizzatore dovrebbe includere due parti: in primo luogo, l'avvio e lo spegnimento automatico di ogni componente in base ai requisiti del processo di liofilizzazione e agli orari prestabiliti; in secondo luogo, il monitoraggio automatico della temperatura dei ripiani della camera di liofilizzazione in base alla curva di liofilizzazione. L'intero processo di liofilizzazione non dovrebbe richiedere interventi manuali, sebbene questi siano possibili qualora necessario. Tuttavia, alcuni liofilizzatori presentano un controllo automatico incompleto, limitandosi al monitoraggio automatico della curva di liofilizzazione, mentre le fasi rimanenti richiedono l'intervento manuale.
In alcuni liofilizzatori, il controllo automatico si estende solo fino alla fine del processo di liofilizzazione. I processi successivi alla liofilizzazione, come la compressione della camera, lo sbrinamento del condensatore e la sterilizzazione a vapore, non possono essere eseguiti automaticamente e richiedono un intervento manuale. La sterilizzazione a vapore, in particolare, prevede la gestione di numerose valvole, rendendo l'operazione manuale complessa. In questi casi, è opportuno scegliere un liofilizzatore con un programma di sterilizzazione automatico.
Alcuni liofilizzatori utilizzano microcomputer dedicati per il controllo automatico, che risultano facili da usare e programmare. Questi dispositivi visualizzano i dati in un linguaggio specifico per la liofilizzazione e includono uno schermo fluorescente, una stampante e un lettore di floppy disk. Possono memorizzare simultaneamente decine di programmi di congelamento, visualizzandone il contenuto, e l'intero programma può essere stampato. Altri liofilizzatori utilizzano strumenti per il controllo automatico, che risultano più complessi da utilizzare e programmare e possono memorizzare un numero inferiore di programmi di liofilizzazione.
Anche gli strumenti di registrazione sono fondamentali per i liofilizzatori. Registrano l'intero processo di liofilizzazione sottovuoto per future consultazioni. La maggior parte degli strumenti di registrazione sono registratori multipunto, in grado di registrare sia punti specifici che testo, e dispongono anche di display digitali.
II. Dispositivi di campionamento
1. Dispositivo di campionamento intermedio
Alcuni liofilizzatori di piccole dimensioni possono essere dotati di dispositivi di campionamento intermedio per prelevare campioni da osservare e analizzare durante il processo di liofilizzazione senza interrompere il vuoto, al fine di monitorare il processo stesso.
2. Dispositivo per la determinazione del punto eutettico
I liofilizzatori sono dotati di dispositivi per la determinazione del punto eutettico, che consentono di determinare il punto eutettico del prodotto durante il pre-congelamento e di monitorare l'eventuale fusione del prodotto durante la sublimazione.
3. Dispositivo automatico di carico/scarico delle scatole e sistema di raffreddamento ad acqua
I liofilizzatori possono essere dotati di dispositivi automatici di carico e scarico delle scatole per ridurre i costi di manodopera e garantire l'integrità del prodotto.
Per alcuni liofilizzatori di piccole e medie dimensioni, il raffreddamento ad aria non è adatto e l'installazione di una torre di raffreddamento per la circolazione dell'aria risulta complessa. In questi casi, è possibile installare un sistema di circolazione dell'acqua di raffreddamento. Questo sistema comprende una pompa dell'acqua, un serbatoio dell'acqua e un refrigeratore, che fa circolare l'acqua di raffreddamento nell'essiccatore, mantenendo la temperatura dell'acqua richiesta.
