Une approche en trois étapes du principe de travail
L'étape initiale précédant le processus de congélation.Le matériau présente une congélation rapide à basses températures, ce qui entraîne la formation d'une structure de cristal de glace uniforme. Il est impératif que le taux de refroidissement soit méticuleusement régulé afin de contourner la formation de cristaux de glace substantiels qui, s'ils sont non contrôlés, peuvent entraîner la rupture des cellules. La conception précise de la courbe de contrôle de la température facilite la formation d'un réseau de cristal de glace fin et uniforme, qui à son tour fournit une plus grande surface pour la sublimation ultérieure et améliore ainsi l'efficacité de séchage.
Après cette étape initiale, le matériel est soumis à unprocessus de séchage de sublimation. En l'absence de pression atmosphérique, les cristaux de glace subissent une sublimation directe pour former une vapeur d'eau. Le système de vide fonctionne pour maintenir une basse pression dans la chambre (allant généralement de 10 à 100 pa). Parallèlement, le système de réfrigération fonctionne pour assurer une diminution cohérente de la température du piège à froid, allant du degré -50 à -80. Il en résulte la condensation de la vapeur d'eau à la surface du piège à froid. Il est impératif que cette étape soit méticuleusement calibrée pour assurer l'équilibre entre la température de la plaque de chauffage et le niveau de vide. Il s'agit d'éviter le potentiel de surchauffe du taux de matériau ou de sublimation inadéquat.
La stade de séchage de résolutionest le processus par lequel la substance subit une transformation d'un liquide à un état solide. Après la sublimation, environ 10% de l'eau combinée est conservée dans le matériau. Il est impératif d'élever progressivement la température de la plaque de chauffage afin de dissoudre les liaisons intermoléculaires qui se lient aux molécules d'eau et aux molécules de matériaux, facilitant ainsi le processus de séchage profond. À ce stade, le gradient de température doit être méticuleusement régulé pour éviter l'effondrement de la structure du matériau ou la dégradation des ingrédients actifs.
La technologie de lyophilisation peut maximiser la rétention de l'activité biologique, des nutriments et de l'intégrité structurelle des matériaux, et convient particulièrement au séchage des substances sensibles à la chaleur. Par exemple, dans le domaine de la biomédecine, la technologie de lyophilisation peut être utilisée pour la préservation à long terme de produits biologiques tels que les vaccins, les anticorps, les préparations enzymatiques, etc., pour maintenir leur activité et faciliter le transport et le stockage. Dans le domaine de la transformation des aliments, la technologie de lyophilisation peut être appliquée aux fruits et légumes, au café, au lait en poudre et à d'autres denrées alimentaires pour conserver les nutriments et le goût frais.