Por Jorge Rivera
Aunque mi profesión no es la de Ingeniero, pero por mi trabajo durante bastante tiempo en Liofilización que arrancó desde los años en que no se publicaba nada sobre la aplicación de la técnica, ni de equipos y mucho menos de protocolos; me atrevo a escribir estas líneas en donde visualizo un Liofilizador Industrial de alimentos que en mi experiencia donde se pueda lograr construir sería el ideal.
En Liofilización de alimentos lo que normalmente hacemos es desequilibrar un sistema para forzar la sublimación de la humedad contenida en los alimentos.
Dada la composición del alimento y su textura debemos acelerar sublimación y lograr que cuando se seque la matriz de la materia prima y sus poros compliquen la extracción de humedad en forma de vapor, cada vez calentemos más las placas de nuestros equipos a fin de acelerar desequilibrando un sistema.
La clave en Liofilización es una correcta congelación y es por ello que me he puesto a pensar y lo plasmo en este artículo cómo deseo que sea mi equipo a fin de tener “comodidad” en mis producciones.
Mi equipo ideal tendrá tecnología de algunas empresas reconocidas en el mercado y otras que deseo sean incluidas en él con el ánimo de ganar tiempo y de obtener al final el mejor resultado y la menor humedad, logrando un producto seco y estable.
Es vital tener en nuestra empresa o laboratorio un espacio donde podamos determinar las propiedades térmicas de la materia a trabajar a fin de conocer hasta donde debemos congelar nuestra materia prima sin que el precio de esta congelación sea una carga pecuniaria alta a nuestro proceso. Y mejor aún tener equipos de congelación rápida para obtener cristales pequeños en la matriz para que no destruyan células y otros elementos que deseamos se conserven intactos.
Que tendrá nuestro Liofilizador Ideal
Dos o más Condensadores o shelfs, cuando uno se llene damos paso al siguiente mientras desescarchamos y recuperamos su capacidad nuevamente.
Compresores de doble etapa independizando: compresor para el condensador del o los compresores de enfriamiento de placas.
A parte del visor tener una celda de carga en vacío por la cual podamos extraer producto y comprobar su grado de humedad y su textura, para corroborar que la gráfica está correcta.
Placas de enfriado rápido para solamente congelar dentro del equipo rápidamente la materia prima y no hacerlo al exterior del equipo que es lo actualmente recomendado.
Incluir en la misma calefacción por resistencias y por calentamiento de líquido diatérmico por calderín.
Sabiendo que el condensador deberá llegar a su punto mínimo en 30 minutos y las placas alcanzarán valores óptimos en más de una hora, el equipo deberá manipularse encendiendo condensador primero y placar después o al contrario y habría un desfase de tiempos.
Si la potencia de nuestros compresores permite congelación rápida en placas del producto sin que la congelación llegue a las paredes del equipo escarchando estas, se logrará una ganancia en tiempo significativa que en muchos caso nos hará ganar más producciones al mes, redundando eso en un producto terminado más económico.
Mi equipo ideal no deberá tener valores diferenciales en placas porque así produzcamos liofilizados en frutas u otros alimentos de la misma familia el hielo producto del condensado será la suma de la humedad de estas materias primas teniendo una mezcla que después no podamos separar en caso de querer recuperar el agua.
Para esto mi equipo ideal deberá tener una separación entre la bomba de vacío y el condensador para que los aceites de la bomba no se devuelvan cuando el equipo se apague y contaminen el hielo escarchado dentro de nuestro condensador.
Pero también tendrá el o los condensadores externos a la cámara en donde permitirá que esta tenga más espacio para la distribución de las placas y se pueda introducir más producto. Aunque existen sobre este punto discrepancias porque otros opinan que el condensador estará dentro de la cámara para que exista un menor camino molecular entre el vapor emitido por el producto acercándose en menor tiempo a los serpentines del condensador habiendo menos tiempo de escarchado. Ambos diseños son válidos, yo me inclino por el de condensadores externos porque a pesar de estar fuera el camino no es tan distante y el espacio aprovechado en cámara será mayor.
He observado placas de equipos que tienen celdas en su interior con chips que ordenan calentar y enfriar en placas similares a cartón dando diferencia en el calentamiento de estas, siendo independientes pero la verdad poca utilidad le encuentro y mucho costo, porque esta tecnología aumenta el valor del equipo y verdaderamente lo encuentro innecesario.
Pero en algunos equipos Americanos he encontrado Liofilizaciones en equipos gigantes con exclusas que se abren y cierran haciendo que un proceso por baches se torne en continuo, siendo estos equipos absolutamente millonarios.
Resumiendo un poco la clave está en la congelación, pero sumada a esta en la destreza de quien opera los equipos y de conocimiento mismo de la materia prima para no incurrir en costos excesivos de energía eléctrica por malos manejos, siendo también útiles ciertos tips que hacen que dichas materias primas a través de acondicionamiento de adiciones y de trucos en general entregue su humedad de la mejor forma, dejando poros pequeños y economizando en tiempo los procesos.
Ahora de Liofilización se conoce bastante, pero las entidades de vigilancia asumen la liofilización en alimentos como una deshidratación convencional y será el que mejor realice los procesos quien hará que dichas entidades elaboren la norma.
No Hay otra técnica que preserve mejor porque aparte de extender la vida útil no arrastra componentes estabilizando sustancias que fácilmente se pueden descomponer en un ambiente húmedo.
Ventana refractiva, spry dry, dehidratación por convección, deshidratación osmótica, calentamiento al vacío ,túneles de microondas al vacío, otros. No hay otra técnica que se aplique a alimentos, nutraceuticos, farmacia, etc que preserve, estabilice y extienda la vida útil de las materias primas.
Ahora bien un Liofilizador ideal, sumado a Tips de producción ,formulaciones ,espesores, tendrá indefectiblemente que entregar buenos productos en tiempos reducidos, para aprovechar más producciones al mes, haciendo con esto que el retorno de la Inversión que es bien importante sea más rápida.
Por todo esto quiero afirmar que la Liofilización es actualmente su mejor alternativa de negocio en América Latina a la que debemos llegar muy bien asesorados tanto para la adquisición de equipos como para la producción en estos.
Cómo necesitamos la fruta para nuestro cliente final
-En Polvo
-En Snack para comer como papas fritas (Botanas)
-En Snack para mezclar con cereal
-Otras presentaciones
A pesar que los equipos pueden llegar a ser los mismos en principio, debemos previamente tener periféricos que nos permitan acondicionar de manera distinta los diferentes tipos de frutas a fin que la sublimación y posterior desorpción sea rápida.
Si nuestro proceso debe llegar a la elaboración de frutas que serán convertidas en polvo podemos utilizar concentradores previos de estas frutas con la finalidad de extraer agua previament, haciendo que nuestra carga de materia más seca sea mayor y con ello podemos disminuir tiempos, y en algunos casos aumentar el espesor de las muestras (aunque no recomendable)
Esto hará que nuestro liofilizador sublime más rápido, permitiendo llegar a la humedad deseada pronto; al no importarnos este producto en una condición visual similar a la del producto en fresco, pero si garantizando entregar todas sus bondades al consumidor .Se entregará al final delproceso una masa seca ,porosa ,sujeta de ser pulverizada ,buscando en mallas especiales o en equipos adecuados un tamaño de partícula adecuado y recomendado por las entidades de vigilancia .
Ahora si requerimos producir frutas en un grado crujiente ,pero que no estén sujetas a presentar una rehidratación rápida porque las consumiremos como una botana ,esta fruta requiere un tratamiento menos dispendioso que para la obtención de alguna fruta en snack que requiera una velocidad mayor o menor de rehidratación,ejemplo:
Si tenemos fruta liofilizada para comer al desayuno con nuestro cereal ,dicha fruta debe tener un protocolo de Liofilización diferente al de las frutas de la botana ,porque toca coincidir los tiempos en los cuales el cereal se ablanda ,junto con la rehidratación de la fruta,es decir ,que cereal y fruta se hidraten a un nivel en que sea crujiente ,agradable al paladar ,pero la fruta se sienta como si la estuvieramos consumiendo fresca.
Para todo esto debemos exigirle a nuestro proveedor de equipos ,que las bandejas internas se acomoden a nuestro producto en el ancho entre una y otra requerido y en los grados de temperatura a que deben ascender ,porque no es lo mismo liofilizar productos que tienen cierto peso por lo cual se dimensionan las áreas de dichas bandejas y por volumen lo que puede hacer que un liofilizador de bastante tamaño solo se llene con un bajísimo porcentaje de su carga real .
Nunca escalemos de un liofilizador de laboratorio a una producción Industrial,porque para nuestro caso de agrandar el proyecto estos equipos chicos no son sino para producir muestras que visualmente mostremos a nuestro jefe,cliente o empresa,pero que al querer escalar a través de los datos obtenidos por estos modelos chicos ,no llegamos jamás a tener noción de tiempos,cantidad de humedad a retener,gráficas entre otras cosas que requerimos para producciones mayores.Esto porque las transciones de calor de un equipo chico a uno de mayor tamaño serán diferentes lo que no nos dimensionará bien el equipo requerido para crecer a una mayor producción,no nos confiemos de los equipos de laboratorio cualquiera que sea su marca ,porque para eso están hechos para ser de laboratorio ,no para utilizar como pieza fundamental de un proyecto en crecimiento , fiémonos de un equipo piloto ojalá de las mismas condiciones del equipo que nos hará crecer la producción ,estos a pesar que son pequeños ayudan a escalar muy bien en términos de tiempos ,pero no es lo mismo brindarle calor a una lámina delgada que a una más gruesa,no es lo mismo calentar un espacio reducido ,que uno de mayor área,eso teniendo en cuenta que para obtener buenos rendimientos y mejores tiempos debemos tener una homogeneidad en la materia prima en cuanto a su ficha técnica,su grado de maduración ,sus espesores y muy especialmente tener en cuenta que todas las materias primas tienen diferentes valores en sus propiedades térmicas ,lo que hace que jamás existan producciones identicas ,eso sí muy cercanas pero no perfectas ,dos procesos así sean de la misma fruta no necesariamente resultan de manera idéntica ,se acercan ,nos permiten crecer pero en Liofilización todo el tiempo hay que ensayar para mejorar,ensayar para crear,todo se hace a partir del ensayo y el error pero documentando cada uno de los pasos realizados a fin de llegar a tener representaciones estadísticas que nos indiquen que X producto se hace de determinada manera ,con tales parámetros.
Después de esto cuál será mi Liofilizador ideal
Uno que sea en principio el que ocupe mi laboratorio de Investigación y Desarrollo ,una buena marca con motores de la mejor calidad ,en lo posible libres de mantenimiento,Piloto no de laboratorio ,eso para tener un espacio de desarrollos ,escalables
Dos un equipo dimensionado y mandado a construir para una familia determinada de materias primas en donde el condensador descienda a la cantidad de grados necesarios para las materias primas que yo requiero y no todas las que se me ocurran.
Un ejemplo claro es que un equipo de marca China X de una tonelada de condensación es capaz solo de Liofilizar 300-350 kilos de Flor de Cannabis precisamente por lo que debo dimensionar el equipo bajo voluemen ,área ,condensación y espacio de bandejas entre muchas más cosas y este equipo por incluir menos materia prima no va a costar mucho menos por no llenarlo en su totalidad.
Queremos en nuestro equipo una cámara que caliente parejo en los distintos lugares de ella,que conserve las mismas presiones ,cosa que solo se logra en una sola condición geométrica de estos,que su presión sea tan fuerte que deflecte las paredes,o tan baja que sublime mínimamente ,que pueda o no manejar presiones ,que se pueda llegar a la mínima, pero que se pueda presurizar y descargar un poco un motor que ha estado continuamente en actividad.
Ahora que es clave en todo esto ,que mi equipo sea eficiente,que yo inicie a producir en momentos de menores picos de energía ,uno para no iniciar forzado y tener posibilidades de menores consumos ,buscar a través de tips como eliminar agua al exterior del equipo,lo que hará incurrir en algunos periféricos que dependiendo de la materia prima serán altamente necesarios para introducir al equipo menor agua .
Buscar alternativas de calentamiento en las placas del equipo ,con las cuales se lleve a costos más bajos de producción,ubicar nuestro proyecto en lugares de menores valores por kilowatio ,pero que se llegue también a acuerdos de menores precios al convertirnos en consumidores medianos o grandes de energía,o ubicarnos en lugares donde la energía es muy barata ,caso de lugares de generación,así como hidroeléctricas ,o buscar regiones donde el subsidio hace que el precio sea tan bajo que tener un equipo de estos encendido diariamente de manera ininterrumpida ,es el caso en México que hay unos lugares del Estado de México ideal para el montaje de Plantas de Liofilización o de empresas de alto consumo de energía declaradas como territorio Ancestral Indígena y sus precios de energía son de broma.Aunque no es el caso para la mayoría de los proyectos ,si la clave es buscar sistemas que permitan especialmente en calentamiento menores precios ,cosa en la que vengo trabajando y que ya tengo una gran disminución de precios por una alternativa ideal y muy económica que le contaré con el mayor gusto a mis asesorados.
Jorge Rivera
Biólogo Universidad de los Andes
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