Comment fonctionne la lyophilisation ?

L'une des méthodes de conservation les plus avancées est la lyophilisation, également appelée séchage par congélation. Contrairement à la méthode de séchage classique, qui utilise de la chaleur pour évaporer l'eau, la lyophilisation consiste d'abord à congeler le produit, puis à sublimer la glace, c'est-à-dire à transformer directement l'eau gelée en vapeur sans passer par l'état liquide. Ce traitement doux préserve la structure originale, la couleur, la valeur nutritionnelle et le goût du produit, sans nécessiter de réfrigération, pendant plusieurs années. Chez Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd, nous développons des équipements de lyophilisation depuis plus de 20 ans. La description suivante présente, étape par étape, le fonctionnement de la lyophilisation.

1. Phase de congélation : Transformation de l’humidité en glace solide

La congélation constitue la première étape du procédé de lyophilisation. Le système de réfrigération refroidit le produit en abaissant rapidement la température de la chambre à vide à une température inférieure à la température eutectique du produit, généralement jusqu'à -40 ^o C ou moins. Toute l'humidité présente dans le produit sera sous forme de cristaux de glace solide à cette température. La vitesse et l’uniformité de la congélation sont importantes. Une congélation lente forme de gros cristaux de glace qui peuvent détruire les parois cellulaires, entraînant une texture rugueuse et spongieuse. Une congélation rapide et uniforme produit de petits cristaux de glace qui préservent la structure cellulaire d’origine des produits. Les lyophilisateurs de Jiangsu Bolaike bénéficient de systèmes de réfrigération haut de gamme permettant une congélation uniforme sur toutes les tablettes, garantissant ainsi des résultats de haute qualité pour chaque lot. La durée de cette étape est généralement de 1 -4 heures, selon la teneur en eau du produit et la taille du lot.

2. Séchage primaire (Sublimation) : Élimination de la glace sous vide

Lorsque le produit est complètement congelé, la pompe à vide est mise en marche et la pression est abaissée jusqu’à un niveau proche du vide (environ 100 Pa). Les tablettes sont ensuite chauffées. L’eau gelée (glace) sublime dans ces conditions de faible pression, c’est-à-dire qu’elle se transforme directement en vapeur d’eau, sans fondre. Le système sous vide extrait cette vapeur de la chambre et la condense sur les serpentins du condenseur refroidi (encore plus froid que le produit, généralement entre -50 ^o °C et -85 ^o °C). La majeure partie de l’humidité, généralement 90 à 95 % de la teneur totale en eau, est éliminée au cours de cette étape de séchage primaire. Le produit ne rétrécit pas, ne durcit pas et ne perd pas sa structure, car il ne contient pas d’eau liquide. La température et la pression des systèmes de Jiangsu Bolaike sont rigoureusement contrôlées afin d’optimiser la vitesse de sublimation sans faire fondre le produit. Le séchage primaire est l’étape la plus longue, pouvant durer jusqu’à 12 -24 heures.

3. Sécondaire Séchage (Désorption) : Élimination de l’eau liée

Après le séchage initial, le produit final contient encore un certain nombre de molécules d’eau attachées qui ne se sont pas transformées en glace. Celles-ci sont retenues grâce à l’attraction exercée par les solides du produit sur les molécules d’eau. ^o °C à +50 ^o Le séchage secondaire augmente la température de l’étuve (généralement +20 °C) tout en maintenant le vide. Cette énergie supplémentaire rompt les liaisons entre les molécules, permettant ainsi l’évaporation (désorption) du reste de l’eau hors du produit. Le procédé de séchage secondaire réduit au minimum l’humidité résiduelle globale à 1–4 %, selon le produit. C’est cette teneur en eau extrêmement faible qui confère aux produits lyophilisés une durée de conservation spectaculaire de 20 à 30 ans, sans conservateurs. La durée habituelle du séchage à l’étape secondaire est de 4 à 8 heures. -Les automates programmables (API) de Jiangsu Bolaike disposent d’une commutation automatique du séchage primaire au séchage secondaire, déclenchée en fonction des indicateurs de température et de pression du produit, afin de maintenir un rendement constant sans intervention de l’opérateur.

4. Le Condenseur et systèmes sous vide : prise en charge de la sublimation

La lyophilisation est possible à l’aide de deux systèmes auxiliaires. Le condenseur, constitué d’une série de serpentins réfrigérés situés dans une chambre secondaire, est également actionné par le système de réfrigération. La température du condenseur est maintenue à -40 °C ^o °C et -85 ^o C encore plus bas que celui du produit. Lorsque la vapeur d’eau quitte la chambre du produit, elle se transforme immédiatement en glace sur les serpentins du condenseur. Le condenseur empêche la vapeur d’eau d’atteindre la pompe à vide et de l’endommager. Le système à vide (pompe de prévide et/ou pompe à vide élevé) sert à éliminer les gaz non condensables (air, azote) présents dans la chambre afin de maintenir la faible pression requise par la sublimation. Une fois le cycle terminé, la glace est fondue et le condenseur est réchauffé afin d’en évacuer l’eau. Jiangsu Bolaike développe des systèmes à vide et des condenseurs économes en énergie qui réduisent le temps de cycle et la consommation électrique. La dégivrage à gaz chaud est également intégré à nos lyophilisateurs industriels afin d’accélérer la récupération du condenseur entre deux lots.

Conclusion

La lyophilisation se déroule en trois étapes : la congélation (transformation de l’humidité en glace), le séchage primaire (sublimation de la glace sous vide) et le séchage secondaire (élimination de l’eau liée). La vapeur d’eau est piégée par le condenseur, et la basse pression est assurée par le système à vide. Ce procédé naturel et non invasif préserve la couleur, les nutriments et la saveur pendant des décennies, sans nécessiter de réfrigération. Jiangsu Bolaike possède plus de 20 ans d’expérience, est certifiée ISO 9001 et CE, détient plus de 56 brevets nationaux, et fabrique des lyophilisateurs destinés aux secteurs domestique, laboratoire, pharmaceutique et agroalimentaire. Contactez-nous pour en savoir plus ou pour effectuer une visite guidée de notre usine à Changzhou, en Chine.