Redacción
◤ MEDICINA
Liofilización en el ámbito sanitario
Los principios activos de los medicamentos y la vitalidad de los cultivos bacterianos se conservan a largo plazo: la liofilización es un método de conservación imprescindible para la industria farmacéutica y biotecnológica. Para el suministro de frío resulta ideal el nitrógeno líquido.
Si una persona recibe un mordisco de un animal, es importante que se vacune contra la rabia. Por suerte, esta medida funciona también tras el incidente. Para las personas que pasan mucho tiempo en el bosque o que trabajan en veterinaria se recomienda la vacunación preventiva con dosis de refuerzo regulares. En ambos casos, la vacuna consiste en un polvo blanco que contiene virus de la rabia en una versión inofensiva. Puede conservarse durante años en una nevera convencional para poder disolverlo en agua inmediatamente en caso de necesidad.
La clave para la larga duración de la vacuna de la rabia es la liofilización: es el proceso óptimo para muchas vacunas y sustancias farmacéuticas, ya que posibilita una conservación sencilla y garantiza un efecto duradero. Las muestras de laboratorio, los cultivos iniciadores, los componentes sanguíneos, las membranas o los biocatalizadores también se conservan de esta manera.
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«Como elemento natural presente en el aire, el nitrógeno no está sometido a los estrictos reglamentos para sustancias refrigerantes».
Hubert Sell, director de construcción de Hof Sonderanlagenbau
Sistemas de liofilización de HOF
En el ámbito de la liofilización, Messer colabora desde hace muchos años con la empresa alemana Hof. Es uno de los proveedores líderes de sistemas de liofilización para aplicaciones farmacéuticas y biotecnológicas. Su oferta abarca desde pequeños dispositivos para el uso en laboratorio hasta grandes instalaciones de viales y a granel para la producción.
Vapor a partir del hielo
La liofilización se basa en el proceso físico de la sublimación. En condiciones de vacío, el agua congelada contenida en los productos pasa directamente del estado sólido al gaseoso, ya que al bajar la presión se reduce también el punto de ebullición o de sublimación del agua. El producto pierde su humedad sin necesidad de calentarlo o someterlo a un largo proceso de secado. Las demás sustancias y las estructuras celulares se mantienen prácticamente intactas. En un primer paso, el producto se ultracongela a presión normal. Esto puede realizarse con equipos de refrigeración, de modo similar al funcionamiento de un congelador.
Otra técnica empleada con frecuencia es el uso de nitrógeno líquido (N₂) como fuente de frío. De esta forma, el producto se congela homogéneamente en los estantes del liofilizador, y además se disipa la energía liberada en el proceso posterior de secado (generada en la desublimación o transformación del vapor de agua en hielo en el condensador). El nitrógeno líquido se evapora y enfría un circuito secundario en un intercambiador de calor. Con el frío de este circuito se congela la sustancia activa. De este modo se evita la aparición de grandes cristales de hielo que podrían dañar las células. «Otras ventajas de la refrigeración con nitrógeno líquido son la sencilla ejecución del proceso, el mínimo ruido generado y el bajo mantenimiento requerido por los sistemas, que apenas tienen piezas móviles y ofrecen una gran fiabilidad», comenta Hubert Sell, director de construcción de Hof Sonderanlagenbau.
Esta empresa de ingeniería mecánica con unos 300 empleados en la localidad alemana de Lohra, en Hesse, está especializada entre otras áreas en sistemas de liofilización para el sector farmacéutico y biotecnológico. «Además, como elemento natural presente en el aire, el nitrógeno no está sometido a los estrictos reglamentos para sustancias refrigerantes, que a menudo contienen hidrofluorocarburos (HFC) perjudiciales para el clima y que a partir de 2030, si no antes, ya no podrán utilizarse». Por tanto, la lista de ventajas aún no está cerrada. Al carecer de equipos de refrigeración activos, el sistema de nitrógeno es mucho más compacto y ocupa una menor superficie. Su uso requiere menos electricidad y menos agua de refrigeración, lo cual puede ser un argumento importante en función de la infraestructura y la estática del edificio. Hubert Sell añade: «Por último, el sistema de nitrógeno es el que menos inversión en tecnología del edificio y menos costes de mantenimiento requiere, sobre todo cuando ya se dispone de suministro de nitrógeno in situ».
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Liofilización de alimentos
La liofilización fue descubierta por los incas y los aimaras en el altiplano andino mucho antes de la llegada de los españoles. Exponían las patatas por la noche a una temperatura de unos diez grados bajo cero y mantenían el frío por el día utilizando paja como aislante; las dejaban secar de este modo durante largos periodos de tiempo. Los tubérculos se encogían y podían conservarse de forma casi ilimitada; además, eran más fáciles de transportar. Después bastaba con ponerlos en remojo en agua para disponer de nuevo de una comida nutritiva. Son las mismas ventajas por las que se sigue empleando la liofilización para alimentos: gracias a la drástica reducción del contenido de agua se conservan bien, pesan mucho menos y pueden transportarse y almacenarse con menor esfuerzo. Este proceso de secado en estado de congelación no afecta a los nutrientes ni a las estructuras celulares. Al añadirles agua, los alimentos liofilizados recuperan casi totalmente sus propiedades en estado fresco. El procedimiento se utiliza, entre otros productos, con el café, las bebidas instantáneas, la fruta del muesli, las especias, las raciones de emergencia y la comida para astronautas.