As principais aplicações dos liofilizadores modernos incluem: liofilização e armazenamento de tecidos biológicos isolados; liofilização e preservação de bactérias e vírus vivos; liofilização de medicamentos tradicionais chineses, medicamentos ocidentais, medicamentos biológicos e produtos sanguíneos; liofilização e armazenamento de alimentos processados, alimentos funcionais e alimentos saudáveis; e preparação por liofilização de nanomateriais cerâmicos e diversos materiais em micropó metálico. Por conseguinte, os liofilizadores têm sido amplamente utilizados nas áreas química, alimentar, de materiais, farmacêutica e de produtos biológicos. São equipamentos para a implementação da tecnologia de liofilização e são máquinas relativamente complexas que requerem conhecimentos de refrigeração, vácuo, termodinâmica, mecânica, dinâmica de fluidos, controlo elétrico e vasos de pressão.
I. Sistema de Controlo Automático
Muitos liofilizadores estão equipados com sistemas de controlo automático, oferecendo também funções de controlo manual. No entanto, os métodos de controlo automático variam significativamente entre os fabricantes, e os utilizadores devem compreender estas diferenças.
O controlo automático de um liofilizador deve incluir duas partes: em primeiro lugar, o funcionamento e o desligamento automáticos de cada componente do equipamento de acordo com os requisitos do processo de liofilização em momentos específicos; e segundo, a monitorização automática da temperatura das prateleiras da câmara de liofilização de acordo com a curva de liofilização. Todo o processo de liofilização não deve exigir uma operação manual, embora a intervenção manual seja possível, se necessário. Contudo, alguns liofilizadores possuem controlo automático incompleto, monitorizando automaticamente apenas a curva de liofilização, sendo as demais partes dependentes de operação manual.
O controlo automático de alguns liofilizadores estende-se apenas até ao final do processo de liofilização. Os processos pós-liofilização, como a compressão da câmara, a descongelação do condensador e a esterilização a vapor, não podem ser realizados automaticamente e requerem uma operação manual. A esterilização a vapor, em particular, envolve muitos controlos de válvulas, tornando a operação manual trabalhosa. Nestes casos, deve ser selecionado um liofilizador com programa de esterilização automática.
Alguns liofilizadores utilizam microcomputadores dedicados para o controlo automático, que são convenientes de operar e programar. Exibem informações numa linguagem específica para liofilização e incluem ecrã fluorescente, impressora e disquetes. Podem armazenar simultaneamente dezenas de programas de congelamento, exibindo o conteúdo de cada programa, e todo o programa pode ser impresso. Outros liofilizadores utilizam instrumentos para controlo automático, que são mais complexos de operar e programar e podem armazenar menos programas de liofilização.
Os instrumentos de registo são também cruciais para os liofilizadores. Registam todo o processo de liofilização a vácuo para referência futura. A maioria dos instrumentos de registo são registadores multiponto, capazes de registar pontos específicos e texto diretamente, e possuem também sistemas de visualização digital.
II. Dispositivos de Amostragem
1. Dispositivo de Amostragem Intermédia
Alguns liofilizadores de pequena dimensão podem ser equipados com dispositivos de amostragem intermédia para recolher amostras para observação e análise durante o processo de liofilização, sem quebrar o vácuo, permitindo avaliar o progresso do processo.
2. Dispositivo de Determinação do Ponto Eutético
Os liofilizadores estão equipados com dispositivos de determinação do ponto eutético, que permitem determinar o ponto eutético do produto durante a pré-congelação e monitorizar se o produto funde durante a sublimação.
3. Dispositivo Automático de Carregamento/Descarregamento de Caixas e Sistema de Água de Refrigeração
Os liofilizadores podem ser equipados com dispositivos automáticos de carregamento e descarregamento de caixas para reduzir os custos de mão-de-obra e garantir a integridade do produto.
Para alguns liofilizadores de pequena e média dimensão, o arrefecimento a ar não é adequado e a instalação de uma torre de arrefecimento para circulação é complexa. Nestes casos, pode ser instalado um sistema de circulação de água de refrigeração. Este sistema inclui uma bomba de água, um reservatório e um chiller, que faz circular a água de refrigeração no liofilizador, mantendo a temperatura da água à temperatura desejada.