Les principales applications des lyophilisateurs modernes comprennent : la lyophilisation et la conservation de tissus biologiques isolés ; la lyophilisation et la conservation de bactéries et de virus vivants ; la lyophilisation de la médecine traditionnelle chinoise, de la médecine occidentale, des médicaments biologiques et des produits sanguins ; la lyophilisation et la conservation d'aliments prêts à consommer, d'aliments diététiques et d'aliments fonctionnels ; et la préparation par lyophilisation de matériaux nano-céramiques et de diverses poudres métalliques. De ce fait, les lyophilisateurs sont largement utilisés dans les secteurs de la chimie, de l'agroalimentaire, des matériaux, de la pharmacie et des produits biologiques. Ce sont des équipements permettant la mise en œuvre de la technologie de lyophilisation. Ce sont des machines relativement complexes qui requièrent des connaissances en réfrigération, vide, thermodynamique, mécanique, dynamique des fluides, contrôle électrique et systèmes sous pression.
I. Système de contrôle automatique
De nombreux lyophilisateurs sont équipés de systèmes de contrôle automatique, tout en offrant des fonctions de contrôle manuel. Cependant, les méthodes de contrôle automatique varient considérablement d'un fabricant à l'autre, et les utilisateurs doivent comprendre ces différences.
Le contrôle automatique d'un lyophilisateur doit comprendre deux parties : premièrement, le démarrage et l'arrêt automatiques de chaque élément de l'équipement en fonction des exigences du processus de lyophilisation et aux moments spécifiés ; deuxièmement, le suivi automatique de la température des plateaux de la chambre de lyophilisation en fonction de la courbe de lyophilisation. L'ensemble du processus de lyophilisation ne devrait pas nécessiter d'intervention manuelle, bien que celle-ci soit possible si nécessaire. Cependant, certains lyophilisateurs disposent d'un contrôle automatique incomplet, se contentant de suivre automatiquement la courbe de lyophilisation, les autres étapes nécessitant une intervention manuelle.
Le contrôle automatique de certains lyophilisateurs s'arrête à la fin du processus de lyophilisation. Les étapes post-lyophilisation, telles que la compression de la chambre, le dégivrage du condenseur et la stérilisation à la vapeur, ne peuvent être automatisées et nécessitent une intervention manuelle. La stérilisation à la vapeur, en particulier, implique de nombreuses vannes, ce qui rend la manipulation manuelle fastidieuse. Dans ce cas, il convient de choisir un lyophilisateur doté d'un programme de stérilisation automatique.
Certains lyophilisateurs utilisent des micro-ordinateurs dédiés à la commande automatique, simples d'utilisation et de programmation. Ils affichent les informations dans un langage spécifique à la lyophilisation et comprennent un écran fluorescent, une imprimante et un lecteur de disquettes. Ils peuvent stocker simultanément des dizaines de programmes de congélation, afficher le contenu de chaque programme et imprimer l'intégralité du programme. D'autres lyophilisateurs utilisent des instruments de commande automatique, plus complexes à utiliser et à programmer, et peuvent stocker moins de programmes de lyophilisation.
Les instruments d'enregistrement sont également essentiels pour les lyophilisateurs. Ils enregistrent l'intégralité du processus de lyophilisation sous vide pour consultation ultérieure. La plupart des instruments d'enregistrement sont des enregistreurs multipoints, capables d'enregistrement ponctuel et d'enregistrement direct de texte, et disposent également d'un affichage numérique.
II. Dispositifs d'échantillonnage
1. Dispositif d'échantillonnage intermédiaire
Certains petits lyophilisateurs peuvent être équipés de dispositifs d'échantillonnage intermédiaires permettant de prélever des échantillons pour observation et analyse pendant la lyophilisation, sans rupture de vide, afin de suivre le processus.
2. Dispositif de détermination du point eutectique
Les lyophilisateurs sont équipés de dispositifs de détermination du point eutectique, qui permettent de déterminer le point eutectique du produit pendant la pré-congélation et de vérifier s'il fond lors de la sublimation.
3. Système de chargement/déchargement automatique des caisses et système de refroidissement par eau
Les lyophilisateurs peuvent être équipés de systèmes de chargement et de déchargement automatiques des caisses afin de réduire les coûts de main-d'œuvre et de garantir l'intégrité du produit.
Pour certains lyophilisateurs de petite et moyenne taille, le refroidissement par air est inadapté et l'ajout d'une tour de refroidissement est complexe. Dans ce cas, un système de refroidissement par circulation d'eau peut être installé. Ce système comprend une pompe à eau, un réservoir d'eau et un refroidisseur, qui fait circuler l'eau de refroidissement dans le lyophilisateur, le refroidisseur maintenant la température d'eau requise.