MXPA06007265A - Metodo y aparato para recuperar emanaciones provenientes de un proceso de liofilizacion, y los usos para estas emanaciones - Google Patents

Abstract

Un sistema para recuperar emanaciones provenientes de un proceso de liofilización, tiene al menos un aparatocondensador utilizado durante un ciclo de liofilización para recolectar la emanación del material que ese estáliofilizando, y un depósito de recuperación colocado para recolectar el material preveniente del aparato condensador. El sistema se caracteriza porque los cristales de hielo formados de la emanación se retiran del condensador, después del ciclo de liofilización en el depósito de recuperación para ser reutilizados. Los sistemas del producto incluyen tanto el material liofilizado como la emanación recolectada durante la liogilización.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA RECUPERAR EMANACIONES PROVENIENTES DE UN PROCESO DE LIOFILIZACIÓN , Y LOS USOS PARA ESTAS EMANACIONES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está en el campo de la conservación biológica de bio-product os entre los que se incluyen alimentos con base animal, alimentos con base botánica, hierbas y otros botánicos. La invención pertenece particularmente a los métodos y aparato para la recuperación y uso posterior de las emanaciones generadas durante un proceso de liofilización para todo uso y para utilizarse para reconstituir el producto deshidratado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el campo de la bio-conservació , uno de los procesos más exitosos y bien conocidos es el proceso de liofilización. La liofilización es el proceso de congelar un producto bajo alto vacío para extraer la mayoría de la humedad del producto y entonces calentar el mismo producto bajo vacío en una cámara de vacío para extraer la pequeña cantidad de humedad que todavía queda en el producto.

El proceso de liofilización se llevó a cabo originalmente durante la Segunda Guerra Mundial como un método para conservar plasma sanguíneo y productos farmacéuticos . Con el tiempo se convirtió en un método reconocido para conservar frutas, vegetales, y otros bio-productos comercialmente en crecimiento. Más recientemente, los métodos de liofilización se han estado utilizando en una variedad de campos técnicos desde el procesamiento químico hasta la producción de superconductores para computadora. Las operaciones de liofilización más comunes son aquellas que procesan frutas, vegetales, hierbas, y otros consumibles que están disponibles comercialmente. El fin principal para el empleo del método de liofilización no es uno económico, sino que más bien posiblemente es el método de conservación más exitoso para extraer agua de un producto, en donde la estructura celular del producto es la menos dañada, permitiendo una mejor reconstitución del producto para que se asemeje lo más posible a su estado natural antes de la deshidratación. Existen pequeños, moderados, y muy grandes sistemas de liofilización disponible y en funcionamiento comercial. Típicamente, las compañías que proporcionan servicios de liofilización a otras entidades mantienen los mayores sistemas de liofilización. Algunos utilizan múltiples (20 o más) cámaras de vacío, teniendo cada una un diámetro igual o mayor a 1.83 metros (6 pies) . Estos son los sistemas que normalmente se pueden contratar y funcionan como unidades por lote para deshidratar múltiples lotes de producto simultáneamente a gran escala comercial. Los componentes básicos de un sistema de liofilización son una cámara de vacío que soporta estantes para la colocación del producto, un condensador, una unidad de refrigeración en el condensador, una bomba de vacío para proporcionar un vacío en la cámara, y un sistema integrado de transferencia térmica/enfriamiento, en la mayoría de los casos con los estantes del producto a temperatura controlada para calentamiento y enfriamiento. Los sistemas de liofilización se operan típicamente desde un panel de control que proporciona el control del programa, la temperatura, la presión de vacío, tiempo, etc. Diferentes tipos de productos requieren diferentes medidas de control para producir el mejor resultado de liofilización. En algunos casos más simples, el condensador, que está en la cámara para recolectar vapor de agua como hielo, no se equipa para ser calentado y fundir el hielo después de una ejecución, aunque el hielo se elimina mecánicamente, tal como por ejemplo, desconchando o raspando, o se funde al rociar el condensador con agua. La producción de agua residual, en general denominada en esta especificación como emanación, es un aspecto del proceso de liofilización, el agua residual resultante de la humedad extraída de los productos se deshidratará. La forma en que funciona el proceso es congelar el producto antes de someterlo a vacío. A mayores niveles de vacío, el agua en estado congelado se evapora (se sublima) sin entrar a una fase líquida al mantener un estado desequilibrado entre el hielo y las condiciones de temperatura/vacío. El vapor de agua producido del hielo sólido, con el tiempo forma, sobre el condensador mucho más frío, cristales de hielo. El condensador puede tomar diversas formas similares a un sistema de espiral, un aparato cónico, una serie de placas, etc. El condensador se enfría utilizando una unidad de refrigeración a una temperatura inferior que la temperatura de la cámara bajo vacío provocando que el vapor extraído se acumule en el condensador en la forma de cristales de hielo. • Después de que el producto deshidratado se retira y aumenta la temperatura, los cristales de hielo típicamente se funden y caen al piso de la cámara de vacío (condensador interno) o alojamiento del condensador (si es externo) durante una operación de descongelación. Se pueden utilizar métodos manuales para raspar o desconchar el hielo, como se describió también anteriormente; o se puede utilizar para fundir el hielo ejemplo, agua u otro material. La humedad típicamente sale del sistema como el agua residual . Se le ha ocurrido al inventor de la presente que el agua residual producida por las operaciones de liofilización, si se recupera adecuadamente, se podrá utilizar para muchos fines interesantes, ventajosos, y únicos, en lugar de ser desechada en el sistema de alcantarillas o descargada como un producto de desecho . Por consiguiente, lo que se necesita claramente son métodos y aparatos para recuperar la emanación extraída de los productos que se han liofilizado, y los métodos para el uso del producto recuperado .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad preferida de la presente invención, se proporciona un sistema para recuperar emanaciones provenientes de un proceso de liofilización, que comprende al menos un aparato condensador utilizado durante un ciclo de liofilización para recolectar las emanaciones provenientes del material que se está líofilizando , y un depósito de recuperación colocado para recolectar el material proveniente del aparato condensador. El sistema se caracteriza porque los cristales de hielo formados de la emanación se retiran del condensador, después del ciclo de liofilización en el depósito de recuperación, para ser reutili zados . En una modalidad de la invención, existen dos tanques de recuperación y dos condensadores dispuestos como pares seleccionables, los pares seleccionables alternadamente el para la recuperación de emanaciones. También en una modalidad, puede haber un mecanismo calentador para calentar el condensador y facilitar la recolección de las emanaciones del condensador. También en una modalidad, cada condensador puede comprender un mecanismo calentador para facilitar la recolección de la emanación del condensador.

En algunas modalidades, al menos una unidad de refrigeración y calentamiento del condensador tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para súper-enfriar al condensador, y otro para suministrar calor al condensador. También en algunas modalidades, los medios de transferencia pueden incluir Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco, o Freones para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol, o Glicerina para calentamiento. En algunos casos, las unidades de refrigeración y calentamiento del condensador pueden tener acceso a dos medios de transferencia, uno para enfriar y uno para calentar, los medios incluyen Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol, o Glicerina para calentamiento. También en algunos casos, al menos un tanque de recuperación puede tener un recipiente secundario conectado al mismo para almacenar emanaciones, el recipiente aislado contra congelamiento durante el proceso de liofilización. En algunas modalidades, el mecanismo calentador puede ser un generador de vapor conectado al condensador. En algunas modalidades puede haber también un filtro de condensación para separar el agua de otros componentes para la generación de vapor. Todavía adicionalmente, los cristales de hielo que representan la emanación que sale de un producto que será deshidratado se pueden recolectar en un condensador seleccionado al final de una ejecución de liofilización y se pueden calentar mediante el generador de vapor vía la inyección de vapor provocando que el hielo se funda en el tanque de recuperación asociado en donde se puede bombear fuera del tanque. En otro aspecto de la invención, un método para recuperar emanaciones provenientes de un sistema de liofilización y convertir las emanaciones en un producto útil tiene los pasos de (a) proporcionar al menos un tanque para recuperación de agua bajo al menos una unidad condensadora del sistema; (b) condensar el vapor extraído de un producto que se está deshidratando en el sistema sobre el condensador en la forma de hielo; y (c) recolectar y fundir el hielo del condensador después del ciclo de liofilización para ser reutilizado. En algunas modalidades de este método, existen dos tanques de recuperación y dos condensadores formados como pares seleccionables, los pares se pueden seleccionar alternadamente para la recuperación de agua proveniente de una estación control. También en algunas modalidades, la recolección se facilita mediante un mecanismo calentador utilizado para calentar el condensador. Además, puede haber dos mecanismos calentadores, una unidad para cada condensador. En algunas modalidades, el condensador puede tener el acceso a dos medios de transferencia, uno para súper-enfriar el condensador, y otro para suministrar calor al condensador. También en algunas modalidades, los medios de transferencia pueden incluir Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco, o Freones para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol, o Glicerina para calentamiento. En algunos casos, en el paso (a) del método, al menos un tanque de recuperación puede tener un recipiente secundario conectado al mismo para almacenar la emanación, el recipiente aislado contra congelación. En otras modalidades, en el paso (c) el calentamiento se puede realizar mediante un mecanismo de suministro con fuente de calor en la forma de un generador de vapor conectado al menos a un condensador. Todavía en otras modalidades, también puede haber un filtro de condensación para separar el agua de otros componentes para la generación de vapor .

Todavía en otro aspecto de la invención, un sistema para proporcionar productos liofilizados tiene un material liofilizado en un recipiente, el material carece de agua efluente eliminada en el proceso de liofilización, y la emanación en un segundo recipiente, la emanación se recolecta del material en el primer recipiente durante el proceso de liofilización.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS -FIGURAS La Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra una arquitectura típica de un sistema de liofilización de acuerdo con la técnica anterior. La Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra la . arquitectura para un sistema de liofilización capaz de recuperar del agua residual de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La Fig. 3 es un diagrama de bloques que ilustra un proceso de filtración realizado sobre aguas residuales recuperadas de una operación de liofilización. La Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos del proceso para recuperar el agua residual de una operación de liofilización de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 5 es un diagrama de bloques que ilustra la arquitectura para un sistema de liofilización capaz de recuperar agua residual de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención . La Fig. 6 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos del proceso para recuperar el agua residual de una operación de liofilización de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El inventor proporciona un sistema de liofilización capaz de recuperar agua residual, de tal forma que el agua de otra manera gastada se pueda utilizar para propósitos ventajosos, los métodos y aparatos de los mismos descritos para detallarse posteriormente . La Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra una arquitectura típica de un sistema de liofilización 100 de acuerdo con la técnica anterior. Como se describió brevemente en la sección de antecedentes de esta especificación, un liofilizador típico de la técnica anterior comprende una cámara de vacío y estantes por sostener el producto, una bomba de vacío para la evacuación de la cámara, un condensador para proporcionar la congelación del vapor sublimado del producto, y una estación de control para el inicio y control del proceso. El sistema 100 tiene una cámara de vacío 101, que sirve como una cámara por alojar el producto que será liofilizado. La cámara 101 se forma en este ejemplo en la configuración general de un barril que tiene un diámetro y una profundidad, aunque la forma y tamaño de la cámara pueden variar ampliamente en los diferentes ejemplos de equipos. La cámara 101 en este ejemplo también tiene una pluralidad de estantes para productos 105 soportados en la misma con el fin de sostener el producto durante el procesamiento. Los estantes 105 . en este ejemplo se forman horizontalmente en el la cámara 101. La temperatura dentro de la cámara 101 se controla principalmente mediante una unidad controladora de temperatura 102. La unidad 102 en este ejemplo tiene una unidad de calentamiento y refrigeración 104 y una bomba para transferencia de calor 103. La bomba 103 bombea un medio para transferencia de temperatura a través de los estantes 105, tal como por ejemplo, Lexol, Propileno, Glicol, o Glicerina. Estos medios se pueden calentar o enfriar hasta la especificación de temperatura exacta reduciendo el tiempo de secado para los productos con respecto a algunos de los sistemas más primitivos. Al mantener una condición inestable con respecto al cambio de temperatura y vacío, se permite y optimiza el proceso de liofilización. La unidad 102 se acopla a la cámara 101 y los estantes 105 mediante conductos de entrada y salida 107, que se adaptan para portar el medio de transferencia. El conducto de transferencia (no mostrado) se forma a lo largo de los estantes individuales para que el calentamiento o enfriamiento afecten al producto de manera más directa. También, como se describió en resumen anteriormente, el los casos más simples puede no emplearse calentamiento. El sistema 100 en este ejemplo tiene una unidad condensadora externa 108 proporcionada a la misma con el fin de extraer la humedad en la forma de vapor sublimado fuera del producto formado sobre los estantes 105 durante la liofilización. El condensador 108 en muchos casos se puede colocar dentro de la cámara 101, aunque existen algunas ventajas en algunos casos para la colocación externa. El condensador 108 se enfría por separado de la cámara 101 mediante una unidad para refrigeración en el condensador 111. La unidad para refrigeración 111 por ejemplo, utiliza Freones, una solución de Amoníaco o Nitrógeno Líquido o lo semejante para enfriar el aparato- condensador, que puede ser un sistema de espirales, placas, conos, u otro aparato. En este ejemplo, el condensador 108 se coloca externamente de la cámara 101, sin embargo en algunos sistemas el condensador está dentro de la cámara de vacío misma. La unidad 111 se conecta a la unidad 108 mediante un conducto de transferencia 112. El sistema 100 tiene una bomba de vacío 109 proporcionada para evacuar la cámara 101, incluyendo el volumen ocupado por el condensador. La bomba 109 se coloca en este ejemplo sobre el costado del condensador 108 opuesto de la cámara 101, aunque se podría conectar en otra parte. El sistema 100 se controla desde una estación para control de programas 110. La estación 110 tiene líneas de control (106) que conducen a los diversos componentes, a saber a los componentes 102, 101, 108, 111 y 109. La estación 110 proporciona el control del sistema sobre la temperatura dentro de la cámara 101- y el condensador 108. La presión de vacío y el tiempo de vacío se controlan desde la estación 110. El sistema de la técnica anterior de este ejemplo carece de una capacidad para recuperar emanaciones del proceso. Típicamente, el producto soportado en los estantes 105 se pre-congela antes de suceda el proceso de liofilización. Al introducir un alto vacío y regular la temperatura dentro de la de la cámara de vacío, la humedad se extrae del producto en una primera fase de liofilización "primaria". Durante una segunda fase, típicamente se introduce calor en los estantes 105 vía la unidad 102 y un pequeño porcentaje restante de humedad que permanece en el producto se extrae bajo vacío aumentado. La segunda fase funciona típicamente para extraer un 10-20% adicional de la humedad restante que queda en el producto después de la primera fase. Por ejemplo, para productos botánicos típicos, la mayoría de la humedad se extrae durante la fase primaria. La segunda fase extrae un 10-20% adicional de la humedad restante en casos típicos. Un producto deshidratado típico se deja con un 2-9% de contenido de humedad. Una ejecución típica para un material botánico sin refinar puede tener una fase de descongelación inicial de menos 30 grados Celsius a presión atmosférica normal durante aproximadamente 2 horas. Se pueden incluir aproximadamente 4 horas adicionales a la misma temperatura pero con una presión de vacío inicial de 0.3mBar. Una fase de secado primario puede durar 18-24 horas a -10 grados Celsius a una presión de vacío de 0.2mBar. La fase de secado secundario puede durar otras 12 horas en donde la temperatura se aumenta en la cámara de vacío a +30 grados Celsius y la cámara de vacío se bombea para disminuir adicionalmente a O.lmBar. Típicamente, la emanación cae del condensador como hielo o agua y corre fuera vía un sistema de canales y sobre el piso, o en una entrada de alcantarillas, por ejemplo, como agua residual. Si el condensador se aloja dentro de la cámara del producto entonces típicamente el agua residual cae al piso de la cámara del producto y corre por canales como escurrimiento. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método y sistema para recuperar con éxito y económicamente el agua residual para fines útiles. En una modalidad simple de la presente invención, se proporcionan una o más cubetas recolectoras para capturar el material formado en el condensador como cristales de hielo. Después de una ejecución en esta modalidad simple, se coloca una cubeta para recolectar el material que está cayendo del condensador, y el hielo se pueden raspar o desconchar del condensador y se deja caer en la cubeta recolectora. La cubeta luego se puede retirar, se deja (o se fuerza) que los cristales de hielo se fundan, y la emanación resultante se salva para uso posterior como se describirá con mayor detalle más adelante. En una variación de este proceso, se puede utilizar agua para ayudar en la recolección de los cristales de hielo del condensador, y en una variación adicional el agua utilizada puede ser la emanación previamente recolectada de una operación similar, de tal forma que no se diluya inmoderadamente la emanación que se reúne . Los inventores también han reconocido que esa contaminación de la emanación en cualquier forma puede ser perjudicial, se ha tenido mucho cuidado para evitar la contaminación. Con este fin, los utensilios y recipientes de recolección se pueden esterilizar, los condensadores se pueden limpiarse regularmente, y también se pueden esterilizar, ya sea con la aplicación de calor, la aplicación de vapor, o en algunos casos mediante la aplicación de agentes de esterilización, tales como por ejemplo, ozono o alcohol de grano. La Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra una arquitectura para un sistema de II liofilización 200 capaz de ser eficiente, y en algunos casos la recuperar automáticamente el agua residual de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Algunos de los elementos ilustrados en este ejemplo son iguales que los elementos de la Fig.l. Aquellos elementos mantienen sus números de elemento original y no se vuelven a presentar. El sistema 200 comprende una cámara de vacío 101, los estantes para el producto 105, la unidad para control de temperatura 102 incluyendo la bomba 103 y la unidad de calentamiento/refrigeración 104 como se describe en el ejemplo de la técnica anterior de la Fig. 1. El sistema 200 en esta modalidad más avanzada, en lugar de utilizar sólo un condensador, tiene 2 condensadores, el condensador 201a y el condensador 201b. Los condensadores 201a y 201b son similares entre sí y al condensador 108 descrito anteriormente, aunque ésta no es una limitación en la invención. Los condensadores 201a y 201b, en esta modalidad, ambos se colocan por fuera de la cámara de vacío 101 de tal forma que los condensadores se puedan aislar por separado de la cámara de vacío 101. Una canalización de vacío entre la cámara y cada condensador tiene dos válvulas de aislamiento 204a y 204b proporcionadas para aislar uno de los condensadores 201a o 201b para utilizarse durante una circulación de producto mientras que el condensador no seleccionado sigue sin utilizarse y se ventila a presión atmosférica. También se pueden aislar ambos condensadores de la cámara de vacío. Cada condensador por consiguiente está accesible a través de una trayectoria de vacío por separado y las cámaras condensadoras se pueden alternar durante las ejecuciones secuenciales del producto. Se proporciona una configuración idéntica de dos válvulas de aislamiento 205a y 205b y las canalizaciones de vacío (203) a las salidas del condensador que se conectan a una bomba de vacío 207. Aunque es posible ejecutar el sistema abierto con respecto a las válvulas 204a y 204b de tal forma que incluyan ambos condensadores simultáneamente en la trayectoria de vacío, un aspecto importante es que tenga la capacidad de aislar un condensador mientras que otro se ocupa en , operaciones de liofilización. Las válvulas 204a, 204b, 205a y 205b se controlan desde una estación con programa mejorado 211 vía las líneas control 206. Cada condensador 201a y 201b tiene un tanque de recuperación proporcionado, siendo los tanques 209a y 209b respectivamente. Los tanques de recuperación 209a y 209b se adaptan como recipientes para recolectar la emanación recuperada proveniente de sus respectivos. Como tales, los tanques 209a y 209b se ubican típicamente directo por debajo de su aparato condensador respectivo. Los tanques 209a y 209b se abren al menos parcialmente y se adaptan para captar el hielo y el líquido que cae desde el aparato condensador ubicado directamente por encima. El tamaño de las aberturas para los tanques 209a y 209b es al menos bastante grande para permitir la recolección de todo el hielo que se pueda acumular sobre los condensadores 201a y 201b respectivamente. Los tanques 209a y 209b se pueden fabricar de un polímero durable o un metal no corrosivo. Los tanques 209a y 209b también de preferencia se conectan para la transferencia de agua mediante una tubería para transferencia de agua 210. La tubería 210 pueden ser una tubería de PVC o tubería de cobre, u otra tubería de metal no corrosivo. Mediante una operación selectiva de las válvulas 204a, 204b, 205a y 205b, se puede operar la unidad para liofilización con un condensador que se utilizará para recolectar la emanación, con el otro condensador aislado y abierto para airear, de tal forma que la emanación condensada en un ciclo anterior se pueda retirar del condensador. Los métodos para retiro pueden variar, como se describió anteriormente, de simplemente esperar que el hielo se funda, a raspar el hielo del condensador, o utilizar agua o la emanación recolectada anteriormente para fundir el hielo del condensador, o cualquier combinación de éstas y otras técnicas. Cada tanque de recuperación 209a y 209b tiene, en una modalidad, un mecanismo de bombeo (no mostrado) proporcionado en el mismo y conectado a la tubería 210. De esta forma, la emanación recolectada en los tanques 209a y 209b se puede bombear hacia fuera de los tanques y hacia fuera del sistema tal como una operación de filtración a través de la tubería 210. En otra modalidad, la tubería 210 es una tubería de sifón y el agua que se recolecta en los tanques 209a y 209b se vacía con sifón automáticamente hacia fuera a través de la tubería 210. Cada unidad condensadora 201a y 201b en una modalidad avanzada puede estar controlada por temperatura mediante su propia unidad de refrigeración y calentamiento del condensador (CRHU) . Existen CRHU 202a para el condensador 201a y CRHU 202b para el condensador 201b. CRHU 202a tiene una tubería de transferencia bidireccional 212a que la conecta al condensador 201a con el fin de permitir el ciclado de transferencia desde un medio con control de temperatura tal como por ejemplo, una solución de amoniaco, freones, o Nitrógeno Líquido para el condensador de enfriamiento 201a. En esta modalidad, el condensador 201a también se puede calentar alternadamente mediante CRHU 202a utilizando algún otro medio tal como por ejemplo, quizás Lexol, Propileno, Glicol, o Glicerina descritos con respecto a la unidad con control de temperatura 102 de ejemplo de la Fig.l. Asimismo, CRHU 202b tiene una conexión al condensador 201b utilizando una tubería de transferencia bidireccional 212b y es capaz tanto de calentar como de enfriar. Los CRHU 202a y 202b se controlan directamente desde la estación con programa 211 vía las tuberías control 213. La bomba de vacío 207 es similar a la bomba de vacío 109 descrita con referencia al ejemplo de la técnica anterior de la Fig. 1 excepto por su configuración con respecto a la inclusión del condensador 201a o el condensador 201b en su trayectoria de vacío. La bomba de vacío 209 tiene un trampa de filtro 208 conectada a la misma en su ubicación para desgasificación. La trampa de filtro 208 puede ser un carbón vegetal u otro tipo conveniente de filtro adaptado para filtrar hacia fuera los vapores de aceite volátiles antes de desgasificar los vapores en la atmósfera. En este ejemplo, durante una ejecución de liofilización, un condensador cargado con cristales de hielo proveniente de una ejecución anterior se puede procesar para recolectar la emanación del condensador mientras que el otro condensador está en uso actualmente sin interrumpir el ciclo de liofilización. Una alternativa para un sistema de recuperación automático como se describe en la presente es retirar manualmente el hielo del condensador y permitir que entre en un tanque de recuperación. Esto se puede realizar ya sea que existan o no 1 ó 2 condensadores activos, sin embargo esto consume tiempo y en el caso de sólo un condensador ' en el sistema, ocasiona un tiempo inactivo innecesario para el sistema global. Utilizando el sistema descrito en esta modalidad, al término de un ciclo de liofilización, el producto liofilizado se puede retirar de la cámara 101 y la cámara se puede volver a cargar con el producto nuevo para una próxima ejecución mientras que continúa la recuperación de emanaciones. El condensador que estaba implicado en la ejecución anterior se puede aislar para el procesamiento mientras que el condensador inactivo se cambia en el sistema para utilizarse durante la ejecución actual. De esta forma no se pierde tiempo en los productos para liofilización. El método para recuperación de emanaciones en una modalidad preferida es automático y se puede programar desde la estación 211 y no requiere de intervención humana. CRHU 202a y CHRU 202b se equipan en esta modalidad avanzada para calentar y enfriar alternadamente al ciclar un medio adecuado a través de canales en cada condensador adaptado para ese fin. Cuando se requiere súper-enfriamiento , se puede utilizar nitrógeno líquido, y cuando se requiere calentamiento, se puede utilizar Propileno, por ejemplo. Será evidente para alguien con experiencia en la técnica que también se pueden utilizar otras soluciones y gases . La emanación recuperada de los condensadores en sistema 200 comprende aproximadamente 95% de la humedad extraída del producto. La tubería de recuperación 210 sale del sistema 200 y entra en un proceso de filtración que se describe de manera más completa posteriormente.

La Fig. 3 es un diagrama de bloques que ilustra un proceso de filtración 300 realizado en la emanación recuperada de la operación de liofilización del sistema 200 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El proceso 300 inicia con la emanación que se recolecta de la operación de liofilización y vacía con sifón o se bombea en un gran tanque de almacenamiento 301. Una flecha direccional que lleva en el tanque 301 representa la emanación vaciado con sifón o bombeada desde el sistema de liofilización a través de la tubería 210 descrita con referencia a la Fig. 2 anterior. La emanación en el tanque 301 luego se bombea en un filtro 302 microporo de 4 fases. El filtro 302 se adapta para eliminar cualesquiera sólidos y cualesquiera microorganismos de la emanación utilizando cuatro fases graduadas. Las últimas fases eliminan la mayoría de cualesquiera microorganismos que puedan estar presentes. El filtro 302 elimina la materia en partículas, cualesquiera organismos parasitarios, óxido, y cualesquiera agentes químicos no deseados. El filtr-o microporo 302 actúa como un tamiz y no se obstruye. Los tamaños de los poros de filtración son muy pequeños menores a 2 mieras de diámetro o ancho si se proporcionan hendeduras. El material para el medio de filtrado puede ser una cerámica rígida y las diversas fases también pueden incluir otros medios tales como por ejemplo, carbón vegetal, etc. En la colocación del filtro 302, se pueden utilizar otros tipos de aparato para filtrado como filtros de micro-membrana o técnicas de filtrado ultra-poro. Los diversos tipos de filtro y materiales están disponibles fácilmente y se conocen por el inventor. Después del filtrado, opcionalmente la emanación pasa a través un ozonizador, el cual extermina eficazmente cualesquiera microorganismos restantes . Para usos generales y reconstitución de los productos deshidratados, las técnicas de filtrado son adecuadas para la certificación de la emanación como un producto consumible humano. El tipo de filtrado utilizado conserva la esencia o "mensaje" de la emanación del producto deshidratado y no presenta ningún producto químico u otras entidades extrañas en la emanación. La emanación resultante es clara y consumible . En la tubería después de la filtración se proporciona una instalación de comprobación 304 para asegurar el desempeño adecuado del equipo de filtrado y el mantenimiento oportuno de los componentes del filtro. La instalación de comprobación 304 puede ser un recipiente de laboratorio pequeño en el cual la emanación filtrada se desvía en un modo de muestreo periódico. Las pruebas realizadas incluyen pruebas que detecten la presencia de cualquier materia en partículas, microorganismos, ciertos productos químicos, etc. Después de que . la emanación se filtra completamente, se bombea en una instalación para embotellado 305 donde se llenan las botellas o paquetes individuales con la emanación del producto y se sellan al igual que en el proceso para envasado normal de agua y otros productos líquidos. El aparato de filtración descrito en la presente se puede considerar parte del sistema global para recuperación de emanaciones 200 en el cual la emanación recuperada se procesa totalmente de manera automática hasta que se envasa y se sella. Son muchos los beneficios de recuperar emanaciones del proceso de liofilización. Un beneficio principal es que los costos asociados con la liofilización se pueden reducir también comercializando la emanación, por ejemplo para consumo general o para la reconstitución de productos. Por ejemplo, un sistema que se dedica a procesar fresas producirá "agua de fresa" que contiene la identificación del componente natural del producto del cual se extrajo. Una ventaja adicional es que el consumidor actualmente puede entender que el envase que recibe incluye todo el producto que proviene del proceso de liofilización. La comprobación empírica ha mostrado que la emanación extraída de diferentes productos se cristalizará de acuerdo con diferentes patrones. Estos patrones son bastante iguales para la emanación extraída de un mismo tipo de producto. Algunos beneficios implícitos, aunque no probados científicamente, se puede aplicar al menos razonable y lógicamente en la creación de un nuevo mercado de consumidores para la emanación recuperada. Por ejemplo, es más probable que una rosa liofilizada se reconstituya mejor y más rápido si se utiliza agua para reconstituirla de la que se recuperó originalmente del lote de rosas que se deshidrataron. Asimismo, la leche materna liofilizada lógicamente se reconstituirá mejor utilizando la emanación original que estará utilizando agua de la llave, que puede introducir un huésped de productos químicos y otras substancias que no forman parte de la fórmula original .

Para consumo humano sobre una base general, la emanación puede estar disponible de una variedad de frutas, hierbas, y plantas medicinales. Esta emanación, sin químicos ni partículas extrañas, se puede comercializar como "agua orgánica" certificada, por ejemplo, que se puede proporcionar en tantas variedades como haya productos consumibles para liofilización. Todavía otro beneficio de recuperar emanaciones de una operación de liofilización es que hablando matemáticamente, la fuente de la emanación es un recurso natural sin explotar en lugar de extraerse de suministros acuíferos "fuera del cuerpo" existentes similares a depósitos, arroyos, y lo semejante, o de plantas procesadoras de agua que suministran agua de grifo en sistemas urbanos. La Fig. 4 es un diagrama de flujo de proceso 400 que ilustra los pasos para recuperar emanaciones utilizando el sistema de liofilización 200 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En el paso 401, se presenta el final de un ciclo de liofilización. Esto significa que el producto dentro de la cámara de vacío está listo para ser descargado y el nuevo producto se puede cargar en el paso 402.

En el paso 403, el condensador que no estaba implicado en la ejecución recién terminada, se selecciona y activa para iniciar un nuevo ciclo de liofilización mediante la manipulación de válvulas de vacío de una estación de programa análoga al proceso descrito con respecto a la Fig. 2 anteriormente. Esto se puede realizar automáticamente en algunos casos y manualmente en otros. En el paso 404 se inicia una nueva circulación del producto. En el paso 405, la unidad condensadora inactiva actual se selecciona con el fin de recolectar la emanación de la ejecución anterior. El condensador inactivo por supuesto se aisla de la trayectoria de vacío del sistema. Se supone que la presión de vacío se lleva hasta la atmosférica antes de abrir la cámara del condensador. En el paso 406 la unidad de refrigeración y calentamiento del condensador auxiliar (CRHU), si existe una, conectada al condensador seleccionado en el paso 405 se activa para una operación de descongelación rápida. En el paso 407, un medio para transferencia térmica se cicla a través del condensador que será descongelado. Este paso puede formar parte de una secuencia cronometrada automatizada, o se puede iniciar manualmente por parte de una persona que opera desde una estación control que es análoga a la estación 211 descrita con referencia a la Fig. 2. Además, todos los pasos de este proceso se pueden programar para una secuenciación automático cronometrada. Si no hay ninguna unidad de calentamiento, el hielo se puede raspar o por de otra manera retirarse manualmente del condensador inactivo. En el paso 408, los cristales de hielo formados sobre el condensador en la ejecución anterior caen en un tanque de recuperación análogo a los tanques 209a y 209b descritos con referencia a la Fig. 2. A medida que la emanación cae al tanque de recuperación, en los sistemas equipados para hacerlo así, ésta se bombea o se vacía con sifón fuera de tanque antes de la siguiente circulación del producto en el paso 409. Esto es debido a que cualquier emanación que quede en el tanque de recuperación después de una ejecución, se volverá a congelar una vez que el condensador se utilice nuevamente para el súper-enfriamiento en la siguiente ejecución. En el paso 409, la emanación recuperada se puede bombear a un proceso de filtrado idéntico o similar al proceso descrito anteriormente con referencia a la Fig. 3. En el paso 409 se decide regresar al paso 401, al final de una ejecución actual. El proceso se puede ciclar repetidamente siempre y cuando el sistema se esté utilizando. Será evidente para alguien con experiencia en la técnica que los pasos del proceso 400 se pueden iniciar a petición de una estación control, o se pueden programar para que se ejecuten automáticamente como una secuencia de ciclo de acuerdo con parámetros de tiempo. En una modalidad, los tanques para recuperación de agua se pueden ajustar con un segundo recipiente aislado sostenido debajo de la porción abierta del tanque de tal forma que no sea necesario bombear la emanación después de cada ejecución. En esta modalidad, la emanación que cae en el tanque se drena en un recipiente aislado inferior y la emanación permanece ahí en un estado líquido durante una fase de súper-enfriamiento del condensador. En esta modalidad, la emanación sólo necesita ser bombeada para filtración cuando se llenan los recipientes inferiores. Si se utilizan recipientes inferiores, los mismos se pueden aislar de tal forma que no transformen el calor hacia el condensador o área de la cámara y se pueden mantener a una temperatura casi de congelación mediante un sistema de calentamiento similar a la unidad para control de temperatura 102 descrita con referencia a la Fig. 2. La Fig. 5 es un diagrama de bloques que ilustra la arquitectura para un sistema de liofilización 500 capaz de recuperar emanaciones de acuerdo todavía con otra modalidad de la presente invención. El sistema 500 es idéntico a sistema 200 excepto para los componentes utilizados para descongelar los condensadores. Los componentes ilustrados en la presente se presentaron anteriormente con respecto a la descripción del ejemplo de la Fig. 2 anteriormente no se habían presentado y mantendrán sus números de elemento originales . En lugar de tener una unidad de refrigeración y calentamiento del condensador por separado (CRHU) como se describió anteriormente .con respecto al sistema 200, el sistema 500 tiene sólo una unidad de refrigeración del condensador (CRU) que no requiere capacidad de calentamiento. El -CRU 501 es bastante análogo en diseño y función con la unidad 111 descrita con referencia al sistema 100 de la Fig. 1. El único aspecto que difiere es que la unidad 501 es responsable del enfriamiento tanto del condensador 201a como del condensador 201b. La CRU 501 se conecta a los condensadores 201a y 201b mediante una tubería de transferencia presurizada 502. Se puede suponer que la tubería 502 tiene una válvula (no mostrada) para la desviación de la trayectoria de tal forma -que la CRU 501 se pueda emplear selectivamente para enfriar uno o el otro condensador al mismo tiempo . La bomba de vacío 207 tiene un filtro de condensación (CF) 502 conectado a la misma en una ubicación para desgasificación. El CF 502 es capaz de separar los vapores oleosos volátiles de los vapores de agua condensándolos en líquidos y utilizando una técnica de separación con filtros para separar el agua de los vapores no deseados similares a los vapores oleosos al vacío. En esta modalidad alternativa, la emanación filtrada extraída de la salida para vapor de la bomba de vacío 207 se bombea dentro de un generador de vapor 503 vía una tubería de transferencia presurizada 507. El generador de vapor 503 calienta el agua hasta llegar a la presión de vapor. El generador 503 se conecta a las unidades condensadoras 201a y 201b a manera de una tubería de transferencia presurizada 504. La tubería de transferencia 505 tiene una válvula, no mostrada, para el desvío de trayectoria de tal forma que el vapor se pueda inyectar selectivamente en el condensador 201a o en el condensador 201b. El generador 503 recolecta bastante agua durante la ejecución de liofilización para proporcionar suficiente vapor rápidamente para el rápido descongelado de un condensador inactivo cargado con cristales de hielo. Los cristales de hielo fundidos caen en el tanque de recuperación asociado como se describió anteriormente con respecto a la descripción del sistema de la Fig. 2 y se bombean para el filtrado. Pequeñas cantidades del contaminante que se pueden llevar en el vapor utilizado para descongelar un condensador se extraen por filtración utilizando un sistema similar o idéntico al descrito anteriormente con referencia a la Fig. 3. El sistema y el proceso descritos en la presente si bien son una modalidad alternativa no obstante alcanzan el objetivo de descongelar rápidamente un condensador inactivo mientras que el otro condensador se súper-enfría durante una circulación de producto real. La única razón por la cual se pueda preferir la arquitectura del sistema 200 sobre la arquitectura de sistema 500 es que no existe ninguna exposición de la emanación recuperada para cualquiera de los elementos desgasificados durante el vacío que se puede introducir en el vapor del sistema 500. Sin embargo, con la filtración de elementos del estado de la técnica, virtualmente todos los elementos desgasificados que no se desean se pueden atrapar antes de que se presente la generación de vapor. El filtro de condensación 502, el generador 503, y la CRU 501 se controlan desde la estación 211 mediante las tuberías de control 506. La Fig. 6 es un diagrama de flujo de proceso 600 que ilustra los pasos para recuperar el agua residual del sistema de liofilización 500. Los primeros 4 pasos de este proceso son idénticos a los primeros 4 pasos descritos anteriormente con referencia al proceso 400 de la Fig. 4. En el paso 601 se presenta el final de una circulación de producto real. En el paso 602 el producto deshidratado se retira y se coloca un lote de producto reciente en la cámara de vacío para una próxima ejecución. En el paso 603 se selecciona el condensador no utilizado en la ejecución anterior y se activa para la próxima ejecución. En el paso 604, se inicia la nueva ejecución. En el paso 605 se activa un generador de vapor análogo al generador de vapor 503 descrito con referencia a la Fig. 5. Como se describió anteriormente, el generador de vapor 503 ha recolectado agua del filtro de condensación para desgasificación 502 durante la ejecución anterior y tiene el agua almacenada y lista para la generación de vapor. En el paso 605, se genera vapor bajo presión . En el paso 606 se selecciona para descongelar el condensador implicado en la última circulación de producto (actualmente inactivo) . En el paso 607, el vapor generado se inyecta en la unidad condensadora para descongelar rápidamente los cristales de hielo de la última ejecución mientras que la ejecución actual se está llevando a cabo utilizando el otro condensador. En el paso 608, el hielo se funde y cae en un tanque de recuperación como se describió anteriormente con referencia al paso 408 del proceso 400. En el paso 609 la emanación recolectada se bombea para filtrado como se describió anteriormente con referencia al paso 409 del proceso 400. Se debe observar en la presente que el proceso para generación de vapor no utiliza agua externa, sino que más bien utiliza la emanación que escapa en la bomba de vacío después del condensador. Cualesquiera vapores no deseados quedan atrapados en el filtro de condensación. Cualesquiera elementos externos restantes se extraen por filtración durante el proceso de filtración descrito anteriormente con referencia a la Fíg. 3. Será evidente para alguien con experiencia en la técnica que al recuperar las emanaciones provenientes de la liofilización crea nuevos mercados para el uso general y para la posterior reconstitución del producto. También será evidente que el proceso de recuperación de emanaciones se puede llevar a cabo eficazmente sin provocar retrasos de tiempo en operaciones de liofilización comerciales o privadas. Grandes sistemas comerciales que ciclan continuamente lotes de un mismo producto, se pueden recuperar un porcentaje de sus costos de operación al recuperar y comercializar la emanación en lugar de desperdiciarla. Cuando un sistema cambia a otro producto para liofilización que sea diferente del último producto en el sistema, se puede realizar una operación de limpieza del sistema para eliminar los rastros del último producto si los bio constituyentes entre los productos no están de acuerdo en los términos de la emanación recuperada del proceso. Por ejemplo, si un sistema está liofilizando diversas circulaciones de leche materna y el sistema se programa después para liofilizar fresas, el sistema se podría limpiar antes de iniciar la primera circulación de fresas. El sistema de la invención crea nuevos productos y consumidores que antes no existían en el mercado. Será evidente para el experto que se podrían realizar .muchas alteraciones a las modalidades de la invención descrita anteriormente sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, existen muchas maneras en que la emanación recuperada se puede envasar con un producto liofilizado para la venta a consumidores, y sólo se han descrito unas cuantas. La presente invención debe proporcionar la consideración más amplia posible a la luz de las modalidades variadas y posibilidades del producto, algunas de las cuales ya se habían descrito. El espíritu y alcance de la presente invención se debe limitar sólo por las siguientes reivindicaciones.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema para recuperar emanaciones de una proceso de liofilización, que comprende: al menos un aparato condensador utilizado durante un ciclo de liofilización para recolectar emanaciones provenientes del material que se está liofilizando; y un depósito de recuperación colocado para recolectar el material proveniente del aparato condensador; caracterizado porque los cristales de hielo formados de la emanación se retiran del condensador después del ciclo de liofilización en el depósito de recuperación para ser reutili zados .
2. 2. El sistema según la reivindicación 1, en donde existen dos tanques de recuperación y dos condensadores formados como pares seleccionables, los pares se pueden seleccionar alternadamente para la recuperación de emanaciones.
3. 3. El sistema según la reivindicación 1 que comprende además un mecanismo de calentamiento para calentar el condensador y facilitar la recolección de la emanación del condensador.
4. 4. El sistema según la reivindicación 2, en donde cada condensador comprende un mecanismo de calentamiento para facilitar la recolección de la emanación del condensador.
5. 5. El sistema según la reivindicación 3, en donde al menos una unidad de refrigeración y calentamiento en el condensador tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para súper-enfriar el condensador, y otro para suministrar calor al condensador .
6. 6. El sistema según la reivindicación 5, en donde los medios de transferencia incluyen Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco, o Freones para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol, o Glicerina para calentamiento.
7. 7. El sistema según la reivindicación 4, en donde las unidades de refrigeración y calentamiento en el condensador tienen el acceso a dos medios de transferencia, uno para enfriamiento y uno para calentamiento, los medios incluyen Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol o Glicerina para calentamiento .
8. 8. El sistema según la reivindicación 1, en donde al menos un tanque de recuperación tiene un recipiente secundario conectado al mismo para almacenar la emanación, el recipiente aislado contra congelación durante el proceso de liofilización.
9. 9. El sistema según la reivindicación 3, en donde el mecanismo de calentamiento es un generador de vapor conectado al condensador.
10. 10. El sistema según la reivindicación 9, que incluye además un filtro de condensación para separar el agua de otros componentes para la generación de vapor.
11. 11. El sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque los cristales de hielo que representan la emanación retirada de un producto que se está deshidratando se recolectan en un condensador seleccionado al final de la ejecución de la liofilización y se calientan mediante el generador de vapor vía la inyección de vapor provocando que el hielo se funda dentro del tanque de recuperación asociado donde se bombea fuera del tanque.
12. 12. Un método para recuperar emanaciones provenientes de un sistema de liofilización y convertir la emanación en un producto útil que comprende los pasos de: (a) proporcionar al menos un tanque para recuperación de agua bajo al menos una unidad condensadora del sistema; (b) condensar el vapor retirado de un producto que se está deshidratando en el sistema sobre el condensador en la forma de hielo; y (c) recolectar y fundir el hielo del condensado después de un ciclo de liofilización para ser reutilizado.
13. 13. El método según la reivindicación 12, en donde en el paso (a) existen dos tanques de recuperación y dos condensadores formados como pares seleccionables, los pares se pueden seleccionar alternadamente para la recuperación de agua desde una estación control.
14. 14. El método según la reivindicación 12, en donde en el paso (c) la recolección se facilita mediante un mecanismo de calentamiento utilizado para calentar el condensador.
15. 15. El método según la reivindicación 14, en donde existen dos mecanismos de calentamiento, una unidad para cada condensador.
16. 16. El método según la reivindicación 14, en donde el condensador tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para súper-enfriar el condensador, y otro para suministrar calor al condensador.
17. 17. El método según la reivindicación 16, en donde los medios de transferencia incluyen Nitrógeno Líquido, una solución de amoniaco, o Freones para enfriamiento y Propileno, Lexol, Glicol, o Glicerina para calentamiento.
18. 18. El método según la reivindicación 12, en donde en el paso (a) al menos un tanque de recuperación tiene un recipiente secundario conectado al mismo para almacenar la emanación, el recipiente aislado contra congelación.
19. 19. El método según la reivindicación 14, en donde en el paso (c) el calentamiento se realiza mediante un mecanismo de suministro con fuente de calor en la forma de un generador de vapor conectado ai menos a un condensador.
20. 20. El método según la reivindicación 19, que incluye además un filtro de condensación para separar el agua de otros componentes para la generación de vapor.
21. 21. Un sistema para productos liofilizados, que comprende : un material liofilizado en un recipiente, el material no contiene agua que emane retirada en el proceso de iiofilización; y la emanación en un segundo recipiente, la emanación recolectada del material en el primer recipiente durante el proceso de liofilización.