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Liofilizzazione (essiccazione a freddo)

1940
Apparecchiatura di liofilizzazione in un laboratorio vintage per la conservazione degli alimenti.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La liofilizzazione è un processo di disidratazione che sfrutta la sublimazione per preservare i materiali deperibili. Il materiale viene prima congelato e poi l'ambiente circostante pressione viene ridotto per consentire all'acqua congelata di sublimare direttamente dalla fase solida (ghiaccio) alla fase gassosa (vapore acqueo). Ciò evita gli effetti dannosi dei metodi di essiccazione basati sul calore.

Lyophilization is a three-stage process: freezing, primary drying (sublimation), and secondary drying (desorption). First, the material is frozen below its triple point to ensure that sublimation, rather than melting, will occur. The freezing method is critical, as the size of the ice crystals formed can affect the final product’s structure and rehydration properties. Rapid freezing (snap-freezing) produces small ice crystals, which is often desirable for preserving cell structures.

Successivamente, nella fase di essiccazione primaria, la pressione viene ridotta significativamente, creando il vuoto. Una piccola quantità di calore viene applicata al materiale per fornire l'energia necessaria alla sublimazione del ghiaccio. Il vapore acqueo viene quindi rimosso dalla camera, in genere condensandolo su una superficie fredda (un condensatore) mantenuta a una temperatura molto bassa. Questa fase rimuove la maggior parte dell'acqua. Infine, durante l'essiccazione secondaria, la temperatura viene leggermente aumentata per rimuovere eventuali molecole d'acqua residue non congelate adsorbite sulla superficie del materiale. Il risultato è un prodotto disidratato, strutturalmente integro e leggero, che può essere conservato a lungo a temperatura ambiente e reidratato rapidamente aggiungendo acqua. Poiché il processo evita la fase liquida, minimizza il restringimento, preserva la forma originale e mantiene i composti aromatici volatili, risultando superiore ad altri metodi di essiccazione per materiali delicati.

UNESCO Nomenclature: 3308
Ö scienza e tecnologia alimentare

Tipo

Processo industriale

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • antiche tecniche di conservazione degli alimenti come l'essiccazione al sole e la salatura
  • comprensione dei diagrammi di fase e del punto triplo dell'acqua
  • sviluppo di tecnologie affidabili per la refrigerazione e le pompe per vuoto
  • la necessità di plasma sanguigno stabile durante la seconda guerra mondiale, che ne ha guidato lo sviluppo

Applicazioni

  • produzione di caffè istantaneo
  • conservazione del cibo per astronauti ed escursionisti
  • conservazione a lungo termine di prodotti farmaceutici come vaccini e antibiotici
  • stabilizzazione di campioni biologici quali colture microbiche e tessuti per la ricerca
  • restauro di documenti e libri danneggiati dall'acqua

Brevetti:

  • US2563129A
  • US2677889A

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: liofilizzazione, sublimazione, disidratazione, conservazione, alimenti, prodotti farmaceutici, vuoto, ghiaccio, bassa temperatura.

Contesto storico

Liofilizzazione (essiccazione a freddo)

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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