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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)

Freeze-drying, or lyophilization, is a dehydration process that leverages sublimation to preserve perishable materials. The material is first frozen, and then the surrounding 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 punto triplo per garantire che avvenga la sublimazione, anziché la fusione. Il metodo di congelamento è fondamentale, poiché le dimensioni dei cristalli di ghiaccio formati possono influenzare la struttura del prodotto finale e le sue proprietà di reidratazione. Il congelamento rapido (congelamento istantaneo) produce piccoli cristalli di ghiaccio, il che è spesso auspicabile per preservare le strutture cellulari.

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 sistemi di refrigerazione e vuoto affidabili pompa tecnologia
  • 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
  • long-term storage of pharmaceuticals like vaccini and antibiotics
  • stabilizzazione di campioni biologici come microbico colture e tessuti per la ricerca
  • restauro di documenti e libri danneggiati dall'acqua

Brevetti:

  • US2563129A
  • US2677889A

Idee e potenziali innovazioni

  • apparecchi di liofilizzazione domestica per la conservazione domestica degli alimenti
  • unità mobili di liofilizzazione per la conservazione di campioni biologici nella ricerca sul campo
  • processi di liofilizzazione continua per la produzione industriale ad alto volume, in sostituzione dei metodi batch
  • liofilizzazione di tessuti e organi viventi per la crioconservazione a lungo termine e il trapianto
  • creating novel ‘aerogel’ style snacks with unique textures through controlled freeze-drying
  • kit basati sulla liofilizzazione per stabilizzare i vaccini, eliminando la necessità di una catena del freddo durante il trasporto
  • liofilizzazione di pasti interi in compresse leggere e compatte per razioni di emergenza e militari
  • using freeze-drying to create highly porous scaffolds for tissue engineering
  • sviluppo di probiotici liofilizzati con maggiore stabilità e durata di conservazione
  • restauro di antichi manufatti inzuppati d'acqua mediante la sostituzione dell'acqua con un solido sublimabile prima dell'essiccazione
Correlato a: liofilizzazione, sublimazione, disidratazione, conservazione, alimenti, prodotti farmaceutici, vuoto, ghiaccio, bassa temperatura.

Contesto storico

Liofilizzazione (essiccazione a freddo)

1934
1940
1940
1940
1940
1940
1945-01-01
1930
1940
1940
1940
1940
1940
1940
1948

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

decimo anno anniversario

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