Liofilizzazione

Laliofilizzazioneocrioessiccamentoè unprocesso tecnologicoche permette l'eliminazione dell'acquada unasostanza organicacon il minimo deterioramento possibile della struttura e dei componenti della sostanza stessa. Viene principalmente utilizzato nell'industria farmaceutica, soprattutto su materiali biologici, secondariamente per laconservazione degli alimentiquando non siano utilizzabili tecniche più economiche, allo scopo di dilazionare il più possibile le reazioni e le inevitabili trasformazioni a carico di qualunque alimento, in accordo allaprima legge di Parisi della degradazione alimentare. Il nome italiano maggiormente usato (liofilizzazione) non aiuta, a differenza del termine inglese (freeze-drying), a inquadrare il tipo di processo, poiché si rifà non tanto alle fasi tecnologiche del procedimento, quanto alle caratteristiche del prodotto finale che risulta effettivamenteliofilo("amico" della solubilità), cioè particolarmente predisposto alla solubilizzazione (basta pensare alcaffèistantaneo, uno dei primi prodotti ottenuti con tale trattamento nel 1938 in Svizzera, e adottato già nel 1942 dall'esercito americano).
Il metodo comprende fondamentalmente duetrasformazioni fisiche: lasurgelazionee lasublimazione. Il principio del metodo prevede l'applicazione del calore all'alimento surgelato mantenuto sottovuoto; l'acqua contenuta nel prodotto e segregata sotto forma di ghiaccio, viene estratta direttamente come vapore per sublimazione, poiché si lavora con valori di pressione molto al di sotto di 6,10mbar(o 4,58mmHg) che corrisponde alpunto triplo(Pt) dell'acqua, cioè alle condizioni che consentono la contemporanea presenza dell'acqua nelle tre fasi solido-liquido-vapore. Il vapore acqueo estratto deve essere catturato per congelamento su serpentine fredde dettecondensatori(con un termine improprio che sembra riferirsi a un passaggio da acqua-vapore ad acqua-liquido mentre in realtà è da vapore a solido); i gas incondensabili vengono aspirati ed eliminati dallapompa per vuoto. Il processo viene condotto in condizioni di temperatura e pressione accuratamente controllate per evitare danni alla struttura del prodotto, così che la matrice originale sia quasi perfettamente ripristinabile quando, al momento dell'utilizzo, si voglia procedere alla reidratazione.
Il processo si svolge in tre tappe:
In relazione alla quantità, alla natura e alla geometria del substrato, il processo può durare da alcune ore ad alcuni giorni. A processo concluso, la "rottura" del vuoto si fa spesso con un gas inerte (es. azoto) che, andando a permeare la superficie porosa del prodotto, lo protegge dall'ossidazione. Ilconfezionamentofinale può avvenire per chiusura in loco dei contenitori o in altra sede in imballaggi sigillati in gas inerte o sotto vuoto.
I vantaggi di questa tecnica di conservazione sono:
L'unico svantaggio è il costo particolarmente elevato. Questo deriva dalla quantità di energia necessaria al processo, più che doppia rispetto all'essiccazione, come si può vedere nel diagramma, nonché dall'ammortamento del costo degli impianti, maggiore che per l'essiccazione circa nelle stesse proporzioni.
Il fabbisogno energetico relativo al prodotto solo surgelato è molto limitato (111 kcal/kg acqua); per fare un raffronto corretto sul piano commerciale si deve però aggiungere l'energia, e quindi i costi, legati allacatena del freddo.
Importante impiego della liofilizzazione, associata alla separazione di fase, è quello nell'ingegneria tissutale per realizzarescaffolddi dimensioni nanometriche.