Liofilizzazione
Liofilizzazione: metodo di conservazione degli alimenti
La liofilizzazione o crioessiccamento o freeze drying consiste nella disidratazione per sublimazione di prodotti previamente congelati, in particolari condizioni di temperatura (< 0 °C) e pressione (sottovuoto).
Nella liofilizzazione si ottengono alimenti con un peso ridotto del 92%, che si conservano a lungo, che tendono a reidratarsi rapidamente riacquistando caratteristiche del tutto simili a quelle del prodotto fresco.
Il termine liofilizzazione deriva da liofilo, ossia “affine al solvente”, per la forte tendenza dei prodotti liofilizzati a reidratarsi.
Le origini della liofilizzazione si fanno risalire all'inizio del Novecento in relazione alla conservazione di microrganismi e, durante la Seconda guerra mondiale, di plasma umano.
Fino agli anni '60 gli elevati costi di processo ne hanno limitato la diffusione e solo successivamente la pubblicità legata ai cibi liofilizzati per astronauti e l'evoluzione della tecnologia per il contenimento dei costi di produzione ne hanno permesso la diffusione su larga scala per: prodotti alimentari, prodotti microbiologici, farmaci, liquidi biologici, reperti medico-legali, prodotti chimici.
In campo alimentare, si sta estendendo la pratica della liofilizzazione da prodotti “ricchi” come caffè, tè solubile, frutta esotica,
, prodotti dietetici e per l'infanzia ai comuni alimenti in sostituzione dell'essiccamento visti i migliori risultati dal punto di vista nutrizionale ed igienico: zuppe di legumi iperproteiche e ipercaloriche, minestroni di verdure e carne, carne granulare e succo d'arancia, etc..
In particolare, i prodotti liofilizzati, grazie al loro alto valore nutritivo, alla facilità della reidratazione e alla forte riduzione di peso, si sono rivelati un valido mezzo per gli aiuti alimentari.
Fasi di lavorazione nella liofilizzazione
Il ciclo della liofilizzazione comprende quattro fasi:
Preparazione dell'alimento
Oltre alle operazioni comuni alle altre tecniche di conservazione, i prodotti liquidi vengono dapprima concentrati ed eventualmente pastorizzati, mentre i prodotti solidi devono essere granulati (anche contemporaneamente al congelamento, polverizzando il prodotto in un congelatore ad aria) o tagliati in modo che una delle tre dimensioni non superi i 2 cm.
Congelamento
Eseguito secondo il metodo rapido o ultrarapido, raggiungendo temperature tali da consentire la solidificazione anche delle soluzioni a più basso punto di congelamento (fino a –50 °C, resta incongelata solo una piccola quota di acqua legata) e consentendo la formazione di numerosissimi microcristalli che una volta sublimati lasciano l'alimento spugnosoe dunque facilmente reidratabile. Particolarmente vantaggioso da un punto di vista energetico è l'utilizzo del congelamento adiabatico (senza scambio di calore con l'esterno) o autocongelamento: ponendo il prodotto sotto vuoto spinto, l'acqua presente negli strati superficiali evapora rapidamente, assorbendo calore e provocando il congelamento dell'alimento.
Liofilizzazione
Per comprendere cosa avviene durante la liofilizzazione si consideri il diagramma di stato dell'acqua (figura seguente); la sublimazione ossia il passaggio diretto dallo stato solido a quello aeriforme avviene al di sotto del punto triplo dell'acqua (T = 0 °C, P = 609 Pa).
Poiché negli alimenti l'acqua si trova sotto forma di soluzione più o meno concentrata, il punto triplo si abbassa a T = -20 °C, P = 133 Pa: al di sotto di queste condizioni avviene la sublimazione del ghiaccio contenuto nell'alimento.
La liofilizzazione prevede tre fasi distinte:
Essiccamento primario o sublimazione sottovuoto: l'alimento congelato viene posto in vassoi tra piastre e dunque in autoclavi a T = -20 °C e vuoto medio basso P = 133-13 Pa. La sublimazione ha inizio con formazione di grandi nubi di vapore (aspirate insieme ai gas da pompe e recuperate sotto forma di ghiaccio in condensatori) e sottrazione di calore dall'alimento che viene comunque mantenuto a T vicino a -20 °C mediante riscaldamento delle piastre. Viene così eliminata tutta l'acqua congelata.
Essiccamento secondario o evaporazione sottovuoto: in questa fase viene allontanata per evaporazione anche l'acqua incongelabile (legata o di cristallizzazione), fornendo ulteriore calore e operando condizioni di medio vuoto: T = 0-30 °C e P = 0,13 Pa. Si ottiene così un'umidità residua < 5%.
Rottura del vuoto: nell'autoclave viene ripristinata una pressione pari a quella atmosferica per immissione di azoto deumidificato.
Confezionamento
In condizioni igieniche ineccepibili e di umidità molto bassa, avviene il confezionamento sottovuoto o sotto azoto in buste triplo strato (polietilene, poliammide, alluminio).
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