Che cos’è la liofilizzazione

La liofilizzazione o essiccazione per congelamento è un tipo di processo di conservazione che prevede la rimozione dell’acqua da un prodotto senza farlo passare attraverso lo stato liquido: il prodotto viene innanzitutto congelato e successivamente l’acqua ghiacciata viene trasformata direttamente in vapore. Questo fenomeno è noto come sublimazione e consente di preservare la struttura originale, il colore, il sapore e il valore nutrizionale del prodotto, che non richiede alcuna refrigerazione per durare diversi anni. La liofilizzazione è molto efficace e, a differenza degli altri metodi convenzionali di essiccazione basati sul calore — che possono causare restringimento, indurimento o degradazione di composti sensibili — è un processo delicato. Progettiamo impianti per la liofilizzazione per da oltre 20 anni presso la Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd. Di seguito è riportata una presentazione completa di questa straordinaria tecnologia.

1. La scienza alla base della liofilizzazione: la sublimazione

Il processo di liofilizzazione si basa sul principio della sublimazione, ovvero sulla conversione diretta di una sostanza solida (ghiaccio) in gas (vapore acqueo) senza passare per lo stato liquido. A pressione atmosferica normale, il ghiaccio si fonde in acqua, che successivamente evapora. Tuttavia, in condizioni di vuoto, la pressione è così bassa che il ghiaccio non fonde, ma si trasforma direttamente in vapore. Si ottiene così lo stesso effetto per cui la neve scompare in una giornata molto fredda e soleggiata, senza formare pozzanghere. Un liofilizzatore regola temperatura e pressione per garantire le condizioni ottimali di sublimazione. Il prodotto non si scongela, pertanto la sua struttura cellulare non viene compromessa. Non essendoci acqua liquida, non si verificano restringimenti, movimenti di sostanze solubili né reazioni chimiche. È per questo motivo che il caffè liofilizzato si scioglie immediatamente, le fragole liofilizzate assomigliano alle fragole fresche e i vaccini liofilizzati conservano pienamente la loro efficacia.

2. Il Tre Fasi della liofilizzazione

Il processo di liofilizzazione avviene in tre fasi. Prima fase: congelamento; il prodotto viene congelato a temperature inferiori al suo punto eutettico (di solito -40 °C o inferiore), in modo che tutta l'umidità si trasformi in cristalli di ghiaccio solido. Un congelamento rapido a temperatura uniforme produce cristalli di ghiaccio di piccole dimensioni, che non danneggiano la struttura cellulare. Seconda fase: essiccazione primaria (sublimazione); la pressione nella camera viene ridotta quasi al vuoto (inferiore a 100 Pa) mediante una pompa da vuoto. L'aria calda viene utilizzata per riscaldare i ripiani e il ghiaccio viene quindi evaporato direttamente in vapore. Il vapore viene quindi aspirato e congelato sulle serpentine del condensatore (più freddo rispetto al prodotto). Questa fase elimina il 90–95% di tutta l'acqua. Terza fase: essiccazione secondaria (desorbimento); un leggero aumento della temperatura (+20 °C fino a +50 °C) determina la rimozione delle molecole d'acqua legate, che non si sono trasformate in ghiaccio. L'umidità residua è solo dell'1 -4% e la durata di conservazione dei prodotti liofilizzati è di 20 -30 anni senza conservanti.

3. Componenti principali di un liofilizzatore

Un liofilizzatore è una combinazione di diversi sistemi importanti. Il sistema di refrigerazione raffredda il prodotto e le serpentine del condensatore. Nell'ambito farmaceutico, sono necessarie temperature fino a -85 °C. La camera a vuoto è un recipiente chiuso e in grado di resistere alla pressione, che contiene i ripiani per i prodotti. Deve resistere alla pressione atmosferica esterna e creare un vuoto quasi completo all'interno. I gas non condensabili e l'aria vengono espulsi dalla camera mediante la pompa a vuoto. Nei sistemi industriali, vengono utilizzate pompe di spurgo insieme a soffianti Roots, il che riduce il tempo di ciclo. Il sistema di riscaldamento fornisce ai ripiani un calore uniforme e controllato durante l'essiccazione primaria e secondaria. Infine, il sistema di controllo (solitamente un PLC con interfaccia touchscreen) regola temperatura, pressione e durata del ciclo, modificando automaticamente i parametri per ottenere i migliori risultati. Tutti questi sistemi sono progettati per essere energeticamente efficienti e affidabili, realizzati in acciaio inossidabile e certificati CE dagli ingegneri di Jiangsu Bolaike.

4. Applicazioni di Liofilizzazione in Diversi Settori

L'elenco dei settori industriali in cui viene utilizzata la liofilizzazione è estremamente ampio. Nel settore alimentare, essa consente la produzione di caffè istantaneo di alta qualità, frutta e verdura liofilizzate da impiegare in cereali e snack, cibi pronti al consumo per escursioni ed emergenze, con una durata di conservazione pari a 25 anni o più. Nel settore farmaceutico, viene utilizzata per liofilizzare vaccini, antibiotici e kit diagnostici senza necessità di refrigerazione; ciò risulta essenziale per la distribuzione di tali prodotti in regioni remote. Nel settore nutraceutico, consente la conservazione di probiotici, estratti vegetali, integratori alimentari ed enzimi. La liofilizzazione è inoltre impiegata per la conservazione a lungo termine di campioni biologici (plasma sanguigno, tessuti), fiori e persino reperti museali. I liofilizzatori prodotti da Jiangsu Bolaike trovano applicazione nei settori alimentare, ortofrutticolo, del caffè, dei fiori, degli estratti vegetali, dei prodotti ittici, dei nutraceutici e dei prodotti biologici e chimici, godendo di grande affidabilità presso i clienti in Europa, Asia e Americhe.

Conclusione

La liofilizzazione è un processo in tre -liofilizzazione e metodo di essiccazione che elimina l'acqua attraverso la sublimazione, preservando struttura, colore, valore nutrizionale e sapore per decenni. Si basa su sistemi precisi di refrigerazione, vuoto, riscaldamento e controllo. Le applicazioni includono alimenti, prodotti farmaceutici, nutraceutici e conservazione biologica. Con oltre 20 anni di esperienza, certificazioni ISO9001 e CE e oltre 56 brevetti nazionali, Jiangsu Bolaike fornisce attrezzature per la liofilizzazione efficienti e a basso consumo energetico, adatte per uso domestico, in laboratorio, nel settore farmaceutico e nelle applicazioni industriali. Contattateci subito per discutere le vostre esigenze di liofilizzazione o per prenotare una visita alla nostra fabbrica di Changzhou, in Cina.