Tracce di tecniche di liofilizzazione per conservare gli alimenti si rilevano già negli antichi Incas. Oggi, questa tecnologia viene usata commercialmente per migliorare la conservazione mantenendo il sapore e le qualità nutrizionali di vari prodotti quali il caffè, le spezie o alimenti da trekking.
La popolazione degli antichi Incas in Peru ne era a conoscenza: la liofilizzazione dei cibi è efficace. Le patate e altri cereali che venivano immagazzinati sulle cime delle montagne di Machu Picchu duravano più a lungo di altri alimenti ed erano più leggeri e facili da trasportare. Gli indiani usavano il clima montano- con temperature che di notte scendono sotto lo zero- e la bassa pressione delle altitudini elevate per congelare i cibi e vaporizzare lentamente il ghiaccio e l’acqua all’interno.1
Alimenti solidi e medicine
La liofilizzazione o crioessicazione, è stata utilizzata come tecnica commerciale solo negli anni ’30. Veniva utilizzata per conservare il plasma senza necessità di refrigerazione, e anche per avere caffè istantaneo. Da allora la tecnica è stata applicata per la conservazione di centinaia di tipi diversi di cibi e medicine.1
La tecnica “moderna” di liofilizzazione richiede l’uso di un macchinario speciale: il liofilizzatore. Questa macchina ha una grande camera per il congelamento e una pompa a vuoto per rimuovere l’umidità. Il trattamento consta di quattro stadi: 1) congelamento per fornire le condizioni per un’essicazione a basse temperature, 2) applicazione del vuoto per permettere all’acqua/solvente congelato nel prodotto di vaporizzare senza passare attraverso la fase liquida, cioè la sublimazione, 3) applicazione di calore per accellerare la sublimazione, 4)condensazione per rimuovere il solvente vaporizzato dalla camera a vuoto convertendolo di nuovo in solido. 1,2
Dato che il processo di congelamento è veloce, si formano solo piccoli cristalli di ghiaccio. Un congelamento lento provocherebbe molti cristalli più grandi che possono danneggiare la struttura del prodotto penetrando attraverso le pareti cellulari. Nello stadio del vuoto, la bassa pressione impedisce ai prodotti congelati di sciogliersi e accellera lo stadio successivo del processo, lo stadio di essicazione primario.3 La sublimazione del ghiaccio assicura che la struttura del prodotto rimanga intatta.3 Durante il primo stadio di essicazione, circa il 95% di acqua viene rimossa dal prodotto. Nel secondo stadio di essicazione- che a volte ha luogo ad alte temperature- viene rimossa anche l’acqua che è legata alle proteine e ai carboidrati all’interno del prodotto. 1-3
Alta qualità
La liofilizzazione può portare ad un contenuto di umidità estremamente basso dell’1-4%, impedendo ai batteri e alle muffe di crescere e agli enzimi di indurre reazioni chimiche che deteriorano il prodotto. I prodotti liofilizzati hanno una lunga conservazione: in una confezione sigillata protetta dall’umidità, dalla luce e dall’ossigeno possono essere conservati a temperatura ambiente per molti anni.1,2
Dopo la reidratazione, i prodotti liofilizzati possono avere un sapore, una consistenza e un aspetto migliore rispetto ad altre tecniche di conservazione.1,2 Per esempio, l’essicazione della frutta ne causa il restringimento, un fenomeno che non avviene con la liofilizzazione.
Paragonati ai prodotti essiccati all’aria o mediante spray, i prodotti liofilizzati possono essere reidratati velocemente, poichè il processo lascia dietro pori microscopici. I pori sono creati dal ghiaccio che scompare in seguito alla sublimazione.1-3
Vi sono comunque anche degli svantaggi nella liofilizzazione: è da 4 a 8 volte più costosa di una tecnica come l’essicazione all’aria o mediante spray e consuma da 2 a 5 volte più energia. Inoltre, dato che la liofilizzazione è un processo elaborato richiede molte manipolazioni e i tempi di essicazione sono notevolmente più lunghi di altri metodi di essicamento.2 Vi possono essere anche problemi con la rancidità ossidativa nei prodotti liofilizzati a causa del basso contenuto di umidità. Perciò alcuni prodotti, ad es. le carni, possono richiedere l’aggiunta di antiossidanti. Per queste ragioni, la liofilizzazione viene usata solo per prodotti dove la qualità è molto importante, come i nutraceutici, i vaccini, gli antibiotici, il caffè istantaneo, le verdure, erbe e spezie, alimenti da trekking, frutta, cereali per la colazione, alimenti per astronauti, minestre istantanee, farmaci di alto valore e pigmenti.1-3,5
Tagliare i costi
L’industria alimentare sta cercando un sistema per aumentare il numero di applicazioni in modo economico. Per esempio, è stato sviluppato un approccio chiamato liofilizzazione attiva che riduce la manipolazione e i tempi di essicazione. Vi sono anche sviluppi verso la liofilizzazione in condizioni atmosferiche anzichè sottovuoto, risparmiando così energia. Un’altra direzione è focalizzata sulla combinazione di un pre-essiccamento convenzionale seguito da una liofilizzazione per la fase finale di essiccazione. Questo riduce il tempo di essiccamento e l’uso di energia.2,4,6
Bibliografia
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FOOD TODAY 07/2009
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