Tecnologie di liofilizzazione per applicazioni alimentari e farmaceutiche

In questo elaborato si esporrà l’operazione unitaria di liofilizzazione in campo alimentare e farmaceutico.
La liofilizzazione nasce nel 1906 in Francia da un’invenzione dei ricercatori Arsène d’Arsonval e Frederic Bordas presso il Collège de France, che sperimentarono per la prima volta la conservazione di sieri e di vaccini.
Questo particolare procedimento di essiccazione era conosciuto in tempi molto antichi dai popoli Inca del Sud America, utilizzato per conservare svariati alimenti, come le patate e le carni, esponendoli al gelo di notte e facendone evaporare l’acqua al sole di giorno. La seconda guerra mondiale accelerò lo sviluppo del procedimento di liofilizzazione. Il Ministero della Difesa americano riconobbe in essa un metodo ideale per conservare più a lungo il plasma sanguigno e la penicillina. Alcuni decenni più tardi anche la NASA si convinse dei vantaggi del procedimento ed ancora oggi applica il principio della liofilizzazione per limitare al massimo il peso ed il volume dei carichi alimentari negli shuttles. Questo processo si basa su due importanti trasformazioni fisiche, quali il congelamento e la sublimazione. A differenza dei tradizionali metodi di essiccamento, non si aumenta la temperatura del materiale, ma la si diminuisce rapidamente. La necessità di sviluppare la tecnologia del freeze-drying si deve al fatto che gli altri processi di essiccamento apportano modifiche significative alle proprietà chimico-fisiche delle sostanze organiche trattate. Il prodotto crio-essiccato infatti preserva le proprietà organolettiche originarie, conserva la forma, il colore, il sapore, il contenuto in vitamine ed infine, l’elevata porosità lo rende facilmente igroscopico. Tutte queste caratteristiche rendono la liofilizzazione un’operazione che presenta il miglior prodotto secco. L'obiettivo è rendere le sostanze più resistenti ai fenomeni di degradazione nel tempo, sopprimendo l'attività microbica dell'acqua.
Lo sviluppo del freeze-drying nei settori farmaceutico e alimentare, si deve in gran parte agli studi condotti negli anni '60. Esempi di prodotti liofilizzati sono vaccini, farmaci, antibiotici, batteri, sieri, diagnostici, prodotti contenenti proteine e biotecnologici, cellule e tessuti, prodotti termolabili o instabili in soluzione e prodotti chimici come i catalizzatori.
Si approfondiranno alcune tra le più importanti applicazioni, come la conservazione di alimenti destinati ai viaggi spaziali e si analizzerà la tecnologia applicata a sieri e vaccini.