Tecniche di separazione e isolamento dei prodotti di reazione Uno dei problemi principali cha si incontra alla fine di una reazione chimica è quello dell’isolamento dei prodotti di reazione. Se i prodotti sono liquidi o solidi, alla fine della reazione si trovano in miscela con altre sostanze in una sola fase (miscela omogenea) o in più fasi (miscela eterogenea). Si possono presentare vari casi:

Tipo di miscela Tecnica di separazione

Sistemi eterogenei solido-liquido Decantazione

Filtrazione

Centrifugazione

Sistemi eterogenei solido-solido Estrazione con solventi

Sublimazione

Sistemi eterogenei liquido-liquido Separazione meccanica delle fasi con imbuto separatore

Sistemi omogenei solido-liquido Cristallizzazione

Estrazione con solventi

Sistemi omogenei liquido-liquido Distillazione

Dopo aver isolato i prodotti dalla miscela di reazione spesso è necessariopurificarli. Esistono vari metodi:

Tipo di prodotto Tecnica di purificazione

Solidi Ricristallizzazione

Essiccamento

Liofilizzazione

Cromatografia

Liquidi Disidratazione con agenti essiccanti

Distillazione

Cromatografia

Metodi utilizzati per valutare la purezza delle sostanze organiche

Misura di costanti fisiche

Punto di fusione

Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale la fase solida e quella liquida sono in equilibrio; La fusione avviene in un intervallo di temperatura più o meno grande che fornisce un eccellente criterio di purezza delle sostanze solide. La presenza di impurezze, infatti, provoca normalmente:

1) un abbassamento della temperatura di fusione 2) un allargamento dell’intervallo di temperatura fra l’inizio e la fine del

processo; Il punto di fusione di una sostanza pura è una proprietà fisica di detta sostanza, che può essere usata per identificarla.

Si annotano due temperature: la prima relativa al momento i cui si nota la prima gocciolina di liquido; la seconda al momento in cui l’intera massa cristallina si è trasformata in un liquido.Una sostanza si considera ad elevato grado di purezza quando fonde nettamente in un intervallo di 0.5-1 °C.

La misura è tanto più precisa quanto più lentamente si fa aumentare la temperatura del bagno: un riscaldamento troppo rapido infatti non permette di seguire bene il processo di fusione e può dare luogo ad un errore dovuto ad un ritardo della lettura.

Conveniente fare due misurazioni: una rapida per valutare l’ordine di grandezza del p.f., e una seconda misura più accurata in cui, in prossimità del p.f. la T viene incrementata di 1 °C/minuto

Alcune sostanze decompongono alla fusione come si nota dal fatto che si ha un forte imbrunimento del campione. In questo caso si scriverà ad es. T = 200°C dec.

Punto di ebollizione

Un’idea abbastanza precisa del grado di purezza di un liquidopuò essere data dal suo intervallo di distillazione. Durante laraccolta del distillato la temperatura non rimane costante, mavaria tra un limite inferiore ed uno superiore che dipendonorispettivamente dalle impurezze più volatili e meno volatili;

Il distillato sarà tanto più puro quanto più ristretto è l’intervalloentro cui viene raccolto. Un liquido distillato entro 0.5-1 °C sipuò considerare sufficientemente puro per la maggior partedelle applicazioni.

Filtrazione

La filtrazione consiste nel far passare la miscela da separareattraverso uno strato di materiale poroso che trattiene la fase solida elascia passare quella liquida. I pori devono essere abbastanza piccolida trattenere anche le particelle solide più fini, pur mantenendo unabuona velocità di filtrazione.

Decantazione

Metodo di separazione di un materiale eterogeneo che sfrutta la diversa densità dei suoi componenti. Il metodo consiste nel porre il materiale in acqua e nell’asportare le componenti che via via vengono a depositarsi sul fondo – se sono più dense dell’acqua – o a portarsi in superficie, se hanno una densità minore di quella dell’acqua. Il metodo viene utilizzato, ad esempio, per la purificazione dell’acqua di fiume, o per la depurazione delle acque nere.

La decantazione è la tecnica più semplice per separare una fase liquida da una solida. Consiste nel lasciare depositare il solido per gravità su fondo del recipiente, travasando poi da quest’ultimo la maggiore quantità possibile di liquido.

I supporti filtranti più utilizzati sono:

Carta da filtro: è costituita da cellulosa e cotone. Esistono incommercio vari tipi di carta con diverse resistenze meccaniche,velocità di filtrazione, capacità di carico e purezze chimiche.

Carta di fibra di vetro: presenta un maggior potere di ritenzione diparticelle molto piccole, pur mantenendo una elevata velocità difiltrazione. E’ inoltre molto resistente al calore e a tutti gli agentichimici.

Membrane filtranti: pellicole molto sottili formate da esteri dicellulosa con pori molto piccoli di dimensioni costanti. Hannopotere di ritenzione elevato, ma capacità e velocità di filtrazionemolto ridotte. Sono usate soprattutto nelle ultrafiltrazioni in campobiologico.

Setti di vetro poroso: sono incorporati in alcuni apparecchi filtranti esono adatti specialmente nelle filtrazioni a pressione ridotta.

La filtrazione si effettua con metodi diversi a seconda che si voglia conservarela fase solida, quella liquida o entrambe le fasi.

Filtrazione con recupero della fase liquida

La filtrazione può essere eseguita con un filtro pieghettato, che presenta lamassima superficie filtrante ed ha quindi una velocità di filtrazione elevata.Il filtro deve avere dimensioni sufficienti a contenere tutto il solido, viene inseritoall’interno di un imbuto e deve arrivare un centimetro al di sotto del bordodell’imbuto. Per fare aderire il filtro all’imbuto lo si bagna con una piccolaquantità di liquido uguale a quello da filtrare.L’imbuto opportunamente sostenuto deve trovarsi sopra al recipiente incui viene raccolta la fase liquida. La coda dell’imbuto deve essereappoggiata alla parete interna del recipiente per evitare schizzi el’estremità non deve mai essere immersa nel liquido sottostante.

Filtrazione con recupero della fase solida

Se interessa recuperare la fase solida bisogna effettuare la filtrazionecon un filtro piano.La tecnica di filtrazione è identica a quella descritta nel casoprecedente.

Filtrazione in depressione

In molti casi la filtrazione eseguita per gravità procede con velocitàmolto basse. Questo comporta diversi svantaggi: evaporazione delliquido, cristallizzazione di sostanze nel gambo dell’imbuto,assorbimento di umidità da parte del precipitato e del filtrato. Il metodopiù semplice per aumentare la velocità di filtrazione è quello diprodurre tra la superficie esterna e quella interna del filtro, unadifferenza di pressione maggiore di quella idrostatica esercitata dalliquido. Le metodiche utilizzate sono due:

Filtrazione sotto pressione: si aumenta la pressione al di sopradel filtro;

Filtrazione in depressione: si riduce la pressione al di sotto delfiltro.

Il primo metodo viene impiegato in alcune filtrazioni di tipoindustriale, nelle filtrazioni in ambiente inerte e in quelle di liquidimolto viscosi.

Il secondo metodo è molto più semplice e viene utilizzato nellamaggior parte dei casi.

Come recipiente di raccolta si utilizza una beuta codata da vuoto,di vetro più spesso delle beute comuni. Al tubo laterale si applicaun tubo di gomma collegato ad una pompa aspirante. Se si usauna pompa ad acqua bisogna interporre tra la beuta da vuoto ela pompa una bottiglia di guardia o un valvola anti-risucchio

Gli imbuti per filtrazione in depressione sono di vari tipi:

Imbuti di Buchner: imbuti di porcellana o vetro muniti di una piastrapiana traforata su cui si appoggia un disco di carta da filtro chedeve avere un diametro abbastanza grande da coprire tutti i fori,ma non tanto da essere ripiegato. L’imbuto si applica alla beuta davuoto attraverso un cono di gomma di dimensioni opportune.

Imbuti di Hirsch: imbuti a forma conica utili per piccole quantità disostanza.

Imbuti di vetro a setto poroso: sono simili ai Buchner ma nonrichiedono carta da filtro.

I filtri di vetro presentano diversi vantaggi rispetto a quelli di carta:

Non vengono attaccati da acidi, alcali diluiti, o sostanze corrosive; Si puliscono con facilità e possono essere riutilizzati

indefinitamente; Hanno porosità definita e costante e danno quindi risultati

riproducibili.

Dopo aver posizionato l’imbuto, si bagna il filtro con una porzione del liquido da filtrare; durante l’aspirazione bisogna evitare un’aspirazione troppo forte che potrebbe provocare l’otturamento dei pori della carta o la formazione di uno strato compatto e poco permeabile. Durante il travaso del materiale da filtrare bisogna fare in modo che il precipitato si depositi sul filtro in uno strato compatto senza crepe o cavità. Alla fine del trasferimento del materiale da filtrare nell’imbuto, si comprime il precipitato e si prolunga il drenaggio del liquido per qualche minuto. Si lava poi il precipitato con un opportuno solvente disperdendolo con una bacchetta in modo che venga bagnato in modo uniforme, facendo attenzione a non lacerare o spostare il filtro di carta. La sostanza filtrata viene poi asportata dal filtro, asciugata con carta da filtro e posta in stufa o essiccatore.

Filtrazione in depressione: possibili inconvenienti Inconveniente Possibili cause Rimedi Il solido passa al di sotto del filtro

Disco di carta sollevato dal fondo Disco forato, lacerato o spostato Disco troppo piccolo Disco troppo grande!!! Precipitato troppo fine

Comprimere il precipitato Trasferire la miscela in un altro imbuto con filtro adeguato idem idem

Il filtrato ribolle o produce schiuma

Liquido troppo volatile Liquido troppo caldo

Diminuire l’aspirazione Raffreddare la miscela e la beuta di raccolta

Il filtrato schizza e viene aspirato nella coda laterale

Liquido troppo volatile Beuta troppo piena Gambo dell’imbuto troppo corto o disposto male

Diminuire l’aspirazione Raffreddare la miscela e la beuta di raccolta Vuotare la beuta o usarne una più grande Aggiustare la posizione dell’imbuto

CentrifugazioneLa centrifugazione è una tecnica che consente di separare le fasi di una miscela eterogenea (sospensione, emulsione) in maniera più rapida ed efficiente rispetto alla comune sedimentazione ed alla filtrazione. Questa tecnica è basata sulla forza centrifuga che agisce su un corpo rotante su una traiettoria circolare; L’accelerazione centrifuga fa sì che la separazione sia molto più veloce che nella normale sedimentazione per gravità. La sedimentazione è possibile solo se il solido ha densità superiore rispetto al liquido, se il solido galleggia, la separazione non può essere effettuata per sedimentazione, ma per filtrazione centrifuga.Considerazioni analoghe valgono per la separazione di due fasi liquide immiscibili (emulsione): in questo caso è sufficiente che i due liquidi abbiano densità diversa perché si possa effettuare la separazione in centrifuga.

E’ molto importante che i pesi siano distribuiti nel rotore in maniera simmetrica in modo che il baricentro del rotore si trovi sull’asse di rotazione. Infatti, quando si supera una certa frequenza critica la parte mobile tende a ruotare attorno al proprio baricentro e, se questo non coincide con l’asse geometrico di rotazione, la centrifuga vibra ed il moto tende a diventare instabile fino a provocare la rottura delle provette.La separazione della fase solida da quella liquida si può ottenere con due metodi diversi:Per sedimentazione centrifuga; Per filtrazione centrifuga su un supporto poroso;

Sedimentazione centrifugaSi usa di preferenza quando la fase solida è cristallina, compatta e di densità maggiore di quella liquida; produce una superficie di separazione netta e pulita e dà buoni risultati anche quando il precipitato è di tipo gelatinoso.Si effettua di solito in provette a pareti spesse con il fondo conico. La robustezza delle pareti è essenziale perché la pressione idrostatica all’interno della provetta raggiunge valori molto elevati durante la centrifugazione.La centrifugazione si esegue nel modo seguente:Con una apposita bilancia si equilibrano le provette da introdurre in posizione simmetrica nella centrifuga;Le provette di ciascuna coppia si introducono nei canestri metallici situati da parti opposte rispetto all’asse di rotazione, si accende il motore e si aumenta gradualmente la velocità;Si mantiene la velocità massima per il tempo necessario e poi la si riduce gradualmente fino a zero. Una volta spento il motore bisogna attendere che il rotore si fermi senza frenarlo con le mani;Si tolgono delicatamente le provette e si asporta con cautela il liquido e si lava il precipitato, ripetendo poi la centrifugazione.

Filtrazione centrifuga

E’ il metodo più efficiente per separare un solido dal liquido in cui è sospeso ed è adatto soprattutto quando è richiesto un drenaggio delle acque madri quanto più completo possibile, come ad esempio nella cristallizzazione frazionata. La quantità residua di liquido che resta aderente alle particelle solide viene ridotta, con questo metodo a valori molto più bassi di quelli ottenuti con i comuni metodi di filtrazione; la differenza è particolarmente evidente con precipitati molto fini che trattengono grandi quantità di liquido.

Una filtrazione centrifuga si esegue con apposite provette munite di un supporto filtrante che trattiene la fase solida e di una camera inferiore che raccoglie la fase liquida.L’apparecchio una volta montato viene capovolto e inserito in centrifuga. A centrifugazione avvenuta si estrae il supporto che contiene la fase solida.La filtrazione centrifuga è particolarmente adatta per piccole quantità di sostanza, per le quali la filtrazione normale è resa difficoltosa dalle forze di capillarità.

La cristallizzazione La cristallizzazione è il fenomeno per cui una sostanza passa allo stato cristallino. In un sistema a due soli componenti (soluto e solvente), la cristallizzazione dovrebbe iniziare in teoria quando la soluzione è satura. Questa condizione si può raggiungere in vari modi.

Evaporando il solvente; Raffreddando la soluzione; Aggiungendo un sale molto solubile; Diluendo con un solvente insolubilizzante.

Quando la cristallizzazione è iniziata, questi processi provocano l’ingrossamento dei cristalli già formati o la formazione di nuovi cristalli.

In pratica può avvenire che, pur superando la concentrazionecorrispondente alla saturazione, il composto non cristallizzi(sovrasaturazione), oppure si separi in forma semifusa o amorfa.Questo avviene perché i due stadi in cui si divide la cristallizzazione(formazione dei nuclei e accrescimento) hanno velocità variabili infunzione della temperatura e della viscosità della soluzione e possonoessere inibiti in presenza di impurezze.

La cristallizzazione richiede pazienza e perseveranza!

La cristallizzazione spontanea di un prodotto di sintesi è da ritenersi un casofortunato. Di solito sono infatti presenti impurezze di vario genere che ènecessario allontanare per il buon esito della cristallizzazione.

I metodi per eliminare le impurezze variano a seconda della loro natura. L’acquaad esempio può essere eliminata per trattamento con una sostanza essiccante;altre impurezze possono essere eliminate per estrazione con solventi otrattando la miscela con sostanze ad alto potere adsorbente (allumina, carboneattivo).Il carbone attivo è particolarmente utile per rimuovere impurezze colorate.

Una volta eliminate le impurezze bisogne cercare di provocare la nucleazione.Questa può avvenire spontaneamente all’interno della soluzione (nucleazioneomogenea) oppure all’interfaccia tra la parete del recipiente o di particellesospese e la soluzione (nucleazione eterogenea).

Il metodo più comune per provocare la nucleazione eterogenea consistenello sfregamento con una bacchetta di vetro o una spatola delle paretide recipiente, in modo da staccare dei frammenti microscopici di vetroche funzionano da centri di cristallizzazione.

Se questo metodo non porta alla cristallizzazione si lascia la soluzionesotto agitazione oppure a riposo in frigorifero in un recipiente chiuso. Iltempo necessario per la nucleazione può essere anche molto lungo.

E’ sempre opportuno effettuare delle prove di cristallizzazione su piccolequantità in modo da individuare quali siano le condizioni migliori e perottenere alcuni cristalli che possono servire come germi dicristallizzazione quando si opererà in grande.

Le sostanze basso-fondenti sono quelle che cristallizzano con maggiore difficoltà;si separano infatti spesso sotto forma di solidi cerosi, o gocce oleose,specialmente in presenza di impurezze.

Alcuni accorgimenti per facilitare la cristallizzazione di queste sostanze sono:

Operare a temperatura ambiente senza raffreddare la soluzione; Non usare sostanze insolubilizzanti; Separare l’olio; scioglierlo in un solvente bassobollente e fare evaporare

lentamente la soluzione a freddo; Trattare l’olio con un solvente in grado di estrarne le impurezze;

Difficoltà analoghe si incontrano nella cristallizzazione di sostanze igroscopiche,in questo caso è necessario proteggere la sostanza dall’umidità utilizzando unessiccatore.

Purificazione di composti solidi

Il metodo più utilizzato per la purificazione di sostanze solide è la ricristallizzazione.

Ricristallizzazione

Il termine ricristallizzazione indica il ritorno alla fase solida cristallina di un composto solido che è stato portato in soluzione con un solvente adatto. Scelta del solvente:

La solubilità delle impurezze deve essere diversa da quella del prodotto da purificare;

il solvente ideale è quello in cui la sostanza da purificare mostra una netta differenza di solubilità al variare di T. (molto solubile a caldo e poco solubile a freddo).

le impurezze devono avere un profilo di solubilità diverso dalla sostanza da purificare (o essere presenti in piccola quantità)

Si devono ottenere cristalli ben formati;

Il procedimento da seguire è il seguente:

Scelta del solvente; Dissoluzione della sostanza a caldo; Filtrazione a caldo per eliminare residui insolubili; Cristallizzazione della sostanza per evaporazione,

raffreddamento o aggiunta di insolubilizzanti; Filtrazione in depressione per eliminare le acque madri; Lavaggio del precipitato; Eventuale concentrazione delle acque madri per recuperare una

maggiore quantità di sostanza;

Scelta del solvente: prova in piccolo (in provetta o palloncino) si prende una piccola quantità di sostanza, si scioglie in un solvente e si scalda all’ebollizione; si possono presentare i seguenti casi:

1. La sostanza è insolubile: cambio solvente 2. La sostanza è solubile a freddo: cambio solvente

3. La sostanza è solubile a caldo: si fa raffreddare la soluzione;

si possono verificare tre casi:

a. Si forma un precipitato cristallino: il solvente è adatto per la ricristallizzazione;

b. Non si ottiene un precipitato: si cerca di indurre la formazione di

cristalli. Se non si ottiene un precipitato si cambia solvente

c. Si ottiene un olio

La formazione di un olio può essere dovuto a due fattori:

1. la sostanza è bassobollente: si immerge la provetta in un bagno di ghiaccio e si disperdono le gocce d’olio con agitazione energica oppure si ridiscioglie l’olio concentrando lentamente la soluzione a freddo;

2. raffreddamento troppo brusco: si diluisce la soluzione fino a che l’olio non si ridiscioglie o si tenta di nuovo la cristallizzazione raffreddando molto più lentamente.

Ricristallizzazione in grande:si opera in un pallone (di appropriate dimensioni) munito di ricadere e il riscaldamento viene fornito con il termomanto.

Alla soluzione fredda va aggiunto un ebollitore =pezzetto di ceramica o vetro poroso che favorisce un’ebollizione regolare e continua, senza schizzi. Contiene delle cavità piene d’aria che funzionano come nuclei di formazione del vapore. Se la soluzione viene raffreddata le cavità si riempiono di liquido e l’ebollitore non funziona più, va sostituito.

Quando il solido è tutto sciolto si raffredda prima a temperatura ambiente e si grattano le pareti del pallone.Poi, se necessario, si raffrredda in bagno di acqua e ghiaccio.

Per una migliore purificazione è meglio una ricristallizzazione lenta

Ricristallizzazione da due solventi: si scioglie il prodotto in un solvente nel quale è solubile e si aggiunge poi poco alla volta un secondo solvente nel quale il prodotto è insolubile fino a che si osserva un inizio di precipitazione. Esempi di miscele: H2O/EtOH; MeOH/etere; isopropanolo/etere isopropilico; acetato di etile/esano

Essiccamento

L'essiccamento è un processo consistente in pratica in una separazione solido-liquido avente come caratteristica principale il rapporto particolarmente alto tra il contenuto di solido e di liquido nel prodotto ottenuto, rapporto che variare tra circa 5 e un virtuale infinito. Per valori più bassi del rapporto si parla in genere di evaporazione. Nella grande maggioranza dei casi, il liquido da separare è un solvente, e quasi sempre acqua.

I prodotti ricristallizzati devono essere essiccati ponendoli in un essiccatore, in una stufa o in pistole essiccanti. Gli essiccatori sono contenitori sul cui fondo si pone una sostanza essiccante; nella parte superiore si pone una piastra di porcellana su cui sono appoggiati i prodotti da essiccare. Sono contenitori il cui coperchio va siliconato per assicurare la massima tenuta; esistono anche essiccatori che posso essere collegati ad una pompa da vuoto. Le stufe consentono di essiccare grandi quantità di sostanza, molto efficaci sono le stufe collegate con una pompa da vuoto. Le pistole essiccanti sono utili per piccole quantità di solido.

La Sublimazione

Anche se di più limitata applicazione rispetto alla cristallizzazione, la sublimazione rappresenta una valida procedura di purificazione di composti organici solidi. SUBLIMAZIONE = passaggio di una sostanza dallo stato solido a quello gassoso o il corrispondente passaggio inverso, senza passare attraverso lo stato liquido.

La sublimazione è possibile solo quando P < Pt e T < Ttsolido

liquido

vapore

Pre

ssio

ne

Temperatura

t

La tecnica della sublimazione può essere utilizzata con composti che abbiano una tensione di vapore piuttosto elevata ad una temperatura inferiore alla temperatura di fusione, così che il vapore si formi rapidamente e possa ricondensare come solido su di una superficie raffreddata. I vapori condensati costituiscono il sublimato.Perché la purificazione risulti efficace è necessario che le impurezze presenti nel campione abbiano una tensione di vapore significativamente diversa da quella del composto che si vuole purificare, in modo che o restino nel residuo oppure vengano rimosse nel sublimato iniziale.

Le tecniche di sublimazione più importanti sono due:1. A pressione atmosferica;2. A pressione ridotta;

Il primo metodo è applicabile solo a sostanze che hanno il punto triplo al di sotto di 1 atm, l’altro è applicabile anche a sostanze che hanno punto triplo al di sopra di 1 atm. Se si opera a pressione ridotta è possibile operare a T più bassa e quindi diminuisce il rischio di decomposizione termica del prodotto

Semplice apparecchio di sublimazione. L'acqua, solitamente fredda, viene fatta circolare con lo scopo di diminuire la temperatura per permettere il deposito del sublimato.1 Ingresso acqua di raffreddamento 2 Uscita acqua di raffreddamento 3 Linea gas/vuoto 4 Camera di sublimazione 5 Sublimato 6 Composto da purificare 7 Riscaldamento esterno

La caratteristica essenziale di un apparecchio per sublimazione è la presenza di due superfici interne a temperatura diversa: su quella più calda si pone la miscela da sublimare (vaporizzatore), su quella più fredda si condensa il sublimato (condensatore).

La liofilizzazione (in inglese detta anche freeze-drying) è un processo tecnologico che permette l'eliminazione dell'acqua da una matrice organica. Viene principalmente utilizzato nell'industria farmaceutica su matrici biologiche, secondariamente per la conservazione di alimenti, quando non siano utilizzabili tecniche più economiche.Il metodo comprende due processi fisici: la surgelazione e la sublimazione. 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, poichè si lavora con valori di pressione molto al di sotto di 6,10 mbar (o 4,58 mmHg) che corrisponde al punto triplo dell'acqua. Il vapore acqueo estratto deve essere catturato per congelamento su serpentine fredde, mentre i gas incondensabili vengono aspirati dalla pompa da 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 ripristinabilie durante la reidratazione.

Surgelazione o congelamento rapido, con varie metodologie, a –30° / -50°C, in fiale (es. colture di cellule), in contenitori (es. baby-foods), o allo stato sfuso in vassoi metallici (es. carni, verdure e frutta). Un congelamento troppo rapido con produzione di numerosi cristalli di ghiaccio intracellulari non è desiderabile, poiché la sublimazione è difficile o lenta all’interno delle cellule. Un congelamento più lento, al contrario, produce cristalli grandi che sublimano rapidamente ma possono danneggiare le strutture cellulari; la scelta del ciclo termico dipende dal substrato e dalle caratteristiche che se ne vogliono preservare.

•Sublimazione o essiccamento primario: la sublimazione comincia a –20°C con vuoto inferiore a 1.33 mbar, con riscaldamento per conduzione o per irraggiamento da piastre metalliche percorse internamente da olio caldo, condotto in modo da fornire in ogni istante al prodotto il calore latente di sublimazione. Il calore viene trasferito dalla piastra alla superficie del prodotto e da questo al fronte di sublimazione, ove si trova presenza di prodotto congelato e di prodotto già essiccato. Il fronte di sublimazione man mano avanza verso l’interno del prodotto e lo strato esterno essiccato agisce come un isolante via via più efficiente dei cristalli di ghiaccio interni, per cui serve più calore. Il vapore si trasferisce dal fronte di sublimazione all’esterno creando una struttura porosa. Impianti più moderni avvicinano man mano le piastre radianti contro il prodotto fornendo calore per conduzione. Il vapore d’acqua deve essere rimosso dalla camera di sublimazione o per congelamento su serpentine refrigerate oppure con mezzi essiccanti.

Desorbimento o essiccamento secondario: un piccolo quantitativo di acqua resta, dopo l'essiccamento primario, come monostrato molecolare adsorbito alla superficie porosa del substrato. Quest'acqua residua viene parzialmente asportata facendo innalzare la temperatura superficiale (non più di 60 °C) ed eventualmente abbassando la pressione (0.13-0.67 mbar). In questa fase l’umidità residua passa dal 10% all'1% – 3% finale. Il riscaldamento radiante è il più usato (soprattutto in campo alimentare), ma è stato introdotto anche il riscaldamento con microonde, con numerosi vantaggi, come la diminuzione di imbrunimenti superficiali e la facilità di controllo.

In relazione alla quantità, alla natura ed 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. Il confezionamento finale 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:Conservazione a temperatura ambiente Facilità di trasporto perché molto leggeri (cibo degli astronauti) Minime modifiche strutturali Rapida e completa reidratabilità Odore, sapore, colore e nutrienti abbondantemente rispettati L'unico svantaggio è il costo particolarmente elevato