La cristallizzazione è un processo di separazione e di purificazione largamente usato sia in campo industriale che in laboratorio.
Durante un processo di cristallizzazione atomi, ioni o molecole si aggregano tra loro dando luogo a un cristallo ovvero a una struttura molto organizzata.
Principio della cristallizzazione
Il principio della cristallizzazione si basa sulla limitata solubilità di un composto in un solvente in determinate condizioni ed è particolarmente influenzato dalla temperatura.
La cristallizzazione avviene in genere per precipitazione da una soluzione: il raffreddamento di una soluzione soprassatura di un soluto in un dato solvente comporta una diminuzione di solubilità con formazione di cristalli. E’ quindi necessario che la sostanza da separare sia molto solubile a caldo e poco solubile a fredda.
Le dimensioni e l’abito cristallino delle particelle che costituiscono il precipitato dipendono dalle caratteristiche della particolare sostanza, dalle condizioni di precipitazione e dal trattamento che esso ha subito dopo la precipitazione. Se il precipitato è di tipo ionico gli ioni si combinano già nella soluzione soprassatura per formare associazioni ioniche o grappoli. Quando questi ultimi raggiungono determinate dimensioni formano nella soluzione una fase solida e si ingrossano gradualmente per deposizione di altri ioni provenienti dalla soluzione soprassatura. I grappoli sono detti anche cristalliti o germi o più generalmente nuclei e hanno piccole dimensioni. Trascorso un certo tempo detto periodo di induzione i cristalli assumono dimensioni visibili all’occhio umano.
In natura avvengono molti processi di cristallizzazione come la formazione delle pietre preziose, dei cristalli di neve, delle stalattiti e delle stalagmiti.
Preparazioni alimentari
La cristallizzazione riveste un ruolo importante nelle preparazioni alimentari, nella loro raffinazione e nella loro conservazione.
La cristallizzazione viene sfruttata per variare la consistenza di alcune preparazioni come il gelato, il fondente, il caramello e il cioccolato ed inoltre il controllo della cristallizzazione riveste un ruolo fondamentale quando si congelano i cibi.
Se si vogliono preparare in casa dei cioccolatini o se si vuole rivestire una torta con il cioccolato è necessario temprare la cioccolata: dopo che la cioccolata è stata fusa è necessario controllare la temperatura durante la fase di raffreddamento in modo che si formino cristalli di piccolissime dimensioni.
L’aspetto poco lucido o granuloso della cioccolata così come la fioritura bianca che a volte compare su di esso indica la formazione di cristalli disomogenei che ne alterano l’aspetto
Il burro di cacao contenuto nella cioccolata è infatti polimorfico ovvero assume diverse forme cristalline a seconda dei tempi di raffreddamento e solo la forma indicata come forma cristallina V ottenuta per lento raffreddamento conferisce lucentezza al cioccolato rendendolo piacevole al palato.
Gelato
Il gelato che noi gustiamo ha una composizione complessa e ingredienti ben miscelati: deve essere solido ma morbido, mantenere una forma e sciogliersi lentamente. Lo stesso fluido con cui si prepara il gelato, se messo in freezer, dà infatti un blocco di ghiaccio.
Solo un raffreddamento a temperature fino a qualche grado sotto lo zero unito a una miscelazione continua evita il congelamento dell’acqua presente. SI favorisce la formazione di cristalli di ghiaccio del diametro di 40 micron: in questo modo si ottiene una pasta cremosa caratteristica.
Nel tempo, se il gelato è tenuto per lungo tempo nel freezer i cristalli crescono e il risultato è una consistenza granulosa.
Il processo di cristallizzazione è frequente anche in prodotti di largo consumo come il miele ed in particolare il miele di colza, di tarassaco e di edera che, a causa dell’alto contenuto di glucosio, meno solubile degli altri zuccheri in esso contenuti, tendono rapidamente a cristallizzare ma niente paura basta riscaldare a 45°C per ritrovare la consistenza desiderata.
Un altro processo ben noto è quando il pane diventa raffermo dovuto alla retrogradazione dell’amido che è la reazione inversa alla gelatinizzazione.
L’esposizione dell’amido gelatinizzato dopo la cottura comporta una graduale perdita di umidità con conseguente cristallizzazione dei componenti amidacei e conseguente indurimento dal pane.
Molti sono i processi dell’industria alimentare in cui si utilizza la cristallizzazione come l’ottenimento del saccarosio e l’estrazione della caffeina.