Száradó jég

Mindenki tudja, hogy a vizes ruha kiterítve előbb-utóbb elveszti víztartalmát, megszárad, minthogy a víz párolog. A pocsolya is kiszárad. S ha süti a nap, gyorsabban, mert akkor gyorsabb a párolgás. De mi történik a vízzel? Persze nem semmisül meg, hanem valahogy a levegőbe kerül. A ruhán lévő vízcseppet még látom, de a levegőben lévőt – a légnedvességet – már nem. Bár kimutatható és mérhető is, de nem látható.

Mindezt a párolgás módja magyarázza. Párolgáskor a vízcseppet alkotó milliárdnyi vízmolekula közül hol az egyik, hol a másik kiszakad a többiek közül, és kiszökik a levegőbe. Ha sok-sok vízmolekula van egy helyen, akkor az látható vízcsepp, de a levegőben szétszóródva láthatatlanok.

Előfordul, hogy a kimosott és még vizes ruhát kiteregetjük, de olyan hideg van, hogy a szárítókötélen megfagy a rajtuk lévő víz, kemények és merevek lesznek a jégpáncél miatt. Mi a teendő ilyenkor? Ha levesszük a kötélről, és közben a jégréteg eltörik, a textilanyag is elszakad. Inkább hagyni kell, és türelmesen várni. Idővel, ha lassabban is, de a jéggé fagyott ruha is megszárad.

Hova lesz ilyenkor a jég? Talán a jég is párolog? Igen, de sokkal lassabban, mint a folyékony víz. A szilárd jeget alkotó vízmolekulák is ki-kiszöknek a többiek közül, s kijutnak a levegőbe. A szilárd vízből itt egy lépésben lesz légnemű vízpára, kihagyja a folyékony állapotot. Szublimálásnak nevezzük az ilyen furcsa halmazállapot-változást. Kisebb-nagyobb mértékben rengeteg szilárd anyag szublimál. A fehér, kristályos kámfor például arról nevezetes, hogy erősen szublimál, amiről erős illata árulkodik is. (Ezért született a mondás: „eltűnt, mint a kámfor”.) Ha egy szilárd anyagnak érzed a szagát, valószínűleg valami szublimál belőle. Például ha kinyitod a kakaóporos dobozt, rögtön érzed a kakaó illatát. Ahhoz, hogy bárminek megérezd a szagát, láthatatlan részecskéknek a beszívott levegővel együtt az orrodba kell jutniuk. Vagyis biztos lehetsz benne, hogy a száraz, szilárd kakaóporból valami szublimált, és a szoba levegőjén keresztül bejutott az orrodba.

Az azonnal felhasználható (instant) kakaó- és kávéporokat, amelyeket csak bele kell szórni forró vízbe vagy tejbe, és két-három keverés után már ihatóak, olyan technológiával gyártják, amelyben kulcsszerepe van a jég szublimálásának. Nézzük, hogyan!

A jó minőségű instant kávé úgy készül, hogy először megfőzik a jó kávét, majd rettentő gyorsan megfagyasztják úgy, hogy cseppfolyós levegőbe – igen, ilyen is van! – mártják, aminek -200 °C körüli a hőmérséklete. Az extra gyors fagyasztás előnye, hogy a kávé koffein-tartalma, íz- és színanyaga nem károsodik. (Ha valamilyen gyümölcs friss levével teszik ezt, akkor ez a vitamintartalomra is igaz.)

A gyors fagyasztás után a megdermedt darabokat vákuumba helyezik, vagyis olyan zárt edénybe, amelyből még a levegőt is kiszivattyúzták. A vákuum ürességének hatására a fagyasztott kávéban lévő jég erősen szublimál – lényegesen gyorsabban, mint a ruhaszárítás példájában. Kiszökdösnek belőle a vízmolekulák, és fokozatosan elveszti víztartalmát, vagyis megszárad. Ezt a különleges – gyorsfagyasztásra és vákuumban szárításra alapozott – technikai megoldást liofilizálásnak nevezik.

Minden liofilizált termék teljesen vízmentes, ezért – hacsak nem kap nedvességet – jól eltartható, hiszen sem penészgomba, sem baktérium nem tud rajta elszaporodni, mivel az élet minden formájának szüksége van vízre.

A liofilizált termékek nagy előnye, hogy eredeti, vizet tartalmazó állapotukat könnyű visszaállítani, ugyanis az eltávozott jég helye apró lukacskák formájában megmarad a termékben, s ezekbe a lukacskákba gyorsan és könnyen behatol a hozzáadott víz. A kávén és kakaón túl sok olyan élelmiszert kaphatunk a boltokban, amelyek gyártásában szerepelt liofilizálás. Ilyenek például a télen is frissnek tekinthető gyümölcsök, akár magukban, akár kandírozva (azaz cukoroldattal átitatva) vagy csokibevonattal. A népszerű zacskós levesekben is van liofilizált összetevő. Az űrhajósok édessége is lehet liofilizált fagylalt. Ez esetben (a jó eltarthatóságon túl) további előny a kis súly. Ételeink súlyának nagy részét ugyanis a bennük lévő víz adja, márpedig az űrutazáskor a súly meghatározó szempont, hiszen 1 kg teher 25 kg rakéta üzemanyagot igényel. Az űrtechnikában ezért törekednek a szállítandó dolgok súlyának csökkentésére.

A liofilizálás azonban a gyorsfagyasztáshoz szükséges levegő-cseppfolyósítás és a vákuumos szárítás miatt nagyon költséges, sok-sok energiát fogyasztó technika.