Un crioscopio è uno strumento scientifico utilizzato nei laboratori di ricerca e industriali per determinare il punto di congelamento di un liquido o di una soluzione. La crioscopia, la misura del punto di congelamento, viene spesso utilizzata per determinare la concentrazione di una soluzione o la quantità di soluto che è stata disciolta in un solvente. Poiché il punto di congelamento cambia in proporzione alla quantità di soluto disciolto nella soluzione, un crioscopio può aiutare i ricercatori a determinare la concentrazione con grande precisione. Questa tecnica è particolarmente utilizzata nell’industria del latte, dove punti di congelamento più o meno elevati forniscono spesso importanti informazioni sulla qualità del latte.
Per determinare il punto di congelamento, il crioscopio utilizza un principio noto come superraffreddamento. Quando una soluzione è superraffreddata, la sua temperatura viene abbassata oltre il punto di congelamento senza che si congeli. La soluzione rimane nella sua fase liquida perché non c’è cristallo seme o struttura attorno alla quale possa cristallizzare. Quando viene introdotta una struttura o la soluzione viene agitata meccanicamente, si congela improvvisamente.
Dopo che una soluzione campione è stata inserita nel crioscopio, il dispositivo inserisce una sonda di temperatura e un’asta di agitazione nella soluzione e inizia a raffreddarla. Alla fine la temperatura della soluzione supera il suo punto di congelamento poiché è superraffreddata a un livello specifico. Una volta che la soluzione è superraffreddata, l’asta di agitazione agita il liquido, provocando un brusco congelamento. Il calore rilasciato nella reazione di cristallizzazione del congelamento, noto come calore di fusione, fa sì che la temperatura della soluzione torni al suo punto di congelamento, dove si stabilizza per un intervallo di tempo prima di scendere di nuovo. Il crioscopio effettua la sua misurazione durante questo plateau, quando la temperatura della soluzione è precisamente al suo punto di congelamento.
I crioscopi sono ampiamente utilizzati nell’industria lattiero-casearia per determinare la qualità del latte. Sebbene il punto di congelamento del latte vari in base al tipo di animale, alla sua dieta e alla sua razza, le organizzazioni di regolamentazione del settore hanno determinato un punto di congelamento accettabile per il latte vaccino non contaminato e non diluito. I crioscopi utilizzano questo punto come standard per la calibrazione. Se si determina che il punto di congelamento del campione di latte è più caldo dello standard, è probabile che sia stato diluito, ovvero è stata aggiunta dell’acqua. I campioni di latte che hanno un punto di congelamento più freddo rispetto alla norma possono essere contaminati o acidi.
L’aggiunta di soluti come quelli presenti nel latte rende più difficile il congelamento dell’acqua – in altre parole, abbassano il punto di congelamento e la soluzione si congela a una temperatura più fredda. Più acqua, d’altra parte, significa che la soluzione si congela a una temperatura più alta: il suo punto di congelamento è aumentato, poiché è più facile da congelare. Confrontando i punti di congelamento dei campioni di latte, i crioscopi possono determinare non solo se è stata aggiunta acqua al latte, ma anche esattamente quanta acqua è stata aggiunta. I laboratori industriali utilizzano queste misurazioni per monitorare e mantenere la qualità del latte.