Wiedza

Istnieje wiele metod przedłużania trwałości żywności. Każda z nich ma na celu wstrzymanie procesów biochemicznych, fizycznych i chemicznych, hamowanie rozwoju i działalności drobnoustrojów (w tym także drobnoustrojów chorobotwórczych), zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem szkodników oraz ochrona przed zakażeniem. Jedną z takich metod jest właśnie liofilizacja, która coraz częściej jest stosowana w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym oraz kosmetycznym.

Co to jest liofilizacja?

Proces liofilizacji jest jedną z najpopularniejszych metod suszenia w niskiej temperaturze, polegającej na odwadnianiu zamrożonego produktu. Proces ten przebiega w niskiej temperaturze, dzięki czemu właściwości chemiczne produktów podlegają tylko niewielkim zmianom. Ma to bardzo istotne znaczenie w przypadku materiałów wrażliwych na temperaturę. Składają się na niego trzy etapy: zamrażanie, sublimacja oraz dosuszenie. Dodatkowo zamrażanie jest efektywnym etapem wysuszania, podczas którego znaczna ilość rozpuszczalnika czyli wody jest oddzielona od substancji rozpuszczonych, w wyniku czego powstaje lód. Wówczas z owoców, usunięciu ulega ponad 96% wody i dochodzi do gwałtownego zagęszczenia substancji. Kształt, smak i aromat owoców pozostaje zachowany.

Jak powstaje produkt liofilizowany?

Sam proces liofilizacji składa się z kilku etapów:

1. Zamrożenie - metoda zamrażania i jego końcowa temperatura mają wpływ na proces liofilizacji. Szybkie chłodzenie materiału powoduje powstawanie małych kryształków lodu, które są niezbędne, aby zachować strukturę materiału. Wolniejsze zamrażanie powoduje powstanie większych kryształów lodu, co jest niepożądane. Zazwyczaj temperatury zamrażania wynoszą od –50st. C do –80st. C. Całkowite zamrożenie produktu zachodzi wówczas, gdy temperatura rozpuszczalnika spadnie poniżej temperatury eutektycznej (czyli poniżej mieszaniny substancji, które zamarzają w niższej temperaturze niż otaczająca je woda).

2. Sublimacja (tzw. suszenie wstępne) - po zakończeniu etapu zamrażania, ciśnienie w liofilizatorze obniża się do poziomu poniżej ciśnienia pary lodu. Dzięki temu w produkcie może zajść właściwy proces sublimacji. Następnie lód usuwa się z wierzchniej warstwy zamrożonej, a potem od razu przekształca się go w parę wodną, która osiada na płytach skraplacza. Temperatury skraplacza są zazwyczaj niższe niż -50 st C, dzięki czemu woda może się ponownie zestalić. W tej fazie aż 95% wody ulega sublimacji. Jednak jest to długotrwała faza, która może trwać nawet kilka dni.

3. Dosuszanie (tzw. suszenie wtórne) - wyniku sublimacji cały lód przemienia się w parę wodną, lecz w produkcie pozostaje jeszcze "wilgoć związana". Zawartość wilgoci w produkcie może wynosić jeszcze 7-8%. Dlatego też konieczne jest dalsze suszenie w cieplejszej temperaturze, by zmniejszyć wilgoć w produkcie końcowym. Wykorzystuje się do tego proces desorpcji, która zachodzi w wyższej temperaturze niż suszenie wstępne. Może wynosić nawet 40 st. C. Ten proces przebiega w ciśnieniu obniżonym do najniższego osiągalnego poziomu, przez co woda, która została jeszcze w produkcie, jest bardziej związana. Wykorzystuje się tutaj większe zużycie energii, aby ją usunąć. Po zakończeniu procesu liofilizacji, próżnia w komorze zostaje przerwana za pomocą obojętnego gazu. Takim gazem może być azot. Końcowa zawartość wody w produkcie wynosi około 1-4%.

Liofilizacja - jedna z najlepszych metod przedłużania trwałości żywności

Liofilizacja usuwa z żywności większość wody, dzięki temu możemy uchronić ją przed psuciem się na długi czas. Dlatego też uważa się, że liofilizacja jest najlepszym sposobem na zachowanie wartości odżywczej suszonych produktów. Ponadto do zalet na pewno zalicza się:

• zachowanie 90% pierwotnych aromatów, barw czy kształtów,
• ochrona przed zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi,
• lekkość (ułatwia to transport, dzięki czemu owoce liofilizowane są wykorzystywane przez wojsko lub NASA),
  
• zachowujemy ponad 90% witamin i składników mineralnych, w porównaniu do „zwykłego” suszenia gdzie zachowuje się ok. 60% tych wartości,
  
• mniejsze straty substancji bioaktywnych oraz przeciwutleniających,
• naturalna metoda przedłużania trwałości żywności bez użycia substancji konserwujących,
• długi okres przechowywania (nawet do 30 lat!).

Do nielicznych wad procesów liofilizacji zalicza się dość długi czas utrwalania żywności (ok. 1-2 dób) oraz koszt - proces liofilizacji jest ok. 4-8 razy droższy niż tradycyjne suszenie.

Czym się różni liofilizacja od suszenia?

Jaką żywność można poddać procesowi liofilizacji?

Żywność liofilizowana zyskuje z każdym rokiem na popularności. Dzięki wspomnianej uniwersalności procesu liofilizacji, niemal każdy produkt da się zasuszyć mrozem - nawet pokarmy płynne. Dlatego też możemy spotkać liofilizowane:

• warzywa,
• owoce ( truskawki, maliny, wiśnie, śliwki),
• zioła,
• grzyby,
• kawę (kawa rozpuszczalna to właśnie kawa liofilizowana),
• mięso,
• ryby.

Stąd też produkty liofilizowane doskonale sprawdzą się w słodkich przekąskach (batonikach, czekoladach), mogą stanowić świetny dodatek do posiłku: jogurtów naturalnych, owsianek, kasz czy domowego musli. Mogą stanowić żywność dla astronautów, żołnierzy, żeglarzy czy podróżników, ponieważ nie wymaga wielu rzeczy do przygotowania posiłku - tak naprawdę wystarczy ciepła woda, aby zalać produkt w oryginalnym opakowaniu. Nie jest także problemem, jeśli chodzi o transport czy przechowywanie. Proces ten wykorzystuje się także do produkcji szczepionek czy antybiotyków.

Produkty liofilizowane - przechowywanie

Produkty liofilizowane wymagają odpowiedniego przechowywania, aby mogły zachować swoje cenne właściwości:

• nie powinny być narażone na działanie promieni słonecznych,
• powinny być przechowywane w zacienionym miejscy,
• warto przechowywać je w temperaturze chłodniczej (ok. 3 st. C).

Źródła:

[1] https://dietetycy.org.pl/liofilizacja/

[2] http://ebis.ibe.edu.pl/index.php?l=english&d=numery&tytul=Proces%20liofilizacji,%20jego%20zastosowanie%20i%C2%A0wybrane%20mechanizmy%20obronne%20organizm%C3%B3w%20przed%20odwodnieniem

[3] https://www.ekologia.pl/styl-zycia/zdrowa-zywnosc/liofilizacja-zywnosci-na-czym-polega-proces-liofilizacji,24961.html#wady-suszenia-mrozem