Liofilizacja i jak to działa

Podstawowy proces liofilizacji żywności znany był starożytnym peruwiańskim Inkom Andów. Liofilizacja lub liofilizacja to sublimacja (usuwanie) zawartości wody z zamrożonej żywności. Odwodnienie zachodzi pod próżnią i powoduje stałe zamrożenie produktu roślinnego lub zwierzęcego podczas procesu. Kurczenie jest wyeliminowane lub zminimalizowane, a wyniki konserwacji są prawie idealne. Żywność liofilizowana trwa dłużej niż inne produkty konserwowane i jest bardzo lekka, co czyni ją idealną do podróży kosmicznych. Inkowie przechowywali swoje ziemniaki i inne uprawy żywności na wysokościach górskich nad Machu Picchu. Zimne górskie temperatury zamroziły jedzenie, a woda wewnątrz powoli odparowała pod niskim ciśnieniem powietrza na dużych wysokościach.

Podczas II wojna światowa, proces liofilizacji został opracowany komercyjnie, gdy był używany do ochrony osocza krwi i penicyliny. Liofilizacja wymaga użycia specjalnego urządzenia zwanego liofilizatorem, które ma dużą komorę do zamrażania i pompę próżniową do usuwania wilgoci. Od lat 60. XX wieku produkowano na rynku ponad 400 różnych rodzajów liofilizowanych produktów spożywczych. Dwóch złych kandydatów do liofilizacji to sałata i arbuz, ponieważ zawartość wody jest zbyt wysoka i słabo liofilizują. Kawa liofilizowana to najbardziej znany produkt liofilizowany.

Specjalne podziękowania należą się Thomasowi A. Dr Jennings, autor odpowiedzi na pytanie „Kto wynalazł pierwszą liofilizator?”

Thomas A. Jennings, „Liofilizacja: wprowadzenie i podstawowe zasady”

„Nie ma prawdziwego wynalazku liofilizatora. Wygląda na to, że ewoluował z czasem z przyrządu laboratoryjnego, o którym Benedict i Manning (1905) nazywali „pompą chemiczną”. Shackell przyjął podstawową konstrukcję Benedykta i Manninga i użył napędzanej elektrycznie pompy próżniowej zamiast wypierania powietrza z etyl eter w celu wytworzenia niezbędnej próżni. To Shackell po raz pierwszy zorientował się, że materiał musi zostać zamrożony przed rozpoczęciem procesu suszenia - stąd liofilizacja. Literatura nie ujawnia łatwo osoby, która jako pierwsza nazwała sprzętem stosowanym do przeprowadzenia tej formy suszenia „liofilizatorem” ”.

Firma Dr. Jenningsa opracowała szereg instrumentów, które są bezpośrednio stosowane w procesie liofilizacji, w tym ich opatentowany instrument analizy termicznej D2 i DTA.

Liofilizowany Kawa został wyprodukowany w 1938 roku i doprowadził do opracowania sproszkowanych produktów spożywczych. Firma Nestle wynalazła liofilizowaną kawę po tym, jak Brazylia poprosiła ją o pomoc w znalezieniu rozwiązania problemu nadwyżek kawy. Własny liofilizowany produkt Nestle nazywał się Nescafe i został po raz pierwszy wprowadzony w Szwajcarii. Tasters Choice Coffee, kolejny bardzo znany produkt liofilizowany, wywodzi się z patentu przyznanego Jamesowi Mercerowi. W latach 1966–1971 Mercer był głównym inżynierem ds. Rozwoju w Hills Brothers Coffee Inc. w San Francisco. W tym pięcioletnim okresie był odpowiedzialny za rozwijanie zdolności ciągłego liofilizacji dla Hills Brothers, za co otrzymał 47 amerykańskich i zagranicznych patentów.

Według Oregon Freeze Dry, celem liofilizacji jest usunięcie rozpuszczalnika (zwykle wody) z rozpuszczonych lub zdyspergowanych ciał stałych. Liofilizacja to metoda konserwacji materiałów niestabilnych w roztworze. Ponadto liofilizację można stosować do oddzielania i odzyskiwania substancji lotnych, a także do oczyszczania materiałów. Podstawowe kroki procesu to:

1. Zamrażanie: Produkt jest zamrożony. Zapewnia to niezbędny warunek suszenia w niskiej temperaturze.
2. Próżnia: Po zamrożeniu produkt umieszcza się w próżni. Umożliwia to odparowanie zamrożonego rozpuszczalnika w produkcie bez przechodzenia przez fazę ciekłą, proces znany jako sublimacja.
3. Ciepło: Ciepło jest przykładane do zamrożonego produktu w celu przyspieszenia sublimacji.
4. Kondensacja: niskotemperaturowe płyty skraplacza usuwają odparowany rozpuszczalnik z komory próżniowej, przekształcając go z powrotem w ciało stałe. To kończy proces separacji.

Podczas liofilizacji wilgoć sublimuje bezpośrednio ze stanu stałego do pary, tworząc w ten sposób produkt kontrolowana wilgotność, która nie wymaga gotowania ani chłodzenia i zachowuje swój naturalny smak kolor.

"Dom." OFD Foods, 2017.

Jennings, Thomas A. „Liofilizacja: wprowadzenie i podstawowe zasady”. 1. wydanie, CRC Press, 31 sierpnia 1999 r.