Liofilizarea produselor alimentare de origine vegetală

1. Aspecte generale privind privind liofilizarea produselor alimentare

Liofilizarea denumita si criodesicare este un procedeu de conservare prin uscare, constand in elimenare apei dintr-un produs congelat in prealabil, prin sublimare sub vid (apa din produs terece direct din stare solida in stare de vapori).

Procedeul liofilizarii a fost cunosctut inca de vechii incasi din muntii Anzi, care isi depozitau in acest mod cartofi pe inaltimile muntelui Machu Picchu. Temperaturile montane scazute inghetau alimentele, iar continutul lor de apa se evapora usor in conditiile presiunii scazute, caracteristice marilor inaltimi terestre.Cu toate ca nu se poate spune ca a fost un inventator cu adevarat in cazul liofilizarii , printer cei care si-au adus contrubutia de-a lungul timpului la dezvolatrea instalatiilor si tehnologiilor de liofilizare ( din punct de vedere constructive) se numara :Benedict si Manning(1905) si Shackell care a perfectionat instalatia acestora si a realizat importanta, din punct de vedere tehnologic , a inghetarii procesului inainte de desfasurarea procesului de liofilizare propriu-zis.

Utilizarea procesului de liofilizare in industria alimentara comparative cu alte procedee de pastrare a produselor, prezinta urmatoarele avantaje:

- Este singurul procedeu prin care se extrage apa din substanta organic fara adistruge structura celulara si fara a se pierde substantele volatile;

- Confera produselor alimentare propritetati superioare , printr-o mai buna conservare si printr-o capacitate mare de rehidratare.

- Pastrarea proprietatilor senzoriale( textura, gust , miros ).Produsul liofilizat isi pastreaza forma sa initiala, nu face spuma, nu se contracta, nu se produc concentrari locale ale anumitor fractiuni solubile.

- Diminuarea greutatii si volumului: deoarece apa este eliminata aproape total, greutatea produselor liofilizate este de 1/4, 1/10 din greutatea initiala. In cazul produselor pulbere, reducerea in greutate este insotita de o reducere echivalenta a volumui, ceea ce inseamna ca transportul si depozitarea sunt mai usoare si mai putin costisitoare;

- In compartie cu congelarea, produsele liofilizate nu necesita temeperaturi scazute pentru depozistare, din pacate nu toate produsele alimentare se preteaza prelucrarii prin acest procedeu.Pentru a fi liofilizat, un produs trebuie sa fie de calitate superioara , sa aiaba un continut ridicat in substanta uscata, un continut de grasimi redus si un conrttinut cat mia redus de apa legata.

Pe langa avantajele mentionate, liofilizarea prezinta si o serie de dezavantaje cum ar fi :

- Costuri ridicate de investitii ( instalatii de cca. 3 ori mai scumpe decat in cazul altor metode)

- Tehnica de lucru este relative complicate conducand la un randament scazut ( durata unui ciclu este de cca 24 de h)

2. Liofilizarea produselor alimentare de origine vegetala :

Elementale de baza ale tehnicii de liofilizare sunt:

- Tratamenete pereliminare;

- Congelarea;

- Sublimarea(uscarea primara)

- Usacarea secundara;

- Conditionarea si ambalarea produsului liofilizat;

- Depozitarea produsului liofilizat;

- Rehidratarea produssului liofilizat in vederea utilizarii sale;

La prelucrarea produselor prin liofilizarese impun 2 cerinte tehnologice, si anume:

- Asigurarea unui raport suprafata/ volum cat mai mare pentru a usura sublimarea.

- Modul de incarcare a produselor in liofilizator

Sublimarea: este o transformare de stare ce consuma in jur de 2800 kJ/kg de gheata sublimate. In legatura cu acest aspect un liofilizator necesita o sursa de caldura.Sublimarea nu poate avea loc decat la o temperatura inferioara valorii de 0°C si la o presiune inferioara valorii de 610 Pa (4,58 torr).Pentru presiunile folosite la liofilizare, vaporii de apa ocupa un volum ernorm : de exemplu , la -25°C, volumul specific al vaporilor este in jurul valorii de 2000 m3/kg de gheata sublimata

2.1 Pretratamentul produslui:

Pretratamentul produselor supuse liofilizarii urmareste imbunatatirea calitatii acestora si poate fi :

- de natura mecanica si hidromecanica ( sortare, curatire, macinare, taiere, omogenizare, calibrare, portionare, transare, dezosare);

- de natura fizica ( crioconcentrare, inactivarea enzimelor, tratamnete antioxidante);

- de natura chimica ( adaosul unor aditivi de protectie, amelioratori de gust si aroma);

In masura in care liofilizarea este o operatie foarte costisitoare, este important sa se reduca durata de uscare. Pentru un produs lichid avem interesul ca in timpul uscarii sa fie necesara eliminarea unei mici cantitati de apa, ceea ce presupune o crioconcentrare prealabila

Un extract de cafea sau un suc de fructe poate suferi un astfel de tratament. In toate cazurile , tehnice de crioconcentrare aleasa.

Deoarece din punct de vedere economic sunt de preferat durate cat mia mici ale sublimarii, este necesar ca suprafata produselor sa fie cat mai mare si grosimea cat mia mica astfel frontal de sublimare va avansa mia repede si cu mai multa usurinta care central produselor fata de cazul unor suprafete mai mici si grosimi mai mari ale produselor. In cazul produselor masive vaporii de apa vor reusi din ce in ce mai greu sa paraseasca produsul pe masura inaintarii frontului de sublimare catre centrul produsului. Duratele de uscarii in acest caz vor fi mai mari.

Pentru fructe si legume caracteristicie sunt operatiile de triere, splare, curatire, depielare,oparire sau sulfitare( in cazul anumitor fructe).

La conservarea prin criodesicare se impun unele diferentieri in ceea ce priveste oparirea si sulfitarea, in scopul limitarii pierderii anumitor arome substante solubile.

Prima masura poate fi in cazul legumelor, folosirea exclusive la oparire a vaporilor de apa si stabilirea unei durate optime de oparire. Se apreciaza ca produsele supuseunui tratamnet termic obisnuit devin dupa criodesicare tari si fibroase. Dimpotriva un tratamnet termic exagerat conduce la un produs finit care dupa rehidratare are o consistent pastoasa.

Admitand o duarata de oparire cu putin mia ridicata decat cea necesarainactivarii enzimelor s-ar obtine, potrivit aprecierilor unor autori- o structura ce favorizeaza sublimarea ulterioara a cristalelor de gheata in procesul de criodesicare propriu-zis fara dezavantajele mentionate.

Tratarea prealabila a fructelor cu anumite substante- de ex ciclamat de sodium- favorizeaza procesul de uscare prin impiedicarea lipirii fructelor.

2.2 Congelarea produsului:

Congelarea este practice cea mai importanta faza a ciclului de liofilizare, de care depinde in mare masura calitatea finala a produsului si pretul acesteia. Congelarea se realizeaza in interiorul liofilizatorului si nu intr-un congelator extern, vorbindu-se astfle de o congelare interne.