O papel da tecnologia de vácuo na liofilização

Existem diversas maneiras de prolongar o prazo de validade de alimentos. Um dos métodos mais antigos de defumação e salga é a secagem – que já era usada muito antes do congelamento, ebulição ou embalagem a vácuo. Liofilização é uma extensão moderna dos métodos de secagem tradicionais para proteger alimentos da deterioração por mais tempo. Este processo só é possível com a tecnologia de vácuo moderna, porque a liofilização de alimentos é realizada sob vácuo.

Onde é usada?

A liofilização é adequada para frutas, carne ou legumes cozidos. As ervas e especiarias também são preservadas através da liofilização, removendo toda a água desses produtos, exceto uma pequena porcentagem. O alimento liofilizado mais conhecido é provavelmente o café solúvel (instantâneo). Muitas refeições prontas, que são dissolvidas apenas em água fervente para preparação em pó, foram liofilizadas. Em princípio, os alimentos também podem ser secos de forma mais simples, por exemplo, por desidratação. No entanto, isso tem a desvantagem de alterar a estrutura e a aparência dos alimentos. Além disso, os aromas podem reagir com o oxigênio atmosférico, o que tem um efeito no sabor.

Durante a liofilização, a estrutura permanece inalterada e as células secas podem absorver facilmente a água novamente durante a preparação. Os aromas são amplamente preservados ao secar sob vácuo.

Processo da liofilização

Liofilização (Fig. 1) é um processo puramente físico, baseado no princípio da sublimação. Devido ao vácuo na câmara de secagem, a água congelada sublima em vapor de água. O gelo não passa pelo estado "líquido", mas passa diretamente do estado "sólido" para o "gasoso".

Antes do processo de secagem propriamente dito, o produto, seja pedaços de fruta ou extrato de café, deve ser congelado em uma câmara de resfriamento. Para isso, o produto é espalhado sobre bandejas que são colocadas na câmara de resfriamento diretamente ou em carrinhos. O produto congelado é então colocado na câmara de secagem real (Fig. 2).

Em alguns liofilizadores, o resfriamento ocorre diretamente na câmara de secagem. Também são usados liofilizadores para processamento contínuo no processo alimentar.

Depois da refrigeração, o processo de secagem propriamente dito é realizado na câmara hermética. Para isso, a pressão do ar na câmara é reduzida através de uma bomba de vácuo até atingir um vácuo de 1 a 0,5 mbar. Então o processo de evaporação da água congelada começa a -50 até -40° C. O vapor de água é extraído da câmara de secagem pela bomba de vácuo para dentro de um condensador descendente. Nesta "armadilha de gelo" resfriada até, no mínimo, -70° C, o vapor de água sublima e condensa como gelo na serpentina de resfriamento. A maior parte da umidade é removida do produto durante esta etapa do processo, chamado de secagem primária.

Durante a sublimação, energia térmica é extraída da câmara de secagem. Isso significa que a temperatura dentro da câmara é reduzida durante o processo. Portanto, a câmara precisa ser aquecida. É preciso ter cuidado para garantir que seja adicionada somente a mesma energia térmica que foi extraída da água como energia de sublimação, a fim de manter a temperatura constante ou permitir apenas um ligeiro aumento na temperatura até -20° C.

Para a maioria dos alimentos, a secagem primária é seguida imediatamente por secagem secundária. Isso envolve a remoção de umidade residual mais forte do produto, reduzindo o nível de vácuo para 0,01 mbar ou menos e elevando a temperatura acima do ponto de congelamento. Então, a câmara de secagem é ventilada à pressão atmosférica e o produto seco, com um teor de água entre um e quatro por cento, é removido para processamento posterior. Para a ventilação é usado ar seco ou um gás inerte, de maneira que o produto seco não possa absorver a umidade do ar ambiente.

Dados físicos

O processo da liofilização depende essencialmente desses parâmetros (Fig. 3):
É claro que os produtos e suas propriedades também desempenham um papel importante. Por essa razão, testes serão realizados em instalações piloto antes da liofilização industrial ou antes da secagem de grandes quantidades de produto.

Tecnologia de vácuo para liofilização

A liofilização requer um suprimento de vácuo confiável e ajustável com precisão. Dois tipos de geração de vácuo foram comprovados em liofilizadores industriais para alimentos:


Qual dos dois sistemas de vácuo é mais adequado depende do tamanho da instalação de secagem, dos produtos a serem secos e dos parâmetros físicos já mencionados.

Sistema de vácuo com bombas de vácuo de palhetas rotativas e acelerador de vácuo

As bombas de vácuo de palhetas rotativas são lubrificadas a óleo e atingem uma pressão final de até 0,1 milibar.

Para gerar um nível de alto vácuo e ter uma velocidade de bombeamento suficientemente alta na faixa de trabalho de menos de 1 milbar, é aconselhável usar o chamado acelerador de vácuo.

Isso tem a vantagem de ser alcançado um nível de vácuo de até < 0,001 milibar. Além disso, uma combinação de bomba de vácuo de palhetas rotativas e acelerador de vácuo pode ser projetada com mais precisão para o tamanho do liofilizador e é ainda mais eficiente em termos energéticos do que uma grande bomba de vácuo de palhetas rotativas simples.

Finalmente, um especialista em vácuo pode calcular a combinação de bombas mais eficaz. A Busch Vacuum Solutions pode sempre oferecer o sistema de vácuo certo para cada tamanho de liofilizador graças à ampla gama de tamanhos de bombas de vácuo de palhetas rotativas e de aceleradores de vácuo.

Sistema de vácuo com bombas de vácuo de parafuso e acelerador de vácuo

As bombas de vácuo de parafuso operam a seco, ou seja, sem óleo, e atingem uma pressão final de até 0,01 milibar.

Também é preferível um sistema de vácuo com uma bomba de vácuo de parafuso juntamente com um acelerador de vácuo a uma solução com uma única bomba de vácuo. As

bombas de vácuo de parafuso podem ser equipadas com um motor de frequência controlada para que a velocidade de bombeamento se adapte automaticamente aos respectivos requisitos da etapa do processo durante a liofilização.

Como selecionar a melhor tecnologia de vácuo para o seu processo?

Geralmente, deve-se consultar um especialista em vácuo ao selecionar a tecnologia de vácuo e seu dimensionamento. O especialista sempre poderá oferecer a solução mais econômica e tecnicamente sensata.

Há décadas que a Busch Vacuum Solutions fabrica soluções de vácuo para produtos alimentícios e farmacêuticos liofilizados. Além da tecnologia de vácuo, a Busch também oferece todos os dispositivos de monitoramento, medição e detecção para todo o processo.

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