Rolul tehnologiei vidului în liofilizare

Există mai multe modalități prin care durata de depozitare a alimentelor poate fi prelungită. Una dintre cele mai vechi metode, în afară de afumare și sărare, este uscarea. Aceasta a fost folosită cu mult înaintea congelării, fierberii sau ambalării în vid. Liofilizarea reprezintă o extindere modernă a metodelor tradiționale de uscare pentru protejarea pentru mai mult timp a alimentelor împotriva alterării. Acest proces este posibil doar prin intermediul tehnologiei moderne a vidului, deoarece liofilizarea alimentelor are loc sub vid.

Unde se utilizează?

Liofilizarea este adecvată pentru fructe și fructe de pădure, precum și pentru carne sau legume gătite. Verdețurile și condimentele sunt, de asemenea, conservate prin liofilizare, prin eliminarea întregii cantități de apă din aceste produse, cu excepția a câtorva procente. Cel mai cunoscut aliment liofilizat este probabil cafeaua solubilă (instant). Multe alimente gata preparate, care sunt doar dizolvate în apă clocotită pentru preparare sub formă de granule sau sub formă de pulbere, au fost liofilizate. În principiu, alimentele pot fi uscate și într-un mod mai simplu, de exemplu, prin desicare. Totuși, aceasta prezintă dezavantajul de a modifica structura și aspectul alimentelor. În plus, aromele pot reacționa cu oxigenul din atmosferă, ceea ce are un efect asupra gustului.

În timpul liofilizării, structura rămâne neschimbată, iar celulele uscate pot absorbi din nou apa cu ușurință în timpul preparării. Prin uscarea sub vid, aromele se păstrează în mare măsură.

Procesul de liofilizare

Liofilizarea (Fig. 1) este un proces pur chimic, care utilizează principiul sublimării. Datorită vidului din camera de uscare, apa înghețată sublimează în vapori de apă. Gheața trece peste starea „lichidă” și devine direct „gazoasă” din „solidă”.

Înaintea procesului propriu-zis de uscare, produsul, fie că este vorba de fructe de pădure, bucăți de fructe sau extract de cafea, trebuie congelat într-o cameră frigorifică. În acest scop, produsul este împrăștiat pe tăvi, care sunt apoi așezate direct sau pe cărucioare în camera frigorifică. Produsul congelat este apoi plasat în camera de uscare efectivă (Fig. 2).

În unele liofilizatoare, răcirea are loc direct în camera de uscare. De asemenea, în procesarea alimentelor sunt utilizate liofilizatoare pentru procese continue.

După răcire, procesul propriu-zis de uscare are loc în camera ermetică, prin reducerea presiunii aerului din cameră prin intermediul unei pompe de vid, până la atingerea unui vid de 1 până la 0,5 mbar. Procesul de evaporare a apei înghețate începe acum în intervalul de temperatură cuprins între -50 și -40 °Celsius. Vaporii de apă sunt aspirați din camera de uscare cu pompa de vid, într-un dispozitiv de condensare din aval. În acest „captator de gheață” răcit până la cel puțin -70 °Celsius, vaporii de apă sublimează și condensează sub formă de gheață pe serpentina de răcire. Cea mai mare parte a umezelii este eliminată din produs în cadrul acestei etape a procesului, denumită uscare primară.

Energia termică este extrasă din camera de uscare în timpul sublimării. Aceasta înseamnă că temperatura din cameră ar scădea în timpul acestui proces. De aceea, camera trebuie încălzită. Trebuie procedat cu grijă pentru a asigura o egalitate între energia termică adăugată și cea extrasă din apă, sub formă de energie de sublimare pentru ca temperatura să rămână constantă sau să crească ușor, până la -20 °Celsius.

Pentru cele mai multe alimente, uscarea primară este urmată imediat de uscarea secundară. Aceasta implică eliminarea umidității reziduale mai persistente din produs, prin reducerea nivelului de vid la 0,01 mbar sau mai puțin și creșterea temperaturii peste punctul de îngheț. Camera de uscare este apoi ventilată la presiune atmosferică, iar produsul uscat, cu un conținut de apă de unul până la patru procente este eliminat pentru procesare ulterioară. Pentru ventilare se folosește aer uscat sau un gaz inert, astfel încât produsul uscat să nu poată absorbi umezeala din aerul ambiental.

Parametri fizici

Procesul de liofilizare depinde în principal de acești parametri (Fig. 3):
Desigur, și produsele și proprietățile acestora joacă un rol important. Din acest motiv, testele vor fi efectuate în instalații pilot înainte de liofilizarea industrială sau înainte de uscarea unor cantități mari de produs.

Tehnologia vidului pentru liofilizare

Liofilizarea necesită o alimentare cu vid fiabilă și care poate fi reglată cu precizie. În liofilizatoarele industriale pentru alimente au fost verificate două tipuri de generare de vid:


Modelul de sistem de vid cel mai potrivit dintre cele două depinde de dimensiunea instalației de uscare, de produsele care trebuie uscate și de parametrii fizici deja menționați.

Sistem de vid cu pompe de vid cu palete rotative și amplificator de vid

Pompele de vid cu palete rotative sunt lubrifiate cu ulei și ating o presiune finală de până la 0,1 milibar.

Pentru a genera un nivel de vid mai înaintat și pentru a avea o viteză de pompare suficient de mare în intervalul de lucru de sub 1 milibar, se recomandă utilizarea unui așa-numit amplificator de vid.

Acesta are avantajul obținerii unui nivel de vid < 0,001 milibar. În plus, o combinație între o pompă de vid cu palete rotative și un amplificator de vid poate fi proiectată cu mai multă precizie în funcție de dimensiunea liofilizatorului și este chiar mai eficientă din punct de vedere energetic decât o singură pompă de vid de mari dimensiuni cu palete rotative.

În cele din urmă, un expert în domeniul vidului poate calcula combinația cea mai eficientă de pompare. Datorită gamei largi de dimensiuni de pompe de vid cu palete rotative și amplificatoare de vid, Busch Vacuum Solutions poate oferi întotdeauna sistemul de vid potrivit pentru fiecare dimensiune de liofilizator.

Sistem de vid cu pompe de vid cu șurub și amplificator de vid

Pompele de vid cu șurub funcționează pe uscat, adică fără ulei, și ating o presiune finală de până la 0,01 milibar.

De asemenea, un sistem de vid cu o pompă de vid cu șurub, împreună cu un amplificator de vid este preferabil unei soluții cu o singură pompă de vid.

Pompele de vid cu șurub pot fi echipate cu un motor cu frecvență controlată, astfel încât viteza de pompare să se adapteze automat la cerințele respective ale etapei de proces din timpul liofilizării.

Cum selectați cea mai bună tehnologie a vidului pentru procesul dumneavoastră?

În general, la selectarea unei tehnologii a vidului și la dimensionarea acesteia trebuie consultat un expert în domeniul vidului. Expertul va putea oferi întotdeauna soluția cea mai economică și optimă din punct de vedere tehnic.

De decenii întregi, Busch Vacuum Solutions produce soluții de vid pentru liofilizarea alimentelor și a produselor farmaceutice. Pe lângă tehnologia vidului, Busch oferă și toate dispozitivele de monitorizare, măsurare și detectare pentru întregul proces.

Sunteți în căutarea unei tehnologii a vidului pentru liofilizare?

Contactați experții noștri în vid