Liofilizacja żywności. Na czym polega proces liofilizacji?

Liofilizacja żywności to przemysłowa metoda konserwacji, którą wymyśliła… ludność zamieszkująca Andy już w XIII w! Archeolodzy odkryli na terytorium dzisiejszej Boliwii i Peru ślady wskazujące, że już średniowieczne społeczeństwa przygotowywały „chuño”  – suszone mrozem ziemniaki. Wyciśnięte z wody bulwy najpierw wynoszono w góry i pozostawiano do zamarznięcia, a następnie wystawiano na działanie promieni słonecznych. Ten genialny proces współczesna nauka rozwinęła jednak dopiero w XX w. jako liofilizację żywności.

Eksperymenty z suszeniem mrożonych pokarmów rozpoczęto już pod koniec XIX w., ale pierwsze patenty związane z użyciem komór próżniowych i procesu kondensacji opatentowano dopiero w latach 20-tych i 30-tych ubiegłego stulecia. Uważa się, że największym przełomem w procesie liofilizacji była jednak II Wojna Światowa, która wraz z całą swoją tragicznością przyniosła też ważną potrzebę – takiego konserwowania osocza krwi i penicyliny, aby można je było przenosić na pole walki, z dala od szpitali i laboratoriów, a przede wszystkim lodówek. Suszenie mrozem okazało się tak skuteczne, że po zakończonej wojnie zainteresował się nim przemysł spożywczy.

Jedzenie dla astronautów

Naturalnie, przetwarzanie żywności w taki sposób, aby można ją było przechowywać poza warunkami chłodniczymi musiało wiązać się z określonym celem. Wszak w drugiej połowie XX w. w mało którym domu nie było już lodówki. Ale i tym razem potrzebę określiły zadania specjalne – wojny prowadzone w Azji, a w szczególności pierwsze eksperymenty z wysyłaniem człowieka w kosmos. Pierwsze racje żywności suszonej mrozem nie były może przesadnie apetyczne, ale NASA z dekady na dekadę poprawiała proces, dodając do posiłków m.in. wielonienasycone kwasy tłuszczowe pochodzące z alg oraz żelatynę. W efekcie astronauci i żołnierze mają dziś do dyspozycji kompletne dania, które mogą przetrwać bez lodówki nawet 3 lata!

Na czym polega proces liofilizacji?

Liofilizacja potocznie zwana jest suszeniem mrozem i określenie to dobrze odzwierciedla istotę procesu. Pierwszym jego etapem jest mrożenie, którego dokonuje się bądź w zamrażalniku, bądź w specjalnej mrożącej suszarce. Pożądana temperatura to jednak około -40 stopni C – nie każdy zamrażalnik taką moc posiada. Jest to najbardziej kluczowa część liofilizacji, bowiem musi odbywać się na tyle szybko, aby na żywności nie wytworzyły się duże kryształy lodu, które obniżają jakość końcowego produktu.

Następnie zmrożoną porcję poddaje się suszeniu sublimacyjnemu, które łączy obniżanie ciśnienia wokół poprzez warunki próżniowe w połączeniu z falą ciepła. Na tym etapie eliminowane jest 95% ilości wody w pokarmie – trwać on może nawet do dwóch dni. Odseparowana wilgoć nie skrapla się jednak, ale jest kondensowana jest w stanie lotnym – jako para.

Ostatnią fazą procesu jest suszenie wtórne, które ma na celu pozbycie się pozostałych zamrożonych cząsteczek wody z produktu. Odbywa się ona we wyższej temperaturze niż pierwotne suszenie, a w końcowym rezultacie w danej żywności pozostaje zalewie 1-4% oryginalnej wilgoci. Taki produkt najczęściej traktowany jest azotem, a następnie zamykany w folii lub puszkach. Te ostatnie mogą mieć żywotność nawet do 25 lat!

Do masowej liofilizacji wykorzystuje się specjalne urządzenia złożone z systemu mrożącego, komory próżniowej, komory produktu, aparatów kontrolnych i kondensatora. Takie maszyny są dziś na bieżąco sprzedawane i mogą być wykorzystywane także na mniejszą skalę. A zdaniem analityków, rynek żywności liofilizowanej rośnie o ponad 7% rocznie i w samych tylko Stanach Zjednoczonych w 2021 r. ma osiągnąć 66,5 miliardów dolarów. Największy udział w rynku mają przy tym owoce suszone mrozem.

Zalety liofilizacji

Olbrzymie zainteresowanie liofilizacją jako metodą konserwacji żywności jest dość łatwo wytłumaczyć. Przede wszystkim, żadna inna dotąd znana metoda nie umożliwia tak długiego przechowywania pokarmu poza zamrażalnikiem bez ryzyka zepsucia. Wszystko to za sprawą pozbycia się ogromnej większości wody z produktu, co z kolei uniemożliwia przetrwanie bakteriom rozkładającym żywność. Wody potrzebują również enzymy naturalnie utleniające produkty spożywcze i powodujące ich rozkład.

Ale jest więcej korzyści z liofilizacji. Przede wszystkim pozbawione zbytkowej wody produkty są o wiele lżejsze, co idealnie sprawdza się w podróżach, zwłaszcza ekstremalnego typu. Dla potrzeb handlowych oznacza to również niższe koszty przewozu, ze względu na niższą całkowitą wagę ładunku oraz brak konieczności zapewnienia warunków chłodniczych na czas drogi.
 
Sama technika liofilizacji jest na tyle efektywna, że praktycznie eliminuje ryzyko skażenia zakonserwowanej żywności nawet w dłuższym okresie czasu, a, co więcej, jest wysoce satysfakcjonująca, jeśli chodzi o jakość produktu. Przy suszeniu mrozem nie dochodzi bowiem do zasadniczych zmian w strukturze, kolorze, zapachu, smaku czy wartości odżywczych danych pokarmów. Wystarczy połączyć je znów z wodą, aby otrzymać niemal „świeży” przysmak.

Wady liofilizacji

Czy tak doskonałemu procesowi można więc coś zarzucić? Owszem, najpoważniejszą wadą liofilizacji jest wysoki koszt. Wspomniane wyżej osprzętowanie to bowiem olbrzymia inwestycja, a dodatkowo nakłady zwiększają również koszty pracy wynikające z długości z całego procesu, który może łącznie trwać nawet 3 dni! Ponadto, krytycy podkreślają również, że suszona mrozem żywność jest bezpieczna tylko pod warunkiem, że dysponujemy czystym, nieskażonym źródłem wody – nie w każdych warunkach jest to wszak możliwe.

Jakie produkty żywnościowe suszy się mrozem?

Jeszcze jedną, nie wspomnianą wyżej zaletą liofilizacji jest jej uniwersalność – niemal każdy produkt żywnościowy da się bowiem zasuszyć mrozem – od pokarmów stałych po płynne. Najbardziej popularne na współczesnym rynku są liofilizowane owoce, zwłaszcza truskawki, maliny, ananas czy kiwi, które dodaje się głównie do płatków śniadaniowych i kasz.

Na uwagę zasługuje także kawa suszona mrozem, znana powszechnie… jako rozpuszczalna. Nie trzeba jej zaparzać – wystarczy połączyć kryształki z gorącą wodą, aby otrzymać aromatyczny napój.

Liofilizuje się jednak także warzywa, grzyby, mięso, a nawet całe dania, typu makarony z sosami. Te ostatnie służą głównie jako prowiant dla astronautów, żołnierzy i podróżników.

Domowa liofilizacja

Choć efekty uzyskiwane za pomocą specjalistycznych urządzeń są trudne do powtórzenia, okazuje się, że nawet w warunkach domowych można skorzystać z dobrodziejstw liofilizacji. Domowa metoda jest co prawda bardzo czasochłonna, bo zajmuje nawet kilka tygodni, ale pod względem jakości bezkonkurencyjnie wygrywa ze zwykłym suszeniem czy mrożeniem owoców. Cały proces polega na rozłożeniu np. malin czy truskawek na tacy i umieszczeniu jej w zamrażalniku bez żadnej foliowej otoczki. Po miesiącu należy wyjąć jeden owoc i pozwolić mu się rozmrozić – jeśli zrobi się czarny, proces nie jest jeszcze dokończony. Dokładnie wysuszone mrozem owoce po wyjęciu z zamrażalnika zachowują pierwotny kolor i mogą być dalej przechowywane w temperaturze do 23 stopni C. Sukces całego procesu jest tym bardziej prawdopodobny, im niższa temperatura panuje w zamrażalniku oraz im rzadziej do niego zaglądamy!