Sušenie výmrazom pridáva hodnotu kvalitným výrobkom

Neoficiálne dôkazy o konzervovaní potravín formou sušenia výmrazom pochádzajú od dávnych Inkov. Dnes sa táto technológia využíva komerčne na predĺženie trvanlivosti, pričom sa zachováva chuť, vôňa a výživová kvalita celého radu výrobkov, ako je káva, koreniny či pokrmy určené na dlhodobé cesty.

Starovekí Inkovia v Peru o tom vedeli: sušenie potravín výmrazom dobre fungovalo. Zemiaky a iné plodiny, ktoré uskladnili vysoko v horách nad Makču Pikču, vydržali dlhšie ako všetky ostatné potraviny, pričom zostali ľahké a dali sa jednoducho prenášať. Využívali horskú klímu – s nočnými teplotami klesajúcimi pod nulu – a nízky tlak vzduchu vo veľkej nadmorskej výške na mrazenie potravín a pomalé odparovanie ľadu a vody zvnútra.¹

Tuhé potraviny a lieky

Sušenie výmrazom – známe aj ako lyofilizácia či kryodesikácia – sa začalo komerčne využívať koncom 30. rokov 20. storočia. Využívalo sa na konzervovanie plazmy bez potreby chladenia a na výrobu instantnej kávy. Odvtedy sa táto technika aplikovala na konzervovanie stoviek rozličných druhov potravín a liekov.¹

"Moderný typ" sušenia výmrazom si vyžaduje špeciálne strojové zariadenie. Pozostáva z veľkej mraziacej komory a vákuového čerpadla na odstraňovanie vlhkosti. Postup pozostáva zo štyroch krokov:
1) Mrazenie, ktoré vytvorí podmienky na sušenie pri nízkej teplote.
2) Aplikácia vákua, ktoré umožní odparovanie zmrazenej vody/rozpúšťadla z výrobku bez prechodu na kvapalnú fázu, t. j. sublimácia,
3) Aplikácia ohrevu na urýchlenie sublimácie a 4) Kondenzácia na odstránenie odpareného rozpúšťadla z vákuovej komory tým, že sa zmení zase na tuhú látku.^1,2

Mraziaci proces je rýchly, preto sa tvoria iba malé kryštáliky ľadu. Pri pomalšom mrazení by vznikali oveľa väčšie ľadové kryštály, ktoré by poškodili štruktúru výrobku, pretože by prenikali bunkovými stenami. Nízky tlak v štádiu vákua bráni roztopeniu zmrazeného výrobku a urýchľuje ďalšie štádium procesu, ktorým je prvé sušenie.3 Sublimácia ľadu zabezpečuje neporušenosť štruktúry výrobku.³ Pri prvom stupni sušenia sa odstráni z výrobku asi 95 % vody. Pri druhom stupni sušenia – ktoré občas prebieha pri vyššej teplote – sa odstráni z výrobku aj voda naviazaná na bielkoviny a sacharidy.^1-3

Vysoká kvalita

Výsledkom sušenia výmrazom je mimoriadne nízky obsah vlhkosti 1 – 4 %, čo bráni rastu baktérií a plesní a pôsobeniu enzýmov, ktoré by mohli vyvolať chemické reakcie vyvolávajúce skazu výrobkov. Lyofilizované výrobky sú trvanlivé: vo vzduchotesných obaloch, ktoré ich chránia pred vlhkosťou, svetlom a kyslíkom, ich možno skladovať pri izbovej teplote mnoho rokov.^1,2

Po rehydratácii majú lyofilizované výrobky lepšiu chuť, textúru a vzhľad ako pri iných spôsoboch konzervácie.^1,2 Napríklad ovocie pri bežnom sušení zvráskavie, k čomu pri sušení výmrazom nedochádza.

Pri porovnaní s výrobkami voľne sušenými na vzduchu alebo postupom sprejového sušenia sa lyofilizované výrobky ľahko rehydratujú, pričom zanikajú mikroskopické póry. Tie vytvára ľad, ktorý pri sublimácii mizne.^1-3

Sušenie výmrazom má však aj určité nevýhody: Je asi 4 – 8-krát drahšie ako sušenie horúcim vzduchom či sprejové sušenie a potrebuje 2 – 5-krát viac energie. A keďže ide o proces, ktorý treba robiť po dávkach, vyžaduje si množstvo manipulácie a trvá podstatne dlhšie ako iné spôsoby sušenia.² Lyofilizované výrobky majú nízky obsah vlhkosti, preto môže dochádzať aj k problémom súvisiacim s oxidačným tuchnutím. K niektorým takýmto výrobkom je potrebné pridávať antioxidanty. Preto sa sušenie výmrazom aplikuje iba na výrobky, pri ktorých je mimoriadne dôležitá kvalita, napríklad nutraceutiká, vakcíny, antibiotiká, instantná káva, zelenina, bylinky a koreniny, hotové jedlá určené na dlhé cesty, ovocie do raňajkových cereálií, potraviny pre astronautov, luxusné instantné polievky, vysoko kvalitné chemikálie a pigmenty.^1-3,5

Zlacňovanie

Potravinársky priemysel sa zaoberá otázkou rozširovania aplikácií cenovo dostupným spôsobom. Vyvinul sa napríklad postup, ktorý sa označuje ako aktívne sušenie výmrazom, pri ktorom je menšia prácnosť aj čas sušenia. Skúša sa aj kombinácia konvenčného predsušenia, za ktorým by nasledovalo sušenie výmrazom ako konečný krok sušenia. Redukuje sa pritom čas sušenia aj spotreba energie.^2,4,6

Odkazy

1. Phase Technologies Inc. (1999). Lyophilization: Introduction and Basic Principles. Jennings TA.
1. Ratti C (2001). Hot air and freeze drying of high-value foods: a review. Journal of Food Engineering 49:311-319.
1. Oetjen GW, Haseley P (2004). Freeze Drying. Wiley-VCH.
1. TNO-report V 8441 (2009). Behoud waardevolle natuurlijke inhoudsstoffen met innovatieve (vries)droogprocessen. Autori: Van Deventer H. and Oostrom W.
1. Chan EWC et al (2008). Effects of different drying methods on the antioxidant properties of leaves and tea of ginger species. Food Chemistry 1:166-172.
1. Nawirska A et al. (2009). Drying kinetics and quality parameters of pumpkin slices dehydrated using different methods. Journal of Food Engineering 1:14-20.