Κατάψυξη και πώς λειτουργεί

Η βασική διαδικασία της ξήρανσης με κατάψυξη τροφίμων ήταν γνωστή στους αρχαίους Περουβιανούς Ίνκας των Άνδεων. Η ξήρανση με κατάψυξη ή η λυοφιλοποίηση είναι η εξάχνωση (αφαίρεση) της περιεκτικότητας σε νερό από κατεψυγμένα τρόφιμα. Η αφυδάτωση συμβαίνει υπό κενό και προκαλεί την κατάψυξη του φυτού ή του ζωικού προϊόντος στερεά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Η συρρίκνωση εξαλείφεται ή ελαχιστοποιείται και προκύπτει σχεδόν τέλεια συντήρηση. Το λυοφιλιωμένο φαγητό διαρκεί περισσότερο από άλλα συντηρημένα τρόφιμα και είναι πολύ ελαφρύ, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για διαστημικά ταξίδια. Οι Ίνκας αποθηκεύτηκαν τις πατάτες τους και άλλες καλλιέργειες τροφίμων στα βουνά πάνω από το Μάτσου Πίτσου. Οι κρύες ορεινές θερμοκρασίες παγώνουν το φαγητό και το νερό μέσα εξατμίζεται αργά υπό τη χαμηλή πίεση αέρα των μεγάλων υψομέτρων.

Στη διάρκεια ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟΣ ΠΟΛΕΜΟΣ, η αποξηραμένη με κατάψυξη διαδικασία αναπτύχθηκε στο εμπόριο όταν χρησιμοποιήθηκε για τη διατήρηση πλάσματος αίματος και πενικιλλίνης. Η ξήρανση με κατάψυξη απαιτεί τη χρήση μιας ειδικής μηχανής που ονομάζεται στεγνωτήρας ψύξης, η οποία διαθέτει ένα μεγάλο θάλαμο για κατάψυξη και μια αντλία κενού για την απομάκρυνση της υγρασίας. Πάνω από 400 διαφορετικά είδη αποξηραμένων με κατάψυξη τροφίμων έχουν παραχθεί εμπορικά από τη δεκαετία του 1960. Δύο κακοί υποψήφιοι για ξήρανση με κατάψυξη είναι το μαρούλι και το καρπούζι, διότι η περιεκτικότητα σε νερό είναι πολύ υψηλή και στεγνώνει ελάχιστα. Ο λυοφιλιωμένος καφές είναι το πιο γνωστό λυοφιλιωμένο προϊόν.

Ευχαριστώ πολύ τον Thomas A. Jennings, Ph. D., συγγραφέας της απάντησης στην ερώτηση "Ποιος εφευρέθηκε το πρώτο στεγνωτήριο;"

Τόμας Α. Jennings, "Λυοφιλισμός: Εισαγωγή και Βασικές Αρχές"

"Δεν υπάρχει πραγματική εφεύρεση στεγνωτηρίου. Φαίνεται ότι έχει εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου από ένα εργαστηριακό όργανο που αναφέρεται από τους Benedict και Manning (1905) ως «χημική αντλία». Ο Shackell πήρε το βασικό σχεδιασμό του Benedict και του Manning και χρησιμοποίησε μια ηλεκτρικά αντλία κενού αντί της μετατόπισης του αέρα με αιθύλιο αιθέρας για την παραγωγή του απαραίτητου κενού. Ήταν ο Shackell που συνειδητοποίησε πρώτα ότι το υλικό έπρεπε να καταψυχθεί πριν ξεκινήσει η διαδικασία ξήρανσης - εξ ου και η ξήρανση με κατάψυξη. Η βιβλιογραφία δεν αποκαλύπτει εύκολα το άτομο που κάλεσε για πρώτη φορά τον εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή αυτής της μορφής ξήρανσης ως «στεγνωτήρα κατάψυξης». "

Η εταιρεία του Δρ Jennings έχει αναπτύξει μια σειρά οργάνων που μπορούν να εφαρμοστούν άμεσα στη διαδικασία λυοφιλοποίησης, συμπεριλαμβανομένου του πατενταρισμένου οργάνου θερμικής ανάλυσης D2 και DTA.

Αποξηραμένα με κατάψυξη καφές κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1938 και οδήγησε στην ανάπτυξη τροφίμων σε σκόνη. Η εταιρεία Nestle εφηύρε τον λυοφιλιωμένο καφέ αφού του ζητήθηκε από τη Βραζιλία για να βρει λύση στα πλεονάσματα του καφέ. Το προϊόν καφέ Nestle που έχει αποξηραθεί με κατάψυξη ονομάστηκε Nescafe και κυκλοφόρησε για πρώτη φορά στην Ελβετία. Το Tasters Choice Coffee, ένα άλλο πολύ διάσημο προϊόν που έχει στεγνώσει με κατάψυξη, προέρχεται από δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που έχει εκδοθεί στον James Mercer. Από το 1966 έως το 1971, η Mercer ήταν επικεφαλής μηχανικός ανάπτυξης της Hills Brothers Coffee Inc. στο Σαν Φρανσίσκο. Κατά τη διάρκεια αυτής της πενταετούς περιόδου, ήταν υπεύθυνος για την ανάπτυξη μιας συνεχούς ικανότητας ξήρανσης με κατάψυξη για την Hills Brothers, για την οποία του χορηγήθηκαν 47 διπλώματα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ και του εξωτερικού.

Σύμφωνα με Ξήρανση με κατάψυξη του Όρεγκον, ο σκοπός της ξήρανσης με κατάψυξη είναι η απομάκρυνση ενός διαλύτη (συνήθως νερού) από διαλυμένα ή διεσπαρμένα στερεά. Η ξήρανση με κατάψυξη είναι η μέθοδος συντήρησης υλικών που είναι ασταθή σε διάλυμα. Επιπλέον, η ξήρανση με κατάψυξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το διαχωρισμό και την ανάκτηση πτητικών ουσιών καθώς και για τον καθαρισμό υλικών. Τα βασικά βήματα της διαδικασίας είναι:

1. Κατάψυξη: Το προϊόν είναι κατεψυγμένο. Αυτό παρέχει μια απαραίτητη κατάσταση για στέγνωμα σε χαμηλή θερμοκρασία.
2. Κενό: Μετά την κατάψυξη, το προϊόν τίθεται υπό κενό. Αυτό επιτρέπει στον κατεψυγμένο διαλύτη στο προϊόν να εξατμιστεί χωρίς να περάσει από την υγρή φάση, μια διαδικασία γνωστή ως εξάχνωση.
3. Θερμότητα: Η θερμότητα εφαρμόζεται στο κατεψυγμένο προϊόν για την επιτάχυνση της εξάχνωσης.
4. Συμπύκνωση: Οι πλάκες συμπυκνωτή χαμηλής θερμοκρασίας αφαιρούν τον εξατμισμένο διαλύτη από το θάλαμο κενού μετατρέποντάς τον ξανά σε στερεό. Αυτό ολοκληρώνει τη διαδικασία διαχωρισμού.

Κατά την ξήρανση με κατάψυξη, η υγρασία εξαφανίζεται απευθείας από τη στερεά κατάσταση σε ατμούς, παράγοντας έτσι ένα προϊόν με ελεγχόμενη υγρασία που δεν χρειάζεται μαγείρεμα ή ψύξη και διατηρεί τη φυσική του γεύση και χρώμα.

"Σπίτι." OFD Foods, 2017.

Τζένινγκς, Τόμας Α. "Λυοφιλοποίηση: Εισαγωγή και Βασικές Αρχές." 1η Έκδοση, CRC Press, 31 Αυγούστου 1999.