Η κρυοξήρανση προσθέτει αξία σε προϊόντα υψηλής ποιότητας.

Τα στοιχεία που υπάρχουν από την κρυοξήρανση για τη διατήρηση των τροφίμων χρονολογούνται από τους αρχαίους Ίνκας. Σήμερα, η τεχνολογία αυτή χρησιμοποιείται για εμπορικούς σκοπούς για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής και την ταυτόχρονη διατήρηση της γεύσης και της διατροφικής ποιότητας των διαφόρων προϊόντων, όπως ο καφές, τα μπαχαρικά,ή τα γεύματα πεζοπορίας με υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο.

Ο αρχαίος πληθυσμός των Ίνκα στο Περού γνώριζε ότι η κρυοξήρανση των τροφίμων λειτουργούσε καλά. Οι πατάτες και άλλες καλλιέργειες που αποθηκεύονταν στο βουνό σε ύψος πάνω από το Machu Picchu διατηρούνταν περισσότερο από άλλα τρόφιμα και ήταν ελαφρά έτσι, μεταφέρονταν εύκολα. Οι Ινδιάνοι χρησιμοποιούσαν το

κλίμα του βουνού - θερμοκρασίες που κατά τη διάρκεια της νύχτας έπεφταν κάτω από το μηδέν - και τη χαμηλή πίεση του αέρα στα μεγάλα υψόμετρα για να παγώνουν τα τρόφιμα και να εξατμίζουν αργά τον πάγο και το νερό από το εσωτερικό των τροφίμων.

Στερεά τρόφιμα και φάρμακα

H κρυοξήρανση, επίσης γνωστή και ως λυοφιλίωση, μετατράπηκε για πρώτη φορά σε εμπορική τεχνική στα τέλη του 1930. Χρησιμοποιήθηκε για τη διατήρηση του πλάσματος του αίματος, χωρίς την ανάγκη ψύξης και την παραγωγή στιγμιαίου καφέ. Από τότε, η τεχνική αυτή έχει εφαρμοστεί για τη διατήρηση εκατοντάδων διαφορετικών ειδών τροφίμων και φαρμάκων.

Η σύγχρονη τεχνική λυοφιλίωσης πραγματοποιείται με τη χρήση μιας ειδική μηχανής: του λυοφιλιωτή. Αυτό το μηχάνημα αποτελείται από ένα μεγάλο θάλαμο για κατάψυξη και από μία αντλία κενού για απομάκρυνση της υγρασίας. Η επεξεργασία περιλαμβάνει 4 στάδια: 1) Κατάψυξη, ώστε να δημιουργηθούν οι συνθήκες για ξήρανση σε χαμηλή θερμοκρασία, 2) Αντλία κενού για να επιτυγχάνεται η εξάτμιση του παγωμένου νερού/διαλύτη χωρίς να περνά από την υγρή φάση, π.χ. εξάχνωση, 3) Εφαρμογή θερμότητας για να επιταχυνθεί η εξάχνωση, 4) Συμπύκνωση του εξατμισμένου διαλύτη από τον θάλαμο κενού με τη μετατροπή του ξανά σε στερεό.

Αφού η διαδικασία της ψύξης  είναι γρήγορη, σχηματίζονται μόνο μικροί κρύσταλλοι πάγου. Η αργή ψύξη θα σχημάτιζε πολύ μεγαλύτερους κρυστάλλους πάγου και θα μπορούσε να καταστρέψει τη δομή του προϊόντος, με την εισχώρηση των κρυστάλλων στα  κυτταρικά τοιχώματα. Στο στάδιο της εφαρμογής κενού, η χαμηλή πίεση προστατεύει τα παγωμένα προϊόντα από το να λιώσουν και επιταχύνει το επόμενο στάδιο της διαδικασίας που είναι το πρωταρχικό στάδιο της ξήρανσης. Η εξάχνωση του πάγου διασφαλίζει ότι η δομή του προϊόντος παραμένει ανέπαφη. Κατά τη διάρκεια του πρώτου σταδίου της ξήρανσης, περίπου το 95% του νερού απομακρύνεται από το προϊόν. Στο δεύτερο στάδιο της ξήρανσης-που μερικές φορές λαμβάνει χώρα σε υψηλότερες θερμοκρασίες-το νερό που είναι συνδεδεμένο με πρωτεΐνες και υδατάνθρακες μέσα στο προϊόν, επίσης, απομακρύνεται.

Υψηλή ποιότητα

Η λυοφιλίωση μπορεί να οδηγήσει σε εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία, της τάξεως του 1-4%, προλαμβάνοντας την ανάπτυξη βακτηρίων και μούχλας, αλλά και τη δράση των ενζύμων από το να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις αλλοίωσης στα τρόφιμα. Τα λυοφιλιωμένα προϊόντα έχουν μακρά διάρκεια ζωής: σε σφραγισμένη συσκευασία που προστατεύονται από  την υγρασία, το φως και το οξυγόνο, μπορούν να αποθηκευτούν σε θερμοκρασία δωματίου για πολλά χρόνια.

Μετά την επανυδάτωση, τα λυοφιλιωμένα προϊόντα μπορεί να έχουν καλύτερη γεύση, υφή και εμφάνιση σε σύγκριση με κάποιες άλλες τεχνικές διατήρησης τροφίμων. Για παράδειγμα, η ξήρανση των φρούτων σε αέρα προκαλεί συρρίκνωση, ένα φαινόμενο που δεν συμβαίνει με τη λυοφιλίωση.

Σε σύγκριση με τα προϊόντα που έχουν αποξηρανθεί με αέρα ή με τη μέθοδο της ξήρανσης διά ψεκασμού, τα λυοφιλιωμένα προϊόντα μπορούν να επανυδατωθούν γρήγορα, καθώς η διαδικασία δημιουργεί μόνο μικροσκοπικούς πόρους στο προϊόν από την απομάκρυνση του πάγου κατά την εξάχνωση.

Υπάρχουν, όμως, και μειονεκτήματα της λυοφιλίωσης: είναι περίπου 4-8 φορές πιο ακριβή από την τεχνική ξήρανσης με ζεστό αέρα με ψεκασμό και καταναλώνει 2-5 φορές περισσότερη ενέργεια. Επιπλέον, αφού η λυοφιλίωση είναι ασυνεχής μέθοδος (γίνεται σε στάδια) και απαιτεί πολλούς χειρισμούς, οι χρόνοι που απαιτούνται για την ξήρανση είναι σημαντικά μεγαλύτεροι από τους αντίστοιχους χρόνους. Μπορεί, επίσης, να υπάρχουν προβλήματα με οξειδωτικό τάγγισμα στα προϊόντα κρυοξήρανσης, λόγω του χαμηλού ποσοστού υγρασίας που περιέχουν. Ως εκ τούτου, ορισμένα από αυτά τα προϊόντα, π.χ. προϊόντα κρέατος, μπορούν να απαιτούν την προσθήκη αντιοξειδωτικών. Για τους λόγους αυτούς, η λυοφιλίωση έχει χρησιμοποιηθεί μόνο για προϊόντα, όπου η ποιότητα είναι ύψιστης σημασίας, όπως διατροφοδραστικά συστατικά, εμβόλια, αντιβιοτικά, στιγμιαίος καφές, λαχανικά, βότανα και μπαχαρικά, trekking meals, φρούτα για δημητριακά πρωινού, τρόφιμα για αστροναύτες, στιγμιαίες σούπες πολυτελείας, χημικά προϊόντα υψηλής αξίας και χρωστικές ουσίες.

Μείωση κόστους

Η βιομηχανία τροφίμων διερευνά πώς θα αυξήσει τον αριθμό των εφαρμογών της λυοφιλίωσης με αποτελεσματικό τρόπο. Για παράδειγμα, έχει αναπτυχθεί μια προσέγγιση που καλείται ενεργή  λυοφιλίωση, η οποία μειώνει τον χρόνο των χειρισμών και της ξήρανσης. Υπάρχουν, επίσης, εξελίξεις όσον αφορά τη λυοφιλίωση σε συνθήκες ατμόσφαιρας αντί αντλίας κενού, που οδήγούν σε εξοικονόμηση ενέργειας. Μια άλλη κατεύθυνση επικεντρώνεται στον συνδυασμό της συμβατικής προ-ξήρανσης, ακολουθούμενη από τη λυοφιλίωση για το τελική βήμα της ξήρανσης. Αυτό μειώνει τον χρόνο ξήρανσης και την ενέργεια όπου απαιτείται.

Βιβλιογραφικές αναφορές

Phase Technologies Inc. (1999). Lyophilization: Introduction and Basic Principles. Jennings TA.

Ratti C (2001). Hot air and freeze drying of high-value foods: a review. Journal of Food Engineering 49:311-9

Oetjen GW, Haseley P (2004). Freeze Drying. Wiley-VCH.

TNO-report V 8441 (2009). Behoud waardevolle natuurlijke inhoudsstoffen met innovatieve (vries)droogprocessen. Authors: Van Deventer H. and Oostrom W.

Chan EWC et al (2008). Effects of different drying methods on the antioxidant properties of leaves and tea of ginger species. Food Chemistry 1:166-72

Nawirska A et al. (2009). Drying kinetics and quality parameters of pumpkin slices dehydrated using different methods. Journal of Food Engineering 1:14-20

Πηγή:www.eufic.org