Liofilizarea

5/13/2018 Liofilizarea - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/liofilizarea-55a759571dd82 1/8

UNIVERSITATEA „DUNĂREA DE JOS” DIN GALAŢI FACULTATEA DE ŞTIINŢA ŞI INGINERIA ALIMENTELOR

SPECIALIZAREA INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTARE

LIOFILIZAREA

PRODUSELOR ALIMENTARE

STUDENT

NĂTĂRĂU NICOLAE

ANUL II, GRUPA 3211

2011-2012



Conservarea produselor alimentare constituie o verigă importantă în asigurareacalităţii acestora şi reprezintă ansamblul de metode sau tratamente şi operaţii prin care se

creşte durata de păstrare a unor produse alimentare prin reglarea proceselor biochimice a

alimentelor ce provin din organisme vii şi împiedicar ea proceselor determinate de activitateamicroorganismelor sau a enzimelor.

Conservarea alimentelor are la baza cele 4 principii biologice:

- Bioza - este principiul vieţii (gr. bios = viata) şi constă în manifestarea vitală a

organismului contracarând, în acelaşi timp, acţiunea dăunatoare a bioagenţilor

(prin imunitatea naturală). Distingem o bioză totală (eubioza) şi bioza parţială

(hemibioza).

- Anabioza reprezinta principiul vieţii latente aplicat pe scara larga în conservareaalimentelor.

- Cenoanabioza este principiul ce are la baza crearea unor condiţii optime pentru

dezvoltarea unor microorganisme prin a caror acţiune în mediu apos formeazacompuşi de inhibare a microorganismelor daunatoare, de alterare.

- Abioza reprezinta principiul lipsei de viaţa şi constă în distrugerea sau înlăturarea

microorganismelor din produsul alimentar.

Anabioza constă în desfăşurarea lentă a metabolismului celular sau chiar întrerupereafuncţiilor vitale în anumite condiţii de mediu. Tehnica constă în crearea unor condiţiispeciale în mediu şi produs (deshidratare, creşterea presiunii osmotice, temperaturi scăzute),

care reduc convenabil procesele vitale ale organismului şi în acelaşi timp, minimalizează acţiunea microorganismelor, microdăunătorilor, paraziţilor.

Metodele de conservare care au la bază acest principiu sunt: refrigerarea, congelarea,

deshidratarea alături de care întâlnim un grup de metode ce utilizeaza sarea, zahă rul, oţetul,

gazele inerte şi bioxidul de carbon.

Conservarea prin deshidratare

Deshidratarea reprezintă reducerea conţinutului de apă din produs. Prin această

metodă se asigură stagnarea activităţii enzimelor şi oprirea activităţii microorganismelor.

Deshidratarea

se realizează prin evaporarea apei care ajunge treptat la suprafaţa produsuluisupus deshidratării până la valoarea aw<0,7 care să împiedice dezvoltarea

microorganismelor.

O metodă folosită pentru deshidratarea produselor alimentare o reprezintăliofilizarea. Liofilizarea numită şi criodesicare este un procedeu de conservare prin uscare,

constând în elimenarea apei dintr-un produs congelat în prealabil, prin sublimare sub vid

(apa din produs trece direct din stare solidă în stare de vapori).

Procedeul liofilizării a fost folosit încă din vechime de incaşii din munţii Anzi, care işi

depozitau cartofii pe înălţimile munţilor . Temperaturile montane scăzute îngheţau alimentele,

iar conţinutul lor de apă sublima în condiţiile presiunii scăzute, caracteristice marilor înalţimi

terestre.



În prezent liofilizarea se foloseşte în principal pentru conservarea prin deshidratare alegumelor şi fructelor, a sucurilor de fructe, a ceaiului şi cafelei dar şi a unor produse deorigine animală (carne, peşte etc).

În cazul fructelor şi legumelor procedeul se foloseşte pentru conservarea celor decalitate superioară cu scopul de a le mări durata de conservare cu pierderi cât mai mici ale

calităţilor nutritive şi senzoriale. Se conservă prin liofilizare legume şi fructe uşor perisabileşi /sau care în anumite cazuri trebuie transportate sau depozitate pentru perioade lungi de timp.

Produsele alimentare lichide conservate prin liofilizare sunt în general produse care au

ca principala caracteristică un conţinut mare de substanţe de aromă sau substanţe cu valoarenutritivă ridicată. Scopul conservării acestora prin metoda liofilizării este unul dublu: în

primul rând acela de a evita pierderile de substanţe valoroase din produs şi în al doilea rând,dar la fel de important, de a obţine un produs conservat care să poată fi reconstituit cuuşurinţă.

Liofilizarea asigură o calitate superioară a produselor alimentare (prin păstrarea

proprietăţilor produsului proaspăt) comparativ cu alte metode de conservare, ceea ce permite

stocarea acestora o perioadă îndelungată. Produsele liofilizate nu impun realizarea unor

temperaturi scăzute pentru depozitare şi transport. Prin liofilizare, masa produselor scade la

1/4….1/10 din valoarea iniţială, fenomen însoţit şi de reducerea volumului.

Liofilizarea sau criodesicarea este un procedeu de conservare care presupune

eliminarea apei dintr-un produs congelat în prealabil, prin sublimare în vid, cu aport controlat

de căldură. Din diagrama curbelor de saturaţie pentru apă (fig. 1) se observă că sublimarea

apei (trecerea din starea solidă în starea de vapori) are loc doar dacă presiunea este sub cea

corespunzătoare punctului triplu (PT), fiind deci mai mică de 4,579 mm Hg (0,006 bar); din

figura 1 mai rezultă că, la presiune constantă, sublimarea are loc prin creşterea temperaturii,

deci cu aport de căldură. Se justifică astfel definiţia liofilizării, ca fiind un proces de sublimareîn vid (presiune mult mai mică decât presiunea atmosferică normală), cu aport de căldură(pentru creşterea temperaturii produsului).

Trebuie remarcat că procesul de sublimare al gheţii are loc şi la presiune atmosferică

normală: la o temperatură de -5°C şi o umiditate relativă de 20%, presiunea parţială a

vaporilor de apă din aer este de 0,6 mm Hg (fiind deci mai mică decât presiunea punctuluitriplu), gheaţa sublimând până la saturarea cu vapori a mediului înconjurător.

Fig. 1 – Diagrama curbelor de saturaţie pentru apă

PT – punct triplu; C – punct critic.



Tratarea prin liofilizare a unui produs implică parcurgerea următoarelor etape:

• executarea unor tratamente preliminare;

• congelarea;

• sublimarea (uscarea primară);

• uscarea secundară;

• condiţionarea şi ambalarea produsului liofilizat;• depozitarea.

1.Tratamentele preliminare

Orice produs care urmează a fi liofilizat trebuie să fie de calitate superioară, să aibă un

conţinut ridicat de substanţă uscată şi un conţinut mic de grăsimi şi apă legată. Produsul

trebuie să aibă un raport suprafaţă/volum cât mai mare, pentru ca sublimarea să fie favorizată.

În produsele având grosime mică şi suprafaţă mare frontul de sublimare va avansa mai repede

către centru şi ca urmare durata sublimării va fi mică; la produsele având grosime mare, pemăsură ce frontul de sublimare avansează, vaporii din interior vor părăsi mai greu produsul.

Produsele trebuie repartizate cât mai uniform în incinta în care are loc sublimarea,

pentru ca procesul de sublimare să se desf ăşoare pe cât posibil identic pentru fiecare produs înparte.

În funcţie de natura produsului, acesta poate să fie supus unor tratamente preliminare

înainte de liofilizare; aceste tratamente pot fi:

• de natură mecanică (dezosare, înlăturarea grăsimii, tranşare, pentru carne, curăţare,tocare pentru legume şi fructe);

• măcinare şi uniformizare pentru sosuri etc.;

• de natură fizică (fierberea sau frigerea pentru carne, opărirea pentru legume şi fructe,

crioconcentrarea pentru produsele alimentare lichide);• de natură chimică (adăugarea unor substanţe pentru protejarea produsului sau pentru

obţinerea anumitor calităţi specifice).

2. Congelarea

Congelarea produce efecte mecanice şi chimice; efectele mecanice se referă la

spargerea celulelor, rupturi de ţesuturi, perforarea pereţilor celulari, în timp ce efectele

chimice sunt date de concentrarea soluţiilor din produs din cauza solidificării apei.

Diminuarea acestor efecte este posibilă printr-o congelare cât mai rapidă a produselor ce

urmează a fi liofilizate. Vitezele mari de congelare duc la formarea de cristale de ghea ţă cudimensiuni mici, repartizate uniform, iar fenomenul de concentrare a solu ţiilor are mai puţintimp disponibil pentru a afecta calitatea produsului.

Temperatura finală a produsului, după congelare, trebuie să fie suficient de scăzută

pentru ca întreaga cantitate de apă să fie solidificată; temperaturile finale recomandate pot

atinge valori de -40…-60 0C.

În cazul produselor alimentare lichide, acestea sunt congelate sub formă de blocuri,

care sunt apoi sf ărâmate, rezultând un produs sub formă de pudră.

3. Sublimarea (uscarea primară)

În faza de uscare primară se elimină din produs apa liberă şi de constituţie. Pentru

realizarea sublimării, produsul este introdus într-o incintă (1, fig. 2) care se închide ermetic;

cu ajutorul unei pompe de vacuum (5), presiunea din incintă este scăzută până la valori de



0,3…1 mm Hg. Presiunea este mai mică decât cea corespunzătoare punctului triplu al apei

deoarece apa conţinută de produsele alimentare nu este chimic pură. Pentru sublimarea gheţii,rafturile (2) pe care sunt aşezate produsele pot fi încălzite controlat, cu ajutorul unor plăci de

încălzire; prin creşterea temperaturii are loc procesul de transformare a stării solide în stare

lichidă. Fluxul de căldură trebuie controlat permanent pentru a se evita decongelarea parţială a

produselor. Pentru ca sublimarea să aibă loc în mod continuu este necesară evacuareavaporilor din incintă. Având în vedere că volumul mare de vapori rezultat nu poate fi evacuat

de către pompa de vid, vaporii de apă rezultaţi din sublimare sunt condensaţi pe suprafaţa rece

a vaporizatorului (3), aflat în incinta de condensare (6).

Fig. 2 – Schema de principiu a instalaţiei pentru criodesicare

1-incintă;

2-poliţe;

3-vaporizatorul instalaţiei frigorifice;

4-ansamblu compresor-condensator;

5-pompă de vacuum;

6-incintă pentru condensarea vaporilor de apă.

În timpul acestui proces temperatura plăcilor de încălzire atinge 120…140°C, iar

temperatura produselor este de -25…0°.

La sfârşitul fazei de uscare primară, produsul mai conţine până la 10% apă, care se află

sub formă lichidă adsorbită şi în stare de vapori. Această cantitate de apă are efecte negative

asupra comportării produsului pe perioada de stocare. Pentru eliminarea acestei cantităţi de

apă se aplică faza de uscare secundară.

4. Uscarea secundară

Faza are ca scop eliminarea apei rămase din faza precedentă; la sfârşitul uscării

secundare, cantitatea de apă din produs scade sub 6% putând ajunge chiar până la 1…3%, înfuncţie de tipul produsului. Pentru eliminarea apei, presiunea în incintă trebuie să fie sub 1

mm Hg; temperatura la suprafaţa produselor se ridică la 20…40°C pentru produse sensibile

sau la 60°C pentru carne de vită, porc, pasăre, peşte. Trecerea de la temperatura de sublimare

la temperatura corespunzătoare desorbţiei apei se face mai rapid sau mai lent, durata uscăriisecundare fiind cuprinsă între o oră şi şase ore. Uscarea primară şi cea secundară pot dura întotal între 6 şi 20 de ore.



După terminarea uscării secundare, incinta de uscare este presurizată (de obicei cu un

gaz neutru – argon sau bioxid de carbon) până la o valoare uşor superioară presiunii

barometrice. Se împiedică astfel intrarea de aer din exterior la deschiderea uşii camerei de

uscare.

Pentru produsele alimentare lichide procesul tehnologic presupune congelarea

acestora, urmată de mărunţire (pentru mărirea suprafeţei) şi apoi de o criodesicare continuă.Produsul mărunţit sub formă de particule se deplasează în incinta de liofilizare sub acţiunea

vibraţiilor, cu ajutorul unei benzi transportoare sau ca urmare a mişcării de rotaţie a incintei.

Durata procesului de liofilizare este de 20…30 minute, iar capacitatea mică de încărcare a

aparatului conduce la pierderi tehnologice reduse în cazul în care se produc accidente

tehnologice.

5. Condiţionarea şi ambalarea produselor liofilizate

În urma celor două faze de uscare, produsul liofilizat este poros şi higroscopic;

contactul cu vaporii de apă din aer poate conduce la îmbibarea rapidă a porilor cu vapori de

apă, fenomen care anulează efectul uscării secundare. O umiditate reziduală a produselor mai

mare de 2…6% va avea efecte negative asupra calităţii lor (apar reacţii enzimatice, se

dezvoltă flora microbiană, produsul se decolorează etc.). Din acest motiv se recomandă ca

imediat după scoaterea produselor din incinta în care a avut loc liofilizarea acestea să fie

depozitate timp de 2…3 zile în containere vacuumate de capacităţi mari, pentru omogenizarea

umidităţii reziduale; după această etapă se efectuează condiţionarea definitivă în ambalaje de

dimensiuni mici.

Condiţionarea şi ambalarea produselor liofilizate se fac cu scopul reducerii la

maximum a cauzelor ce determină modificări ale calităţii produselor în timpul stocării.

Ambalarea produselor liofilizate se realizează în vid sau în atmosferă controlată (azot, dioxidde carbon sau aer uscat pentru produsele mai puţin sensibile); materialele pentru ambalaje

trebuie să fie impermeabile la grăsimi, gaze, vapori de apă, iar ambalajele trebuie să fie

etanşe. Ambalarea produselor liofilizate se face în:

• cutii din tablă de oţel sau aluminiu, cu sistem de închidere care să permită ambalarea sub

vid sau în atmosferă controlată;

• ambalaje din sticlă, mai rar utilizate din cauza greutăţii mai mari, a dificultăţii asigurării

etanşeităţii şi a transparenţei lor;

• amabalaje din materiale multistrat, formate din folii din plastic şi metalice.

6. Depozitarea produselor liofilizate

Temperatura de depozitare influenţează durata de păstrare a produselor liofilizate;

marea majoritate a produselor pot fi depozitate la temperaturi de până la 30°C f ără efecte

negative. Durata maximă de păstrare variază între un an şi cinci ani; astfel, la o temperatură

de stocare de 25°C, carnea grasă şi peştele pot fi stocate de la şase luni la un an, iar carnea

slabă şi carnea de pasăre pot fi depozitate între 1,5 ani şi 2 ani.

7. Rehidratarea produsului liofilizat

Unele produse liofilizate (ceaiul, cafeaua, sucurile de fructe etc.) se rehidratează

instantaneu prin adăugare de apă; produsele de origine animală se rehidratează cu respectarea

anumitor condiţii, referitoare la cantitatea de apă, temperatura acesteia, duritatea apei etc.

Pentru produse cum ar fi carnea, peştele etc., viteza de rehidratare creşte odată cu scăderea



temperaturii, recomandându-se rehidratarea la temperatura de 0°C. Pentru preparatele culinare

liofilizate rehidratarea se face cu apă caldă, pentru a se favoriza dispersia grăsimilor, după

care urmează răcirea produsului.

Utilizarea procesului de liofilizare în industria alimentară comparativ cu alte procedee

de păstrare a produselor, prezintă urmatoarele avantaje:• este singurul procedeu prin care se extrage apa din substan ţa organică fară a distruge

structura celulară şi fară a pierde substanţele volatile;

• conferă produselor alimentare proprietăţi superioare, printr-o mai bună conservare şi

printr-o capacitate mare de rehidratare;

• păstrarea proprietăţilor senzoriale (textura, gust , miros). Produsul liofilizat îşi păstrează

forma sa iniţială, nu face spumă, nu se contractă, nu se produc concentrări locale ale

anumitor fracţiuni solubile;

• diminuarea greutăţii şi volumului deoarece apa este eliminată aproape total, greutatea

produselor liofilizate este de 1/4 – 1/10 din greutatea iniţială. În cazul produselor pulbere,

reducerea în greutate este însoţită de o reducere echivalentă a volumului, ceea ce

înseamna că transportul şi depozitarea sunt mai uşoare şi mai puţin costisitoare;

• în comparaţie cu congelarea, produsele liofilizate nu necesită temeperaturi scăzute pentrudepozitare, din păcate nu toate produsele alimentare se pretează prelucrării prin acest

procedeu. Pentru a fi liofilizat, un produs trebuie să fie de calitate superioară, să aibă un

conţinut ridicat în substanţă uscată, un conţinut de grăsimi redus şi un conţinut cât mai

redus de apă legată.

Pe langă avantajele menţionate, liofilizarea prezintă şi o serie de dezavantaje cum ar fi:

• costuri ridicate de investiţii (instalaţii mai scumpe decât în cazul altor metode);

• tehnica de lucru este relativ complicată conducând la un randament scăzut.



Bibliografie:

1. Dumitru Beceanu, Adrian Chira, Tehnologia Produselor Horticole, Editura Ceres,2003, Bucureşti.

2. Ioan Tofan, Clemansa Tofan, Utilizarea frigului artificial la procesarea, depozitareaşi comercializarea produselor alimentare perisabile, Editura Agir, 2002, Bucureşti

3. Radu Roşca, Instalaţii frigorifice şi de climatizare. Editura Ion Ionescu de la Brad,

2007, Iaşi.

Liofilizarea

Documents

Transcript of Liofilizarea