Основы сублимационной сушки

Основы сублимационной сушки

Сублимационная сушка - это очень мягкий процесс обезвоживания, используемый для сохранения высокого качества пищевых продуктов. История и рынок этой технологии будут рассмотрены в этом месяце, как и научные исследования. Применение также будет обсуждаться.

История и рынок

Сублимационная сушка была изобретена Жаком-Арсеном д'Арсонвалом в Парижском колледже в 1906 году. Позднее, во время Второй мировой войны, она широко применялась для сохранения сыворотки крови. С тех пор сублимационная сушка стала одним из наиболее важных процессов сохранения термочувствительных биологических материалов. В 1950-х годах началась промышленная сушка продуктов. Сублимационная сушка в настоящее время используется в качестве метода консервации пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и широкого спектра других продуктов.

Мировой рынок замороженных продуктов питания растет на 7,4% в год, по данным Mordor Intelligence, а американский рынок, как ожидается, достигнет $66,5 млрд к 2021 году . Фрукты составляют самую большую часть мирового рынка сублимированных продуктов питания, занимая долю в 32%. Кроме того, Северная Америка имеет самую большую долю мирового рынка сублимированных продуктов , занимая 35%. Южная Америка и Азиатско-Тихоокеанский регион являются наиболее быстрорастущими рынками.

Фундаментальная наука и связанные с ней преимущества

Лиофилизация – это технический термин для сублимационной сушки. Сублимационная сушка - это процесс, при котором растворитель (обычно вода) и /или суспензионная среда кристаллизуются при низкой температуре и удаляется сублимацией. Сублимация - это прямой переход воды из твердого состояния в газообразное без плавления.

Процесс состоит из трех этапов: замораживание, сублимационная сушка и десорбционная сушка. Фаза замораживания является наиболее важной во всем процессе сублимационной сушки. Важно быстро заморозить продукты, чтобы избежать образования крупных кристаллов льда, которые ухудшают качество конечного продукта. Во время первичной фазы сушки давление понижается за счет применения высокого вакуума, и подается тепло для обеспечения энергии, необходимой чтобы лед сублимировался. Эта начальная фаза сушки удаляет около 95% воды, присутствующей в пище. Этот медленный шаг может занять от нескольких часов до двух дней. Применение слишком большого количества тепла на этом этапе может привести к снижению качества конечного продукта.

Другим составным элементом процесса первичной сушки является конденсация сублимированного водяного пара. Сублимация составляет около 45% от общего энергопотребления процесса, в то время как применение вакуума и конденсации составляет около 25% от общего энергопотребления (Ratti 2001). Затем необходима фаза вторичной сушки для удаления незамерзших молекул воды, оставшихся после первичной сушки. Во время этой фазы температура поднимается выше, чем в фазе первичной сушки, чтобы испарить молекулы воды. Во время этой фазы давление часто понижается, но не во всех случаях.

Конечная сублимированная пища обычно содержит от 1% до 4% влаги. Конечные продукты питания герметизируются азотом и упаковываются в полиэтиленовые пакеты или банки. Они могут храниться от 6 месяцев до 3 лет в полиэтиленовых пакетах и 25 лет или дольше в банках.

Сублимированные продукты обладают более высоким качеством по сравнению с продуктами, обезвоженными другими способами. Высокое качество обусловлено отсутствием жидкой фазы, а также низкой температурой процесса. Сублимационная сушка сохраняет вкус, цвет и внешний вид, сводя к минимуму термическое повреждение термочувствительных питательных веществ. Кроме того, текстура хорошо сохраняется благодаря процессу, протекающему в твердом состоянии. Сублимированные продукты, как правило, более хрустящие и имеют коэффициент регидратации в четыре-шесть раз выше, чем у обычных продуктов, высушенныехна воздухе. Другие ключевые преимущества сублимационной сушки включают высокую степень извлечения летучих веществ, сохранение структуры и площади поверхности, высокий выход, длительный срок хранения и снижение веса для хранения, транспортировки и обработки.