сублимационная сушка что это
Сублимационная сушка
Сублимационная сушка продуктов (сублимационная вакуумная сушка, также известная как лиофилизация или возгонка) – это удаление влаги из свежезамороженных продуктов в условиях вакуума. В настоящее время этот метод сушки продуктов является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее дорогостоящим. Этот способ был открыт в начале прошлого века, однако использовался только для производства довольно ограниченного количества и ассортимента сухопродуктов для нужд армии и космонавтики.
Принцип сублимационной сушки основан на том физическом факте, что при значениях атмосферного давления ниже определенного порога – т.н. «тройной точки» (для чистой воды: 6,1 мбар при 0 градусов Цельсия) вода может находиться только в двух агрегатных состояниях – твердом и газообразном, переход воды в жидкое состояние в таких условиях невозможен. И если парциальное давление водного пара в окружающей среде ниже чем парциальное давление льда, то лед продукции прямо переводится в газообразное состояние минуя жидкую фазу.
Наибольшее применение сублимационная вакуумная сушка получила в технологиях производства лекарственных препаратов, ферментов, заквасок, экстрактов лекарственных трав и других объектов, которым требуется обеспечить сохранность в сухопродукте всех полезных составляющих сырья в течение длительных периодов времени. Сублимационная сушка продукта является одним из самых современных методов обратимого консервирования микроорганизмов и биопрепаратов, который обеспечивает наилучшее качество сухопродукта и высокую восстанавливаемость лактобактерий при минимальной продолжительности процесса и, соответственно, минимальных затратах.
Поскольку конечная влажность сублимационно-вакуумных материалов является очень низкой (порядка 2-5%), то это создает все предпосылки для их длительного хранения в условиях нерегулируемых температур. Консервирование сублимационной сушкой в перечисленных выше отраслях является прогрессивной технологией, а в ряде случаев – не имеющей альтернативы.
Высокое качество и биологическая полноценность готовых сублимированных продуктов объясняется тем, что обработке может подвергаться только свежее сырье. Несвежие продукты сублимационную сушку не выдерживают. Консервирование методом сублимационной сушки не требует добавления каких-либо химических и иных ароматизаторов, консервантов и стабилизаторов и т.п., что является еще одним преимуществом. Данный факт примечателен тем, что прошедшие сублимационную сушку продукты абсолютно пригодны для детского и диетического питания.
Вес сублимированных сухопродуктов в среднем принимается от 1/5 до 1/10 начальной массы. Столь малый вес сублимированных сухопродуктов исключительно важен для существенного сокращения расходов при их транспортировке.
Как правило, упаковываются сублимированные сухопродукты в трехслойные металлизированные пакеты с азотным наполнением весом от 2 г до 5000 г, в зависимости от продукта.
Ранее в пищевой промышленности сублимационно-вакуумную сушку использовали в основном для выполнения заказов военной, оборонной и космической отраслей, теперь она оказалась востребованной для приготовления продуктов премиум класса.
Что такое сублимация?
Сублимация, или сублимационная сушка – способ консервации, который максимально сохраняет все полезные вещества и свойства продуктов. Еще она может называться лиофилизация (лиофильная сушка), или возгонка.
Как же происходит процесс сублимации (лиофилизации)?
Если совсем коротко, продукты замораживают до очень низких температур и буквально вымораживают из них воду в вакуумных камерах, затем готовый продукт досушивают уже при плюсовой температуре и герметично упаковывают.
Температура замораживания для разных продуктов разная и варьируется от минус 20 до минус 200 градусов. Заморозка это очень важный этап в сублимационной сушке. Надо максимально быстро достигнуть температуры ниже точки затвердевания продукта, чтобы образовались очень мелкие кристаллы льда, которые не разрушают структуру продукта и проще испаряются.
В вакуумной камере создается пониженное давление, чтобы вода из твёрдого состояния переходила сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. Другими словами, лед испаряется из продукта, не превращаясь в воду.
Существует сочетание температуры и давления, которое называется тройная точка – когда вода одновременно находится в твердом, жидком и газообразном состоянии. Сублимация происходит при условиях ниже тройной точки. (да, да название лиофилизированного мороженого взято именно отсюда).
Сублимация, как уже говорилось выше, позволяет сохранить практически все полезные свойства и пищевую ценность продуктов, т.к. при такой сушке не используются высокие температуры, разрушающие некоторые витамины и белки. При этом сублимированные продукты имеют минимально возможную влажность – 2-5%. Никакой другой способ сушки не даст такой маленький процент влажности. А это значит, что сублиматы – самая лёгкая еда, которую можно положить в рюкзак, т.к. в них минимально возможное количество воды.
У сублимированных (лиофилизированных) продуктов есть свои преимущества и недостатки:
Преимущества сублиматов:
Недостатки сублиматов:
Хочется отметить еще один момент, который влияет на стоимость продукта – для сублимации можно использовать ТОЛЬКО сырье высокого качества. Подпорченные овощи, фрукты или постоявший пару дней даже в холодильнике суп после сублимированной сушки будет непригоден для еды.
Подводя итог, можно сказать, что
Остались вопросы? С чем-то не согласны? Пишите ваше мнение в комментариях.
Скоро выйдет статья про менее энергозатратные способы сушки.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Представление различий между сушкой и сублимационной сушкой
Сублимированные ягоды, как новый подход к переработке: перспективы, нюансы и особенности
Сублимированные ягоды, как новый подход к переработке: перспективы, нюансы и особенности
Что такое замороженные сухофрукты?
Это сам фрукт, без добавления сахара, ароматизаторов или каких-либо химических веществ.
В чем разница между «лиофилизацией» (или сублимацией) и «дегидратацией»?
Внешний вид и Текстура
Технология сублимационной сушки
Свежие овощи и фрукты:
После того как система автоматики сообщает о его завершении камера открываетcя
Готовый продукт сохраняет все полезные свойства и форму Его фасуют и герметично упаковывают для хранения
Технология Лиофилизации не нова
Что можно сублимировать?
Этот процесс можно применять практически к любым продуктам питания, таким как ягоды, фрукты, овощи, мясо и т.д.
Также это очень распространено в производстве лекарств.
В чем преимущество сублимировать продукты?
Какая же область использования и применения?
Конечно, это просто еда. На самом деле есть некоторые приложения, которые требуют использования лиофилизированной пищи, например, в космосе (астронавты почти едят только лиофилизированные продукты) или в наборах для выживания для реактивных пилотов, миссий в джунглях или в пустыне, или для людей, которые любят туризм и связанные с ним виды спорта.
Сегодня сушоные продукты становятся самой привлекательной повседневной закуской, очень популярной среди всего населения, особенно среди молодежи, больше заботящейся о здоровых вещах, а также предлагаемой правительствами в качестве здоровой закуски в школах.
Можно ли отличить сублимированную продукцию от сушеной?
Конечно, многие потребители задаются вопросом, какая разница с точки зрения вкуса, когда речь идет о сублимированных и сушеных закусках. Обезвоженные продукты могут потерять большую часть своего аромата, главным образом из-за процессов тепловой сушки, используемых для удаления влаги.
Лиофилизированные продукты (включая фрукты!) Сохраняют большую часть своего первоначального вкуса.
Полезность
Лиофилизированные продукты сохраняют все или почти все питательные вещества после прохождения процесса лиофилизации. Это связано с тем, что в большинстве случаев процесс сублимационной сушки удаляет только содержание воды продуктах. Обезвоживание может лишить продукты питания большей части их питательной ценности из-за процессов нагревания, которые обычно используются для испарения части влаги внутри них.
Добавки
Одним из основных различий между сублимированными и обезвоженными закусками является использование добавок. Поскольку при сублимации удаляется большая часть влаги, нет необходимости добавлять добавки, чтобы сохранить пищу в течение длительного периода времени. Сушеные закуски, с другой стороны, обычно требуют достаточного количества консервантов, чтобы сохранить их свежими. Это делает сублимированные фрукты более здоровым вариантом.
Срок годности
Поскольку обезвоженные продукты содержат около четвертой части их влаги, они имеют гораздо более короткий срок годности, чем сублимационные продукты. Вода, которая все еще находится в обезвоженной пище, может быть легко испорчена различными плесенью и бактериями. С другой стороны, лиофилизированные продукты могут храниться годами в надлежащей упаковке при комнатной температуре и сохранять свой первоначальный вкус и хрусткость!
Лиофелезированные продукты диетические?
Напомним, что сублимированная пища такая же, как натуральная, только обезвожена. Так что, если натуральная пища была в диетическом питании, да. В противном случае нет.
Диабетики могут есть лиофилизированные продукты?
Если свежие продукты входят в рацион питания, да. Если есть какие-либо сомнения, мы настоятельно рекомендуем проконсультироваться с вашим диетологом, имея в виду факты питания.
Каков профиль этого продукта?
Любой, кто не имеет ограничений в своем рационе к продукту в свежем виде. Употребление продуктов рекомендуется детям, спортсменам (из-за более высокой концентрации калиевых солей, предотвращающих мышечные спазмы) и пожилым людям (из-за высоких концентраций кальция что помогает бороться с остеопорозом).
Сублимационная сушка пищевой продукции
К методу сублимационной сушки относят сухое удаление льда из продукта под воздействием вакуума. В данном случае обязательным критерием является исключение перехода льда в жидкую фазу. К преимуществам сублимации относят сохранение витаминного, ферментного и экстраактивного состава. Сохраняются также вкусовые и ароматические свойства продукта.
Сублимационную сушку еще называют лиофилизацией или возгонкой. Методика широко задействована не только в пищевой промышленной обработке, но и в фармации для изготовления вакцин и биологически активных добавок.
За счет сублимационной сушки производители товаров повышают стоимость на готовую продукцию, увеличивая уровень прибыли.
Рабочие принципы сублимации
Сублимационная сушка была открыта в начале двадцатого века, но широко использоваться начала только в последние несколько лет. Причиной этому является высокая стоимость оборудования.
Технология заключается в том, что при низком атмосферном давлении (порог «тройная точка» на основе воды при 0,01 ° C, давление 611,657 Па) вода пребывает только в твердом и газообразном агрегатном состоянии. Данные условия позволяют испарить лед без его перехода в жидкую стадию.
Во время сушки способом сублимации замороженные продукты нагревают под воздействием вакуумной среды до 0 ° C. Лед при этом испаряется, а питательные вещества и витаминный состав не утрачивается. Результаты проведенных анализов на состав продукта до сублимации и после нее доказали, что существенных изменений в количестве полезных элементов нет.
Применение сублимационной сушки
На сегодняшний день сублимационную сушку применяют во многих производственных процессах. Ее используют при изготовлении лекарственных средств, при обработке растительных составов, ферментов, заквасок и другой продукции, которая требует максимального сохранения характеристик на протяжении длительного периода хранения. С помощью сублимационной обработки на высоком уровне удается сохранить лактобациллы и положительные микроорганизмы, создать биопрепараты повышенной категории, обеспечить их сохранность и пользу на протяжении определенного периода.
Особенно важным в фармацевтических препаратах является то, что из-за минимального содержания влаги в готовом продукте (до 5% в целом) его можно хранить в течение длительного времени даже при температуре до 25 градусов, что очень важно для лекарств.
В пищевой промышленности продукты, высушенные этим методом, не только сохраняют все полезные вещества, но также способны очень долго сохраняться (до 5 лет), не теряя вкуса и вкуса, даже при различных температурах ± 50 ° C. В то же время даже усадка продукта во время сушки минимальна, благодаря чему с добавлением воды можно легко восстановить структуру продуктов, которые в процессе сублимации приобретают пористую структуру.
Этапы процесса сублимационной сушки
В целом сублимационную сушку можно разделить на три поэтапных периода:
Подготовка продуктов
Первичный период требует тщательной подготовки самого продукта. Подбор качественной продукции, и ее дальнейшая обработка позволят в итоге получить товар высокого качества. Выбранное сырье подвергают очистке, дезинфекции и обрезке. Затем продукт помещается в лоток, который загружают в сушильный камерный отдел.
Замораживание.
Заморозку в камере сублиматора проводят в вакуумной среде. Сырье охлаждается до температур, при которых начинается его затвердевание. Чем лучше замерзла продукция (в учет берется затрачиваемое время и глубина заморозки), тем ниже будет уровень кристаллизации льда и ускорится его переход в парообразный вид.
Сублимация.
Эту стадию можно считать основной в данном процессе. При ней происходит медленное нагревание замороженной продукции до тех пор, пока лед не преобразуется в пар. Это период непосредственной сушки. После удаления влаги, высушенное сырье следует хранить в закрытой упаковке не менее двадцати часов.
На данном этапе, как уже стало понятно, наибольшее значение имеет режим и равномерность нагрева. Компания «Полимернагрев» длительное время сотрудничает с предприятиями, занимающимися пищевой промышленностью и поставляет им высококачественные элементы нагрева. Мы также выпускаем электронагреватели для сублимационного оборудования. В качестве таких элементов нагрева могут быть использованы плоские ТЭНы. Для отдельных проектов сублимационной сушки мы разрабатываем индивидуальные системы отопления.
Плоские нагреватели имеют высококачественный нихромовый провод, который выполняет непосредственное преобразование электрического потока в тепло. Изоляция состоит из слоя слюдяного материала. Корпус плоского устройства нагрева от производителя «Полимернагрев» выполнен из термостойкой нержавеющей стали. Использование высококачественных материалов при изготовлении нагревательных элементов и соблюдение всех производственных стандартов позволяют нам производить электронагреватели высококлассного качества.
Элементы, входящие в конструкцию сублиматора
Оборудование для сублимационной сушки включает в себя следующие компоненты:
Современный метод обработки продуктов питания и лекарственных средств методом сублимационной сушки обеспечивает максимальное сохранение полезных свойств продукции и ее длительное хранение. Соблюдение правил каждого этапа позволит получить высококачественный продукт и повысить его рыночную стоимость, что положительно скажется на прибыли всего предприятия.
Технология сублимационной сушки продуктов
Востребованность обработки пищевой продукции сублимационной сушкой обуславливается возможностью испарения льда без его перехода в жидкий вид. Чтобы осуществить возгонку льда необходимо создание определенных условий. Преимуществом консервирования продуктов за счет сублимационной сушки, сравнительно с другими методами, является возможность дальнейшего хранения консерванта при плюсовых температурах. Хранение такой продукции вполне возможно при комнатных показателях. В качестве еще одного достоинства данного метода можно привести тот факт, что при такой обработке происходит значительное испарение влаги и естественное снижение массы продукта. Такой аспект упрощает дальнейшую транспортировку готовых продуктов питания. Период хранения при этом значительно увеличивается, а значит и реализация упрощается. Пищевая ценность сохранена.
Для того чтобы провести сублимационную сушку важно в точности придерживаться двух факторов:
1. Основной процент влаги должен в продукте содержаться в ледяном виде, а общий ее объем не должен быть ниже 70% от массы продукта.
2. Необходимо поддержание правил возгонки льда с разностью давлений между паровыми выделениями над поверхностью продукта и парами в камере
Основным критерием сублимационной сушки является уровень давления. Поддержка точных показателей обеспечит переход льда в парообразный вид без наступления жидкой фазы. Конденсация паровых выделений осуществляется при помощи специальных испарительных приборов.
Во время сушки продукты набирают определенную температуру и отдают тепло во время испарений льда. Чтобы компенсировать тепловые потери и поддержать определенный температурный режим, нужен постоянный тепловой подвод. Граница образования пара постепенно смещается от поверхностных слоев продукта в его глубь, осложняя эффективную подводку тепла. Подсохшие слои обрабатываемой продукции из-за низкой тепловой проводимости затрудняют подводку тепла к участкам сушки и снижают качество удаления влаги.
Благодаря современным технологическим разработкам в сублимационной сушке для нагрева используются высококачественные плоские ТЭНы способные равномерно воздействовать на продукт, компенсируя тепловые потери во время испарения льда. Именно такой конфигурации оборудование пользуется наибольшим спросом среди профессионалов. Заказать нагреватели для сублимационной сушки и точный расчет их параметров можно у компании «ТЭН24». Также мы предлагаем изготовление сублимационных сушек и установку нагревателей на оборудование.
Сублимационной сушке можно поддавать разные продукты:
Мясные продукты — могут обрабатываться в сыром, варенном, копченом и других видах.
Молочка — творог, молоко (даже кумыс) и мн.др.
Яйца — могут обрабатываться вместе или отдельно яичный желток и белок любой птицы.
Все виды овощных продуктов — бобовые, картофель, лук, морковь, капуста и мн. др. Как и в случае мяса, овощные продукты могут обрабатываться в сыром и вареном виде.
Отдельное место в сушке занимают фрукты и ягоды: сливы, груши, клубника, чернослив, бананы, ананасы, персики и т.д. Их можно обрабатывать в свежем виде или уже после переработки в соки и пюре.
Сублимационной сушке также можно поддавать петрушку, укроп, базилик и другие растения для заправки блюд.
Обрабатываются растворимый кофе, разные сорта чаев и пряности
Технологический процесс сублимационной сушки состоит из нескольких этапов, которые проводятся в строгой очередности:
Подготовка продукции в предварительном порядке.
Методика сушки, сроки и способ хранения продукта зависят от конечного его состава. В основном учитываются входящие в него элементы и вещества. Как пример можно привести продукты с животным белком, которые после сушки нельзя поддавать перегреву иначе произойдет его денатурация. Вся продукция, обработанная сублимационным методом должна быть надёжно изолированной от контактов с окружающей средой. В противном случае содержащиеся жиры и витаминные элементы начнут окисляться. Стоит учитывать и долю редуцирующих веществ. На основе описанных факторов определяется возможная степень сушки. Другими словами, вычисляется точное количество влаги подлежащей удалению. Во время подготовки сырья к сублимационной обработке обеспечивается определенный бактериальный порог продуктов питания.
Для сушки должно подбираться сырье с определенными характеристиками. Подготовка продуктов питания должна также проводиться на высоком уровне. Такие критерии позволят изготовить сухой продукт с необходимыми качественными показателями.
Критерии выбора сырья для сублимационной сушки:
Продукт должен обладать хорошими вкусовыми качествами.
Должна проводиться оценка количества исходных составляющих. Данный критерий необходим для вычисления сохраняемых после замораживания и сушки, а также во время хранения полезных веществ.
Размеры и форма продукта должна соответствовать проводимой технологии.
Липидные составляющие должны в минимальном порядке поддаваться окислениям.
Сырье перед заморозкой и сушкой должно прийти обработку от микроорганизмов.
Под предварительной подготовкой продукта к сушке подразумевается его термическая обработка и нарезка.
От быстроты заморозки зависит качество продукта в дальнейшем. Чем быстрее пройдет этот процесс, тем лучше сохраняться биологически ценные элементы.
Заморозку можно провести как в специально разработанной камере, так и непосредственно в самом сублиматоре. Последний вариант подразумевает создание вакуумной среды и частичное испарение жидкости. Данный способ намного легче проводить сравнительно с предварительной заморозкой, но использовать его можно не для всех категорий продукта. При вакуумном замораживании утрачиваются некоторые первоначальные. Сырое мясо и рыбу, а также некоторые фрукты, ягоды, соки и пюре вакуумным методом не замораживают.
Молочную продукцию, чаи и сок замораживают в виде пасты. Измельчение их проводится именно в замороженном состоянии. С такой целью зачастую используют метод распыления, который выделяется высокой эффективностью. При замораживании образуются гранулы, которые в дальнейшем разделяют на тоненькие слои и просушивают.
Сублимационная сушка имеет свои технологические особенности. Во время предварительного замораживания в камере нельзя допускать оттаивание продуктов перед помещением их в сушильный отдел.
На дальнейшем этапе сушка проводится при высокой температуре. Происходит окончательное удаление влаги. Для сохранности высокого качества продукции эти значения температур должны в точности соответствовать технологическим требованиям. Время также имеет большое значение. Температура обработки каждого продукта отличается. Длительность сушки и термические требования к ней зависят от технологии процесса и варьируются в конкретных пределах. Максимально должны сохраняться полезные свойства продукта. На стадии досушивания диапазон температур находится в пределах +45…+85 градусов Цельсия. Период этапа может составлять до 40% от общего цикла обработки. От начального количества забирается до 30% жидкости.
Преимуществом сублимационной сушки является сохранение полезности и вкуса продукта. При потреблении они перевариваются и усваиваются точно так же, как и в свежем виде. Вкусовые и ароматические характеристики полностью сохранены. После проведенной обработки структура продукта приобретает пористость, что способствует хорошей абсорбции. На первых этапах хранения продукты начинают активно вбирать кислород, в результате чего может произойти быстрое их окисление.
Помимо поглощения кислорода адсорбируется и влага. Это тоже значительно понижает качество продуктов питания. Чтобы исключить адсорбцию после все обработанные продукты перед запаковкой необходимо спрессовать. Контакт с окружающей средой при этом необходимо исключить. Такой вариант подготовки перед упаковыванием значительно увеличивает эффективность дальнейшего транспортирования за счет уменьшенного объема.
Хранить продукты без герметично запаянной упаковки нельзя. Ее проводят сразу после этапа досушивания. Основным предназначением таких упаковок является предотвращение попадания кислорода, влаги и посторонних запахов.
Зачастую используют упаковки полимерного происхождения. В качестве подложки применяют алюминиевую фольгу. Преимуществом использования полимерной пленки являются отличные эксплуатационные свойства, маленький вес, высокий показатель прочности и небольшая цена.
Как уже упоминалось, очень важным критерием является предотвращение попадания влаги и воздуха на продукт после cублимационной обработки. Если все же кислород поступил в упаковку, его следует немедленно удалить. Для таких целей можно использовать физический, химический или биологический способ.
Самым применяемым и качественным методом выгона кислорода является физическое воздействие путем вакуумирования упаковки и ввод в нее азота.
При одном из химических способов применяется удаление воздуха с участием с водорода и палладия. Еще упаковку с продуктом помещают в герметичную камеру с содержанием инертных газов.
Сублимационная сушка хоть и приводит к определенным изменениям продуктов, но они незначительны. Данная методика по своим преимуществам несравнима ни с одним другим методом сушки.
Заказать оборудование сублимационной сушки вы можете на сайте «ТЭН24». Все детали и параметры установки оговариваются в индивидуальном порядке. Цена и сроки производства зависят от сложности комплектовки. Чтобы связаться с менеджером для заказа и получения консультации оформите заявку на сайте или наберите нас по указанным телефонным номерам.