Džiovinimas šaltyje (angl. freeze drying ), taip pat žinomas kaip liofilizavimas – tai vienas iš sparčiai populiarėjančių įvairių produktų konservavimo būdų. Dažniausiai buityje ar smulkiajame versle liofilizuojami sezoniniai produktai – vaisiai, uogos, daržovės – tam, kad juos būtų galima išlaikyti šaltuoju metų sezonu neprarandant maistingųjų medžiagų. Nors iš tiesų liofilizuotus produktus galima laikyti kur kas ilgiau – net iki 25 metų
Kaip vyksta liofilizavimas
Įprastinį liofilizacijos procesą sudaro 3 pagrindiniai etapai: užšaldymas, pirminis ir antrinis džiovinimas. Pirmiausia produktai užšaldomi maždaug -80 °C temperatūroje, kad taptų kieti, o juose esantis vanduo suformuotų ledo kristalus. Pirminio džiovinimo metu susidarę ledo kristalai pašalinami sublimacijos (ledo virtimas dujomis išvengiant skysto pavidalo) būdu. Norint išvengti produktų subliuškimo arba atitirpimo, proceso metu yra kontroliuojami slėgis, temperatūra ir laikas. Pasibaigus pirminiam džiovinimui, produktas vis dar gali turėti nuo 15 iki 20 % drėgmės, kuri yra pašalinama per antrinį džiovinimą. Šis procesas atliekamas vakuume nuolat didinant temperatūrą tam, kad suaktyvėtų vandens desorbcija ir būtų pasiektas reikiamas drėgmės kiekis produkte. Įprastai visi produktai užšaldomi per kelias valandas, o džiovinimas užtrunka iki kelių dienų.
Lyginant liofilizuotų produktų ir kitu būdu paruoštų produktų ilgalaikiam laikymui, galiojimo laikas yra:
- liofilizuoti produktai – iki 25 metų;
- džiovinti produktai – iki 4 metų;
- konservuoti produktai iki 3 metų;
- šaldyti produktai iki 2 metų.
Liofilizacijos istorija
Jacques-Arsène d’Arssonval, kuris visą gyvenimą domėjosi elektrofiziologija ir jo asistentas Frédéric Bordas 1906 m. Paryžiaus Collège de France universiteto biofizikos laboratorijoje išrado džiovinimo užšaldant procesą. 1911 m. Downey Harris ir Shackle’as, dirbdami Sent Luiso universiteto fiziologijos laboratorijoje, sukūrė liofilizacijos metodą pasiutligės virusui išsaugoti (The Journal of Infectious Diseases, Volume 8, Issue 1, 3 January 1911, P. 47-49). Šis jų atliktas darbas galiausiai paskatino sukurti pirmąją vakciną nuo pasiutligės.
Šiuolaikinė liofilizacija buvo sukurta Antrojo pasaulinio karo metais. Tuomet buvo ypač aktualus kraujo komponentų, skirtų padėti sužeistiesiems, gabenimo iš Jungtinių Amerikos Valstijų į Europą, uždavinys. Dėl to, kad transportuojant nebuvo tinkamo šaldymo, didelė dalis tokio krovinio pakeliui sugesdavo. Tam buvo sukurtas liofilizacijos procesas, kad kraujo komponentai išliktų chemiškai stabilūs ir gyvybingi. Nuo to laiko liofilizacija pradėta taikyti kaip įvairių medžiagų konservavimo ar apdorojimo metodas.
Ką galima liofilizuoti?
Liofilizacija naudojama įvairiems mėsos produktams, tokiems kaip kiauliena, ėriena, vištiena ir jautiena. Taip pat liofilizuojama ir jūros gėrybės, žuvis, vaisiai, uogos, kava, pusryčių dribsniai, greito paruošimo maistas ar mišiniai kūdikiams. Liofilizacija taip pat aktyviai naudojama jogurtui, sūriui, varškei, pieno milteliams ir net vištų kiaušiniams konservuoti. Naudojant liofilizacijos metodą galima konservuoti visas norimas daržoves: morkas bulves, kopūstus, svogūnus, česnakus, grybus ar žoleles. Preliminarias produktų liofizavimo instrukcijas gamintojai nurodo pridedamuose liofilizatorių dokumentuose ir specifikacijose.
Verta atkreipti dėmesį į tai, kad jei produktas buvo paruoštas jį liofilizuojant, jis turėtų būti atitinkamai supakuotas. Tokie produktai turi būti laikomi itin sandariose pakuotėse. Tai labai svarbu, nes ore yra tam tikras kiekis drėgmės, kuri, patekusi į produktą, turės jam neigiamos įtakos. Tai gali būti plastikinės skardinės, maišeliai, tetra maišeliai, metalinės skardinės ir panašiai. Liofilizuotų produktų pakuotėse turi susidaryti vakuumas. Jei kalbame apie maišelius, vietoj oro į juos, supakavimo metu įpurškiamos inertinės dujos. Tokiu atveju pakuotėje nebus drėgmės ir nevyks oksidacijos procesai. Todėl, išimti iš džiovinimo kameros, produktai nedelsiant turi būti sandariai supakuojami.
Ar liofilizuotas maistas yra sveikas?
Liofilizuoti vaisiai, daržovės ir uogos savo sudėtyje išsaugo beveik 100 % įvairių biologiškai aktyvių medžiagų. Be to, jie išlaiko pirmykštį savo tūrį ir tampa specifinės traškios ir purios tekstūros. Liofilizacija yra vienas geriausių būdų išsaugoti naudingų augalinių junginių ir maistinių medžiagų aktyvumą, kartu išsaugant spalvą, skonį ir struktūrą. Štai kodėl šis būdas plačiai naudojamas gaminant didelės vertės maisto produktus.
Atlikti moksliniai tyrimai rodo, kad, palyginti su kitais džiovinimo būdais, džiovinimas liofilizacijos būdu efektyviausiai išsaugo antioksidantus, antocianinus, flavonoidus ir askorbo rūgštį arba vitaminą C. Antioksidantai yra labai naudingi junginiai, padedantys kovoti su žalingu oksidacinio streso poveikiu žmogaus organizme. Jie taip pat yra junginiai, lemiantys daugumos vaisių ir daržovių naudą sveikatai.
Tačiau nors džiovinimas šalčiu kartais gali net padidinti fitocheminių medžiagų koncentraciją vaisiuose, gali būti ir priešingai, priklausomai nuo vaisiaus. Be to, atsižvelgiant į tai, kad sumažėjęs vandens aktyvumas stabdo daugumos bakterijų, mielių ir pelėsių augimą, pašalinus vandens kiekį produkte, džiovinimas šaltyje padeda prailginti maisto produkto galiojimo laiką. Tai ypač svarbu šviežiam augaliniam maistui, kurio galima įsigyti ne ištisus metus.
Liofilizavimo įrangos pasirinkimas
Visi liofilizacijos procesai vykdomi įrenginiuose – liofilizatoriuose. Liofilizavimo įrangos gamintojai išskiria 5 liofilizatorių tipus:
- Laboratoriniai liofilizatoriai. Jie skirti mažų apimčių laboratorijoms.
- Pilotiniai liofilizatoriai. Šie liofilizatoriai skirti didesnių apimčių laboratorijoms, produktų kūrimui, nedidelio našumo gamybai.
- Gamybiniai liofilizatoriai. Jie yra didelės talpos, skirti maisto liofilizavimui didelėse įmonėse.
- Mažieji liofilizatoriai. Jie rekomenduojame ūkininkams bei mažoms gamybos įmonėms.
- Buitiniai liofilizatoriai. Tai namams skirti liofilizatoriai, kurie gali būti patogiai naudojami namuose.
Buitiniai liofilizatoriai – namų ūkiui
Jie yra nedidelės talpos, pritaikyti šeimos poreikiams. Šie liofilizatoriai taip pat paskutiniu metu sulaukia didelio susidomėjimo, nes vis daugiau žmonių renkasi sveiką gyvenimo būdą ir nori atitinkamai maitintis. Perkant tokį liofilizatorių gamintojai siūlo kartu įsigyti ir užspaudžiamų maišelių, deguonies sugertukų bei impulsinį maišelių lituoklį. Tai padės tinkamai supakuoti paruoštus produktus – greitai ir kokybiškai.
Mažieji liofilizatoriai – smulkiajam verslui
Būtent mažieji liofilizatoriai pastaruoju metu susilaukia gana didelio populiarumo. Uogininkystės ūkiuose, net ir auginant pažangių veislių augalus, susidaro tikrai daug nekondicinės produkcijos. Dažniausiai tokia produkcija parduodama mažesnėmis kainomis, patiriant nuostolių. Turint liofilizatorių tokia produkcija sėkmingai realizuojama. Liofilizuota produkcija dėl transportavimo ir saugojimo sąlygų paprastumo taip pat tinka prekybai užsienio rinkose.
Įvertindami visas galimybes ir rizikas, uogų ir vaisių augintojai neretai ryžtasi dar vienai verslo šakai – liofilizuotų produktų gamybai. Žinoma, ši kryptis reikalauja nemažų investicijų ir tikrai didelio užsispyrimo. Nepaisant to, iš pažiūros lengvai įgyvendinamų techninių dalykų, reikia sukaupti ir labai daug praktinių žinių. Juk kiekvienas produktas, vaisius ar uoga yra skirtingi ir jų liofilizavimas turi savo specifiką.
Šiuo verslu užsiimantys jau ne vienerius metus, pasakoja ne tik sėkmės istorijas. Tikrai ne vienas ir ne kartą susidūrė su iššūkiu, kai net ir teisingai atlikti liofilizavimo darbai nedavė norimo rezultato. Kai išnaudotos laiko ir energijos sąnaudos „nuėjo“ tiesiog į nuostolius. Taigi, kaip ir bet kokioje srityje, taip ir liofilizavimo versle yra savi pliusai ir savi minusai. Liofilizuotų produktų gamyba gali būti tikrai puiki verslo idėja, tačiau prieš tai būtina įsivertinti galimas išlaidas, darbų apimtis ir galimybes išvengti sezoniškumo.
Svarbu paminėti, kad pradedantys verslininkai turi galimybę gauti Europos Sąjungos paramą arba lengvatinę verslo paskolą. Toliau nuo didžiųjų miestų nutolusiuose regionuose yra puiki galimybė pasinaudoti parama ekonominės veiklos pradžiai kaimo vietovėse. Taip pat yra galimybė gauti finansavimą pagal savarankiško užimtumo rėmimo priemonę, kurią skiria užimtumo tarnyba.
Galimi liofilizacijos trūkumai
Liofilizacija gali būti puikus daugelio maisto produktų konservavimo būdas. Tačiau būtina atsižvelgti į kai kuriuos galimus trūkumus:
- Nors sumažėjus vandens kiekiui produkte sumažėja mikrobų augimas, ligas sukeliantys mikroorganizmai termiškai neapdorotuose maisto produktuose gali išgyventi džiovinimo procesą ir išlikti laikymo metu. Tokiu atveju jie gali sukelti per maistą plintančias ligas. Todėl maisto produktai, kuriuos prieš vartojimą būtina termiškai apdoroti, turi būti apdorojami prieš juos džiovinant liofilizacijos būdu.
- Nepaisant to, kad maisto produktuose išsaugomas antioksidantų kiekis, dėl didelio liofilizuotų produktų akytumo į juos lengvai patenka deguonis, todėl gali padidėti bioaktyviųjų junginių oksidacija arba skilimas. Tokiu atveju produktas gali prarasti savo vertę.
Kur dar naudojama liofilizacija?
Šiuo metu liofilizacija plačiai naudojama daugelyje mūsų gyvenimo sričių. Taigi maisto pramonė nėra pagrindinė jos naudojimo sritis. Labai dažnai šis metodas naudojamas ir farmacijos pramonėje. Verta paminėti ir tai, kad liofilizacija dabar aktyviai naudojama mokslinėje veikloje visame pasaulyje. Pavyzdžiui, šis metodas aktyviai naudojamas stabilizuojant ar saugant įvairias biologines medžiagas. Taip pat šiuo metodu mokslininkai gali atkurti daugelį medžiagų, kurios buvo sugadintos dėl gaisrų ar drėgmės poveikio. Tai gali būti vertingi dokumentai, senoviniai artefaktai ar knygos.
Liofilizacijos metodas taip pat jau gana plačiai naudojamas ir floristikoje. Juo galima sukurti įvairių konservuotų žiedlapių, gražių džiovintų gėlių ar dekoratyvinių augalų.
Šaltiniai:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7022747/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7397248/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29952268/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7022254/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33401832/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6133870/
https://biotechno.ru/about_company/articles/liofilnaya-sushka-istoriya-printsip-tsena/
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.