Żywność liofilizowana - co to jest?
Liofilizacja to kolejny sposób na wydłużenie trwałości produktów spożywczych. Ludzie od dawna poszukują skutecznych metod konserwowania żywności. Niestety wiele tradycyjnych rozwiązań pomimo swojej skuteczności wywołuje także sporo niekorzystnych zmian w samych produktach. Najczęściej chodzi o:
- utlenianie witamin i naturalnych barwników,
- wyraźny skurcz materiału,
- zmianę tekstury produktu.
Procesy zachodzące podczas konserwacji są spowodowane działaniem wysokich temperatur oraz specyfiką obróbki technologicznej. W efekcie zmienia się jakość danego produktu, a także jego smak i estetyka.
Z kolei metody konserwacji bazujące na używaniu dodatków do żywności powodują wiele negatywnych emocji wśród kupujących. Świadomi konsumenci stawiają na naturalność. Obecność konserwantów w składzie znacznie obniża zaufanie do danego produktu. Właśnie dlatego coraz częściej ich wybór pada na żywność liofilizowaną.
Z tego artykułu dowiesz się:
Żywność liofilizowana – jakie produkty poddaje się liofilizacji?
Liofilizacji można poddać większość produktów spożywczych. Zaliczamy do nich przede wszystkim:
- warzywa (seler, pietruszka, por, papryka, marchew, szparagi, dynia, pomidory, pieczarki),
- owoce (żurawina, truskawki, maliny, jabłka, wiśnie, porzeczki, śliwki, mango, jeżyny, gruszki, banany, przeciery owocowe),
- mięso (wołowina, drób, ryby, wieprzowina, owoce morza),
- jaja,
- ziarna (komosa ryżowa, polenta, ryż, fasola, makaron),
- przyprawy (imbir, oregano, bazylia, czosnek, mięta),
- grzyby,
- napoje (mleko, kawa, kakao, soki, herbata do napojów typu instant).
Ciekawostka
Czy wiesz, że pierwszym produktem poddanym liofilizacji była kawa Nescafe? Jest ona produkowana na masową skalę już od 1938 roku jako odmiana kawy rozpuszczalnej. Zawiera mniej kofeiny niż kawa mielona, ale wyróżnia się większą trwałością. Wedle opinii wielu osób kawa liofilizowana ma lepszy smak i aromat od rozpuszczalnej.
Czym jest i jak przebiega proces liofilizacji?
Liofilizacja to obecnie jedna z najpopularniejszych metod konserwacji. Pozwala uzyskać bezpieczny, wysokiej jakości produkt pozbawiony chemicznych dodatków. Liofilizacja bazuje na procesie suszenia sublimacyjnego. Była pierwotnie wykorzystywana do destabilizacji różnego rodzajów składników chemicznych. W postaci ciekłej wiele substancji wykazuje niestabilność, co zwiększa ich wrażliwość na temperaturę i powoduje reakcje chemiczne zachodzące między nimi. To cechy, które powodują skrócenie terminu przydatności do spożycia i zwiększają wymogi dotyczące bezpiecznego przechowywania danego produktu. Z uwagi na małą stabilizację taki produkt może ulegać szybkiej degradacji. Liofilizacja rozwiązuje ten problem poprzez wprowadzenie produktu w stan zawieszenia jego aktywności.
Ciekawostka
Metoda przypominająca proces liofiliziacji była wykorzystywana już w starożytnym Peru. Inkowie zostawiali bulwy ziemniaków wysoko w górach, aby zamarzły przez noc. Następnie od rana były one ogrzewane słońcem i oddawały wodę. Cały proces odbywał się z udziałem niskiego ciśnienia górskiego.
Jak obecnie powstaje żywność liofilizowana?
Liofilizacja wykorzystuje zjawisko sublimacji, które polega na bezpośrednim przejściu danego produktu ze stanu gazowego w stały z ominięciem fazy ciekłej. Proces jest przeprowadzany w warunkach niskiej temperatury i niskiego ciśnienia. W efekcie sublimacji związki wrażliwe na ciepło i wilgoć zachowują swoją żywotność.
Proces liofilizacji składa się z następujących etapów:
- wybór surowca,
- mrożenie,
- suszenie pierwotne,
- suszenie wtórne.
Liofilizacja – wybór surowca
Żywność liofilizowana powinna być wytwarzana z najwyższej jakości produktów. Na przykład w Stanach Zjednoczonych do liofilizacji przeznacza się specjalną odmianę cebuli. Wyróżnia ją bardzo silny aromat, który byłby nie do zniesienia podczas bezpośredniej konsumpcji. W różnych krajach prowadzi się badania, aby w drodze selekcji stworzyć hodowle specjalnych odmian owoców i warzyw przeznaczonych do suszenia. Kluczowe czynniki to wysoka zawartość witamin oraz suchej substancji, a także silny aromat.
Ogromne znaczenie ma nawet sposób żywienia zwierząt, których mięso będzie poddane liofilizacji. W toku badań stwierdzono, że stosowana dieta ma wpływ na charakterystykę tłuszczu w mięsie wieprzowym. Używanie mączki rybnej jako paszy prowadzi do zwiększenia zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych, a tym samym zmniejsza trwałość tłuszczu w liofilizowanym mięsie. W zależności od przeznaczenia mięso zamraża się w stanie surowym lub po ugotowaniu. W przypadku warzyw bardzo istotny jest sposób obróbki wstępnej. Zazwyczaj stosuje się blanszowanie w celu inaktywacji enzymów.
Liofilizacja – etap mrożenia produktów
Produkty przeznaczone do liofilizacji muszą być najpierw odpowiednio zamrożone. Zarówno sama metoda zamrażania, jak i jego końcowa temperatura mogą wpływać na cały proces liofilizacji. Ekspresowe chłodzenie produktów powoduje powstawanie małych kryształków lodu, które są niezbędne dla zachowania struktury materiału.
Wolniejsze zamrażanie powoduje powstanie większych kryształów lodu. Zazwyczaj w procesie liofilizacji stosuje się temperatury w zakresie od -50 do -80 stopni. Pojawienie się kryształków lodu nie świadczy jeszcze o całkowitym zamrożeniu produktu. O takim można mówić w sytuacji, gdy temperatura rozpuszczalnika spadnie poniżej tzw. temperatury eutektycznej. Eutektyki to mieszaniny substancji, których temperatura zamarzania jest niższa od wody.
Liofilizacja – sublimacja, czyli suszenie wstępne produktów
Po zakończeniu fazy zamrażania obniża się ciśnienie w liofilizatorze. Kiedy jego wartość spadnie poniżej ciśnienia pary lodu, w produkcie zachodzi właściwy proces sublimacji. Lód jest usuwany z wierzchniej warstwy zamrożonego produktu i od razu zamieniany w parę wodną, która osiada na płytach skraplacza. Charakteryzują się one niższą temperaturą, która przekracza -50 stopni. W takich warunkach woda może się ponowie zestalić. Z powodu niskiej temperatury produktu oraz niskiej prężności pary lodu cały proces suszenia wstępnego ulega wydłużeniu. Według przeprowadzonych badań podniesienie temperatury produktu o 1 stopień może skrócić czas suszenia wstępnego nawet o 13%. To pozwala generować realne oszczędności w zakresie kosztów produkcji. W fazie suszenia wstępnego, która może trwać nawet kilka dni, nawet do 95% wody ulega sublimacji.
Liofilizacja – desorpcja, czyli suszenie wtórne produktów
W procesie sublimacji, czyli suszenia wstępnego, cały lód zamienił się w parę wodną. Jednak wewnątrz produktu pozostała jeszcze pewna zawartość wilgoci, która może wynosić 7-8%. Dlatego konieczne jest dalsze suszenie w nieco wyższej temperaturze, by maksymalnie zredukować ilość wody. W tym celu wykorzystuje się proces desorpcji. Zachodzi on w temperaturze wynoszącej nawet 0 stopni. Proces przebiega w komorze przy ciśnieniu obniżonym do najniższego osiągalnego poziomu. Dzięki temu woda zawarta w produkcie jest bardziej związana. Do jej usunięcia wymagana jest większa ilość energii. Po zakończeniu całego procesu następuje przerwanie próżni w komorze za pomocą obojętnego gazu. Do tego celu można wykorzystać azot. Ostateczna zawartość wody w żywności liofilizowanej wynosi 1-4%.
Żywność liofilizowana – jakie są największe zalety?
Liofilizacja to naturalna metoda konserwacji, w której jedynym czynnikiem „zabezpieczającym” jest proces odparowania lodu z produktu. Wybór żywności liofilizowanej niesie ze sobą wiele korzyści. Najważniejsze z nich to:
- Zachowanie oryginalnej wartości odżywczej produktu na poziomie ok. 97%.
- Zachowanie pierwotnego kształtu, barwy i aromatu na poziomie 90%.
- Usunięcie większości zanieczyszczeń mikrobiologicznych z produktu.
- Zachowanie wyższej jakości w porównaniu z innymi metodami odwadniania.
- Możliwość naturalnej konserwacji, która zapobiega rozwojowi bakterii i psuciu się żywności, bez konieczności używania szkodliwych dla zdrowia konserwantów.
- Łatwość przechowywania poza zamrażalnikiem w specjalnych, szczelnych opakowaniach.
- Długi okres przydatności do spożycia, który sięga nawet 25-30 lat.
- Szybkość przygotowania i przywrócenia produktów do pierwotnej postaci po zalaniu gorącą wodą.
- Utrata 95-99% wody, co znacząco zmniejsza objętość i wagę produktu.
Liofilizacja to idealne rozwiązanie w przypadku egzotycznych lub rzadkich produktów. Są one pozyskiwane w szczytowym momencie dojrzałości, kiedy zawierają najwięcej cennych składników. Po błyskawicznym zamrożeniu można korzystać z pełni ich wartości przez cały rok. Jest to niemożliwe w przypadku świeżych owoców, które w trakcie długiego transportu tracą wiele witamin i składników odżywczych.
Żywność liofilizowana ma też pewne wady. Chociaż zmniejszenie ilości wody w produkcie redukuje możliwość rozwoju drobnoustrojów, to jednak mikroorganizmy wywołujące choroby w surowej żywności są w stanie przetrwać proces suszenia. Po spożyciu produktu w formie surowej te drobnoustroje mogą wywoływać choroby przenoszone przez żywność. Dlatego żywność liofilizowana musi być ugotowana przed spożyciem. Ponadto produkty liofilizowane wykazują wysoką porowatość. To umożliwia łatwy dostęp tlenu, co może prowadzić do wyższego poziomu utleniania lub degradacji związków bioaktywnych. Niemniej jednak te mankamenty nie mogą przysłonić oczywistych zalet, jakimi cechuje się żywność liofilizowana.
Czy żywność liofilizowana jest zdrowa?
Żywność liofilizowana zachowuje swoje pierwotne właściwości, a więc:
- cechy organoleptyczne (smak, zapach, tekstura),
- kaloryczność,
- wartość odżywczą i biologiczną (witaminy, minerały chelatowane, aminokwasy, enzymy).
Z uwagi na fakt, że żywność liofilizowana jest poddawana suszeniu ze stanu zamrożonego, to zawarte w niej składniki odżywcze nie ulegają degradacji.
Bardzo duże znaczenie ma przede wszystkim liofilizacja owoców, a więc produktów dostępnych sezonowo. Dzięki tej metodzie konserwacji przez cały rok można cieszyć się smakiem i właściwościami odżywczymi malin, borówek czy truskawek. Spożywając 15 gramów proszku warzywnego lub owocowego można pokryć znaczną część dziennego zapotrzebowania na naturalną witaminę C. Taka sama porcja liofilizowanego jarmużu i owoców rokitnika pokrywa 80% zapotrzebowania, żurawiny powyżej 30%, a aronii 15%. Produkty przygotowane z liofilizowanej papryki są bogatym źródłem witaminy C, E, beta-karotenu oraz ksantofili. Liofilizowana dynia to cenne źródło luteiny.
Część produktów poddanych procesowi suszenia sublimacyjnego wykazuje lepsze właściwości niż ich naturalne odpowiedniki. Doskonałym przykład to liofilizowana kawa, która jest zdrowsza od zwykłej niefiltrowanej (mielonej). Wynika to z faktu, że nie zawiera kafestolu oraz kafeolu, czyli substancji mających bezpośredni wpływ na układ krążenia. Kawa liofilizowana zawiera także mniej kofeiny od kawy mielonej.
Żywność liofilizowana – dla kogo jest przeznaczona?
Proces liofilizacji żywności został po raz pierwszy zastosowany w latach 60. XX wieku. W ten sposób poddawano konserwacji produkty przeznaczone dla astronautów. Kiedy koszty produkcji żywności zaczęły spadać, proces liofilizacji stał się dużo bardziej powszechny i stosowany na szeroką skalę. Żywność liofilizowana znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie liczy się niska waga i niewielka objętość artykułów spożywczych. Produkty liofilizowane są częstym wyborem:
- alpinistów,
- himalaistów,
- żołnierzy,
- żeglarzy.
Obecnie żywność liofilizowana jest produkowana na szeroką skalę. Dzięki temu jest ona dostępna dla szerszego grona konsumentów.
Żywność liofilizowana zachowuje pełnię swoich właściwości nawet przez 25 lat. I to bez konieczności używania substancji konserwujących. Ponadto proces suszenia sublimacyjnego usuwa z produktu:
- wszelkie zanieczyszczenia mikrobiologiczne, które mogą mieć negatywny wpływ na zdrowie,
- azotyny mogące przyczyniać się do rozwoju nowotworów.
Żywność liofilizowana zachowuje pierwotny smak, zapach, a także kształt i strukturę komórkową. Dzięki temu możliwe jest ponowne uwodnienie produktu.
Żywność liofilizowana – różnice między liofilizacją a tradycyjnym suszeniem
Między żywnością liofilizowaną a suszoną występują zasadnicze różnice wynikające ze specyfiki obu procesów. Najważniejsze z nich to:
- ilość wody usuniętej z produktu żywnościowego – w przypadku liofilizacji to nawet 98-99%, a przy suszeniu zaledwie 70-80%,
- przydatność do spożycia – żywność liofilizowana może być przechowywana nawet 20 lat, w przypadku produktów suszonych okres ten wynosi 1-5 lat,
- zawartość witamin i wartości odżywczych – żywność liofilizowana zawiera dużo więcej cennych związków od produktów poddanych suszeniu.
To jasno pokazuje, że liofilizacja daje o wiele więcej korzyści od tradycyjnego procesu suszenia.
Żywność liofilizowana – różnice między liofilizacją a dehydratacją
Liofilizacja jest często porównywana z dehydratacją. Obie metody konserwacji polegają na usuwaniu wilgoci z produktów żywnościowych. W profesie liofilizacji woda i wilgoć są usuwane dzięki:
- obniżeniu ciśnienia,
- usunięciu lodu przez sublimację.
Odwadnianie (hydratacja) polega na tradycyjnym usunięciu wody w procesie odparowania za pomocą ciepła.
Dehydratacja to metoda konserwacji żywności, która jest znana od czasów starożytnych. Obecnie w trakcie tego procesu usuwa się przeważnie 80-90% wilgoci. W procesie liofilizacji jest to 98-99%. Dzięki temu żywność liofilizowana ma dłuższy okres przydatności do spożycia. Może on wynieść nawet 20 lat. Dla porównania produkty poddane dehydratacji (mrożone czy puszkowane) mogą być przechowywane przez maksymalnie 2-4 lat. W metodach takich jak konserwowanie czy suszenie używa się wysokiej temperatury, która niszczy nawet do 50% wartości odżywczych danego produktu. Żywność liofilizowana zachowuje pełnię witamin i minerałów, ponieważ nie jest podgrzewana. Z tego też względu uważa się ją za surową.
Żywność liofilizowana – na co zwrócić uwagę przy zakupie?
Podczas wyboru żywności liofilizowanej warto zwrócić uwagę na następujące kwestie:
- Stosunek kaloryczności do wagi danego produktu - zdarza się, że pomimo niższej wagi ma większe właściwości odżywcze.
- Data przydatności do spożycia – zazwyczaj jest ona bardzo długa i w przypadku profesjonalnie przygotowanych liofilizatów wynosi nawet 5-7 lat.
- Cena produktu – wybór najtańszych produktów może odbyć się kosztem wartości odżywczej oraz walorów smakowych.
Jak przechowywać żywność liofilizowaną?
Żywność liofilizowana wymaga odpowiednich warunków przechowywania. To pozwala zachować pełnię cennych właściwości danego produktu. Żywność poddana suszeniu sublimacyjnemu nie może być wystawiana na działanie światła. Najlepiej przechowywać ją w zacienionym miejscu. Warto także zadbać o optymalną temperaturę (ok. 3 stopni). Na przykład w przypadku aronii pozwala ona zachować maksymalnie długo jej właściwości antyoksydacyjne. W temperaturze pokojowej dużo szybciej spada zawartość cennych składników w liofilizowanej żywności. Kluczowe znaczenie dla trwałości tego typu produktów ma opakowanie, które nie może przepuszczać wilgoci oraz tlenu atmosferycznego.
Żywność liofilizowana – czy opłaca się ją przygotować w domu?
Liofilizacja to proces wymagający specjalistycznego i drogiego sprzętu. Dodatkowo poszczególne urządzenia muszą pracować w określonej temperaturze i ciśnieniu. Okazuje się jednak, że żywność można liofilizować także w domu. Stosuje się do tego metodę zamrażania.
Przygotowanie żywności liofilizowanej w domu jest możliwe, ale nie należy do prostych zadań. Przede wszystkim wymaga posiadania zamrażarki, która zamrozi wybrane produkty do temperatury -40 stopni. Należy też zaopatrzyć się w maszynę próżniową, która pozwoli na rozmrożenie produktów bez przywracania do nich odmrożonej wody.
Alternatywnym rozwiązaniem jest liofilizacja bez konieczności wydawania środków na specjalistyczny sprzęt. Cały proces przebiega w kilku etapach:
- Umycie, osuszenie i w miarę potrzeby ugotowanie wybranych produktów.
- Pokrojenie na małe kawałki.
- Umieszczenie produktów w jednej warstwie na tacy.
- Włożenie tacy do zamrażarki na ok. tydzień.
- Wyjęcie jednego kawałka i rozmrożenie go w celu sprawdzenia jakości.
- Przełożenie pozostałych kawałków do hermetycznych pojemników.
Jeśli po rozmrożeniu produkt odzyska naturalny kolor, to liofilizacja zakończyła się sukcesem. Jeśli jednak żywność stanie się czarna lub ciemnobrązowa, to nie została całkowicie zliofilizowana. Liofilizacja w warunkach domowych jest możliwa. Niestety jej jakość i trwałość z pewnością nie dorówna żywności liofilizowanej, która została przygotowana przy użyciu profesjonalnego sprzętu.
Ciekawostka
Czy wiesz, że na rynku są dostępne kompaktowe liofilizatory zaprojektowane z myślą o małych zakładach spożywczych i cukierniach? Jeszcze do niedawna cały profesjonalna produkcja żywności liofilizowanej kojarzyła się z koniecznością zastosowania dużych instalacji przemysłu spożywczego. Zespół naukowców wywodzących się z Politechniki Śląskiej opracował pierwszy, w pełni kompaktowy liofilizator. Wszystkie elementy urządzenia są zamknięte w obudowie o wymiarach 130 x 73 x 72 cm. Urządzenie waży ok. 100 kg i jest zasilane napięciem 230 V. Pojemność wsadu wynosi 10 kg. Maszyna umożliwia liofilizację warzyw, owoców, mięsa, nabiału, ziół, grzybów, a nawet gotowych posiłków. Całym procesem można sterować za pomocą 5-calowego ekranu dotykowego.
Jeszcze do niedawna żywność liofilizowana kojarzyła się większości osób z jedzeniem dla astronautów. Po tubkach i suszonych kostkach żywnościowych, które smakowo odbiegały od przyjętych standardów, naukowcy postawili na proces liofilizacji. Lekka, pełnowartościowa, tania w produkcji i bezpieczna żywność do chwili obecnej stanowi ważny element diety astronautów. Sam proces liofilizacji znalazł zastosowanie w wielu innych branżach. Obecnie jest stosowany nie tylko w przemyśle spożywczym, ale także farmakologicznym, transplantologii, archeologii oraz do produkcji szczepionek i kosmetyków.
