Liofilizacion Y Secado Solar

LIOFILIZACION

La liofilización es un proceso utilizado para la eliminación del agua mediante desecación al vacío y a muy bajas temperaturas. Consiste en congelar el alimento y una vez congelado se introduce en una cámara de vacío para que se separe el agua por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido del alimento al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido.

Es una técnica bastante costosa y lenta si se le compara con los métodos tradicionales de secado, pero resulta en productos de una mayor calidad, ya que al no emplear calor, evita en gran medida las pérdidas nutricionales y organolépticas. [5]

Es una operación esencialmente cíclica, que se desarrolla siguiendo una serie de etapas. Es importante la selección y preparación del alimento antes de su secado por congelación. La sublimación solo puede conseguirse si la temperatura y la presión parcial de vapor del agua (hielo) son inferiores a las del punto triple del agua. La fase de pre congelación hasta la temperatura en la que el material está completamente solido, que será inferior a 0°C. La fase de sublimación propiamente dicha, también llamada “desecación primaria”, en la que se elimina alrededor del 90%. Se elimina el hielo libre. La fase de “deserción” o “desecación secundaria”, que elimina el 10% de agua ligada restante, con lo que se puede llegar hasta productos de una humedad del 2%. Esta fase consiste en una vaporización a vacio, a una temperatura positiva de 20 a 60°C.[6]

Figura 1. a) Etapas de la liofilización

Figura 1. b) Diagrama de Fases

PROCESO DE LIOFILIZACION

1- Acondicionamiento de la Materia Prima los tratamientos más comunes, antes de liofilizar productos sólidos, son los siguientes:

• Selección: debe hacerse una selección cuidadosa, en la que se elimine la matera prima dañada, sobre madura, o con aspecto o color inadecuados.

• Limpieza: eliminación de todos los residuos adheridos, cuerpos extraños, etc. Normalmente se realiza un lavado.

• Inactivación de enzimas: para evitar pardeamientos enzimáticos. Puede hacerse por un procedimiento térmico o químico. Entre los sistemas químicos más difundidos están los tratamientos con acido ascórbico, acido cítrico y el sulfitado que también inhiben las reacciones de pardea miento no enzimático.

2- Congelación del Producto con el fin de conseguir una estructura porosa en los alimentos secados por liofilización, se deben formar antes del secado muchos cristales pequeños. En una situación ideal, el producto debe ser congelado hasta la condición de concentración-congelación máxima, T´g. en este punto, se ha formado la mayor fase de hielo y el material que permanece sin congelar tiene el contenido de agua más bajo posible, W´. Es consecuencia, la congelación es una parte importante de la liofilización, puesto que afecta al desarrollo de las fases siguientes e influye sobre la calidad final del producto. La congelación se puede realizar en el interior de la cámara de liofilización o bien en el exterior. Si se realiza en el interior se produce una congelación evaporativa, que consiste en una evaporación brusca y adiabática, de aproximadamente un 20% del agua del producto.

3- Sublimación (Desecación Primaria) una vez congelado el producto, se pasa a la cámara donde tendrá lugar el proceso de sublimación del agua. Después de la formación de los cristales, se produce una sublimación del hielo formado, controlado el nivel de vacío en el liofilizador y con un cuidadoso aporte de calor. Es necesario un vaco elevado (baja presión absoluta) en el liofilizador para favorecer la sublimación, cuando la presión de vapor sobre el hielo disminuye, lo hace también la temperatura y son necesarias presiones bajas para que se sublime el hielo. Normalmente se requieren presiones de alrededor de 130-260Pa para la liofilización. Como no puede ser congelada toda el agua de los alimentos, la desecación primaria solo reduce el contenido de humedad hasta un cierto nivel, dado por la intersección de las líneas de depresión del punto de congelación y la transición vítrea en W´g y T´g.

4- Desorción (Desecación Secundaria) es la eliminación del agua ligada, que puede ser agua de cristalización, agua dispersada al azar en un material vítreo, agua intracelular o agua absorbida. Cuando el agua que esta en forma de hielo se ha eliminado por sublimación, aun queda el agua ligada que hay que eliminar. Para eliminar esta agua, se realiza una evaporación bajo vacio, manteniendo la misma presión, o menor, que durante la desecación primaria y elevando la temperatura del producto hasta 20-60°C según la naturaleza del alimento.

5- Almacenamiento después del secado el contenido residual de humedad del material seco es un factor crítico que afecta a su vida durante el almacenamiento. Muchos materiales liofilizados son higroscópicos por lo que deben envasarse en condiciones de mínima humedad, y además pueden ser sensibles a la oxidación. Productos liofilizados se deben envasar manteniendo el vacio o romperlo en atmosfera de nitrógeno o de anhídrido carbónico secos.

6- Transferencia de calor y transferencia de masa los perfiles de temperatura y humedad dentro del alimento durante la liofilización depende de los coeficientes de transmisión de calor y de masa. El calor debe transferirse desde el producto al frente de sublimación. Cuando se produce la sublimación del hielo, el vapor de agua toma el camino hacia la superficie por algún mecanismo de transferencia de masa, lo cual depende, como se ha indicado antes, de la estructura del producto deshidratado por congelación.

Variables: Variable más importante de la liofilización es la presión. Su incremento aumenta la trasferencia de calor a expensas de una mayor resistencia a la trasferencia de masa. [6]

Figura

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