Liofilización

Introducción:

La liofilización es una operación unitaria que permite que los alimentos pasen de un estado natural a un estado seco deshidratado donde el fundamento de este tipo de equipo permite la evaporación del agua.

Esta operación unitaria utiliza varias operaciones previas, antes de ser sometidas a la liofilización, dado que la liofilización es una operación de cambios de estado de la materia, estos cambios de estado son convertir a la materia en el estado sólido y realizar la evaporación del agua, sin pasar por el estado líquido (fenómeno de la sublimación), este fenómeno hace que la materia en el estado sólido sea agua libre.

El agua ligada está en estado sólido y por efecto de la temperatura y la presión de vacío se produce la sublimación. Haciendo que el agua se evapore del alimento, esta evaporación hace que el alimento no sufra cambios significativos en su composición química porque lo único que se ha eliminado es el agua, por ello esta técnica de secado desde el punto de vista de la tecnología de los alimentos y la ingeniería de los alimentos es considerado como una de las operaciones unitarias más eficientes porque permite secar los alimentos sin que el alimento nativo pierda sus componentes como son las vitaminas, aminoácidos, proteínas, carbohidratos, antioxidantes, minerales, etc.

Por lo tanto esta técnica de secado permite conservar los alimentos desde el punto de vista natural.

Objetivos:

 Conocer la importancia, la historia y las aplicaciones en la industria alimentaria.

Marco Teórico:

HISTORIA

La liofilización surgió de la necesidad, fue utilizada hace siglos por incas y vikingos que requerían comida hipercalorica, muy liviana e imputrescible, para sus grandes recorridos y sus incursiones militares.

El proceso de liofilización tiene sus orígenes en el Imperio Inca, en el altiplano andino a 4000 metros sobre el nivel del mar. Allí los pobladores realizaban y continúan realizando un producto denominado Chuño, resultado de la deshidratación de la papa. La técnica consiste en dejar las papas cosechadas sobre el suelo, de manera que durante la noche se congelen como consecuencia de las muy bajas temperaturas, y durante el día el sol y el viento seco produzcan el cambio de estado del agua (desde el sólido al vapor sin mediar la fase líquida). Con el paso de los años se desarrolló industrialmente esta técnica de conservación que integra dos métodos confiables: la congelación y la deshidratación.

El desarrollo comercial de este proceso se produjo durante la Segunda Guerra Mundial, donde se utilizó para conservar plasma sanguíneo y en la preparación de los primeros antibióticos de penicilina. Años después, alrededor de 1960, comenzó a utilizarse la misma tecnología sobre una gran variedad de productos, entre ellos los alimentos.

Con relación a la industria de los alimentos, se comenzó a utilizar en la fabricación de productos especiales para montañistas, astronautas, bases militares y otros similares. Desde hace un tiempo se comercializan liofilizados tanto como ingredientes industriales como para el consumidor en general, ampliándose así el mercado de estos productos de alto valor agregado

CONCEPTO DE LIOFILIZACIÓN

Esta técnica consigue productos secos que deben rehidratarse antes de consumir, como el café, la sopa instantánea o comida para expediciones espaciales.

La liofilización es un método de conservación de alimentos en el que confluyen distintos procesos. El resultado es un producto seco, pero con todas las características organolépticas de su estado original, como el aroma, el gusto o el sabor. Alimentos "instantáneos" como frutas finas, sopas, café o comidas que utilizan los astronautas en las misiones espaciales son algunos de los productos que se liofilizan. Este proceso facilita su conservación y ayuda a detener el crecimiento de patógenos, puesto que el resultado es un alimento de menos peso.

En la industria alimentaria, la liofilización consiste en eliminar el agua de un alimento a partir de la congelación, en lugar de aplicar calor. Esto explica que se reserve para los productos con sustancias sensibles a las altas temperaturas, como las proteínas o las enzimas. Una vez liofilizados, el tiempo de conservación sin refrigeración aumenta porque la reducción del contenido de agua inhibe la acción de los microorganismos patógenos que podrían deteriorar los alimentos. En definitiva, la liofilización es similar a la deshidratación: el objetivo es el mismo, disminuir el contenido en agua. La principal diferencia está en el proceso; si bien en el primero se reduce casi la totalidad del agua, en la deshidratación, esta disminución es menor, aunque no por ello menos importante. Este sistema ya se usaba en la antigüedad, cuando para deshidratar los alimentos se dejaban secar al sol, en un ambiente seco, hasta que eliminaran toda la humedad.

La deshidratación por congelación, en cambio, aligera el peso del alimento, con una disminución de un 20% respecto al original. Por este motivo, su uso se ha generalizado en el desarrollo de alimentos destinados a expediciones, ya que permite a los excursionistas o astronautas llevar más cantidad de comida con menos peso y, además, con la posibilidad de reconstituirla con agua.

Se liofilizan ciertas frutas para cereales, que mantienen el 98% de las propiedades naturales, sopas instantáneas, hierbas y especias y café. Otros alimentos, como la sandía o la lechuga, son malos candidatos a la liofilización porque tienen un contenido en agua demasiado alto.

DIAGRAMA DE CAMBIO DE FASE

Una sustancia pura puede existir como sólido, líquido o gas y puede cambiar de estado por medio de un proceso en el cual libera o absorbe calor a temperatura constante (calor latente), de esto depende hacia donde se direcciona dicho cambio.

El cambio de fase de sólido a gas o sublimación, debe realizarse en condiciones de presión y temperatura menores a las del punto triple (punto en el que conviven los tres estados de la materia), ya que por debajo de éste no existe la fase líquida. En el caso del agua el punto triple se encuentra a 4,58 Torr y 0,008 °C. Por ejemplo si se tiene agua congelada, al calentarla a una presión menor a la de dicho punto el hielo sublima.

Proceso

La deshidratación por congelación permite la separación de las distintas sustancias de un alimento. Primero se congela el producto a muy bajas temperaturas de forma rápida para evitar que se formen grandes cristales de hielo; se somete a un proceso de vacío para que el agua se evapore

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