LIOFILIZACION 
Proceso utilizado para la eliminación del agua mediante desecación al vacÃo y a muy bajas temperaturas. Utilizado principalmente en la industria alimentaria y farmacéutica, aunque también se puede utilizar para fabricar materiales como el aerogel.
La liofilización es un proceso en el que se congela el alimento y una vez congelado se introduce en una cámara de vacÃo 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 lÃquido.Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original.
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. El café instantáneo o las sopas instantáneas no son liofilizadas, el alto precio de los liofilizadores y su relativamente baja capacidad, hacen que esta técnica no sea muy atractiva para tratar grandes cantidades de producto.
Como proceso industrial se desarrolló en los años 50 del siglo XX, pero sus principios eran ya conocidos y empleados por los incas. El procedimiento ancestral consistÃa en dejar por la noche que los alimentos se congelasen por la acción del frÃo de los Andes y gracias a los primeros rayos de sol de la mañana y la baja presión atmosférica de las elevadas tierras andinas se producÃa la sublimación del agua que se habÃa congelado. Este proceso es conocido como liofilización natural.
En el diagrama de fases la frontera entre gas y liquido va desde el punto triple hasta el punto critico. La liofilización (Flecha azul) lleva el sistema alrededor del punto triple.Se evita de esta manera la transicion directa de liquido a gas de un secado tradicional(Flecha verde).
MÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS
Evaporación
La evaporación consiste en la eliminación del agua de un alimento por ebullición. El agua tiene el punto de ebullición en 100ºC a presión atmosférica (101.325 Pa) en tanto que los solutos contenidos en ella tienen un punto de ebullición superior por lo que si se somete al alimento a temperaturas por encima del punto de ebullición del agua y por debajo del punto de ebullición de los solutos, se consigue disminuir en contenido de agua del alimento y concentrarlo.
Con la evaporación se consiguen las siguientes ventajas:
• Aumento de la vida útil del alimento por reducción de su actividad de agua.
• Cambio del aroma y color del alimento (puede ser deseable pero también en ocasiones indeseable).
• Concentración de los alimentos antes de someterlos a congelación, esterilización, etc. reduciendo su forma y peso con lo que las siguientes operaciones serán más baratas. Igualmente el transporte será más barato dado que en un viaje se puede transportar mayor cantidad de alimento, que luego puede ser rehidratado. Esto también es una ventaja para el resto de métodos seguidos par disminuir el contenido de agua de alimentos y que describiremos más tarde.
Como medio de calefacción se utiliza vapor de agua dado que se puede transportar fácilmente de un sitio a otro y porqué al condensar cede su calor latente de vaporización que es alto (unas 540 Kcal / Kg.).
La evaporación se utiliza por ejemplo en los zumos, leche, azúcar, etc. En el caso del azúcar, se extrae lÃquido de la remolacha mediante agua caliente y seguidamente se concentra el azúcar diluido en el agua mediante evaporación. Finalmente por concentración del soluto, el azúcar cristaliza.
El funcionamiento básico de un evaporador es el siguiente:
La alimentación entra en la cámara de ebullición. Por otro lado existe otra cámara llamada calandria donde entra el vapor de agua o vapor vivo que condensará cediendo el calor latente de vaporización. Al aumentar la temperatura la alimentación, dado que recoge el calor latente de condensación del vapor vivo, parte se mantiene lÃquido y parte se transforma en vapor con lo que habrá tres salidas en el condensador: una del vapor condensado a partir del calor vivo que tendrá una masa igual a la del vapor vivo que ha entrado, otra que es el vapor producido por la evaporación de parte de la alimentación introducida, y finalmente la alimentación lÃquida concentrada ya que en parte se ha evaporado.
Los evaporadores suelen operar a presiones por debajo de la atmosférica para que no sea necesario elevar la temperatura de la alimentación hasta 100ºC para que evapore el agua y de esta forma se ahorre energÃa calorÃfica, aumentando asà el rendimiento de la operación, y de esta forma también se conservarán en mayor medida las propiedades organolépticas y nutritivas de la alimentación.
El vapor producido a partir de la alimentación se introduce en un condensador donde contactará con tubos que contienen lÃquido de enfriamiento y condensará.
Existen muchos tipos de evaporadores: evaporadores de simple efecto o de múltiple efecto (doble, triple, cuádruple,…etc.) y evaporadores de circulación forzada, de calandria externa, de tubos largos, de placas, de flujo expandido, etc.
La concentración de los alimentos por evaporación suele ser más barata que por otros métodos pero tiene el inconveniente de que al aplicarse alta temperatura, se pierden propiedades nutritivas, y organolépticas (sabores, aromas, colores diferentes al original, etc.).
Crioconcentración
Es la concentración del alimento por congelación. Consiste en la cristalización fraccionada del agua en hielo y eliminación posterior por separación mecánica o lavado en columna.
Por este método se consigue eliminar agua del alimento sin dañar las propiedades nutritivas y organolépticas del alimento pero como contrapartida el coste de la operación es superior a otros métodos y la capacidad de producción es inferior.
El coste elevado se debe a los costes de refrigeración y los costes de instalaciones y funcionamiento. Por ello este método es de uso limitado y tan solo se emplea para productos de alto valor añadido como zumos, café aceite, vinagres de sidra o vino y en tratamientos previos a la liofilización.
El funcionamiento del sistema es el siguiente:
La alimentación entra al tanque de almacenamiento, a partir del cuál se transporta por tuberÃa y gracias a las bombas hasta el intercambiador de calor donde se congela parte de la alimentación gracias al lÃquido refrigerante que hay en el intercambiador de calor que puede ser directo o indirecto de superficie rascada. Una vez la alimentación ha salido del intercambiador de calor, es conducida a un recipiente de mezclado donde unas paletas giran a velocidad lenta y provocan el crecimiento de los cristales de hielo de la alimentación. Por último la alimentación es conducida a un separador donde se separa la masa pastosa de hielo y el lÃquido concentrado. La separación puede llevarse a cabo por varios métodos como centrifugación, filtración, columna de lavado, etc. siendo este último el más eficaz.
La columna de lavado es un cilindro vertical que recibe la alimentación por su parte inferior y que en su estructura posee un fundidor que funde los cristales de hielo y el concentrado que se encuentra entre dichos cristales escurre hacia abajo con lo que el agua que estaba en forma de hielo saldrá por la parte superior del cilindro y el concentrado por la parte inferior.
Este sistema puede llevarse a cabo en una etapa o múltiples etapas. Los concentradores de múltiples etapas consumen menos energÃa y su capacidad de concentración es mayor.
Liofilización
Al igual que en el caso de la crioconcentración, este sistema para disminuir la actividad de agua de los alimentos presenta la ventaja de no alterar las propiedades nutritivas y organolépticas del alimento tratado pero como contrapartida los gastos del proceso son mayores dado que para llevarlo a cabo se ha de aplicar congelación, vacÃo y los gastos de instalaciones son mayores.
Por lo tanto este proceso también se empleará en alimentos con alto valor añadido como café, champiñones, hierbas aromáticas, zumos de fruta, carnes, mariscos, especias, etc.
Los gastos de la liofilización suelen ser unas cuatro veces mayores que en el caso de la deshidratación convencional pero a cambio se producen cambios mÃnimos en el alimento tanto a nivel de olores y aromas, de color, de pérdida de nutrientes, cambios estructurales de textura y se puede aplicar en prácticamente todos los alimento aunque por su coste se aplica sólo sobre unos pocos.
Al rehidratar el alimento, se devuelven prácticamente en su totalidad las propiedades primitivas y únicamente hay que tener especial cuidado en el alimento liofilizado frente a la oxidación ya que son susceptibles de oxidarse lo cuál se puede evitar envasando los alimentos en atmósferas de gases inertes.
La liofilización se lleva a cabo de la siguiente forma:
1.- Congelación del alimento: El método a seguir dependerá de si el alimento es sólido o lÃquido. En el caso de sólidos se utiliza una congelación rápida dando lugar a cristales pequeños que dañan menos la estructura. Por el contrario, en los alimentos lÃquidos conviene que la congelación sea lenta para que se forme una red cristalina con sus canales que posibilitará la salida del vapor de agua
2.- VacÃo: El vacÃo consiste en la disminución del la presión por debajo de la atmosférica. El punto triple de un elemento es a la temperatura correspondiente, la presión que por encima de la cuál se puede encontrar ese elemento en los tres estados fÃsicos posibles (sólido, gaseoso y lÃquido) y por debajo de la cual tan solo se da el estado sólido y vapor. En el caso del agua el punto triple está situado a 0ºC y 4,58 torr (610 Pa). Si el alimento se mantiene por debajo de esa presión y se calienta el alimento, el hielo sublimará, es decir se convertirá en vapor sin pasar por el estado lÃquido.
La liofilización se lleva a cabo en dos pasos: En primer lugar se disminuye el contenido de agua hasta un 15%, y a continuación el contenido de agua se reduce hasta un 2% aproximadamente por deshidratación evaporativa manteniendo el alimento a presión reducida y aumentando más la temperatura. Finalmente, el vapor se condensa en forma de hielo en otro recinto.
Existen varios liofilizadores: por contacto, acelerados, por radiación y de calentamiento dieléctrico y por microondas.
Una vez el alimento se ha liofilizado hay que preservarlo del oxÃgeno, como ya hemos dicho antes, y de golpes ya que es muy frágil.
Deshidratación
La deshidratación es la operación mediante la cual se pierde la gran mayorÃa del agua presente en el alimento.
Por este mecanismo se inhiben, por disminución de la actividad de agua y no por la temperatura que se alcanza el alimento, enzimas y microorganismos. Es un proceso más barato que la liofilización y crioconcentración y se consiguen mayores rendimientos pero a cambio se disminuye las propiedades nutritivas del alimento y sus caracterÃsticas organolépticas, especialmente la textura.
Algunos alimentos que se someten a este tratamiento son el azúcar, café, la leche, las legumbres, nueces, etc.
Se puede llevar a cabo por ejemplo sometiendo el alimento a corriente de aire caliente o por contacto con superficies calientes. Para determinar los resultados finales que se van a obtener según las propiedades del aire que va a recorrer el alimento, se emplean los diagramas psicométricos.
Existen multitud de sistemas de deshidratación como deshidratadores de aire caliente (de tolva, de bandejas, de lecho fluidificado, etc.), intercambiadores de calor, o deshidratadores de superficie caliente (de rodillos, o banda sin fin).
Se puede eliminar el agua de los alimentos por otros mecanismos como horneo, membranas o separación mecánica pero hemos expuesto las más utilizadas para disminuir la actividad de agua de un alimento en gran medida con el fin de aumentar la conservabilidad del mismo.
Alta tecnologÃa argentina para el secado de alimentos
Permite tratar frutas y hortalizas, y conservarlas indefinidamente sin necesidad de la cadena de frÃo. La liofilización posibilita aumentar 12 veces el valor de los alimentos. La técnica fue inventada por incas y vikingos. Invap desarrolló una ingenierÃa original.
Tiempo estimado de lectura 5' 26''
MAS INFORMACION
La TecnologÃa de los Alimentos
TecnologÃa alimentaria en la Universidad Iberoamericana de México
La tecnologÃa de los alimentos vista desde la nutrición humana
El consumo de alimentos congelados aumentará hasta un 50% estas navidades, según la Asociación Española de Codificación Comercial
En el gris de la estepa patagónica, el valle inferior del rÃo Chubut y su corredor de chacras y cipresales esconden un as de espadas para el campo y la industria criollos. La novedad es una planta de liofilización (secado por sublimación) para alimentos. Pertenece a la empresa Nutripac SA, y su ingenierÃa, por ahora única en el planeta, fue desarrollada por la firma nuclear y espacial Invap SE de RÃo Negro gracias a créditos del Fondo Nacional de TecnologÃa (Fontar) y avales de la provincia de Chubut.
La liofilización, poco conocida en la mesa local, no altera la estructura fÃsico-quÃmica del material original crudo, pero permite su conservación indefinida sin cadena de frÃo. A diferencia de lo que pasa en el secado por calor, con la liofilización el aspecto, la textura, el sabor y el aroma del alimento crudo no se pierden. Por el contrario, se intensifican.
El proyecto tuvo prioridad nacional y provincial porque supone dos apuestas simultáneas: el paÃs puede mejorar mucho su performance de exportador frutihortÃcola, pero además podrÃa vender fábricas de liofilizados "llave en mano" aprovechando que tiene la planta más avanzada del mundo, una que vale la mitad, consume la mitad de energÃa y prácticamente no se rompe.
Si para un tecnólogo en alimentos liofilizar es extraer más del 95 por ciento de agua, para un transportista significa llevar diez veces más mercancÃa, pero sin unidad frigorÃfica a cuestas; para un supermercadista, stocks de frutas y hortalizas sin gastos de conservación, y para un economista, valor agregado local para nuestras exportaciones.
Pero mucho valor agregado: el proceso permite transformar un kilogramo de frutillas frescas, que vale 20 centavos de dólar, en 70 gramos. Sólo que cuando se junta un kilogramo de liofilizado (a partir de 13 kilogramos de material crudo) el valor del producto terminado no es, como indican las razones y proporciones, de 2,6 dólares. Es de 30 dólares. Casi 12 veces más.
Aunque la liofilización es compleja, su fÃsica es simple: previamente congelado y trozado, el alimento va a una cámara hermética donde soporta un alto vacÃo como sólo lo conocen los astronautas: de los 1025 milibares tÃpicos a nivel del mar, la presión de aire cae debajo de 1 milibar, lo que supone una zambullida igualmente brutal de la temperatura.
El agua está petrificada como hielo, que en alto vacÃo "sublima", es decir, pasa directamente de sólido a gas, evaporándose despacio de los tejidos, que siguen intactos. Por eso, una frutilla liofilizada parece seriamente una frutilla y no una pasa, aunque pesa menos que el telgopor.
El gusto, sin embargo, no es de telgopor. El tecnólogo logra que la sublimación no arrastre los aceites aromáticos livianos del alimento. Por ende, sabor y olor no sólo permanecen intactos, sino que se concentran en la superficie del material. El resultado es que una frutilla liofilizada tiene, aunque parezca raro, más gusto a frutilla que una fresca. Y es crocante. Y lo mismo vale para la carne, la papa, la pera, la zanahoria...
"Para poner en cifras el potencial del producto -explica el doctor Jorge Yanovsky, de Nutripac, rarÃsima mezcla de biólogo molecular y empresario-, digamos que si la Argentina dedicara no las actuales 800 mil hectáreas de tierra a frutas y verduras, sino dos millones, y además exportara todo ese producto liofilizado, estarÃa generando un millón de puestos nuevos de trabajo. Y nuevos ingresos por 30 mil millones de dólares."
La especulación de Yanovsky impresiona cuando se piensa que todo lo que genera en la Argentina el poroto de soja anda por los seis mil millones de dólares por año. Con frutas y verduras liofilizadas se lograrÃa el mismo resultado económico... pero en sólo 400.000 hectáreas y con 400.000 nuevos puestos de trabajo, mitad en las chacras y mitad en el segmento industrial. Son números que apabullan.
El liofilizado surgió de la necesidad, inventado por incas y vikingos que necesitaban comida hipercalórica, ultraliviana e imputrescible para sus raids militares. Los incas aprovechaban el altiplano, con sus noches glaciales y su insolación diurna, para transformar la papa en chuño y la carne de llama en charqui, los primeros liofilizados de la historia. Los vikingos, con montañas más bajas y sol más oblicuo, liofilizaron el arenque con menos perfección.
Pero aunque hoy los sobres con sopas, guisos y otros liofilizados son más cosa de astronautas, montañistas y comandos militares que del comensal común, hay otro mercado más interesante: son las firmas alimentarias que descubrieron los liofilizados por su sabor intenso, su consistencia crocante y su carácter novedoso.
Una constante en la antropologÃa alimentaria muestra que lo que empieza como tecnologÃa de conservación la cultura lo transforma en capricho del paladar. Nadie piensa hoy en pimientas, ahumados o fermentación como modos de evitar la pérdida de carnes o lácteos, pero hace milenios su origen fue ése. "Más que en el terreno de la necesidad, en el del gusto hay un mercado de lÃmites desconocidos, todo a crear y conquistar", resume Yanovsky.
Invap: del uranio a las frutillas
La tecnologÃa de liofilización deriva de otra francamente vetusta: la de refrigeración. Al hacer vacÃo en una masa de gas, una bomba genera frÃo. En el caso de una heladera, el frÃo es lo importante, y en el caso de un liofilizador, un subproducto, pero la idea de base es la misma desde más o menos 1870.
En Gaiman hay otra idea mejor: en lugar de bombear trabajosamente el aire hacia afuera de la cámara de vacÃo se lo puede aspirar con un chorro hipersónico de vapor. Este pasa rugiendo a cinco veces la velocidad del sonido por una tobera anexa conectada con la cámara mediante un empalme en T.
El teorema de Bernouilli garantiza que en el vapor hipersónico habrá zonas de presión bajÃsima que "chuparán" el aire de la cámara hasta expulsarlo casi enteramente. Sólo que sin enormes, costosas y frágiles bombas llenas de piezas móviles y sellos, y con la mitad del gasto de energÃa. Sencillo, cuesta la mitad, a la medida de un paÃs rico en gas (sirve para generar vapor), y funciona.
Opina al respecto el ingeniero Horacio Bóccoli: "Si el Invap no hubiera hecho en 1983 la instalación de enriquecimiento de uranio de Pilcaniyeu, en RÃo Negro, lo de Gaiman habrÃa sido difÃcil. Pero aunque Nutripac y Pilcaniyeu son plantas con finalidades muy distintas, tienen tres asuntos en común: ambientes de alto vacÃo, sustancias que subliman sin atravesar una fase lÃquida y difusión de gases a través de superficies porosas. Lo que Invap aprendió con el uranio tal vez ahora le permita ganar plata al paÃs con tomates, frutillas, manzanas... Las vueltas de la tecnologÃa son notables. Tenemos la mejor herramienta. La ingenierÃa de Gaiman resulta tan barata, económica y durable, comparada con todo lo actual, que en medio año de funcionamiento esta planta ya generó más de 30 pedidos de informes en tres continentes".
Proceso utilizado para la eliminación del agua mediante desecación al vacÃo y a muy bajas temperaturas. Utilizado principalmente en la industria alimentaria y farmacéutica, aunque también se puede utilizar para fabricar materiales como el aerogel.
La liofilización es un proceso en el que se congela el alimento y una vez congelado se introduce en una cámara de vacÃo 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 lÃquido.Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original.
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. El café instantáneo o las sopas instantáneas no son liofilizadas, el alto precio de los liofilizadores y su relativamente baja capacidad, hacen que esta técnica no sea muy atractiva para tratar grandes cantidades de producto.
Como proceso industrial se desarrolló en los años 50 del siglo XX, pero sus principios eran ya conocidos y empleados por los incas. El procedimiento ancestral consistÃa en dejar por la noche que los alimentos se congelasen por la acción del frÃo de los Andes y gracias a los primeros rayos de sol de la mañana y la baja presión atmosférica de las elevadas tierras andinas se producÃa la sublimación del agua que se habÃa congelado. Este proceso es conocido como liofilización natural.
En el diagrama de fases la frontera entre gas y liquido va desde el punto triple hasta el punto critico. La liofilización (Flecha azul) lleva el sistema alrededor del punto triple.Se evita de esta manera la transicion directa de liquido a gas de un secado tradicional(Flecha verde).
MÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS
Evaporación
La evaporación consiste en la eliminación del agua de un alimento por ebullición. El agua tiene el punto de ebullición en 100ºC a presión atmosférica (101.325 Pa) en tanto que los solutos contenidos en ella tienen un punto de ebullición superior por lo que si se somete al alimento a temperaturas por encima del punto de ebullición del agua y por debajo del punto de ebullición de los solutos, se consigue disminuir en contenido de agua del alimento y concentrarlo.
Con la evaporación se consiguen las siguientes ventajas:
• Aumento de la vida útil del alimento por reducción de su actividad de agua.
• Cambio del aroma y color del alimento (puede ser deseable pero también en ocasiones indeseable).
• Concentración de los alimentos antes de someterlos a congelación, esterilización, etc. reduciendo su forma y peso con lo que las siguientes operaciones serán más baratas. Igualmente el transporte será más barato dado que en un viaje se puede transportar mayor cantidad de alimento, que luego puede ser rehidratado. Esto también es una ventaja para el resto de métodos seguidos par disminuir el contenido de agua de alimentos y que describiremos más tarde.
Como medio de calefacción se utiliza vapor de agua dado que se puede transportar fácilmente de un sitio a otro y porqué al condensar cede su calor latente de vaporización que es alto (unas 540 Kcal / Kg.).
La evaporación se utiliza por ejemplo en los zumos, leche, azúcar, etc. En el caso del azúcar, se extrae lÃquido de la remolacha mediante agua caliente y seguidamente se concentra el azúcar diluido en el agua mediante evaporación. Finalmente por concentración del soluto, el azúcar cristaliza.
El funcionamiento básico de un evaporador es el siguiente:
La alimentación entra en la cámara de ebullición. Por otro lado existe otra cámara llamada calandria donde entra el vapor de agua o vapor vivo que condensará cediendo el calor latente de vaporización. Al aumentar la temperatura la alimentación, dado que recoge el calor latente de condensación del vapor vivo, parte se mantiene lÃquido y parte se transforma en vapor con lo que habrá tres salidas en el condensador: una del vapor condensado a partir del calor vivo que tendrá una masa igual a la del vapor vivo que ha entrado, otra que es el vapor producido por la evaporación de parte de la alimentación introducida, y finalmente la alimentación lÃquida concentrada ya que en parte se ha evaporado.
Los evaporadores suelen operar a presiones por debajo de la atmosférica para que no sea necesario elevar la temperatura de la alimentación hasta 100ºC para que evapore el agua y de esta forma se ahorre energÃa calorÃfica, aumentando asà el rendimiento de la operación, y de esta forma también se conservarán en mayor medida las propiedades organolépticas y nutritivas de la alimentación.
El vapor producido a partir de la alimentación se introduce en un condensador donde contactará con tubos que contienen lÃquido de enfriamiento y condensará.
Existen muchos tipos de evaporadores: evaporadores de simple efecto o de múltiple efecto (doble, triple, cuádruple,…etc.) y evaporadores de circulación forzada, de calandria externa, de tubos largos, de placas, de flujo expandido, etc.
La concentración de los alimentos por evaporación suele ser más barata que por otros métodos pero tiene el inconveniente de que al aplicarse alta temperatura, se pierden propiedades nutritivas, y organolépticas (sabores, aromas, colores diferentes al original, etc.).
Crioconcentración
Es la concentración del alimento por congelación. Consiste en la cristalización fraccionada del agua en hielo y eliminación posterior por separación mecánica o lavado en columna.
Por este método se consigue eliminar agua del alimento sin dañar las propiedades nutritivas y organolépticas del alimento pero como contrapartida el coste de la operación es superior a otros métodos y la capacidad de producción es inferior.
El coste elevado se debe a los costes de refrigeración y los costes de instalaciones y funcionamiento. Por ello este método es de uso limitado y tan solo se emplea para productos de alto valor añadido como zumos, café aceite, vinagres de sidra o vino y en tratamientos previos a la liofilización.
El funcionamiento del sistema es el siguiente:
La alimentación entra al tanque de almacenamiento, a partir del cuál se transporta por tuberÃa y gracias a las bombas hasta el intercambiador de calor donde se congela parte de la alimentación gracias al lÃquido refrigerante que hay en el intercambiador de calor que puede ser directo o indirecto de superficie rascada. Una vez la alimentación ha salido del intercambiador de calor, es conducida a un recipiente de mezclado donde unas paletas giran a velocidad lenta y provocan el crecimiento de los cristales de hielo de la alimentación. Por último la alimentación es conducida a un separador donde se separa la masa pastosa de hielo y el lÃquido concentrado. La separación puede llevarse a cabo por varios métodos como centrifugación, filtración, columna de lavado, etc. siendo este último el más eficaz.
La columna de lavado es un cilindro vertical que recibe la alimentación por su parte inferior y que en su estructura posee un fundidor que funde los cristales de hielo y el concentrado que se encuentra entre dichos cristales escurre hacia abajo con lo que el agua que estaba en forma de hielo saldrá por la parte superior del cilindro y el concentrado por la parte inferior.
Este sistema puede llevarse a cabo en una etapa o múltiples etapas. Los concentradores de múltiples etapas consumen menos energÃa y su capacidad de concentración es mayor.
Liofilización
Al igual que en el caso de la crioconcentración, este sistema para disminuir la actividad de agua de los alimentos presenta la ventaja de no alterar las propiedades nutritivas y organolépticas del alimento tratado pero como contrapartida los gastos del proceso son mayores dado que para llevarlo a cabo se ha de aplicar congelación, vacÃo y los gastos de instalaciones son mayores.
Por lo tanto este proceso también se empleará en alimentos con alto valor añadido como café, champiñones, hierbas aromáticas, zumos de fruta, carnes, mariscos, especias, etc.
Los gastos de la liofilización suelen ser unas cuatro veces mayores que en el caso de la deshidratación convencional pero a cambio se producen cambios mÃnimos en el alimento tanto a nivel de olores y aromas, de color, de pérdida de nutrientes, cambios estructurales de textura y se puede aplicar en prácticamente todos los alimento aunque por su coste se aplica sólo sobre unos pocos.
Al rehidratar el alimento, se devuelven prácticamente en su totalidad las propiedades primitivas y únicamente hay que tener especial cuidado en el alimento liofilizado frente a la oxidación ya que son susceptibles de oxidarse lo cuál se puede evitar envasando los alimentos en atmósferas de gases inertes.
La liofilización se lleva a cabo de la siguiente forma:
1.- Congelación del alimento: El método a seguir dependerá de si el alimento es sólido o lÃquido. En el caso de sólidos se utiliza una congelación rápida dando lugar a cristales pequeños que dañan menos la estructura. Por el contrario, en los alimentos lÃquidos conviene que la congelación sea lenta para que se forme una red cristalina con sus canales que posibilitará la salida del vapor de agua
2.- VacÃo: El vacÃo consiste en la disminución del la presión por debajo de la atmosférica. El punto triple de un elemento es a la temperatura correspondiente, la presión que por encima de la cuál se puede encontrar ese elemento en los tres estados fÃsicos posibles (sólido, gaseoso y lÃquido) y por debajo de la cual tan solo se da el estado sólido y vapor. En el caso del agua el punto triple está situado a 0ºC y 4,58 torr (610 Pa). Si el alimento se mantiene por debajo de esa presión y se calienta el alimento, el hielo sublimará, es decir se convertirá en vapor sin pasar por el estado lÃquido.
La liofilización se lleva a cabo en dos pasos: En primer lugar se disminuye el contenido de agua hasta un 15%, y a continuación el contenido de agua se reduce hasta un 2% aproximadamente por deshidratación evaporativa manteniendo el alimento a presión reducida y aumentando más la temperatura. Finalmente, el vapor se condensa en forma de hielo en otro recinto.
Existen varios liofilizadores: por contacto, acelerados, por radiación y de calentamiento dieléctrico y por microondas.
Una vez el alimento se ha liofilizado hay que preservarlo del oxÃgeno, como ya hemos dicho antes, y de golpes ya que es muy frágil.
Deshidratación
La deshidratación es la operación mediante la cual se pierde la gran mayorÃa del agua presente en el alimento.
Por este mecanismo se inhiben, por disminución de la actividad de agua y no por la temperatura que se alcanza el alimento, enzimas y microorganismos. Es un proceso más barato que la liofilización y crioconcentración y se consiguen mayores rendimientos pero a cambio se disminuye las propiedades nutritivas del alimento y sus caracterÃsticas organolépticas, especialmente la textura.
Algunos alimentos que se someten a este tratamiento son el azúcar, café, la leche, las legumbres, nueces, etc.
Se puede llevar a cabo por ejemplo sometiendo el alimento a corriente de aire caliente o por contacto con superficies calientes. Para determinar los resultados finales que se van a obtener según las propiedades del aire que va a recorrer el alimento, se emplean los diagramas psicométricos.
Existen multitud de sistemas de deshidratación como deshidratadores de aire caliente (de tolva, de bandejas, de lecho fluidificado, etc.), intercambiadores de calor, o deshidratadores de superficie caliente (de rodillos, o banda sin fin).
Se puede eliminar el agua de los alimentos por otros mecanismos como horneo, membranas o separación mecánica pero hemos expuesto las más utilizadas para disminuir la actividad de agua de un alimento en gran medida con el fin de aumentar la conservabilidad del mismo.
Alta tecnologÃa argentina para el secado de alimentos
Permite tratar frutas y hortalizas, y conservarlas indefinidamente sin necesidad de la cadena de frÃo. La liofilización posibilita aumentar 12 veces el valor de los alimentos. La técnica fue inventada por incas y vikingos. Invap desarrolló una ingenierÃa original.
Tiempo estimado de lectura 5' 26''
MAS INFORMACION
La TecnologÃa de los Alimentos
TecnologÃa alimentaria en la Universidad Iberoamericana de México
La tecnologÃa de los alimentos vista desde la nutrición humana
El consumo de alimentos congelados aumentará hasta un 50% estas navidades, según la Asociación Española de Codificación Comercial
En el gris de la estepa patagónica, el valle inferior del rÃo Chubut y su corredor de chacras y cipresales esconden un as de espadas para el campo y la industria criollos. La novedad es una planta de liofilización (secado por sublimación) para alimentos. Pertenece a la empresa Nutripac SA, y su ingenierÃa, por ahora única en el planeta, fue desarrollada por la firma nuclear y espacial Invap SE de RÃo Negro gracias a créditos del Fondo Nacional de TecnologÃa (Fontar) y avales de la provincia de Chubut.
La liofilización, poco conocida en la mesa local, no altera la estructura fÃsico-quÃmica del material original crudo, pero permite su conservación indefinida sin cadena de frÃo. A diferencia de lo que pasa en el secado por calor, con la liofilización el aspecto, la textura, el sabor y el aroma del alimento crudo no se pierden. Por el contrario, se intensifican.
El proyecto tuvo prioridad nacional y provincial porque supone dos apuestas simultáneas: el paÃs puede mejorar mucho su performance de exportador frutihortÃcola, pero además podrÃa vender fábricas de liofilizados "llave en mano" aprovechando que tiene la planta más avanzada del mundo, una que vale la mitad, consume la mitad de energÃa y prácticamente no se rompe.
Si para un tecnólogo en alimentos liofilizar es extraer más del 95 por ciento de agua, para un transportista significa llevar diez veces más mercancÃa, pero sin unidad frigorÃfica a cuestas; para un supermercadista, stocks de frutas y hortalizas sin gastos de conservación, y para un economista, valor agregado local para nuestras exportaciones.
Pero mucho valor agregado: el proceso permite transformar un kilogramo de frutillas frescas, que vale 20 centavos de dólar, en 70 gramos. Sólo que cuando se junta un kilogramo de liofilizado (a partir de 13 kilogramos de material crudo) el valor del producto terminado no es, como indican las razones y proporciones, de 2,6 dólares. Es de 30 dólares. Casi 12 veces más.
Aunque la liofilización es compleja, su fÃsica es simple: previamente congelado y trozado, el alimento va a una cámara hermética donde soporta un alto vacÃo como sólo lo conocen los astronautas: de los 1025 milibares tÃpicos a nivel del mar, la presión de aire cae debajo de 1 milibar, lo que supone una zambullida igualmente brutal de la temperatura.
El agua está petrificada como hielo, que en alto vacÃo "sublima", es decir, pasa directamente de sólido a gas, evaporándose despacio de los tejidos, que siguen intactos. Por eso, una frutilla liofilizada parece seriamente una frutilla y no una pasa, aunque pesa menos que el telgopor.
El gusto, sin embargo, no es de telgopor. El tecnólogo logra que la sublimación no arrastre los aceites aromáticos livianos del alimento. Por ende, sabor y olor no sólo permanecen intactos, sino que se concentran en la superficie del material. El resultado es que una frutilla liofilizada tiene, aunque parezca raro, más gusto a frutilla que una fresca. Y es crocante. Y lo mismo vale para la carne, la papa, la pera, la zanahoria...
"Para poner en cifras el potencial del producto -explica el doctor Jorge Yanovsky, de Nutripac, rarÃsima mezcla de biólogo molecular y empresario-, digamos que si la Argentina dedicara no las actuales 800 mil hectáreas de tierra a frutas y verduras, sino dos millones, y además exportara todo ese producto liofilizado, estarÃa generando un millón de puestos nuevos de trabajo. Y nuevos ingresos por 30 mil millones de dólares."
La especulación de Yanovsky impresiona cuando se piensa que todo lo que genera en la Argentina el poroto de soja anda por los seis mil millones de dólares por año. Con frutas y verduras liofilizadas se lograrÃa el mismo resultado económico... pero en sólo 400.000 hectáreas y con 400.000 nuevos puestos de trabajo, mitad en las chacras y mitad en el segmento industrial. Son números que apabullan.
El liofilizado surgió de la necesidad, inventado por incas y vikingos que necesitaban comida hipercalórica, ultraliviana e imputrescible para sus raids militares. Los incas aprovechaban el altiplano, con sus noches glaciales y su insolación diurna, para transformar la papa en chuño y la carne de llama en charqui, los primeros liofilizados de la historia. Los vikingos, con montañas más bajas y sol más oblicuo, liofilizaron el arenque con menos perfección.
Pero aunque hoy los sobres con sopas, guisos y otros liofilizados son más cosa de astronautas, montañistas y comandos militares que del comensal común, hay otro mercado más interesante: son las firmas alimentarias que descubrieron los liofilizados por su sabor intenso, su consistencia crocante y su carácter novedoso.
Una constante en la antropologÃa alimentaria muestra que lo que empieza como tecnologÃa de conservación la cultura lo transforma en capricho del paladar. Nadie piensa hoy en pimientas, ahumados o fermentación como modos de evitar la pérdida de carnes o lácteos, pero hace milenios su origen fue ése. "Más que en el terreno de la necesidad, en el del gusto hay un mercado de lÃmites desconocidos, todo a crear y conquistar", resume Yanovsky.
Invap: del uranio a las frutillas
La tecnologÃa de liofilización deriva de otra francamente vetusta: la de refrigeración. Al hacer vacÃo en una masa de gas, una bomba genera frÃo. En el caso de una heladera, el frÃo es lo importante, y en el caso de un liofilizador, un subproducto, pero la idea de base es la misma desde más o menos 1870.
En Gaiman hay otra idea mejor: en lugar de bombear trabajosamente el aire hacia afuera de la cámara de vacÃo se lo puede aspirar con un chorro hipersónico de vapor. Este pasa rugiendo a cinco veces la velocidad del sonido por una tobera anexa conectada con la cámara mediante un empalme en T.
El teorema de Bernouilli garantiza que en el vapor hipersónico habrá zonas de presión bajÃsima que "chuparán" el aire de la cámara hasta expulsarlo casi enteramente. Sólo que sin enormes, costosas y frágiles bombas llenas de piezas móviles y sellos, y con la mitad del gasto de energÃa. Sencillo, cuesta la mitad, a la medida de un paÃs rico en gas (sirve para generar vapor), y funciona.
Opina al respecto el ingeniero Horacio Bóccoli: "Si el Invap no hubiera hecho en 1983 la instalación de enriquecimiento de uranio de Pilcaniyeu, en RÃo Negro, lo de Gaiman habrÃa sido difÃcil. Pero aunque Nutripac y Pilcaniyeu son plantas con finalidades muy distintas, tienen tres asuntos en común: ambientes de alto vacÃo, sustancias que subliman sin atravesar una fase lÃquida y difusión de gases a través de superficies porosas. Lo que Invap aprendió con el uranio tal vez ahora le permita ganar plata al paÃs con tomates, frutillas, manzanas... Las vueltas de la tecnologÃa son notables. Tenemos la mejor herramienta. La ingenierÃa de Gaiman resulta tan barata, económica y durable, comparada con todo lo actual, que en medio año de funcionamiento esta planta ya generó más de 30 pedidos de informes en tres continentes".
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