Что такое сублимационная сушка
Что такое сублимационная сушка
Сублимационная сушка — это процесс удаления жидкости из продукта. Обычно используется для сохранения скоропортящихся продуктов, продления срока годности и повышения удобства транспортировки. Сублимационная сушка работает путем замораживания материала, затем снижения давления и добавления тепла, чтобы замороженная вода в материале сублимировалась.
Лиофильная сушка широко используется в пищевой промышленности, фармацевтике и обработке биологических добавок. Все чаще ее применяют в домашних условиях для длительного хранения ягод и фруктов, т.к. благодаря данному методу обработки сохраняются все питательные вещества продукта.
Сублимирование повышает стоимость конечного продукта, поэтому предприятие увеличивает свою прибыль. Достичь этого другими методами сложно.
Как работает оборудование лиофильной сушки
Сублимационная сушка – это на сегодняшний день самый совершенный способ обработки продукции. Способ сублимации был разработан еще в первые годы двадцатого века, но из-за высокой стоимости комплектующих оборудования широко применяться начал в последние годы.
Основой метода является воздействие низкого атмосферного давления при котором жидкость находящаяся в продукте может состоять только в твердом виде, а выходит из него в виде газа без этапа фазы жидкости.
В процессе сублимации замороженная продукция в вакуумной среде набирает температуры в 0°С. В данных условиях происходит испарение льда без утраты витаминов и микроэлементов входящих в состав продукта.
Где используют сублимационную сушку
Главной отраслью для использования лиофильной сушки сегодня является фармацевтика. Здесь сублимацией обрабатывают лекарства, закваски, экстракты лекарственных растений, ферменты и т.д. Благодаря сублимации в данных веществах удается сохранить максимально высокий процент полезных свойств на длительный период времени.
Консервация рода грамположительных факультативно анаэробных или микроаэрофильных бактерий наиболее качественной получается в условиях применения сублимации. С помощью сублимационной сушки деликатные, нестабильные или термочувствительные лекарственные препараты и биологические препараты можно сушить при низких температурах без повреждения их физической структуры.
Данный тип оборудования у фармацевтических компаний пользуется высоким спросом из-за того, что конечный продукт на выходе имеет минимальный процент влажности. Всего около 5%. Такие продукты можно долго сохранять даже при комнатных температурах.
Обычные методы сушки имеют серьезный недостаток, поскольку используемые высокие температуры могут вызвать химические или физические изменения продукта. Для фармацевтических препаратов и биопродуктов это приведет к снижению биологической активности и сделает их неэффективными.
Продукты, обработанные сублимацией в пищевой промышленности, могут храниться до 5 лет. При этом не утрачиваются ни вкусовые, ни полезные и ароматические свойства. Стоит отметить, что усадка продуктов питания при лиофильной сушке минимальна. При помещении в жидкость структура продукции восстанавливается. В процессе сублимации структура приобретает пористый вид.
Лиофилизатор может использоваться не только в промышленной среде. Существуют типы оборудования, которые легко можно использовать дома и они не будут занимать много места.
Какие продукты питания можно сушить сублиматором в домашних условиях?
Вы действительно можете высушить практически все. Все виды фруктов, овощей и мяса прекрасны на вкус при сублимационной сушке. Сюда входят помидоры, яблоки, бананы, клубника, персики, стручковая фасоль, перец, лук, картофель, шпинат, креветки, свинина, говядина, индейка и даже молочные продукты.
Обрабатывать сублимационной сушкой можно уже приготовленные любимые блюда. Такие продукты, как лазанья, блюда из риса, макароны с сыром, чили, тушеная говядина, курица по-королевски, запеканки, креветки, омары, тушеная свинина, соусы для пасты или яичница-болтунья, идеально подходят для этого процесса.
Вы поймете, что экспериментировать с различными продуктами и блюдами в вашей сублимационной сушилке — одно удовольствие.
Весь процесс сублимационной сушки независимо, где она используется, можно разделить на 3 поочередных этапа:
Этап 1. Подготовка продукта.
Изначально проводится первичная подготовка, в которую входит помывка, очистка и нарезка. После этого продукты выкладывают на лоток и загружают в сушильную камеру.
Этап 2. Замораживание.
В процессе заморозки в камере возникает вакуумная среда и продукт затвердевает. Качественная заморозка создаст мелкие кристаллы льда в продукте, которые в дальнейшем быстро перейдут в газообразное состояние.
Этап 3. Сублимирование.
На данной стадии происходит медленное нагревание замороженной продукции. Здесь лед сразу должен превратится в пар. После того, как жидкость удалена из продукта, его можно поместить в вакуумную упаковку и длительно хранить.
Конструкция лиофилизатора
В оборудование сублиматора входят следующие элементы и системы:
Какое обслуживание требуется для сублимационной сушилки?
Сама сублимационная сушилка практически не требует обслуживания. Однако все сублимационные сушилки оснащены высококачественным вакуумным насосом, который требует некоторого обслуживания, в основном добавления и слива масла.
Вакуумный насос поставляется с первичной подачей масла. В насосе есть 3 емкости с маслом, которые необходимо регулярно менять для обеспечения эффективной работы сублимационной сушилки. Это простой процесс, требующий небольших усилий.
Каждая сублимационная сушилка также включает отдельный масляный фильтр. Фильтр очищает масло и позволяет повторно его использовать.
Также иногда стоит проверять на целостность электронагреватели, т.к. они со временем могут изнашиваться и выходить из строя.
Для лиофильного оборудования у компании «Технонагрев» вы можете заказать плоские электронагреватели. В основе такого ТЭНа размещена резистивная спираль, намотанная на миканит. С целью электроизоляции с двух сторон спирали также применены листы миканита. Вся конструкция заключена в металлическую оболочку. Нагреватель может изготавливаться в прямоугольной, Г-образной и П-образной форме. В оснастку по желанию может входить термопара. Типов подключения существуют разные варианты.
Если вам необходим другой вариант нагревателя для сублимационной сушки, но вы его не можете найти, обращайтесь к нашим менеджерам и мы постараемся вам помочь.
Сублимационная сушка
Сублимационная сушка продуктов (сублимационная вакуумная сушка, также известная как лиофилизация или возгонка) – это удаление влаги из свежезамороженных продуктов в условиях вакуума. В настоящее время этот метод сушки продуктов является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее дорогостоящим. Этот способ был открыт в начале прошлого века, однако использовался только для производства довольно ограниченного количества и ассортимента сухопродуктов для нужд армии и космонавтики.
Принцип сублимационной сушки основан на том физическом факте, что при значениях атмосферного давления ниже определенного порога – т.н. «тройной точки» (для чистой воды: 6,1 мбар при 0 градусов Цельсия) вода может находиться только в двух агрегатных состояниях – твердом и газообразном, переход воды в жидкое состояние в таких условиях невозможен. И если парциальное давление водного пара в окружающей среде ниже чем парциальное давление льда, то лед продукции прямо переводится в газообразное состояние минуя жидкую фазу.
Наибольшее применение сублимационная вакуумная сушка получила в технологиях производства лекарственных препаратов, ферментов, заквасок, экстрактов лекарственных трав и других объектов, которым требуется обеспечить сохранность в сухопродукте всех полезных составляющих сырья в течение длительных периодов времени. Сублимационная сушка продукта является одним из самых современных методов обратимого консервирования микроорганизмов и биопрепаратов, который обеспечивает наилучшее качество сухопродукта и высокую восстанавливаемость лактобактерий при минимальной продолжительности процесса и, соответственно, минимальных затратах.
Поскольку конечная влажность сублимационно-вакуумных материалов является очень низкой (порядка 2-5%), то это создает все предпосылки для их длительного хранения в условиях нерегулируемых температур. Консервирование сублимационной сушкой в перечисленных выше отраслях является прогрессивной технологией, а в ряде случаев – не имеющей альтернативы.
Высокое качество и биологическая полноценность готовых сублимированных продуктов объясняется тем, что обработке может подвергаться только свежее сырье. Несвежие продукты сублимационную сушку не выдерживают. Консервирование методом сублимационной сушки не требует добавления каких-либо химических и иных ароматизаторов, консервантов и стабилизаторов и т.п., что является еще одним преимуществом. Данный факт примечателен тем, что прошедшие сублимационную сушку продукты абсолютно пригодны для детского и диетического питания.
Вес сублимированных сухопродуктов в среднем принимается от 1/5 до 1/10 начальной массы. Столь малый вес сублимированных сухопродуктов исключительно важен для существенного сокращения расходов при их транспортировке.
Как правило, упаковываются сублимированные сухопродукты в трехслойные металлизированные пакеты с азотным наполнением весом от 2 г до 5000 г, в зависимости от продукта.
Ранее в пищевой промышленности сублимационно-вакуумную сушку использовали в основном для выполнения заказов военной, оборонной и космической отраслей, теперь она оказалась востребованной для приготовления продуктов премиум класса.
Сублимационная сушка пищевых продуктов
Стоимость продукта во многом зависит от времени сублимационной сушки. Поэтому параметры процесса и другие условия его протекания часто задаются так, чтобы его время было как можно короче. Установка параметров для ускорения процесса может привести к ухудшению свойств продукта. Например, повышение температуры плоского нагревателя для полки может привести к размораживанию продукта и разрушению структуры или к термическому разложению термочувствительных пищевых ингредиентов.
Условия процесса сублимационной сушки следует выбирать таким образом, чтобы вода не растапливалась. Жидкая вода является реакционной средой и изменяет реологические свойства продукта. Присутствие жидкой воды во время сублимационной сушки пищевых продуктов может привести ко многим изменениям в составе, морфологии и физических свойствах пищевых продуктов (например, к усадке). Это также может сократить период обеспечения высокого качества при хранении. Цвет и структура-текстура имеют решающее значение при оценке качества пищевых продуктов потребителями. Поэтому зависимость этих пищевых свойств от параметров сублимационной сушки чрезвычайно важна.
Характеристики процесса сублимационной сушки.
Поддержание постоянной низкой температуры (в соответствии с давлением в камере) в течение периода сублимации доказывает, что сохраняется баланс между количеством тепла, подаваемого и используемого для сублимации. Однако это не означает, что процесс протекает с максимально возможной скоростью сублимации в данных условиях. Слишком низкое значение подводимого теплового потока может ограничить скорость сублимации. С другой стороны, повышение температуры может указывать на то, что подвод тепла слишком велик. Это также может быть эффект возможного расхода тепла на сублимацию из-за увеличения сопротивления теплопередаче. Поэтому для более полного контроля следует одновременно отслеживать изменения содержания воды.
При превышении криоскопической температуры вода начинает кристаллизоваться и раствор или клеточный сок криоконцентрируется, что приводит к переносу компонентов сухого вещества. Таким образом, замораживание следует проводить, чтобы избежать градиентов концентрации в замороженной ткани.
Скорость замораживания очень важна для сублимационной сушки. Принимая во внимание процесс лиофилизации, подходящая скорость замораживания зависит от типа материала. Чтобы оптимизировать процессы замораживания жидких материалов, размеры кристаллов льда должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить кратчайшее время первичной сушки. Однако для увеличения периода вторичной сушки эти размеры должны быть меньше, чтобы обеспечить большую удельную поверхность для высушенной матрицы. Поэтому решение о методе замораживания следует принимать после анализа процесса первичной и вторичной сушки.
Поток подводимого тепла зависит от метода нагрева. В случае контактного нагрева, который используется в наших сублимационных сушилках от производителя Технонагрев, необходимо установить соответствующую температуру полки с плоскими миканитовыми нагревателями. Когда материал нагревается инфракрасными излучателями, следует выбирать расстояние от материала, диапазон инфракрасного излучения и интенсивность излучения. В случае микроволнового нагрева важны интенсивность микроволн и продолжительность их работы.
Для того чтобы процесс сублимации продолжался, должны быть выполнены два основных условия: сублимационный пар должен постоянно удаляться из зоны сублимации, и для поддержания перепада давления пара, приводящего к удалению водяного пара из камеры, тепла, необходимого для сублимация должна непрерывно подаваться на материал. Если любое из этих двух основных условий не выполняется, возникают некоторые неблагоприятные явления, такие как размягчение, оттаивание, вздутие или разрушение конструкции.
Процесс десорбционной сушки, также известный как пост-сушка, происходит при пониженном давлении с одновременным нагреванием продукта до предполагаемого содержания воды, определяемого индивидуально для каждого сырья. На этом этапе скорость сушки значительно снижается по сравнению с процессом сублимации.
В зависимости от химического состава, структуры и условий замораживания компоненты сухого вещества могут находиться в аморфном состоянии (всегда при высокой скорости замораживания) или в кристаллическом состоянии. В случае большого количества аморфных компонентов содержание воды после завершения сублимационной сушки может потенциально повлиять на стабильность при хранении. Его содержание может составлять 5–20% (в зависимости от содержания сухих веществ в препарате) от исходного содержания воды.
В процессе десорбционной сушки температура нагрева материала должна быть ниже максимальной температуры, допустимой для материала из-за возможности термического разложения и возможности перехода в состояние резины. Таким образом, максимально допустимая температура зависит от специфики конкретного материала и определяется индивидуально. В случае белковых препаратов максимально допустимая температура должна быть ниже 40 ° C, а для пищевых продуктов, фруктов и овощей максимально допустимая температура может достигать 60–70 ° C или выше, но всегда ниже температуры стеклования. Выполнение этого условия очень важно, поскольку оно влияет на стабильность при хранении.
Влияние условий сублимационной сушки на отдельные физические свойства материалов.
Температура полки
Чтобы контролировать стабильность продукта, особенно на стадии вторичной сушки, температура продукта должна быть ограничена от 10 до 35 ° C для термочувствительных материалов, а для менее термочувствительных материалов температура может быть выше 50 ° C.
Более высокие температуры сублимационной сушки на вторичной стадии ускоряют процесс сушки, поскольку для удаления оставшейся воды из материала требуется больше энергии. Однако слишком высокая температура может вызвать таяние льда на стадии сублимации сушки, что приведет к структурным изменениям, таким как усадка. Выбор подходящей температуры полки должен основываться на балансе между подводимой и необходимой теплотой. Кроме того, окончательное качество высушенного материала является решающим фактором при разработке процесса сублимационной сушки.
Сублимационная сушка лиофилизатор
Одним из интересных физических свойств сушки продуктов является процесс, называемый «сублимацией», позволяющий сохранять все полезные свойства продуктов. Большинство людей, не понимают, что происходит, видя сублимацию в действии, но это уникальное «изменение фаз», при которых вода переходит с состояния льда в пар.
Процесс сублимационной сушки или вымораживание производит превосходные продукты, которые сохраняют свою пищевую ценность.
Основные состояния материи
Сначала немного терминологии по физике. Все вокруг нас состоит из крошечных частиц и находится в пяти состояниях вещества: твердых телах, жидкостях, газах, плазме и конденсатах. Забудьте о последних двух, потому что они выходят далеко за рамки сушки вымораживанием — мы сосредоточимся на первых трех. Вы, вероятно, знакомы со всевозможными твердыми веществами, жидкостями и газами, поэтому давайте перейдем к фазовым изменениям. Изменение фазы — это когда материя из привычного стандартного для нее состояния переходит в другое состояние.
Например, превращение воды в лед является примером замерзания. Это кажется довольно простым, верно? Другими фазовыми изменениями являются испарение, конденсация, плавление, сублимация и осаждение. Единственные два, с которыми вы, вероятно, не знакомы, это сублимация и отложение.
Сублимация — это фазовое изменение, при котором твердое вещество превращается непосредственно в газ, не переходя в жидкость.
Осаждение — обратное сублимации состояние, прямое изменение фазы от газа до твердого тела. Осаждение редко встречается в природной среде, но производство сухого льда непосредственно из углекислого газа является распространенным примером. Обратный процесс, когда сухой лед испаряется непосредственно в углекислый газ, является наиболее известным примером сублимации.
Сублимация в сублимационной сушке
Теперь познакомьтесь с еще одним примером сублимации: сублимационная сушка!
Одним из менее известных качеств воды является то, что она не существует в виде жидкости в присутствии вакуума. В вакууме лед «сублимирует» непосредственно из твердого состояния в пар при комнатной температуре без таяния. Этот процесс чрезвычайно полезен при сушке вымораживанием, потому что он позволяет сушить замороженные продукты непосредственно путем испарения всей воды без ее расплавления. Это также позволяет избежать общей проблемы с плавлением замороженных фруктов и овощей — разрушения клеточной структуры в жидкий продукт. Представим обычную разморозку клубники, после которой она превращается в жидкую кашицеобразную массу.
Сублимационная сушка пропускает фазу плавления и удаляет замороженную воду из замороженных продуктов в газообразной форме, оставляя после себя идеально консервированные продукты.
В сублимационном оборудовании этот процесс обеспечивается с помощью специально сконструированных камер, которые создают вакуумную среду, вызывающую фазовое изменение воды со льда на пар, оставляя после себя идеально высушенные, совершенно неповрежденные кусочки фруктов или овощей. Требуется много навыков и опыта, чтобы совершенно выполнять процесс сублимационной сушки в вакуумной камере. Чтобы все было правильно, и избежать пригорания или иного разрушения пищи следует в точности соблюдать настройки для конкретного вида продуктов. Конечный результат стоит усилий — идеально высушенные фрукты и овощи, с превосходной формой, цветом, вкусом, сохранением витаминов и длительным сроком хранения порадуют вас в любое время года.
Где необходима сублимационная сушка
Основной отраслью применения сублимационной сушки в настоящее время являются производственные процессы для изготовления лекарств, заквасок, экстрактов лекарственных растений, ферментов и других продуктов, где необходимо сохранить все полезные свойства в течение длительного времени. Сохранение лактобактерий, микроорганизмов и биопрепаратов с наивысшим качеством достигается с помощью лиофилизации.
Особенно важно в фармацевтических препаратах то, что из-за минимального содержания влаги в готовом продукте (только до 5%) его можно хранить в течение длительного времени даже при температуре до 25 градусов, что очень важно для лекарств.
В пищевой промышленности продукты, высушенные этим способом, не только сохраняют все полезные вещества, но также способны сохраняться в течение очень длительного времени (до 5 лет), не теряя аромат и вкус даже при изменяющейся температуре в пределах ± 50 ° C. Даже усадка продукта во время сушки минимальна, из-за чего при добавлении воды легко восстановить структуру продуктов, которые приобретают пористую структуру во время сублимации.
Этапы лиофильной/сублимационной сушки
Весь процесс сублимационной сушки делится на три поочередных этапа:
Этап 1. Подготовка продуктов.
Продукт подготавливают к сублимации: промывают, очищают, дезинфицируют и нарезают. Далее кусочки выгружают на специальный лоток и помещают в сушильную камеру.
Этап 2. Замораживание.
На данном этапе в камере создается вакуумная среда, и продукт охлаждается до температуры затвердевания. Чем качественнее будет заморозка (учитывается скорость и глубина промораживания), тем более мелкими получатся кристаллики льда в продуктах, и тем быстрее они после этого преобразуются в пар.
Этап 3. Сублимирование.
На данной стадии происходит медленное нагревание замороженной продукции до точки перехода твёрдой жидкость в состояние пара. После удаления воды высушенную продукцию нужно поместить в герметичную упаковку минимум на двадцать часов.
Именно от точности температур нагрева зависит качество сублимации. Поэтому в сублимационном оборудовании обязательно должны использоваться надежные нагреватели. «ТЕХНОНАГРЕВ» производит плоские ТЭНы разных параметров для всех вариантов сублиматоров.
У нас вы можете купить плоский ТЭН для сублиматора стандартной сборки или заказать нагреватель с индивидуальными параметрами под конкретные требования. Доставка осуществляется по всем регионам России.
Что такое сублимация?
Сублимация, или сублимационная сушка – способ консервации, который максимально сохраняет все полезные вещества и свойства продуктов. Еще она может называться лиофилизация (лиофильная сушка), или возгонка.
Как же происходит процесс сублимации (лиофилизации)?
Если совсем коротко, продукты замораживают до очень низких температур и буквально вымораживают из них воду в вакуумных камерах, затем готовый продукт досушивают уже при плюсовой температуре и герметично упаковывают.
Температура замораживания для разных продуктов разная и варьируется от минус 20 до минус 200 градусов. Заморозка это очень важный этап в сублимационной сушке. Надо максимально быстро достигнуть температуры ниже точки затвердевания продукта, чтобы образовались очень мелкие кристаллы льда, которые не разрушают структуру продукта и проще испаряются.
В вакуумной камере создается пониженное давление, чтобы вода из твёрдого состояния переходила сразу в газообразное, минуя жидкую фазу. Другими словами, лед испаряется из продукта, не превращаясь в воду.
Существует сочетание температуры и давления, которое называется тройная точка – когда вода одновременно находится в твердом, жидком и газообразном состоянии. Сублимация происходит при условиях ниже тройной точки. (да, да название лиофилизированного мороженого взято именно отсюда).
Сублимация, как уже говорилось выше, позволяет сохранить практически все полезные свойства и пищевую ценность продуктов, т.к. при такой сушке не используются высокие температуры, разрушающие некоторые витамины и белки. При этом сублимированные продукты имеют минимально возможную влажность – 2-5%. Никакой другой способ сушки не даст такой маленький процент влажности. А это значит, что сублиматы – самая лёгкая еда, которую можно положить в рюкзак, т.к. в них минимально возможное количество воды.
У сублимированных (лиофилизированных) продуктов есть свои преимущества и недостатки:
Преимущества сублиматов:
Недостатки сублиматов:
Хочется отметить еще один момент, который влияет на стоимость продукта – для сублимации можно использовать ТОЛЬКО сырье высокого качества. Подпорченные овощи, фрукты или постоявший пару дней даже в холодильнике суп после сублимированной сушки будет непригоден для еды.
Подводя итог, можно сказать, что
Остались вопросы? С чем-то не согласны? Пишите ваше мнение в комментариях.
Скоро выйдет статья про менее энергозатратные способы сушки.