¿Que es la Liofilización?

Planta de Procesamiento

La liofilización es un método de deshidratación por medio del cuál se pueden extraer los solventes de diferentes muestras sin la necesidad de exponerlas a altas temperaturas.

Una de las grandes ventajas de la liofilización consiste en que, al manejar bajas temperaturas durante el proceso de deshidratación, no se alteran de manera significativa las estructuras físicas ni químicas del elemento a deshidratar. Esto incluye compuestos tan importantes como las antocianinas en el caso del agráz, el arándano y en general los frutos rojos. Consecuentemente, existen diversas revisiones bibliográficas donde se atestiguan las diferencias entre la liofilización y otros métodos de secado tradicional (Sol, horno, aire caliente, etc) en relación a la conservación de nutrientes.

Otro punto a tener en cuenta es el hecho de que, mediante la liofilización, se obtienen humedades residuales inferiores al 5%. Cabe mencionar que, en general, las frutas contienen porcentajes de humedad superiores al 80%. Esto significa que por cada kilogramo de peso de una fruta, aproximadamente 800 gramos serán agua.

Es importante considerar que el contenido de agua en una fruta, o en general en cualquier alimento, determina en gran medida que tan rápido se degrada bajo condiciones de almacenamiento normales (ej. en la alacena). Este fenómeno radica en la facilidad que tienen los microorganismos de reproducirse cuando se cuenta con humedades altas en los alimentos. Consecuentemente la fruta liofilizada, al tener un muy bajo contenido de humedad, tendrá un tiempo de vida mas prolongado en comparación con la fruta fresca.

Un Poco de Historia

Los incas y sus actuales descendientes suelen liofilizar las papas valiendose de las bajas temperaturas y presiones de los de los Andes. Allí, las papas se congelan y lentamente, gracias a las bajas presiones debidas a la altitud de las montañas, se presenta el fenómeno de sublimación. Al producto obtenido, lo conocen como Chuno el cual se puede definir como un precursor a los modernos purés de papá instantaneos.

En cuanto a la aplicación industrial del proceso de la liofilización, se han presentado los siguientes hechos históricos:

1. En el año de 1933 investigadores de la Universidad de Pensilvania lograron liofilizar sangre.

2. Durante la segunda guerra mundial se utilizó por primera vez la liofilización con el propósito de conservar la penicilina y el plasma. Años después, esta técnica se convertiría en un estándar para la conservación de vacunas.

3. En el año de 1930, durante la bonanza cafetera de Brazil, el gobiero de dicho país estaba buscando una forma de conservar el café y procesarlo de forma tal que pudiera ofrecer al consumidor un producto económico y de fácil uso. Dicha tarea fue encomendada a Nestle quienes desarrollaron el café liofilizado (Equivalente al café instantaneo que tomas tods los días) en el año de 1938. Este desarrollo fue pionero en el uso de esta tecnología para la industria alimenticia.

¿Cómo funciona?

Dado que el objetivo final de la liofilización, que en general es el mismo objetivo para cualquier método de deshidratación, consiste en extraer el agua contenida dentro de una muestra. Se debe tener claridad en que existen dos tipos de "aguas", el agua libre y el agua de enlace, que se definen de la siguiente forma:

Agua libre: Es aquella agua que circula libremente en la muestra. Es el líquido que sale cuando exprimes una naranja o un limón. Este tipo de agua representa aproximadamente el 90% del agua presente en las frutas.

Agua de enlace: Es aquella agua que esta adherida por un vinculo fuerte a alguna otra molecula dentro de la muestra (proteinas, pectinas, almidores, etc) y no es fácil de extraer como en el caso del agua libre.

¿De que elementos se compone un liofilizador?

1. Cámara de secado: Es una cámara hermética que esta sujeta a cambios de temperatura y presión.

2. Bandejas de soporte: Son bandejas que se ubican dentro de la cámara de secado y sobre las cuales se colocarán las muestras que se van a deshidratar. Dichas bandejas usualmente estan en contacto directo con el elemento térmico.

3. Elemento térmico: Son los elementos que van a transferir diferenciales de temperatura a la muestra mediante radiación y conducción.

4. Condensador: En este elemento, se condensa el vapor de agua proveniente de la sublimación. Debe tener la suficiente área y generación de frio para captar todo el vapor proveniente de la sublimación.

5. Sistema de refrigeración: Enfria el condensador y, según el diseño del equipo, puede enfriar también las bandejas de soporte del producto.

6. Sistema de vacio: Consiste en una bomba de vacio con la cual se regula la presión al interior de la cámara de secado. Mediante el vacio, se logra generar el efecto de sublimación al igual que la succión de los vapores desde la cámara hasta el condensador.

Esquema Liofilizador

Partiendo de lo anterior, se puede entender el proceso de liofilización como la siguiente secuencia de procesos:

1. Congelación: Se toma la muestra y se congela hasta un punto donde tanto los sólidos como los líquidos se encuentren totalmente cristalizados (Puede hacerse por fuera del liofilizador, no todos los equipos traen incorporada la opción de funcionar como congelador). De igual manera, la forma en la cual se lleve a cabo la congelación, es de vital importancia para definir las características del producto tras liofilizarlo.

2. Secado Primario: Partiendo del concepto que ya mencionamos referente al agua libre y el agua de enlace, se puede afirmar que el objetivo principal del secado primario consiste en elimiar al máximo el agua libre mediante el proceso de sublimación. Esto se logra mediante la aplicación de un nivel de vacio medio y el incremento de la temperatura del elemento térmico para calentar indirectamente la muestra hasta una temperatura cercana al punto eutéctico (Temperatura en la cuál la muestra se mantiene en fase sólida). Bajo estos parámetros, se obtendrá un diferencial de presiones significativo entre el condensador y la muestra, obteniendo así menores tiempos de ciclo (sublimación mas rápida).

3. Secado Secundario: Esta etapa incia en el momento en que la temperatura del producto se encuentra por encima del punto eutéctico, lo que busca es eliminar el agua de enlace que aun se encuentra en la muestra. En este punto, se debe incrementar el nivel de vacio, asi como la temperatura del producto por medio de la modificación de los parámetros de operación de los elementos térmicos. Cada fabricante debe determinar la duración de esta etapa con base en sus criterios de aceptación referentes al porcentaje de humedad deseado en el producto.

4. Empaque: Una vez terminada la etapa de secado secundario se debe empacar el producto al vacio. Se debe considerar que los productos liofilizados son altamente higroscópicos (Absorben humedad del medio) y por ende resulta ideal tener humedades controladas al momento de empacar y utilizar recipientes herméticos.

Conclusiones

La Liofilización resulta ser una técnica ideal para la conservación de los alimentos pues mejora significativamente su vida de anaquel, no requiere la adición de conservantes y mantiene los nutrientes, sabores y demás. A pesar de esto, la liofilización es un proceso con un altísimo consumo de energía, alta inversión en maquinaria y elevados tiempos de ciclo.

Por otro lado cabe mencionar que, dado que del peso total de una fruta mas de un 80% esta compuesto de agua, cada vez que consumes un kilogramo de producto THANI liofilizado, realmente estas consumiento 5 o mas kilogramos de fruta fresca (Depende de la fruta y su contenido de humedad).

Todo lo anterior conlleva a que el precio de los productos liofilizados se encuentre muy por encima del costo de productos deshidratados con otras tecnologías. A pesar de esto, consideramos que esta tecnología es el camino a seguir para poder ofrecer a nuestros clientes un producto de altisima calidad!