První záznamy o sublimačním sušení potravin směřují do doby starých Inků. V současné době je tato technologie průmyslově využívána pro zlepšení trvanlivosti při zachování vůně a nutriční hodnoty různých potravinářských produktů – kávy, koření a potravin určených pro cestovatele v obtížných podmínkách.


Tuto metodu využívali bezděčně již staří Inkové v Peru. Brambory a další plodiny, které byly skladovány ve vysoké nadmořské výšce v okolí Machu Picchu, měly delší trvanlivost, byly lehčí a proto je bylo možno snadněji přepravovat. Tehdejší obyvatelé využívali horské klima – v noci teplota klesá pod nulu – a nízký tlak vzduchu v těchto výškách, které působí zmrznutí produktu a pomalou sublimaci ledu a odpařování vody (1).

Pevné potraviny a léky

Sublimační sušení – rovněž známé jako lyofilizace nebo kryosikace – bylo poprvé komerčně využito koncem třicátých let minulého století. Používalo se při konzervaci krevní plasmy bez potřeby dalšího zmrazování a chlazení, dále pak při výrobě instantní kávy. Od té doby byla tato technika užita pro uchování stovek různých druhů potravin a léků (1).
Moderní postupy sublimačního sušení vyžadují využití speciálního strojního zařízení – lyofilizátoru. Toto zařízení sestává z velké mrazící komory a vakuového čerpadla pro odstraňování vlhkosti. Celá operace zahrnuje čtyři kroky:

• Zmrazení pro zajištění potřebných podmínek pro sublimační sušení.
• Využití vakua, které umožňuje přímé odpařování ledu sublimací bez přechodu do vodní fáze.
• Užití tepla k urychlení sublimace.
• Kondenzace k odstranění odpařeného rozpouštědla (vody) z vakuové komory jeho zpětným přechodem do pevné fáze (1,2).

Při rychlém zmrazení sušeného produktu se tvoří pouze malé ledové krystaly. Výsledkem pomalého zmrazování dochází k tvorbě velkých krystalů ledu, které mohou poškodit strukturu jejich pronikáním do buněk. Ve fázi vakua zabraňuje nízký tlak roztání produktu a urychluje další krok procesu – sušení (3). Přímá sublimace ledu umožňuje, aby struktura sušeného produktu zůstala zachována (3). V průběhu první fáze sušení je odstraněno kolem 95 % vody z produktu. Ve druhé fázi sušení, která se někdy uplatňuje při vyšší teplotě, se odstraňuje i voda vázaná na bílkoviny a sacharidy (1-3).

Vysoká kvalita

Sublimačním sušením lze dosáhnout extrémně nízký obsah vlhkosti produktu – 1-4 %, zabránit růstu bakterií, plísní a enzymů a tak inhibovat průběh reakcí, které ovlivňují kažení. Sublimačně sušené produkty mají dlouhou trvanlivost: v uzavřených obalech chránících proti vlhkosti, světlu a přístupu kyslíku, mohou být skladovány při pokojové teplotě i několik let (1,2).
Po rehydraci má sublimačně sušený produkt lepší chuť, texturu a vzhled při srovnání s jinými konzervačními technikami (1,2). Například ovoce sušené vzduchem je scvrklé, což je fenomén, který se neprojeví u sublimačního sušení.


Při srovnání s produkty sušenými na vzduchu nebo sprejovým postupem, produkty sušené sublimačně se mohou rychleji rehydratovat, neboť tento postup ponechává v produktu mikroskopické póry, které vznikají sublimací odstraněného ledu.

Sublimační sušení má však rovněž nevýhody: je přibližně 4-8krát dražší než sušení horkým vzduchem nebo sprejové a spotřebuje 2-5krát více energie. Navíc jedná se o přerušovaný proces, kdy se produkt suší po dávkách, což vyžaduje více manipulací, sušící proces je rovněž podstatně delší než jiné sušící postupy (2). Rovněž se mohou vyskytnout problémy s oxidačním žluknutím sušeného produktu vlivem nízké vlhkosti. Proto některé sušené výrobky, např. masné, vyžadují přídavek antioxidantů. Z uvedených důvodů se sublimační sušení používá pouze pro výrobky, u kterých je nejdůležitější vysoká kvalita jako jsou nutraceutika, vakcíny, antibiotika, instantní káva, koření, pokrmy pro výpravy, ovoce pro cereální snídaně, potraviny pro kosmonauty, luxusní instantní polévky, drahé chemikálie a pigmenty (1-3,5).

Snižování nákladů

Potravinářský průmysl hledá možnosti, jak zvýšit počet aplikací s vyhovujícími výrobními náklady. Např. pro snížení pracovních operací a zkrácení doby sušení byl vyvinut postup nazvaný aktivní sublimační sušení. Rovněž jsou vyvíjeny postupy sublimačního sušení v atmosféře místo ve vakuu, čímž by došlo k úspoře energii. Další výzkumný směr je zaměřen na kombinaci běžného předsušení a sublimačního sušení. Tento postup zkracuje sušení a snižuje náklady na energii (2,4,6).

Zdroj:

Phase Technologies Inc. (1999). Lyophilization: Introduction and Basic Principles. Jennings TA.
Ratti C (2001). Hot air and freeze drying of high-value foods: a review. Journal of Food Engineering 49:311-9
Oetjen GW, Haseley P (2004). Freeze Drying. Wiley-VCH.
TNO-report V 8441 (2009). Behoud waardevolle natuurlijke inhoudsstoffen met innovatieve (vries)droogprocessen. Authors: Van Deventer H. and Oostrom W.
Chan EWC et al (2008). Effects of different drying methods on the antioxidant properties of leaves and tea of ginger species. Food Chemistry 1:166-72
Nawirska A et al. (2009). Drying kinetics and quality parameters of pumpkin slices dehydrated using different methods. Journal of Food Engineering 1:14-20
Eufic