Utrwalanie żywności poprzez suszenie

Zahamowanie rozwoju drobnoustrojów i pleśni otrzymuje się już przy zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do około 15%, lecz aby zahamować przemiany enzymatyczne i nieenzymatyczne, wymagane jest zmniejszenie zawartości wody w surowcu poniżej 5%, a nawet 1 – 2%.

Nie zabezpiecza to jednak przed utlenianiem (zwłaszcza witaminy C lub autooksydacją tłuszczu), zachodzącym nawet w żywności silnie odwodnionej, dlatego konieczne jest stosowanie odpowiednich opakowań, chroniących przed dostępem tlenu, a także szkodników, przed wilgotnieniem i reinfekcją. W odwodnionych produktach mogą zachodzić także inne niekorzystne zmiany tj. denaturacja białka, krystalizacja pektyn i błonnika, ulatnianie się substancji zapachowych, zmiany barwy, utrata zdolności do rozpuszczania się wodzie.

Metodą suszenia utrwala się żywność w przemyśle:

– owocowo – warzywnym (suszenie owoców, warzyw, grzybów, wytłoków jabłkowych)
– mięsnym i rybnym (suszenie chudego mięsa, np. wołowiny lub drobiu i ryb)
– mleczarskim (produkcja proszków z mleka, maślanki, serwatki i odżywek z mleka)
– jajczarskim (wyrób proszku jajowego, suszonych żółtek i albuminy)
– ziemniaczanym (produkcja mączki ziemniaczanej, płatków, puree ziemniaczanego)
– zbożowo – młynarskim (produkcja płatków owsianych, ryżowych i makaronów)
– koncentratów spożywczych (wyrób koncentratów z kawy, herbaty, odżywek, suchych zup)

Suszenie można podzielić na:

– naturalne – stosowane w krajach o ciepłym klimacie, gdzie wykorzystuje się ciepło słoneczne i wiatr
– sztuczne – przeprowadzane w naszych warunkach, w urządzeniach zwanych suszarkami

Sztuczne można dodatkowo podzielić na:

– kontaktowe
– konwekcyjne
– promiennikowe
– fluidyzacyjne
– sublimacyjne
– przeprowadzane za pomocą mikrofal

Suszenie kontaktowe polega na przekazywaniu ciepła do produktu, poprzez bezpośredni kontakt z ogrzaną wewnętrznie metalową podłogą lub półkami. Przeprowadzane jest w suszarkach komorowych próżniowych i walcowych.  

W suszeniu konwekcyjnym stosuje się owiew suszonego surowca gorącym powietrzem lub innym gazem. Z wnętrza ogrzewanego produktu „wychodzi” wilgoć, natomiast „wchodzi” ciepło. Zmienia się więc jego temperatura oraz zawartość wody. W metodzie tej, stosowany owiew powietrza może wykazywać różny kierunek.

Wyróżnia się cztery sposoby suszenia konwekcyjnego:

• przeciwprądowe – w którym nagrzane powietrze wchodzi do komory bądź tunelu od strony, z której wyprowadza się wysuszony materiał, jest najczęściej stosowane
• współprądowe – w którym ogrzane powietrze wprowadza się od tej samej strony co wilgotny materiał, stosowane w celu przyspieszenia początkowego suszenia, co przeciwdziała końcowemu zapiekaniu się produktu
• mieszane (wspóprądowo – przeciwprądowe) – realizowane w suszarkach tunelowych
• krzyżowe – ruch powietrza jest prostopadły do kierunku przesuwania się suszonego materiału

Suszenie promiennikowe odbywa się dzięki promieniowaniu podczerwonemu jako źródło ciepła. Stosuję się tu suszarki tunelowe. Surowiec bardzo szybko się nagrzewa, a następnie suszy. Metodę tą można używać do cienkich warstw produktu (ponieważ intensywne suszenie zachodzi głównie w powierzchniowych warstwach) lub do surowców wcześniej suszonych innymi sposobami.

Suszenie fluidyzacyjne polega na przepuszczaniu od dołu strumienia ogrzanego powietrza, przez drobnoziarnisty materiał. Prędkość przepływu strumienia powietrza powinna być tak dobrana, aby cała masa została uniesiona, tworząc stan fluidalny. W stanie tym suszony materiał jest intensywnie mieszany, a wszystkie cząsteczki owiewane są przez gorące powietrze. Temperatura jest taka sama w całej masie suszonego materiału. Metodą tą suszy się np. groch, rzepak, fasolę, zboża, czy owoce jagodowe i proces ten przebiega bardzo szybko. Stosuje się suszarki fluidyzacyjne.

Suszenie sublimacyjne (liofilizacyjne) przeprowadza się w temperaturze poniżej 0 stopni C i przy bardzo niskim ciśnieniu. Stosowana tu suszarka sublimacyjna to połączenie suszarki próżniowej z zamrażarką. Woda jest usuwana z zamrożonego produktu, w wyniku przemiany fazy stałej w gazową. Pomijana jest faza ciekła. Najpierw surowiec zamraża się w temperaturze od -20 do -40 stopni C, następnie odbywa się suszenie w wysokiej próżni, przy ciśnieniu 0,13 – 1,3 hPa, podczas którego następuje intensywne odprowadzenie ciepła od produktu i odwodnienie. Początkowo sublimacja zachodzi na powierzchni produktu, później przesuwa się w głąb. Podczas suszenia do materiału musi być doprowadzane ciepło, przez przewodnictwo lub lampy promiennikowe. Ogrzewanie jest prowadzone tak, aby produkt się nie rozmroził. Suszenie zostaje zakończone, kiedy żywność osiągnie temperaturę dodatnią. W taki sposób usuwa się około 80 – 95% wody. Suszenie sublimacyjne stosuje się np. do mięsa, grzybów, warzyw, owoców, ryb i innych surowców. Zachowują one pierwotne cechy fizyczne.

Suszenie za pomocą mikrofali, polega na wykorzystaniu pola elektromagnetycznego o dużej częstotliwości. Wewnątrz produktu wytwarza się wyższa temperatura niż na jego powierzchni. Cechą charakterystyczną tej metody jest wydzielanie ciepła w samym produkcie oraz zjawisko elektroosmozy, wywołujące ruch wody w stanie ciekłym ku powierzchni, ułatwiając jej odparowanie.

Postęp cywilizacyjny spowodował wprowadzenie do systemów suszenia nowych metod i urządzeń, tj.:

• suszenie azeotropowe polegające na dodaniu do surowca dozwolonego do żywności składnika, który będzie tworzył z wodą mieszaninę azeotropową, o temperaturze wrzenia niższej od temperatury wrzenia wody, a następnie suszeniu aż do całkowitego usunięcia składnika azeotropowego. Uzyskuje się susz o dobrej jakości.
• suszenie w strumieniu gorącego gazu o temperaturze 1400 stopni C pulsującego z częstotliwością 250 Hz i płynącego z dużą szybkością, dzięki rezonansowej komorze spalania. W metodzie tej używa się bardzo rozdrobnionego materiału o zróżnicowanej konsystencji, który wprowadza się do strumienia gazu, gdzie zostaje momentalnie wysuszony.
• suszenie materiału płynnego w stanie spienionym, przeprowadzane pod normalnym lub obniżonym ciśnieniem, po wcześniejszym dodaniu do płynu gazu obojętnego, np. CO2.
• suszenie w urządzeniach energooszczędnych, czyli suszenie w nowoczesnych, konstrukcyjnych suszarkach, umożliwiających zredukowanie strat ciepła, np. suszarka rozpyłowa (w której ciepło powietrza odlotowego, o temperaturze 80 – 100 stopni C, jest wykorzystywane do ogrzewania zimnego powietrza wlotowego, od początkowo 10 – 20 stopni C do 60 – 80 stopni C).Pozwala to oszczędzić około 25 – 35% energii cieplnej.

Źródło: E. Tałałaj