Jak lyofilizace funguje
Sušení mrazem, známé také jako lyofilizace, patří mezi stále populárnější metody konzervace nejrůznějších potravin. V domácnostech i malých podnicích se tímto způsobem nejčastěji zpracovávají sezónní produkty – ovoce, bobule a zelenina – aby bylo možné je uchovat přes zimní měsíce bez ztráty výživných látek. Ve skutečnosti ale lyofilizované produkty vydrží mnohem déle – klidně až 25 let.
Standardní proces lyofilizace se skládá ze tří základních fází: zmrazení, primárního a sekundárního sušení. Nejprve se produkty zmrazí přibližně na -80 °C, aby ztuhly a voda v nich vytvořila ledové krystaly. Během primárního sušení se vzniklé krystaly ledu odstraní procesem sublimace – tedy přeměnou ledu přímo na páru, bez průchodu kapalnou fází. Aby nedošlo ke smrsknutí nebo rozmrazení produktů, jsou v průběhu celého procesu pečlivě kontrolovány tlak, teplota a čas.
Po skončení primárního sušení může produkt stále obsahovat 15 až 20 % vlhkosti, která se odstraní ve fázi sekundárního sušení. Tento krok probíhá ve vakuu za postupně se zvyšující teploty, aby se aktivovala desorpce vody a bylo dosaženo požadované úrovně vlhkosti. Samotné zmrazení trvá zpravidla několik hodin, zatímco sušení může zabrat i několik dní.
Pokud srovnáme trvanlivost lyofilizovaných produktů s jinými metodami dlouhodobého uchovávání, vychází následující hodnoty:
- Lyofilizované produkty – až 25 let
- Sušené produkty – až 4 roky
- Konzervované produkty – až 3 roky
- Mražené produkty – až 2 roky
Historie lyofilizace
Proces sušení mrazem vynalezli v roce 1906 Jacques-Arsène d'Arsonval, který se celý život věnoval elektrofyziologii, a jeho asistent Frédéric Bordas – a to v biofyzikální laboratoři pařížské Collège de France. O pět let později, v roce 1911, vyvinuli Downey Harris a Shackle na fyziologickém oddělení Saintlouiské univerzity metodu lyofilizace určenou k uchování viru vztekliny. Jejich práce, publikovaná v The Journal of Infectious Diseases, nakonec přispěla ke vzniku první vakcíny proti vzteklině.
Moderní lyofilizace se rozvinula za druhé světové války. Tehdy bylo naléhavě nutné přepravovat krevní složky určené pro raněné vojáky ze Spojených států do Evropy. Kvůli nedostatečnému chlazení během transportu se velká část takového nákladu cestou znehodnotila. Lyofilizace byla vyvinuta právě proto, aby krevní složky zůstaly chemicky stabilní a životaschopné. Od té doby se tato metoda rozšířila jako způsob konzervace a zpracování nejrůznějších látek.
Co všechno lze lyofilizovat?
Lyofilizace se používá pro nejrůznější masné výrobky – vepřové, jehněčí, kuřecí i hovězí maso. Stejnou metodou se zpracovávají mořské plody, ryby, ovoce, bobule, káva, snídaňové cereálie, instantní jídla nebo kojenecká výživa. Lyofilizace se také hojně uplatňuje při konzervaci jogurtu, sýra, tvarohu, sušeného mléka a dokonce i slepičích vajec. Tímto způsobem lze uchovat prakticky jakoukoli zeleninu – mrkev, brambory, zelí, cibuli, česnek, houby nebo bylinky.
Je důležité si uvědomit, že správně lyofilizovaný produkt musí být také náležitě zabalen. Takové výrobky vyžadují hermeticky uzavřené obaly, protože vzduch obsahuje vlhkost, která by produktu škodila. Vhodné jsou plastové dózy, sáčky, tetra obaly nebo kovové plechovky. V obalech lyofilizovaných produktů musí vzniknout vakuum – v případě sáčků se místo vzduchu při balení vpouštějí inertní plyny. Tím se zabrání přítomnosti vlhkosti a oxidačním procesům. Proto musí být produkty ihned po vyjmutí ze sušicí komory hermeticky uzavřeny.
Je lyofilizovaná strava zdravá?
Lyofilizované ovoce, zelenina a bobule si uchovávají téměř 100 % biologicky aktivních látek. Navíc si zachovávají svůj původní objem a získávají charakteristickou křupavou a lehkou texturu. Lyofilizace patří mezi nejlepší metody pro zachování aktivity prospěšných rostlinných sloučenin a živin, přičemž zároveň chrání barvu, chuť i strukturu produktu. Právě proto se tato metoda hojně využívá při výrobě prémiových potravin.
Vědecké studie ukazují, že ve srovnání s jinými metodami sušení lyofilizace nejúčinněji zachovává antioxidanty, antokyaniny, flavonoidy a kyselinu askorbovou, tedy vitamin C. Antioxidanty jsou velmi prospěšné sloučeniny, které pomáhají bojovat proti škodlivým účinkům oxidačního stresu v lidském organismu. Jsou to také látky, které stojí za většinou zdravotních přínosů ovoce a zeleniny.
Sušení mrazem může v některých případech dokonce zvýšit koncentraci fytochemikálií v ovoci – výsledek se však může lišit podle druhu plodu. Snížená aktivita vody navíc brzdí růst většiny bakterií, kvasinek a plísní, takže odstranění vlhkosti z produktu výrazně prodlužuje jeho trvanlivost. To je zvláště důležité u čerstvých rostlinných potravin, které nejsou dostupné celoročně.
Výběr lyofilizačního zařízení
Veškeré lyofilizační procesy probíhají ve speciálních zařízeních nazývaných lyofilizátory. Výrobci lyofilizačního vybavení rozlišují celkem 5 typů těchto přístrojů:
- Laboratorní lyofilizátory. Určené pro laboratoře s malým objemem produkce.
- Pilotní lyofilizátory. Vhodné pro větší laboratoře, vývoj produktů a malosériovou výrobu.
- Průmyslové lyofilizátory. Velkokapacitní zařízení určená pro lyofilizaci potravin ve velkých podnicích.
- Malé lyofilizátory. Doporučené pro zemědělce a malé výrobní podniky.
- Domácí lyofilizátory. Přístroje navržené přímo pro domácí použití, snadno ovladatelné v běžné domácnosti.
Domácí lyofilizátory – pro domácnost
Tyto přístroje mají menší kapacitu a jsou přizpůsobeny potřebám rodiny. V poslední době se těší velkému zájmu, protože čím dál více lidí volí zdravý životní styl a chce tomu přizpůsobit i svůj jídelníček. Při koupi domácího lyofilizátoru výrobci často nabízejí také uzavíratelné sáčky, absorbéry kyslíku a impulzní svářečku sáčků. To umožňuje rychlé a kvalitní balení hotových produktů.
Malé lyofilizátory – pro drobné podnikatele
Právě malé lyofilizátory si v poslední době získávají stále větší popularitu. Na ovocnářských farmách, i když se pěstují vysoce kvalitní odrůdy, vzniká opravdu velké množství produktů nižší kvality. Taková produkce se většinou prodává za nižší ceny, což přináší ztráty. S lyofilizátorem se i tyto produkty dají úspěšně zhodnotit. Lyofilizované zboží je navíc díky jednoduchosti přepravy a skladování vhodné i pro obchod na zahraničních trzích.
Po zvážení všech možností a rizik se pěstitelé ovoce a bobulí nezřídka rozhodnou pro další obchodní odvětví – výrobu lyofilizovaných produktů. Samozřejmě tato cesta vyžaduje nemalé investice a skutečnou houževnatost. Zdánlivě snadné technické záležitosti ve skutečnosti vyžadují i velké množství praktických znalostí. Každý produkt, ovoce nebo bobule jsou totiž jiné a jejich lyofilizace má svá specifika.
Ti, kdo se tímto podnikáním zabývají již řadu let, nevypráví jen příběhy úspěchu. Nejednomu se přihodilo, že i správně provedená lyofilizace nepřinesla kýžený výsledek a vynaložený čas i energie přišly vniveč. Stejně jako v každém jiném oboru, i ve světě lyofilizace existují své výhody i nevýhody. Výroba lyofilizovaných produktů může být skvělým podnikatelským nápadem, avšak předtím je nezbytné pečlivě zhodnotit možné náklady, rozsah prací a příležitosti, jak se vyhnout sezónnosti.
Začínající podnikatelé mají možnost čerpat podporu z fondů Evropské unie nebo zvýhodněné podnikatelské úvěry. V regionech vzdálenějších od velkých měst existuje výborná příležitost využít podporu pro zahájení hospodářské činnosti ve venkovských oblastech. K dispozici je také možnost získat financování v rámci opatření na podporu samostatné výdělečné činnosti prostřednictvím úřadu práce.
Možné nevýhody lyofilizace
Lyofilizace může být vynikající metodou konzervace mnoha potravin. Přesto je třeba brát v úvahu některá její možná úskalí:
- Ačkoli snížený obsah vody omezuje růst mikroorganismů, choroboplodné zárodky v tepelně neupravených potravinách mohou proces sušení přežít a přetrvávat i během skladování. V takovém případě mohou způsobit alimentární onemocnění. Proto musí být potraviny, které je před konzumací nutné tepelně upravit, zpracovány ještě před samotnou lyofilizací.
- Přestože se v lyofilizovaných produktech zachovává obsah antioxidantů, jejich vysoká pórovitost usnadňuje pronikání kyslíku, což může vést ke zvýšené oxidaci nebo rozpadu bioaktivních sloučenin. V takovém případě může produkt ztratit svou hodnotu.
Kde ještě nachází lyofilizace uplatnění?
V současnosti se lyofilizace široce uplatňuje v mnoha oblastech našeho života – potravinářský průmysl tedy zdaleka není její jedinou doménou. Velmi často se tato metoda využívá také ve farmaceutickém průmyslu. Stojí za zmínku, že lyofilizace je dnes aktivně používána ve vědeckém výzkumu po celém světě. Například slouží ke stabilizaci a uchovávání různých biologických materiálů. Vědci ji také využívají k obnově materiálů poškozených požárem nebo vlhkostí – mohou to být cenné dokumenty, starožitné artefakty nebo knihy.
Lyofilizace si nachází cestu i do floristiky. Pomocí této metody lze vytvářet nejrůznější konzervované okvětní lístky, krásné sušené květiny nebo dekorativní rostliny s dlouhou životností.
