Сублимацио́нная су́шка (лиофильная сушка, лиофилизация, криодесикация), процесс удаления основной массы воды из замороженного продукта в условиях вакуума путём непосредственного перехода льда в парообразное состояние, минуя при этом жидкую фазу.

Сублимационная сушка была изобретена в 1906 г. во Франции Жаком Арсье д'Арссовалем и Фредериком Бордасом. В 1920-х гг. русский горный инженер Г. И. Лаппа-Старженецкий изобрёл печь для вакуумной сушки предварительно замороженных продуктов, которая стала прототипом современного оборудования для сублимационной сушки.

Широкое применение сублимированные продукты получили во 2-й половине 20 в. для питания полярников, моряков, геологов и туристов, а позже и космонавтов. Ныне сублимированные продукты получили массовое распространение среди потребителей и используются при производстве мюслей, чая, шоколада, добавок в кондитерские изделия, быстро завариваемых каш, снеков. Как способ сохранения продукции сублимация используется при производстве мяса, рыбы, молочных продуктов, овощей и готовых продуктов. Вакуумная сублимационная сушка применяется в фармацевтической промышленности [производство вакцин и сывороток, антибиотиков, консервированных препаратов крови (сухой плазмы для переливания, кровезаменителей)].

Технология сублимационной сушки

Сублимационной сушке подвергается мясо и мясные продукты, молочная продукция (творог, молоко), яичный белок, желток и прочие яйцепродукты, все виды овощей (картофель, свёкла, морковь, капуста, горох, петрушка, лук, кабачки), грибы, фрукты и ягоды (клубника, яблоки, малина, абрикосы, сливы, персики, бананы), а также различные пюре и соки.

Для каждого вида продукции необходима своя температура сублимационной сушки. Для овощей температура сублимации составляет –10 °С. Для продуктов животного происхождения необходима температура от –20 до –30 °С, такая же температура применяется для соков ягод и фруктов, т. к. в них содержится много сахара.

Технологический процесс сублимационной сушки состоит:

• из отбора и подготовки сырья;

• предварительной обработки (подмораживание до криоскопической температуры);

• собственно сублимационной сушки;

• упаковки высушенного продукта.

Сублимационная сушки проходит в 3 основных этапа:

• замораживание продукта;

• сушка;

• досушивание.

Первый этап – замораживание продукта до необходимой температуры в скороморозильных аппаратах. При этом чем быстрее и глубже замораживается продукт, тем менее крупные кристаллы в нём образуются и тем выше его качество.

Второй этап осуществляют в сублиматоре при давлении 133 Па и ниже. Из замороженного состояния удаляется от 70 до 90 % воды, что позволяет сохранить в продукте питательные вещества, витамины, вкус, цвет, аромат, первоначальную форму и получить пористую структуру, при этом практически исключается возможность развития микробиальных, ферментативных и окислительных процессов при обезвоживании.

Остаточную воду удаляют при положительных температурах с помощью нагревателей, установленных в этом же аппарате.

На этапе досушивания температура в сублиматоре для разных продуктов варьирует от 40 до 80 °С. Например, для сырого мяса температура составляет 40–50 °С; для варёного мяса – 60–70 °С, что позволяет не потерять биологически ценные компоненты продукта.

В процессе сублимационной сушки мяса масса высушенного продукта уменьшается в 4 раза. Продолжительность сублимационной сушки с односторонним контактным подводом в среднем составляет 12–15 ч (при толщине кусков 12–15 мм). При двустороннем теплоподводе время сокращается вдвое. К концу сушки содержание влаги в продукте, как правило, составляет 2–5 %. После сушки продукты во избежание окислительных процессов упаковывают в условиях вакуума или в среде азота в специальные упаковочные многослойные материалы, как правило, с металлической фольгой. В герметической упаковке высушенный продукт можно хранить до 2 лет. Восстановление сублимационных продуктов проводят в воде, в 1–2 %-ном растворе соли или в растворе ферментов.

Аппаратурное оформление, или установки для сублимационной сушки

Установка для сублимационной сушки состоит из сушильной камеры (сублиматора), конденсатора, вакуум-насоса, нагревателя, контрольно-измерительной аппаратуры.

Сублиматор, как правило, имеет цилиндрическую форму, внутри находятся нагреватели, на которых размещаются противни с продуктом.

Выделяемые в процессе сушки водяные пары непрерывно удаляются из камеры путём их конденсации на охлаждаемой поверхности конденсатора. Неконденсируемые газы (СО₂) удаляются вакуум-насосом.

Схема сублимационной сушилки.Схема сублимационной сушилки.Сублимационная сушка продуктов питания

Мясо

Сублимационной сушке можно подвергать мясо в сыром или в предварительно сваренном виде, а также приготовленное иными способами. Для равномерного обезвоживания в процессе сублимационной сушки и ускорения процесса предварительно подмороженное мясо нарезают на куски поперёк мышечных волокон. Замораживание подготовленных кусков мяса можно осуществлять в самом сублимационном аппарате в начале процесса при низких давлении и температуре. Этот процесс называется самозамораживанием.

Мясо, используемое для сублимационной сушки, должно быть созревшим, не содержать крупных кровеносных и лимфатических сосудов, сухожилий, хрящей, с минимальным содержанием жировой ткани.

В мясной промышленности сублимационную сушку применяют для обезвоживания гормональных и ферментных препаратов, лечебных препаратов, для сохранения действующих начал эндокринно-ферментного сырья. В последнее время метод сублимационной сушки стал шире использоваться для консервирования мяса, мясопродуктов и кулинарных изделий.

Овощи

Подготовка овощей к сублимационной сушке включает следующие операции: предварительную мойку, очистку кожуры, зачистку, резку, мойку нарезанного сырья. Овощи замораживают до –30...–40 °С и подвергают сублимационной сушке от 6 до 18 ч в зависимости от толщины слоя и размера кусочка. На завершающем этапе тепловой сушки температура продукта не должна превышать 40 °С. В конце процесса сушки продукт имеет влажность менее 5 %, чтобы гарантировать долгосрочное хранение.

Фрукты

Фрукты для сушки, так же как и овощи, тщательно отбирают, очищают от кожуры и нарезают на дольки или кубики и подвергают сульфитации сернистым ангидридом или погружением в 1%-ный раствор сернистокислого натрия. Иногда фрукты перед сушкой погружают в лимонную или аскорбиновую кислоту либо быстро ошпаривают паром (30–60 с). Фрукты измельчают и сортируют по заданному размеру для равномерной сушки материала. В сублиматоре при температуре –35 °С происходит процесс самозамораживания и дальнейшая сушка. Досушивают фрукты при температуре около 50 °С. Общая продолжительность сушки до 20 ч. Конечная влажность высушенных продуктов 1,5–2,2 %.

Ягоды

Ягоды моют, тампонируют и отщипывают веточки, у некоторых ягод надрезают кожицу для ускорения сушки. Затем в сублиматоре при температуре около –40 °С происходит самозамораживание и сушка ягод около 8 ч. Сушку завершают при достижении температуры в камере не более 40 °С, а температуры поверхности продукта – около 30 °С.

Грибы

При сублимационной сушке грибов их вручную промывают в двух-трёх водах, обрезают ножки, затем бланшируют 3–8 мин и после охлаждения они поступают на сушку. В сублиматоре происходит самозамораживание при температуре –40...–45 °С при постоянном понижении давления, в результате чего влага интенсивно испаряется и грибы охлаждаются до температуры кристаллизации воды. Во время самозамораживания из продукта удаляется до 10–15 % воды. Завершающий этап сушки идёт при непрерывном повышении температуры до 40–50 °С. Сушку грибов заканчивают при достижении 2%-ной влажности.