Tecnologia per l'essiccazione degli alimenti: Infrarossi lontani, microonde, congelamento sottovuoto

Nella produzione alimentare esistono numerosi metodi per essiccare gli alimenti. Queste tecniche di essiccazione possono essere classificate in base a diversi criteri:

• In base alla pressione dell'ambiente operativo: Essiccazione atmosferica e sottovuoto.
• Per metodo operativo: Essiccazione in batch ed essiccazione continua.
• Con il metodo del trasferimento di calore: Essiccazione per convezione, per conduzione e per irraggiamento.

L'essiccazione per irraggiamento può essere ulteriormente suddivisa in essiccazione all'infrarosso lontano e a microonde in base ai meccanismi di trasferimento del calore.

Tra queste tecniche di essiccazione degli alimenti, l'essiccazione all'infrarosso lontano, l'essiccazione a microonde e la liofilizzazione sottovuoto sono relativamente comuni negli ultimi anni. Di seguito viene fornita un'introduzione dettagliata ai vantaggi di queste tecniche di essiccazione comuni.

L'asciugatura a infrarossi lontani utilizza elementi di radiazione all'infrarosso lontano (come tubi riscaldanti in fibra di carbonio a infrarossi lontani) che emettono raggi infrarossi lontani che vengono assorbiti dall'oggetto riscaldato e convertiti direttamente in energia termica, consentendo di asciugare l'umidità. I raggi infrarossi sono onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda compresa tra 0,72 e 1000μm. I raggi infrarossi lontani sono generalmente quelli compresi nell'intervallo 5,6-1000μm, mentre quelli inferiori a 5,6μm sono chiamati raggi infrarossi vicini.

L'essiccazione all'infrarosso lontano si è sviluppata rapidamente nel campo dell'essiccazione degli alimenti. Durante il processo di essiccazione, le superfici dei materiali alimentari e le molecole interne possono assorbire simultaneamente i raggi dell'infrarosso lontano, con conseguente velocità di essiccazione ed elevata efficienza produttiva. Il tempo di essiccazione è in genere la metà di quello dell'essiccazione a infrarossi normale e un decimo di quello dell'essiccazione ad aria calda. L'essiccazione all'infrarosso lontano è efficiente dal punto di vista energetico: il consumo di energia è solo la metà di quello dell'essiccazione all'infrarosso vicino. Inoltre, l'apparecchiatura è di piccole dimensioni, ha bassi costi di costruzione e la qualità del prodotto essiccato è elevata. I forni a infrarossi e i forni a tunnel sono apparecchiature comuni nella produzione dell'industria alimentare.

L'essiccazione a microonde utilizza il riscaldamento a microonde per asciugare l'umidità nei materiali. Le microonde si riferiscono a onde elettromagnetiche alternate ad alta frequenza con frequenze che vanno da 300MHz a 3000GHz e lunghezze d'onda di 1-1000mm. Le frequenze di riscaldamento comunemente utilizzate sono 915MHz e 2450MHz.

L'essiccazione a microonde presenta i seguenti vantaggi:

• Velocità di asciugatura e tempi di riscaldamento ridotti: Il calore viene generato direttamente all'interno del materiale anziché essere trasferito dall'esterno, ottenendo così un riscaldamento uniforme senza che la superficie si bruci, mentre l'interno rimane umido.
• Efficiente evaporazione dell'umidità: L'umidità assorbe più calore rispetto alle sostanze secche, facilitando l'evaporazione, mentre il materiale stesso assorbe meno calore. Ciò contribuisce a mantenere il colore, l'aroma e il sapore originale dell'alimento e a preservarne i componenti nutrizionali.

I forni a microonde sono il metodo di riscaldamento a microonde più diffuso nella vita quotidiana. Tuttavia, negli ultimi anni, a causa delle segnalazioni di danni da radiazioni a microonde per l'uomo, l'uso delle microonde per il riscaldamento degli alimenti è leggermente diminuito.

L'essiccazione degli alimenti sotto vuoto impedisce l'ossidazione e il deterioramento dei componenti facilmente ossidabili del materiale. Inoltre, l'ambiente a bassa pressione e privo di ossigeno può uccidere o inibire alcuni microrganismi. L'essiccazione degli alimenti a basse temperature preserva i componenti sensibili al calore, riducendo al minimo la perdita di sostanze nutritive e aromatiche, conservando così i componenti originali dell'alimento e mantenendone il colore, l'aroma e il sapore.

La liofilizzazione sotto vuoto, nota anche come liofilizzazione per sublimazione o semplicemente liofilizzazione, prevede il congelamento del materiale umido e la successiva sublimazione del contenuto d'acqua direttamente dal ghiaccio al vapore acqueo in condizioni di vuoto, ottenendo la disidratazione e l'essiccazione. L'intero processo di liofilizzazione comprende tre sottoprocessi: il congelamento del materiale, l'essiccazione per sublimazione e l'essiccazione per desorbimento.

I materiali alimentari vengono congelati prima della disidratazione per formare una struttura scheletrica stabile. Dopo il trattamento sottovuoto e la sublimazione dell'acqua, la struttura scheletrica rimane stabile, mantenendo la forma originale del prodotto essiccato. Durante l'essiccazione, il materiale alimentare forma una struttura porosa, con conseguente buona solubilità e reidratazione.

Dopo il congelamento, l'acqua presente nel materiale alimentare si presenta sotto forma di cristalli di ghiaccio, con le sostanze disciolte originali distribuite uniformemente nel materiale. Durante la lavorazione sottovuoto, queste sostanze disciolte precipitano, evitando l'indurimento superficiale causato dalla migrazione interna dell'umidità che trasporta le sostanze disciolte in superficie. La fase finale della liofilizzazione avviene ancora sotto vuoto, con conseguente disidratazione completa. I prodotti liofilizzati hanno una bassa attività idrica e, se abbinati a confezioni speciali sottovuoto o riempite di azoto, possono essere conservati a temperatura ambiente per lunghi periodi. Questo elimina la necessità di una costosa catena del freddo durante il trasporto e i prodotti essiccati sono più leggeri e facili da trasportare.

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