Liofilização

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INTRODUÇÃO:
Liofilização é um processo de estabilização por onde uma substância é previamente congelada, após sofre uma aplicação de vácuo para facilitar a sublimação e posteriormente um aumento gradativo da temperatura, reduzindo dessa forma a pressão na circunvizinhança. Isso permite que a água congelada passe diretamente do estado sólido para o gasoso, fazendo com que as propriedades nutritivas dos alimentos não sejam perdidas. Esse método danifica menos a substância a ser liofilizada do que outros métodos de desidratação, que envolvem temperaturas mais altas. 
Esse processo de desidratação é usado para preservar alimentos perecíveis, princípios ativos, bactérias, vírus, hormônios e frações de sangue, já que a agua retirada por sublimação não passa pelo estado liquido. Além disso, a baixa pressão e temperatura envolvidos nesse processo são determinantes para a preservação da qualidade nutricional do alimento devido à proteção das reações enzimáticas e oxidativas de nutrientes termolábeis (proteínas) e dos micronutrientes sensíveis (vitaminas). 
Historicamente, o primeiro produto a ser liofilizado, de forma adequada, foi o vírus da raiva, em 1911.
Apesar de seu extenso uso, muitos equívocos ainda circundam esse processo, inclusive a convicção de que a liofilização é um método simples e que pode será aplicada a qualquer produto que requer secagem. Além disso, muitos consideram o processo como uma arte ao invés de uma ciência. 
FUNDAMENTOS E ETAPAS DA LIOFILIZAÇÃO
Esse método é também denominado de criodesidratação ou criosecagem, que envolve uma série de processos onde o objetivo é a desidratação de produtos.
O desempenho da liofilização depende significativamente do processo de congelamento, aonde, nessa fase, o produto é congelado a temperaturas inferiores ao seu ponto de congelamento. 
Há dois mecanismos que podem promover danos à estrutura celular, diminuindo a firmeza do tecido. O primeiro processo está relacionado com a possível perfuração da membrana celular pelo cristal de gelo, o que contribui para a redução da pressão de turgor (pressão que deve ser exercida sobre uma solução quando esta encontra-se separada do seu solvente por uma membrana semipermeável para impedir o fluxo de moléculas). O segundo relaciona-se com a quebra da parede celular pelo cristal formado no meio extracelular, abrindo caminho para o colapso celular. 
ETAPAS DA LIOFILIZAÇÃO
O primeiro passo da liofilização é o congelamento dos produtos, para transformar as soluções aquosas em duas fases, uma parte constituída de cristais de gelo e outra uma solução concentrada de solutos. Esse processo pode ser realizado a parte ou no próprio recinto do liofilizador. O tipo e a velocidade de congelamento tem grande importância na estrutura final do alimento, pois a distribuição dos poros no alimento depende do tamanho e da localização dos cristais de gelo. As condições de congelamento dependem de cada alimento a ser liofilizados, o ideal é que haja a formação de cristais de gelo grandes, com formação de uma rede cristalina, onde, com isso, se tem uma boa estrutura porosa facilitando o escape de vapor d’água, bem como sua posterior reidratação. Ao longo desse processo diferenciam-se duas etapas: a desidratação primária, onde há maior retirada de água e a secundária que visa retirar uma certa quantidade de água ligada.
CONGELAMENTO DO PRODUTO 
Ao se congelar o produto, a água torna-se gelo num grau variado, mas de alta pureza, com isso, os constituintes não aquosos concentram-se numa pequena quantidade de agua. Como resultado desse processo pode ocorrer formação de misturas eutéticas (temperatura de fusão da mistura torna-se a mesma e não ocorre modificações na composição) ou precipitados amorfos, ainda pode ocorrer desidratação do material insolúvel, e ainda a coalescência de gostas de líquidos imiscíveis. As intensidades dessas alterações variam com o produto e a taxa de congelamento. 
2.1.2. DESIDRATAÇÃO PRIMÁRIA 
Na secagem primária a água é removida por sublimação que ocorre sob vácuo e adição de calor. Parte do calor latente de sublimação é consumida quando as moléculas passam do estado sólido ao gasoso, devido a isso a temperatura do alimento congelado diminui. Com isso, é necessário fornecer mais calor ao produto, seja por condução, convecção ou radiação. O final desse processo pode ser constatado pelo aumento da temperatura do produto num valor próximo ao do ambiente ou pela observação visual quando desaparece a interface entre a camada seca e a congelada.
2.1.3. DESIDRATAÇÃO SECUNDÁRIA
Também conhecida de dessorção, ocorrendo depois que todo gelo já foi eliminado do alimento, mas esse continua retendo certa quantidade de água liquida e para obter um produto estável é necessário reduzir cerca de 2 a 8% a umidade, isso corresponde a água fortemente ligada. Esse resultado é obtido quando o alimento parcialmente seco é mantido no liofilizador por 2 a 6 horas e aquecido até sua temperatura igualar-se à placa (20 a 60 ºC), mantendo-se o vácuo, assim ocorre a evaporação de grande parte da agua residual. Outra possibilidade é ao termino da secagem antes da retirada do alimento da câmara, deve-se introduzir um gás inerte, geralmente o nitrogênio, para o rompimento do vácuo, pois se ocorrer entrada de ar na câmara, os produtos imediatamente absorveriam umidade. O tempo para esse processo é cerca de 30 a 50% do tempo gasto com a etapa anterior.
EQUIPAMENTOS DE LIOFILIZAÇÃO
Os liofilizadores constituem basicamente pelos elementos: câmara de vácuo, fonte de calor, condensador e bomba de vácuo. A câmara de vácuo, que é onde o alimento fica contido, tem como objetivo diminuir a pressão. A fonte de calor tem a finalidade de suprir calor latente a sublimação. O condensador é formado por serpentinas de refrigeração, onde transformam os vapores diretamente em gelo, este é adaptado com dispositivos automáticos de descongelamento a fim de manter área máxima de serpentina livre para que haja maior eficiência no processo, e como o maior consumo de energia ocorre na refrigeração dos condensadores, esses dispositivos permitem uma economia na liofilização. E a bomba de vácuo remove os vapores não condensáveis. 
Existem diversos tipos de liofilizadores, diferenciando-se basicamente pelo modo de como se proporciona calor para a superfície do alimento. Os que utilizam condução e radiação são utilizados comercialmente e hoje em dia também se utiliza liofilização por micro-ondas. Cada tipo desses secadores pode ser encontrado tanto na versão contínua como em batelada. Na secagem por batelada, o produto é mantido sob uma temperatura do aquecedor entre 100 e 120 ºC para a secagem inicial, sendo gradualmente reduzida durante o período de 6 à 8 h. as condições para cada alimento é diferenciada, sendo que a temperatura do alimento não deve ultrapassar 60 ºC, para evitar a desnaturação. Na secagem continua, as bandejas com o alimento são colocadas em carros que entram e saem do secador mediante comportas de segurança, uma pilha de bandejas, intercalada pelas placas de aquecimento é movida sobre os trilhos ao longo do percurso de uma longa câmara de vácuo. As temperaturas dos aquecedores e os tempos de permanência do produto são pré-programados de acordo com o tipo e o volume de alimento. Atualmente, já existem equipamentos que dispensam as bandejas e o alimento é capaz de mover-se no liofilizador por meio de esteiras rolantes, bases fluidizadas ou por atomização. Como exemplos de liofilizadores temos: de bancada, semi-industrial e industrial. 
Vantagens e desvantagens: 
Os alimentos liofilizados apresentam alta retenção das características sensoriais e qualidade nutricional, além de uma maior vida de prateleira, quando corretamente embalados. Além disso, os compostos voláteis não são absorvidos pelo vapor d’água e ficam nos alimentos, ainda possibilitam maior facilidade no transporte, devido à leveza. Possuem também melhor qualidade que os mesmos alimentos desidratados por outros métodos, são 100% naturais, pois o processo dispensa agentesconservadores e outros aditivos, entre várias outras vantagens. Suas desvantagens incluem: fácil hidratação e frágeis, por isso devem ser cuidadosamente embalados e armazenados, o material torna-se muito higroscópico, o processo é muito lento, além de o equipamento ser muito caro o seu custo energético é 2 a 3 vezes maior que outros métodos.
APLICAÇÕES
Cada vez mais há necessidade de adequação à crescente exigência dos consumidores modernos. Por isso, produtos artificiais, aromas, fragrâncias e sabores sintéticos estão sendo substituídos por produtos naturais de alta qualidade pelas mais variadas empresas, em busca do bem-estar de todos. A partir disso, os produtos naturais desidratados por liofilização estão ocupando o mais alto patamar de qualidade e praticidade nas indústrias. Abaixo alguns exemplos de produtos liofilizados:
Não biológicos;
Bio-produtos não vivos, como: enzimas, hormônios, antibióticos, vitaminas, anticorpos, vacinas inativadas, ossos e outros tecidos do corpo para uso cirúrgico ou medico, alimentos com propriedades organolépticas importantes, entre outros.
Organismos vivos, como bactérias e fungos;
Usos diversos, em livros danificados inundações, artefatos de museu, etc.
Entre os produtos alimentícios destacam-se o café em po, mariscos, carnes, peixes, ervas aromáticas, frutas e hortaliças, cogumelos, alimentos infantis, leite, queijo, iogurte e também dietas completas, onde incluem-se refeições pré-cozidas para o uso militar, viagens espaciais e expedições.
CONCLUSÃO
A liofilização é uma técnica muito superior e útil na conservação, pois preserva as características do produto, além de a decomposição térmica e a perda de voláteis serem significativamente reduzidas, com isso preserva as características essenciais de um produto.