Криоизмельчение в жидком азоте

2 июня 2022 0:01

// КриоПродукты

Технология криогенного измельчения - самый прогрессивный метод переработки натурального сырья

Как работает криогенное измельчение растительного сырья?

Что полезного остаётся в фруктах, овощах и специях?

Об этом подробно и увлекательно рассказала пищевой технолог и химик Ольга Косникова - автор книги “Страшная химия: Еда с Е-шками”, в которой подробно рассказывает про историю пищевых добавок и разрушает мифы о еде с научной точки зрения.

История вопроса

Измельчать различные продукты люди придумали тысячелетия назад. Яркий пример — специи вроде перца, розмарина, различных трав и пряностей. Люди придумали перемалывать их на мелкие частички и делать пищу вкуснее (а иногда и безопаснее благодаря бактерицидным свойствам специй). Интуитивно было понятно, что мелкий порошок лучше смешается с другими ингредиентами и придаст аромат и вкус. Технология была примитивна, но прекрасно работала долгое время.

Что с точки зрения физики происходит, когда мы измельчаем какое-либо пищевое сырьё до состояния пыли? Увеличивается удельная поверхность соприкосновения, легче передать вкусоароматические свойства продукта. Мелкодисперсный порошок можно добавить в любое блюдо и напиток, а также съесть его больше обычного. И если речь про сухие специи, никакие особые премудрости тут не нужны.

Потери витаминов при нагревании

Но простое измельчение работает далеко не всегда. Например, если мы будем перемалывать фрукты, овощи, ягоды и злаки, то попросту потеряем массу питательных веществ. Всё потому, что при обычном измельчении поднимается температура сырья. Снова в дело вступает физика, тепло выделяется при трении. В зависимости от того, сколько масла (жира) и воды в продукте, температура может колебаться от 42 до 95°С. К чему это приведёт?

Летучие ароматические соединения и эфирные масла будут испаряться. Нестойкие к теплу витамины, например, витамин С или фолиевая кислота В9, могут разрушиться до 90%. Потери некоторых витаминов группы В также могут достигать 30-50%.

Конечно, многие нутриенты останутся. Например, минералы не разрушаются (это невозможно с точки зрения науки и значило бы термоядерный распад). Но некоторые вещества способны связывать минералы и делать их менее биодоступными. Белки, жиры и углеводы не распадутся полностью. Однако при нагреве может произойти и окисление, и карамелизация, и прочие химические превращения.

Метод криогенного измельчения (криопомола)

Любой производитель стремится уменьшить потери ценного продукта. Поэтому была разработана более бережная технология измельчения. Она получила название криогенного измельчения или криопомола. При подготовке к криоизмельчению из свежего продукта бережно удаляется влага при температурах не превышающих 35 градусов. Может быть использована как классическая конвекционная сушка, так и сублимационная для отдельных видов сырья. Далее для осуществления криоизмельчения продукт замораживается до 195,75 °C, что делает хрупким как продукт в целом, так и все клеточные связи. В таком состоянии глубокой заморозки сухое подготовленное сырье превращается в мелкий порошок. Что любопытно, хрупкость клеточных структур сохраняется и после нагрева продукта до комнатной температуры. Это благоприятно сказывается на усвояемости компонентов продукта организмом.

Жидкий азот

Для измельчения при низких температурах требуется охлаждение, поэтому используется жидкий азот. Да-да, как в фильме про Терминатора! Азот — это не ядовитый и не взрывчатый газ, который мы вдыхаем с вами каждую секунду. Ведь его содержание в воздухе достигает ≈78%. У азота крайне низкая температура кипения, −195,75 °C. Благодаря этому свойству мы научились получить жидкий азот. При такой температуре азот переходит в твердое агрегатное состояние и выглядит как белые кристаллы. При контакте с воздухом эти кристаллы начинают взаимодействовать с кислородом. Они поглощают его и твердый азот становится жидким.

Жидкий азот широко применяют в криогенике: им охлаждают различное оборудование и регламенты, применяют для глубокой (шоковой заморозки, для тушения пожара и пр. Микробиологи также уважают криогенику. Она позволяет совершать манипуляции с чувствительными к температуре и внешним факторам нуклеиновыми кислотами, белками. И спокойно изучать ткани растений и животных, не боясь их повредить. Неудивительно, что способ криогенного измельчения нашёл применении в продуктах питаниях.

Что ещё даёт криогенное измельчение растительного сырья помимо сохранности пищевой ценности по максимуму?

Высокие сроки годности. Чем меньше в продукте свободной воды, тем дольше он не портится. Там нечему окисляться или послужить пищей для бактерий, дрожжей и плесени. Именно поэтому сухие продукты вроде макарон, круп, чая, кофе и сахара хранятся у нас годами.
Выше качество. Криогенным способом легко измельчать то сырьё, которое при обычном помоле попросту теряет в качестве. Например, слипается (агрегатируется), становится более хрупким. Криопомол позволяет получать тонкое и сверхтонкое измельчение, буквально невесомую пыль.
Ниже затраты. При криопомоле снижаются энергозатраты на производство продукта, тратится меньше ресурсов. Аналогичная история с заморозкой продуктов питания. Обычная медленная заморозка требует больших площадей, большого количества энергии и обслуживающего персонала. При шоковом заморощке с помощью хладоагентов (в том числе уже знакомого нам жидкого азота) нужно намного меньше времени, площадей и сил для производства того же количества продукта.

Таким образом, технология криогенного измельчения сырья — весьма перспективная, современная и рабочая. Она может использоваться в переработке фруктов, овощей, злаков и не только. Возможно, она пока у нас не так распространена. Но это такая же интересная история, как альтернативные источники белка и “зеленые” технологии будущего.

Источники:

● Перспективный способ эффективной технологии переработки пряного растительного сырья криогенным измельчением, Косова Н.В., Меретуков З.А., Кошевой Е.П. https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnyy-sposob-effektivnoy-tehnologii-pererabotki-pryanogo-rastitelnogo-syrya-kriogennym-izmelcheniem

● Технология комплексной глубокой переработки сырья биологического происхождения на основе многостадийного фракционирования, Шабанов И. Е. https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-kompleksnoy-glubokoy-pererabotki-syrya-biologicheskogo-proishozhdeniya-na-osnove-mnogostadiynogo-fraktsionirovaniya

● CRYOGENIC GRINDING: A PHYSICAL TECHNIQUE TO RETAIN VOLATILE CONTENT IN NATURAL PRODUCTS, ROHIT SAXENA, ADITI SONI, S. N. SAXNA, S. S. RATHORE and P. BARNWAL https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S2010194513010714

● Газ азот и жидкий азот https://tgko.ru/gaz/azot/

Ольга Косникова, пищевой технолог, химик, блогер и писатель, автор образовательных курсов www.olgakosnikova.ru/lections. Выпустила книгу «Страшная химия» в издательстве Эксмо. Консультант программы «Живая еда» на НТВ, ведущая авторской передачи на ТВ Еда.

https://olgakosnikova.ru/

https://t.me/chemistry_by_olga

https://vk.com/chemistry_by_olga