Lịch sử của sấy thăng hoa

Ứng dụng đầu tiên của quá trình sấy thăng hoa là ở vùng Andes, nơi người dân bản địa sẽ lấy củ khoai tây từ khu vực thấp đến nơi cao để chúng đóng băng. Khoai tây bị ép bẹp để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mất nước. Vào ban đêm chúng được đóng băng do nhiệt độ xuống thấp và vào ban ngày nhờ hiện tượng bức xạ nhiệt nước bốc hơi, các miếng khoai tây sẽ mất nước và được làm khô trong khi các chất dinh dưỡng được bảo quản thông qua quá trình đông khô. Sản phẩm của quá trình này thời đó gọi là chuño, một loại thực phẩm có thời hạn sử dụng lâu dài, có thể ăn rất ngon theo mùa và cũng như được sử dụng để bảo quan và sử dụng trong các trường hợp khẩn cấp nếu cần.

Sấy thăng hoa được xem như một quá trình công nghiệp bắt đầu vào đầu năm 1890 bởi  Richard Altmann , người đã nghĩ ra một phương pháp để đóng băng các mô khô (cả thực vật hoặc động vật), nhưng hầu như không được chú ý cho đến những năm 1930.  Năm 1909, Shackell độc lập tạo ra buồng chân không bằng cách sử dụng một máy bơm điện. Tuy nhiên, không có thêm dữ liệu về việc sấy thăng hoa được ghi nhận cho đến khi Tival vào năm 1927 và Elser năm 1934 đã có hệ thống sấy thăng hoa được cấp bằng sáng chế với các cải tiến cho các bước đóng băng và ngưng tụ.

Một bước ngoặt quan trọng đến với công nghệ sấy thăng hoa xảy ra trong Thế chiến II vì huyết tương và penicillin là cần thiết để điều trị những người bị thương trong lĩnh vực này vì thiếu lạnh và vận chuyển đồng thời, nhiều nguồn cung cấp huyết thanh đã bị hư hỏng trước khi tiếp cận người nhận. Quá trình đông khô đã được phát triển như là một kỹ thuật thương mại cho phép huyết tương và penicillin được cung cấp hóa học ổn định và khả thi mà không cần phải được làm lạnh. Vào những năm 1950 - 60, việc sấy thăng hoa đầu được xem xét cho ứng dụng đa mục đích của nó cho cả dược phẩm và chế biến thực phẩm.

Các sản phẩm sấy thăng hoa đã trở thành một mặt hàng chính cho các phi hành gia và khẩu phần lương thực quân sự. Các phi hành gia thường dùng các bữa ăn có ống và đồ ăn vặt đông khô khó bù nước, giờ đây họ có thể thưởng thức các bữa ăn nóng ấm ngoài không gian bằng cách cải thiện khả năng dễ dàng bù nước cho bữa ăn đông lạnh. Khi công nghệ và chế biến thực phẩm được cải thiện, NASA đã tìm cách cung cấp một tài liệu dinh dưỡng hoàn chỉnh, giảm mẩu vụn, vi khuẩn và độc tố gây bệnh. Hồ sơ dinh dưỡng hoàn chỉnh được cải thiện với việc bổ sung một loại dầu thực vật có nguồn gốc từ tảo để bổ sung các axit béo không bão hòa đa. Axit béo không bão hòa đa có lợi trong sự phát triển hệ thần kinh và thị lực, và vì nó vẫn ổn định sau khi du hành vũ trụ có thể cung cấp cho các phi hành gia những lợi ích bổ sung của nó. Vấn đề rắc rối đã được giải quyết với việc bổ sung một lớp gelatin lên thực phẩm để khóa và ngăn ngừa vỡ vụn bánh mì. Các vi khuẩn và độc tố gây bệnh được giảm thiểu bởi kiểm soát chất lượng và phát triển kế hoạch kiểm soát điểm nguy hiểm (HACCP), được sử dụng rộng rãi hiện nay để đánh giá nguyên liệu thực phẩm trước, trong và sau khi chế biến. Với sự kết hợp của 3 điều này, NASA có thể cung cấp thực phẩm an toàn và lành mạnh cho đội ngũ của họ trong khi trong không gian trong một nguồn thực phẩm đông khô.

Khẩu phần quân sự cũng đã đi một chặng đường dài để được phục vụ thịt lợn và bột ngô đã bị hư hỏng để ăn thịt bò với nước sốt nấm. Làm thế nào khẩu phần được lựa chọn và phát triển dựa trên sự dinh dưỡng, sản xuất, chi phí và vệ sinh. Ngoài ra, các yêu cầu bổ sung mà khẩu phần phải có là thời hạn sử dụng tối thiểu là 3 năm, có thể phân phối bằng đường hàng không, tiêu thụ trong môi trường toàn cầu và cung cấp hồ sơ dinh dưỡng hoàn chỉnh. Khẩu phần mới đã được cải thiện bằng cách tăng các vật phẩm có thể chấp nhận được và cung cấp các bữa ăn chất lượng cao trong khi ở ngoài sân. Cà phê đông khô cũng được kết hợp bằng cách thay thế cà phê sấy khô trong bữa ăn, loại thức ăn sẵn sàng để ăn.

Các giai đoạn sấy khô đóng băng

 

 

Trong một sơ đồ pha điển hình, ranh giới giữa khí và chất lỏng chảy từ điểm ba đến điểm tới hạn . Sấy khô đông (mũi tên màu xanh) mang hệ thống xung quanh điểm ba , tránh sự chuyển tiếp khí lỏng trực tiếp nhìn thấy trong thời gian sấy khô thông thường (mũi tên màu xanh lá cây).

 

Có bốn giai đoạn trong quá trình sấy đông hoàn toàn: tiền xử lý, làm lạnh, sấy sơ cấp và sấy thứ cấp.

Tiền xử lý

Tiền xử lý bao gồm bất kỳ phương pháp xử lý sản phẩm nào trước khi đóng băng. Điều này có thể bao gồm việc tập trung sản phẩm, thay đổi công thức (ví dụ, bổ sung các thành phần để tăng tính ổn định, bảo quản bề ngoài, và / hoặc cải thiện chế biến), giảm dung môi áp suất hơi cao hoặc tăng diện tích bề mặt. Các miếng thức ăn thường được IQF xử lý để làm cho nó chảy tự do trước khi sấy khô. Trong nhiều trường hợp, quyết định xử lý trước sản phẩm dựa trên kiến ​​thức lý thuyết về việc sấy khô và các yêu cầu của sản phẩm, hoặc được yêu cầu theo thời gian chu kỳ hoặc các cân nhắc về chất lượng sản phẩm.