ทำความรู้จักกับการทำแห้งแบบ แช่เยือกแข็ง (Freeze Dry)

การเก็บรักษาอาหารไว้ด้วยความเย็นเป็นหนึ่งในกระบวนการยืดอายุการเก็บรักษาอาหารไว้ให้นานขึ้นโดยยังคงคุณค่าทางโภชนาการของอาหารไว้ ซึ่งในอุตสาหกรรมอาหารมีวิธีการเก็บรักษาด้วยความเย็นหลากหลายรูปแบบ โดยมีค่าใช้จ่ายและราคาที่แตกต่างกันออกไปตามความเหมาะสมของชนิดการเก็บรักษา

หนึ่งในวิธีการเก็บรักษาอาหารที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันคือ การทำแห้งแบบ แช่เยือกแข็ง (Freeze Dry) และวิธีการเก็บรักษานี้มีแนวโน้มที่จะได้รับความนิยมมากขึ้น ด้วยความสามารถในการรักษารูปร่าง รสชาติ คุณค่าทางอาหารเพื่อให้สินค้าสามารถเก็บได้นานนับปี

สำหรับบทความนี้จะทำให้คุณได้รู้จักกระบวนการเก็บรักษาอาหารด้วยการทำให้แห้งแบบแช่เยือกแข็ง ซึ่งสามารถทำให้กระบวนการผลิตอาหารแห้งได้ผลิตภัณฑ์อาหารที่มีคุณภาพสูงและยังสามารถเก็บรักษาคุณค่าทางอาหารได้อย่างดีเยี่ยม

การทำแห้งแบบ แช่เยือกแข็ง (Freeze Dry) คืออะไร?

Freeze Dehydration / Lyophilization / Freeze Dry ซึ่งหมายถึงการทำให้แห้งด้วยการแช่เยือกแข็ง โดยทำให้น้ำที่อยู่ในเซลล์ซึ่งเป็นของเหลวเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งที่เป็นผลึกน้ำแข็งเล็ก ๆ ก่อน จากนั้นจะทำการลดความดันสภาพแวดล้อมให้ต่ำกว่าบรรยากาศปกติ เพื่อให้ผลึกน้ำแข็งสามารถ ระเหิด (Sublimation) กลายเป็นไอ โดยภายใต้อุณหภูมิเท่ากับหรือต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส จะทำให้น้ำแข็งเกิดการระเหิดที่ความดัน 4.7 มิลลิเมตรปรอทหรือต่ำกว่า

ขั้นตอนการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง

สำหรับขั้นตอนการผลิตอาหารด้วยวิธีทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง มีความคล้ายคลึงกับกระบวนการผลิตอาหารเบื้องต้นทั่วไปคือ คัดเลือก ล้าง ทำความสะอาด ปอกเปลือก ตัดแต่งขนาดให้เหมาะสม จากนั้นจึงนำเข้าสู่กระบวนการ 3 ขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1  การแช่เยือกแข็ง (Freezing)

เป็นกระบวนการลดอุณหภูมิของสินค้าให้ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (Freezing Point) อย่างรวดเร็ว เพื่อทำให้น้ำที่อยู่ในเซลล์เกิดเป็นผลึกน้ำแข็งขนาดเล็ก (Ice Crystal) ซึ่งการแช่เยือกแข็งที่นิยมกันเป็นแบบใช้ลมเย็น (Air Blast Freezing) และการแช่เยือกแข็งแบบไครโอเจนนิค (Cryogenic Freezing)

ขั้นตอนที่ 2 การทำแห้งขั้นปฐมภูมิ (Primary Drying)

ซึ่งเป็นการลดปริมาณน้ำ (Dehydration) ด้วยการระเหิดผลึกน้ำแข็งในเซลล์ให้กลายเป็นไอด้วยการลดความดันบรรยากาศโดยรอบให้ต่ำลงในระดับของสุญญากาศ (Vacuum) โดยการระเหิดของผลึกน้ำแข็งจะเกิดได้อย่างสมบูรณ์ต้องใช้ความดันต่ำกว่า 132 Pa และ 132 mPa ตามลำดับ

สำหรับการระเหิดของชั้นน้ำแข็ง (Ice Layer) จะเริ่มขึ้นที่บริเวณผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ที่สัมผัสอากาศก่อน ทำให้บริเวณผิวหน้านี้กลายเป็นชั้นแห้ง (Dry Layer) จากนั้นชั้นน้ำแข็งที่อยู่ภายในผลิตภัณฑ์จะระเหิดผ่านชั้นแห้งไปสู่ผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ตามลำดับ โดยระยะเวลาการระเหิดนั้นขึ้นอยู่กับ ขนาด รูปร่าง และโครงสร้างของผลิตภัณฑ์แต่ละชนิด

ขั้นตอนที่ 3 การทำแห้งขั้นทุติยภูมิ (Secondary Drying)

หลังจากผลึกน้ำแข็งระเหิดออกไปหมดแล้วในขั้นปฐมภูมิ แต่ก็ยังมีความชื้นคงเหลืออยู่ซึ่งจำเป็นต้องทำให้แห้งด้วยการเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น เพื่อดึงเอาความชื้นที่ตกค้างอยู่ออกไปให้เหลืออยู่ในระดับที่ปลอดภัยกับการเก็บรักษา

การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งมีข้อดีอย่างไร?

กระบวนการแปรรูปและเก็บสินค้าด้วยการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ทำให้สามารถรักษาคุณค่าทางอาหารของผลิตภัณฑ์ได้ดี เนื่องจากกระบวนการทำให้แห้งโดยใช้อุณหภูมิต่ำทำให้เกิดการเสียคุณค่าทางอาหารของผลิตภัณฑ์ที่น้อย รวมถึงการเพิ่มอุณหภูมิในขั้นทุติยภูมิความร้อนที่เกิดขึ้นทำให้เนื้อเยื่อและโครงสร้างของเซลล์เสียหายได้น้อยมาก

การทำแห้งแบบ แช่เยือกแข็ง ทำให้ได้อาหารแห้งที่มีคุณภาพสูงและสามารถคืนตัวได้ดี (Rehydration) โดยยังคงรักษา สี กลิ่น รสชาติ และลักษณะเนื้อสัมผัสของอาหารเอาไว้ได้ดี  เมื่อเปรียบเทียบกับการเก็บรักษาด้วยวิธีการทำแห้งรูปแบบอื่น เช่น การทำแห้งแบบพ่นละออง (Spay Drying) หรือการทำให้แห้งด้วยลมร้อน (Hot Air Drying) ซึ่งทำให้อาหารเกิดการเปลี่ยนแปลงเสียหาย และเสียคุณค่าทางอาหารได้มากกว่า

สรุป

สำหรับกรรมวิธีการเก็บรักษาอาหารด้วยการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง ควรคำนึงถึงความเหมาะสมของการนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์อาหารด้วย ซึ่งอาหารที่เหมาะสมจะนำไปทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง  ควรเป็นอาหารที่ไวต่อการสูญเสียคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการได้ง่ายเมื่อถูกความร้อน เช่น สมุนไพร อาหารทะเล ปลา ผัก ผลไม้ ที่ต้องการเก็บรักษาอย่างยาวนาน และเมื่อต้องการคืนภาพของอาหารแล้วยังคงคุณค่าทางสารอาหารและรูปลักษณ์ของอาหารได้อย่างสมบูรณ์

ถ้าคุณยังมีข้อสงสัยหรือกำลังสนใจกระบวนการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งให้กับผลิตภัณฑ์ของคุณ ติดต่อเราได้ที่นี่ เรามีผู้เชี่ยวชาญด้านระบบทำความเย็นที่คอยให้คำปรึกษากับคุณอย่างเต็มที่

เรียบเรียงโดย : ดร. สุกิจ ลิติกรณ์
ผู้อำนวยการสนับสนุนวิศวกรรม ธุรกิจระบบทำความเย็น
บริษัท หาญ เอ็นจิเนียริ่ง โซลูชั่นส์ จำกัด (มหาชน)