O processo

O princípio fundamental da secagem por congelamento a vácuo é a sublimação, que transforma um sólido diretamente em gás. Assim como a evaporação, a sublimação acontece quando uma molécula ganha energia necessária para ficar livre das moléculas à sua volta. A água irá sublimar do estado sólido (gelo) para o gasoso (vapor) quando as moléculas tiverem energia suficiente para ficarem livres, mas sem condições de formar líquidos.

Existem dois fatores que determinam em qual fase (sólido, líquido ou gás) uma substância ficará: calor e pressão atmosférica. Para que uma substância fique em uma fase particular, a temperatura e pressão precisam estar em um certo intervalo. Sem estas condições, aquela fase da substância não consegue se formar. O gráfico abaixo mostra os valores necessários de pressão e temperatura nas diferentes fases da água.

Você pode ver no gráfico que a água tem uma forma líquida ao nível do mar  (onde a pressão é de 1 atmosfera [atm]) se a temperatura estiver entre o ponto de congelamento (0°C) e o ponto de ebulição (100°C) no nível do mar, mas se você aumentar a temperatura para mais do que 0°C, mantendo a pressão abaixo de 0,06 atm, a água ficará quente suficiente para derreter, mas não terá a pressão  para formar um líquido, portanto ela se transformará num gás.

É exatamente isto que uma máquina de secagem por congelamento a vácuo faz. Ela consiste de uma câmara com várias prateleiras anexadas às unidades de aquecimento, uma serpentina de congelamento conectada a um compressor de um refrigerador e uma bomba de vácuo.

Uma máquina simplificada de secagem por congelamento a vácuo

Na maioria das máquinas, você coloca o material a ser conservado (sem estar congelado) nas prateleiras. Quando você fecha a câmara e inicia o processo, a máquina faz o compressor funcionar, abaixando a temperatura da câmara. O material se congela (estado sólido), o que separa a água de tudo ao seu redor num nível molecular, mesmo ela ainda estando presente.

A versão de baixa tecnologiaA secagem por congelamento a vácuo, como um conceito geral, existe há séculos. Os antigos Incas do Peru usavam os picos das montanhas dos Andes como conservadores naturais de alimentos. As temperaturas extremamente frias e a baixa pressão, nestas grandes altitudes evitavam que o alimento estragasse, da mesma forma que uma máquina de secagem por congelamento a vácuo e do freezer do refrigerador.

Em seguida, a máquina liga a bomba de vácuo para fazer com que o ar saia da câmara, abaixando a pressão atmosférica para menos de 0,06 atm. As unidades de aquecimento aplicam um pouco de calor nas prateleiras, fazendo com que o gelo mude de fase. Uma vez que a pressão está muito baixa, o gelo se transforma em vapor d'água, que por sua vez sai da câmara de secagem por congelamento a vácuo, passando pela serpentina de congelamento. O vapor d'água se condensa (na forma de gelo sólido) sobre a serpentina de congelamento, do mesmo jeito que a água se condensa em gelo num dia muito frio (veja Como funcionam as geladeiras  para obter mais informações sobre condensadores e serpentinas de congelamento).

Isto continua durante horas (ou até dias) enquanto o material seca gradativamente. O processo demora, porque o superaquecimento do material pode mudar significativamente sua composição e estrutura. Além disso, acelerar o processo de sublimação pode produzir mais vapor d'água do que o sistema de bombeamento consegue remover (dentro de um certo período) da câmara, o que poderia, de alguma forma, hidratar novamente o material, estragando-o.

Uma vez que o material tenha sido suficientemente seco, ele é fechado numa embalagem sem umidade, normalmente com um material que absorva oxigênio. Enquanto a embalagem estiver segura, o material pode ficar numa prateleira por vários anos sem estragar, até que seja restaurado a seu estado original com um pouco de água. Se tudo der certo, o material passará pelo processo todo praticamente sem ser alterado. 

Para mais informações sobre a secagem por congelamento a vácuo, confira os links na próxima página.