Kommerzieller Gefriertrockner
Kommerzieller Gefriertrockner
Die Vakuum-Gefriertrocknung ist ein Prozess, bei dem Wasser aus einem Produkt entfernt wird, nachdem es gefroren und unter Vakuum gesetzt wurde, wodurch das Eis direkt von fest zu dampfförmig wechseln kann, ohne eine flüssige Phase zu durchlaufen. Kommerzielle Gefriertrocknung funktioniert, indem das Material eingefroren und dann der Druck reduziert und Wärme zugeführt wird, damit das gefrorene Wasser im Material sublimieren kann. Kommerzielle Gefriertrockner ermöglichen es Menschen, die Haltbarkeit verschiedener Produkte von wenigen Tagen oder Wochen auf Jahre oder sogar Jahrzehnte zu verlängern.
Kommerzielle Gefriertrockner werden oft mit Trocknungsgeräten verwechselt. Aber die beiden sind tatsächlich sehr unterschiedlich, sowohl in der Art und Weise, wie sie hergestellt werden, als auch in der Qualität und Haltbarkeit des fertigen Produkts. Das gefriergetrocknete Obst und Gemüse, das in einer industriellen Vakuum-Gefriertrocknungsmaschine verarbeitet wird, hält in der Regel viel länger und behält mehr vom Nährstoffprofil und Geschmack des Lebensmittels.
Es gibt verschiedene Methoden zum Einfrieren des Produkts. Das Einfrieren kann in einem Gefrierschrank, einem Kühlbad (Schalenfroster) oder auf einem Regal in einem handelsüblichen Gefriertrockner erfolgen. Das Abkühlen des Materials unter seinen Tripelpunkt stellt sicher, dass Sublimation statt Schmelzen auftritt. Dadurch bleibt seine physische Form erhalten. Das Einfrieren erfolgt schnell. Bei Materialien, die zum Ausfällen neigen, kann Glühen verwendet werden. Dieser Prozess beinhaltet schnelles Einfrieren und anschließendes Erhöhen der Produkttemperatur, damit die Kristalle wachsen können. Die zweite Phase des kommerziellen Gefriertrockners ist die Primärtrocknung (Sublimation), bei der der Druck gesenkt und dem Material Wärme zugeführt wird, damit das Wasser sublimiert. Das Vakuum beschleunigt die Sublimation. Der kalte Kondensator bietet dem Wasserdampf eine Oberfläche zum Anhaften und Erstarren. Der Kondensator schützt auch die Vakuumpumpe vor dem Wasserdampf. Etwa 95 % des Wassers im Material werden in dieser Phase entfernt.
Die letzte Phase des kommerziellen Gefriertrockners ist die Nachtrocknung (Adsorption), während der die Wassermoleküle entfernt werden. Indem die Temperatur höher als in der primären Trocknungsphase erhöht wird, werden die Bindungen zwischen dem Material und den Wassermolekülen aufgebrochen. Gefriergetrocknete Materialien behalten eine poröse Struktur. Nachdem der kommerzielle Gefriertrocknungsprozess abgeschlossen ist, kann das Vakuum mit einem Inertgas gebrochen werden, bevor das Material versiegelt wird. Die meisten Materialien können auf 1-5% Restfeuchte getrocknet werden.
Gewerbliche Gefriertrockner haben ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Durch das Einfrieren wird die Probe immobilisiert, wodurch sie ihre ursprüngliche Form behalten kann; außerdem verhindert das Fehlen von Wasser mikrobielles Wachstum und chemische Veränderungen, die zu einer Verschlechterung der Probe führen. Da Wasser so leicht sublimiert, entfernen die zum Gefriertrocknen eines Lebensmittels erforderlichen Bedingungen die meisten anderen Bestandteile nicht.