Gefriertrocknung

Die Gefriertrocknung ist ein eigenes Verfahren zur Trocknung von u.a. Lebensmitteln. Sie erfolgt unmittelbar nach der der Ernte und Reinigung der Rohstoffe, so dass die Produkte frisch vom Feld kommend getrocknet werden. Die unmittelbare Verarbeitung sowie die besonders schonende Technik sorgen für den Erhalt von Farbe, Aroma, Struktur, Vitaminen und Mineralstoffen.

Technik:

Die Gefriertrocknung erfolgt maschinell in einer Gefriertrocknungsanlage. Diese besteht aus zwei Kammern, welche über ein Zwischenventil miteinander verbunden sind. In der Trocknungskammer befindet sich die temperierbare Fläche für die Produkte. Diese kann gekühlt und erwärmt werden. In der zweiten Kammer befindet sich der Kondensator, auf dessen Oberfläche der dem Rohstoff entzogene Wasserdampf kondensiert. Normalerweise handelt es sich bei dem Kondensator um Kühlschlangen, durch welche ein Kühlmittel geleitet wird und die so auf Temperaturen von ca. -60°C bis -80°C heruntergekühlt werden können.

Trocknungsprozess:

Zu Beginn des Trocknungsprozesses wird der Rohstoff soweit abgekühlt, bis er vollständig gefroren ist. Abhängig von der Geschwindigkeit des Einfrierens können unterschiedlich große Kristalle im Rohstoff entstehen. Je größer der Kristall, desto poröser das Gefriergut. Dies führt zu einem kürzeren Zeitaufwand bei der Haupttrocknung.

Die Haupttrocknung folgt auf das vollständige Gefrieren des Rohstoffes. Dazu wird der Luftdruck über dem gefrorenen Rohstoff vermindert und alle Gase entzogen, bis ein Vakuum und ein Unterdruck von weniger als 6 mbar erreicht ist. Unter diesen Umweltbedingungen wird das im Rohstoff enthaltene, gefrorene Wasser direkt in den gasförmigen Aggregatzustand, sprich in Wasserdampf überführt (Sublimation). Der Grund dafür ist, dass der Druck des Wasserdampfes ein Partialdruck der Luft und somit kleiner als der Atmosphärendruck der Luft ist.

Dadurch erfolgt die Trennung des gefrorenen Wassers von den restlichen Bestandteilen des zu trocknenden Rohstoffes. Für die Entfernung des Eises von den restlichen Bestandteilen des Rohstoffes wird Energie, die sogenannte Sublimationsenergie, benötigt (2760 Joule pro Gramm Eis).
Diese Energie wird dem Rohstoff durch Erwärmung der Stellfläche zugeführt, so dass ein ständiger Ausgleich zwischen der zugeführten und der verbrauchten Energie besteht. Der so entstandene Wasserdampf kondensiert nun an den Kühlschlangen des Kondensators in der zweiten Kammer und kann durch Abtauen der Kühlschlangen entnommen werden.

Nach Abschluss der Haupttrocknung erfolgt die Nachtrocknung, bei der der endgültige Trocknungszustand des Rohstoffes erreicht wird. Dieser liegt üblicherweise bei 1 - 4%. In dieser Phase wird das noch im Rohstoffgebundene Wasser entfernt. Dies erfolgt bei kristallinen Gerüsten durch Desorption (so wird der Vorgang bezeichnet, bei dem Atome oder Moleküle die Oberfläche eines Festkörpers verlassen) und Verdampfung von der Oberfläche des Rohstoffes.

Hierzu muss lediglich die Stellfläche des Rohstoffes weiter erhitzt werden, so dass die Wasser-Moleküle durch die Wärmezufuhr genügend Energie zur Überwindung der Bindungsenergie erhalten. Der so entstehende Wasserdampf kondensiert ebenfalls an dem Kondensator in der zweiten Kammer der Anlage.
Nach Abschluss des Trocknungsvorganges kann das Produkt entweder unter Vakuum oder unter Hinzugabe von Stickstoff oder anderen inerten Gasen verpackt werden.