Technik zur Lebensmitteltrocknung: Fern-Infrarot, Mikrowelle, Vakuumgefrieren

In der Lebensmittelproduktion gibt es zahlreiche Methoden zur Trocknung von Lebensmitteln. Diese Trocknungsverfahren können nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden:

• Durch den Druck der Betriebsumgebung: Atmosphärische Trocknung und Vakuumtrocknung.
• Nach Betriebsart: Chargentrocknung und kontinuierliche Trocknung.
• Nach der Methode der Wärmeübertragung: Konvektionstrocknung, Konduktionstrocknung und Strahlungstrocknung.

Die Strahlungstrocknung lässt sich anhand der Wärmeübertragungsmechanismen weiter in die Ferninfrarot- und die Mikrowellentrocknung unterteilen.

Unter diesen Verfahren zur Lebensmitteltrocknung sind die Ferninfrarot-Trocknung, die Mikrowellentrocknung und die Vakuumgefriertrocknung in den letzten Jahren relativ weit verbreitet. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Einführung in die Vorteile dieser gängigen Trocknungsverfahren.

Die Ferninfrarot-Trocknung nutzt Ferninfrarot-Strahlungselemente (wie zum Beispiel Ferninfrarot-Kohlefaser-Heizrohre), die Ferninfrarotstrahlen aussenden, die von dem erwärmten Objekt absorbiert und direkt in Wärmeenergie umgewandelt werden, wodurch die Feuchtigkeit getrocknet werden kann. Infrarotstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen zwischen 0,72 und 1000μm. Ferninfrarotstrahlen liegen im Allgemeinen im Bereich von 5,6-1000μm, während die Strahlen unter 5,6μm als Nahinfrarotstrahlen bezeichnet werden.

Die Ferninfrarot-Trocknung hat sich im Bereich der Lebensmitteltrocknung rasch entwickelt. Während des Trocknungsprozesses können die Oberflächen und inneren Moleküle von Lebensmitteln gleichzeitig Ferninfrarotstrahlen absorbieren, was zu einer schnellen Trocknungsgeschwindigkeit und einer hohen Produktionseffizienz führt. Die Trocknungszeit ist in der Regel nur halb so lang wie bei der herkömmlichen Infrarot-Trocknung und nur ein Zehntel so lang wie bei der Heißlufttrocknung. Die Ferninfrarot-Trocknung ist energieeffizient, denn der Energieverbrauch ist nur halb so hoch wie bei der Nahinfrarot-Trocknung. Außerdem sind die Anlagen klein, haben niedrige Baukosten und die Qualität des getrockneten Produkts ist hoch. Infrarotöfen und Tunnelöfen sind in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet.

Bei der Mikrowellentrocknung werden Mikrowellen zur Trocknung der Feuchtigkeit in Materialien eingesetzt. Mikrowellen sind hochfrequente elektromagnetische Wechselwellen mit Frequenzen von 300MHz bis 3000GHz und Wellenlängen von 1-1000mm. Die gebräuchlichsten Heizfrequenzen sind 915MHz und 2450MHz.

Die Mikrowellentrocknung hat die folgenden Vorteile:

• Schnelle Trocknungsgeschwindigkeit und kurze Aufheizzeit: Die Wärme wird direkt im Inneren des Materials erzeugt und nicht von außen übertragen, was zu einer gleichmäßigen Erwärmung führt, ohne dass die Oberfläche verbrannt wird, während das Innere feucht bleibt.
• Effiziente Feuchtigkeitsverdunstung: Feuchtigkeit absorbiert mehr Wärme als trockene Substanzen, so dass sie leichter verdampfen kann, während das Material selbst weniger Wärme absorbiert. Dies trägt dazu bei, die ursprüngliche Farbe, das Aroma und den Geschmack des Lebensmittels zu erhalten, und die Nährstoffkomponenten bleiben erhalten.

Mikrowellenherde sind die häufigste Mikrowellenerwärmungsmethode im täglichen Leben. Aufgrund von Berichten über die Schädlichkeit von Mikrowellenstrahlung für den Menschen ist die Verwendung von Mikrowellen zum Erhitzen von Lebensmitteln in den letzten Jahren jedoch leicht zurückgegangen.

Das Trocknen von Lebensmitteln unter Vakuumbedingungen verhindert die Oxidation und den Verfall von leicht oxidierbaren Bestandteilen im Material. Außerdem können durch den niedrigen Druck und den Sauerstoffmangel bestimmte Mikroorganismen abgetötet oder gehemmt werden. Durch das Trocknen von Lebensmitteln bei niedrigen Temperaturen werden hitzeempfindliche Bestandteile geschont und der Verlust von Nähr- und Geschmacksstoffen minimiert, so dass die ursprünglichen Bestandteile des Lebensmittels erhalten bleiben und seine Farbe, sein Aroma und sein Geschmack erhalten bleiben.

Bei der Vakuumgefriertrocknung, die auch als Gefriersublimationstrocknung oder einfach Gefriertrocknung bezeichnet wird, wird das nasse Material eingefroren und anschließend der Wassergehalt unter Vakuumbedingungen direkt von Eis zu Wasserdampf sublimiert, wodurch eine Dehydratisierung und Trocknung erreicht wird. Der gesamte Gefriertrocknungsprozess umfasst drei Teilprozesse: das Einfrieren des Materials, die Sublimationstrocknung und die Desorptionstrocknung.

Lebensmittel werden vor der Dehydrierung gefroren, um eine stabile Skelettstruktur zu bilden. Nach der Vakuumbehandlung und der Wassersublimation bleibt die Skelettstruktur stabil und die ursprüngliche Form des getrockneten Produkts erhalten. Während der Trocknung bildet das Lebensmittel eine poröse Struktur, die eine gute Löslichkeit und Rehydratisierung ermöglicht.

Das Wasser im Lebensmittel liegt nach dem Gefrieren als Eiskristalle vor, wobei die ursprünglich gelösten Stoffe gleichmäßig im Material verteilt sind. Bei der Vakuumverarbeitung fallen diese gelösten Stoffe aus, wodurch eine Oberflächenverhärtung vermieden wird, die durch interne Feuchtigkeitsmigration verursacht wird, bei der gelöste Stoffe an die Oberfläche gelangen. Die letzte Phase der Gefriertrocknung findet immer noch unter Vakuumbedingungen statt, was zu einer vollständigen Entwässerung führt. Gefriergetrocknete Produkte haben eine geringe Wasseraktivität und können in Verbindung mit einer vakuum- oder stickstoffgefüllten Spezialverpackung über einen längeren Zeitraum bei Raumtemperatur gelagert werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer teuren Kühlkette während des Transports, und die getrockneten Produkte sind leichter und einfacher zu transportieren und zu befördern.

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