Gängige Trocknungsmethoden für Obst und Gemüse in der industriellen Produktion und ihre Vor- und Nachteile

Wasser ist der Hauptbestandteil von frischem Obst und Gemüse und hat in der Regel einen Gehalt von 70% bis 95%. Wasser in Obst und Gemüse kommt in drei verschiedenen Zuständen vor: freies Wasser, kolloidal gebundenes Wasser und chemisch gebundenes Wasser. Freies Wasser bewegt sich durch die Kapillaren und durch Osmose innerhalb des Obstes und Gemüses, hat eine größere Mobilität und kann beim Trocknen leicht entfernt werden. Ein Teil des kolloidal gebundenen Wassers kann beim Trocknen entfernt werden, während chemisch gebundenes Wasser im Allgemeinen nicht durch Trocknen entfernt werden kann.

Der Hauptgrund für die Trocknung von Obst und Gemüse ist die Verhinderung von Fäulnis und die Verlängerung ihrer Haltbarkeit. Das Prinzip dahinter ist, dass das gebundene Wasser, das durch Trocknung nicht entfernt werden kann, den Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt des Obst- oder Gemüsegewebes unter Trocknungsbedingungen darstellt. Durch den Trocknungsprozess wird Obst und Gemüse von einem feuchten in einen trockenen Zustand überführt, wobei eine erhebliche Menge an freiem Wasser und ein Teil des kolloidal gebundenen Wassers entfernt wird. Da der innere Feuchtigkeitsgehalt sinkt, verringert sich auch die Wasseraktivität, wodurch das mikrobielle Wachstum und die Enzymaktivität in den Früchten und Gemüsen gehemmt oder behindert werden, wodurch sich ihre Haltbarkeit verlängert.

Der grundlegende Prozess besteht darin, dass Wärme von einer Wärmequelle auf das Obst und Gemüse übertragen wird, was zu einer kontinuierlichen Migration und Oberflächenverdampfung der Feuchtigkeit im Gewebe und in den Zellen führt, wodurch der Trocknungseffekt erzielt wird. Dehydriertes Obst und Gemüse behält den größten Teil seiner Nährstoffe. Trotz einiger geschmacklicher und optischer Unterschiede im Vergleich zu frischem Obst und Gemüse sind sie aufgrund ihrer geringeren Größe, ihres geringeren Gewichts und ihres bequemen Transports bei den Verbrauchern beliebt.

1. Solare Trocknung: Dies ist die älteste Methode der Trocknung, bei der Sonnenenergie zum Trocknen von Obst und Gemüse genutzt wird. Sie ist sehr kosteneffizient und erfordert nur manuelles Schneiden und Auflegen. Aufgrund der langsamen Trocknungsgeschwindigkeit und der erheblichen Veränderungen der Produktfarbe und des Aussehens ist diese Methode jedoch nicht für die industrielle Massenproduktion geeignet, sondern eher für die Heim- oder Kleinserienproduktion.
2. Heißlufttrocknung: Diese Technik ist aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Handhabung die am weitesten verbreitete. Dabei wird Heißluft als Trocknungsmedium verwendet, um die Oberflächenfeuchtigkeit zu verdampfen und die Feuchtigkeit allmählich von innen auf die Oberfläche des Materials zu übertragen. Durch den kontinuierlichen Anstieg der Oberflächentemperatur während der Trocknung entsteht ein Temperaturgefälle, das die Feuchtigkeitsübertragung behindern und den Trocknungsprozess verlangsamen kann. Obwohl die Heißlufttrocknung effektiv ist, kann sie zu Farbveränderungen bei Obst und Gemüse und zum Verlust innerer Nährstoffe führen, ebenso wie zu langen Trocknungszeiten, geringer Energieeffizienz und verminderter Produktqualität während der Lagerung.
3. Trocknen in der Mikrowelle: Bei dieser Technik werden polare Moleküle wie Wasser unter einem elektromagnetischen Mikrowellenfeld ausgerichtet und schnell in Schwingung versetzt, wobei durch reibungsähnliche Wechselwirkungen erhebliche Wärme erzeugt wird. Die Mikrowellen erwärmen bevorzugt Wassermoleküle, so dass die Feuchtigkeit von innen nach außen wandert und dann verdampft, wodurch eine schnelle Trocknung erreicht wird. Zu den Vorteilen gehören eine hohe Trocknungsgeschwindigkeit und die gleichzeitige Trocknung von innen und außen. Nachteilig sind jedoch der hohe Energieverbrauch pro Einheit, die beträchtlichen Anfangsinvestitionen für die Ausrüstung und die möglichen Gesundheitsrisiken durch die Mikrowellenstrahlung. In einigen Ländern ist das Erhitzen von Lebensmitteln in der Mikrowelle aufgrund von Gesundheitsbedenken verboten.
4. Gefriertrocknung: Bei dieser Technik wird die Feuchtigkeit im Material schnell zu Eis gefroren und das Wasser anschließend durch Sublimation unter Hochvakuumbedingungen bei niedrigen Temperaturen entfernt. Gefriergetrocknete Produkte behalten ihre Form und innere Struktur bei, bieten eine ausgezeichnete Rehydrationsqualität und bewahren die Nährstoffe, was sie besonders geeignet für die Trocknung hitzeempfindlicher und oxidierbarer Lebensmittel macht. Trotz der hohen Qualität der getrockneten Produkte wird die Gefriertrocknung durch die langsame Geschwindigkeit, den hohen Energieverbrauch pro Einheit und die beträchtlichen Investitionen in die Ausrüstung eingeschränkt, so dass sie für kleine und mittlere Unternehmen weniger praktikabel ist.
5. Osmotische Trocknung: Bei dieser Technik wird das Material in Lösungen wie Zucker oder Salzwasser getaucht, die ihm durch Osmose Feuchtigkeit entziehen. Die osmotische Dehydrierung ist schnell und beeinträchtigt die strukturelle Integrität des Materials nur minimal, so dass die ursprüngliche Zellstruktur, die Farbe, der Geschmack und die Nährstoffe erhalten bleiben, während gleichzeitig das mikrobielle Wachstum gehemmt und die Haltbarkeit verlängert wird. Diese Technik wird hauptsächlich zur Herstellung von kandierten Früchten und eingelegtem Gemüse verwendet.
6. Wärmepumpen-Trocknung: Bei dieser Technologie wird Wärme aus einer Niedrigtemperaturquelle entnommen und bei einer höheren Temperatur effektiv genutzt. In letzter Zeit wird die Wärmepumpentechnologie zunehmend für die Trocknung von Wasserprodukten, medizinischen Materialien und landwirtschaftlichen Nebenprodukten eingesetzt. Das Prinzip ähnelt dem der Heißlufttrocknung, allerdings mit anderen Wärmequellen, und bietet Vorteile wie qualitativ hochwertige getrocknete Produkte, Energieeinsparung und keine Umweltverschmutzung.
7. Infrarot-Trocknung: Die Infrarotstrahlung erwärmt direkt die Wassermoleküle im Material, wodurch die Temperatur ansteigt und die Feuchtigkeit verdunstet, wodurch eine Dehydrierung erreicht wird. Das Prinzip beruht auf der Diffusion von Feuchtigkeit aus dem Inneren an die Oberfläche des Obstes oder Gemüses, wo sie in die Umgebung verdunstet. Infrarotstrahlen können bis zu einer gewissen Tiefe in Obst und Gemüse eindringen

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