Vriesdrogen met vacuüm
Maulburg, Duitsland
|
15.12.2020
Er zijn verschillende manieren om de houdbaarheid van voedsel te verlengen. Een van de oudste methoden naast roken en zouten is drogen. Al lang voor het invriezen, koken of vacuümverpakken gebruikt. Vriesdrogen is een moderne uitbreiding van traditionele droogmethoden om voedsel langer tegen bederf te beschermen.
Vriesdrogen is een moderne uitbreiding van traditionele droogmethoden om voedsel langer tegen bederf te beschermen.
Dit proces is alleen mogelijk dankzij vacuümtechnologie. Omdat het vriesdrogen van voedsel altijd onder vacuüm plaatsvindt.
Waar wordt het gebruikt?
Vriesdrogen is geschikt voor zowel fruit en bessen als gekookt vlees en groenten. Kruiden en specerijen kunnen ook worden geconserveerd door vriesdrogen. Door slechts een paar procent van het water uit deze producten te verwijderen. Het bekendste gevriesgedroogde voedsel is waarschijnlijk (instant) oploskoffie. Veel kant-en-klaarproducten - korrels of poeder die simpel opgelosd worden in kokend water - zijn ook gevriesdroogd. In principe kan voedsel ook op een eenvoudigere manier worden gedroogd. Bijvooreeld door het te dehydrateren. Dit heeft echter het nadeel dat de structuur en het uiterlijk van het voedsel veranderen. Bovendien kunnen aroma's reageren met zuurstof in de lucht. Dit heeft een negatief effect op de smaak.
Bij vriesdrogen blijft de structuur onveranderd en kunnen de gedroogde cellen gemakkelijk - tijdens de bereiding - weer water opnemen.
Door het drogen onder vacuum blijven aroma's grotendeels behouden.
Vriesdroogproces
Vriesdrogen (afb. 1) is een puur natuurkundig proces dat gebruik maakt van het sublimatieprincipe. Door het vacuüm in de droogkamer sublimeert het bevroren water in waterdamp. Het ijs slaat de vloeibare toestand vrijwel over en gaat rechtstreeks van "vast" naar gasvormige .
Vóór het eigenlijke droogproces moet het product diepgevroren worden in een koelkamer. Of het nu bessen zijn of koffie-extract. Daarom wordt het product verdeeld over trays. Deze gaan vervolgens naar de koelkamer, hetzij direct of op trolleys. Het diepgevroren product wordt vervolgens in de eigelijke droogkamer geplaatst (afb. 2).
In sommige vriesdroogsystemen vindt het koelen direct in de droogkamer plaats. Vriesdrogers voor continue gebruik worden ook gebruikt in de voedselverwerking.
Na het koelen vindt het eigenlijke droogproces plaats in een hermetisch afgesloten kamer. De luchtdruk in deze kamer wordt via een vacuümpomp verlaagd tot een vacuüm van 1 tot 0,5 mbar is bereikt. Het verdampingsproces van het bevroren water start bij -50 tot -40 °Celsius. De waterdamp wordt uit de droogkamer door de vacuümpomp naar de nageschakelde condensor gezogen. Als dit is afgekoeld tot tenminste -70 °Celsius, sublimeert de waterdamp en condenseert het als ijs op de koelspiraal. In deze processtap - bekend als primair drogen- wordt het meeste vocht uit het product verwijderd.
.Tijdens het sublimatieproces wordt de thermische energie uit de droogkamer geëxtraheerd. Dit betekent dat de temperatuur in de kamer daalt tijdens dit proces. Daarom moet de kamer verwarmd worden. Er moet precies zoveel thermische energie worden toegevoegd als door het water als sublimatie-energie wordt geabsorbeerd. Dit houdt de temperatuur constant of staat een lichte temperatuurstijging tot -20° Celsius toe.
Voor het meeste voedingsmiddelen wordt primair drogen onmiddellijk gevolgd door secundair drogen. In dit proces wordt sterker gebonden restvocht uit het product verwijderd. Door tegelijkertijd het vacuümniveau te verlagen tot 0,01 mbar of lager en de temperatuur te verhogen tot boven het vriespunt. De droogkamer wordt vervolgens geventileerd tot atmosferische druk. Hierna is het gedroogde product met een watergehalte van één tot vier procent klaar voor verdere verwerking. Voor de ventilatie wordt droge lucht of inert gas gebruikt. Zo kan het gedroogde product geen vocht uit de omgevingslucht kan opnemen.
Fysieke parameters
Het vriesdroogproces is voornamelijk afhankelijk van deze parameters (afb. 3):
- Druk of vacuümniveau
- Temperatuur
- Tijd
Natuurlijk spelen ook de producten en hun eigenschappen een belangrijke rol. Voordat industriële vriesdroging start of het drogen van grote hoeveelheden worden testen gedaan in proefinstallaties.
Vacuümtechnologie voor vriesdrogen
Vriesdrogen vereist een betrouwbare en nauwkeurig regelbare vacuümtoevoer. Twee soorten vacuümopwekking zijn uitermate geschikt in industriële vriesdrogers voor voedingsmiddelen.
- Vacuümsystemen met draaischuifvacuümpompen en extra vacuümboosters (afb. 4)
- Vacuümsystemen met schroefvacuümpompen en extra vacuümboosters (afb. 5)
Uiteindelijk zijn de afmetingen van het droogsysteem, de te drogen producten en de eerder genoemde fysische parameters bepalend voor de uiteindelijke keuze.
Vacuümsysteem met draaischuifvacuümpompen en vacuümbooster
Draaischuif vacuümpompen zijn oliegesmeerd en bereiken een einddruk tot 0,1 millibar.
Om een hoger vacuümniveau en een voldoende hoge pompsnelheid te genereren in het werkbereik van minder dan 1 mbar, wordt een zogenaamde
vacuümbooster aanbevolen.
Hiermee kan een vacuümniveau tot < 0,001 millibar worden bereikt. Bovendien kan een pompunit met de draaischuifvacuümpomp/vacuümboostercombinatie nauwkeuriger op maat van de vriesdroger worden ontworpen. En het is zelfs energiezuiniger dan een enkele grotere draaischuifvacuümpomp.
Tot slot kan een vacuümexpert de meest effectieve pompcombinatie berekenen. Busch Vacuum Solutions heeft een breed assortiment aan draaischuifvacuümpompen en vacuümboosters. Er is dus altijd een juist vacuümsysteem voor vriesdrogers van elk formaat.
Vacuümsysteem met schroefvacuümpompen en vacuümbooster
Schroefvacuümpompen werken droog. Dat betekent olievrij. Ze bereiken een einddruk tot 0,01 millibar.
Een vacuümsysteem met een schroefvacuümpomp in combinatie met een
vacuümbooster heeft ook de voorkeur boven een oplossing met een enkele vacuümpomp.
Schroefvacuümpompen kunnen worden uitgerust met een
frequentiegestuurde motor. Hiermee wordt tijdens het vriesdrogen de pompsnelheid automatisch aangepast aan de eisen van de betreffende processtap.
Hoe selecteer ik de beste vacuümtechnologie voor mijn proces?
Bij het kiezen van de vacuümtechnologie en het ontwerp ervan moet altijd een vacuümexpert worden geraadpleegd. Zij bieden de meest economische en technisch zinvolle oplossing.
Busch Vacuum Solutions produceert al tientallen jaren vacuümoplossingen voor het vriesdrogen van voedingsmiddelen en farmaceutische producten. Naast vacuümtechnologie biedt Busch ook alle bewakings-, meet- en detectieapparatuur voor het gehele proces.
Bent u op zoek naar een vacuümoplossing voor vriesdrogen?
Neem contact op met onze vacuümexperts
Maulburg, Duitsland
|
15.12.2020