Vakuumteknologiens rolle innen frysetørking

Det finnes flere måter å forlenge holdbarheten til mat på. En av de eldste metodene for røyking og salting er tørking. Denne metoden ble brukt lenge før frysing, koking eller vakuumpakking. Frysetørking er en moderne versjon av tradisjonelle tørkemetoder for å gi matvarer en mer langvarig beskyttelse mot råtning. Denne prosessen er kun mulig ved hjelp av moderne vakuumteknologi fordi frysetørking av mat foregår under vakuum.

Hvor brukes den?

Frysetørking er egnet for frukt og bær samt tilberedt kjøtt eller grønnsaker. Urter og krydder bevares også gjennom frysetørking ved å fjerne alt unntatt noen få prosent av vannet fra disse produktene. Den mest kjente frysetørkede maten er sannsynligvis oppløselig (pulver) kaffe. Mange ferdigretter, som kun oppløses i kokende vann for tilberedning som granulat eller i pulverform, er frysetørket. I prinsippet kan mat også tørkes på en enklere måte, for eksempel ved tørking. Dette har imidlertid den ulempen at matens struktur og utseende endres. I tillegg kan aromaer reagere med atmosfærisk oksygen, noe som påvirker smaken.

Under frysetørking forblir strukturen uendret, og de tørre cellene kan enkelt absorbere vann igjen under tilberedningen. Ved tørking under vakuum blir aromaene i stor grad bevart.

Frysetørkingsprosess

Frysetørking (fig. 1) er en rent fysisk prosess basert på sublimasjonsprinsippet. På grunn av vakuumet i tørkekammeret sublimeres det frosne vannet til vanndamp. Isen hopper over den «flytende» tilstanden og går direkte fra å være «fast» til «gass».

Før selve tørkeprosessen må produktet, enten det er bær, fruktbiter eller kaffeekstrakt, fryses i et kjølekammer. Til dette formålet spres produktet over brett som deretter plasseres enten direkte eller på vogner i kjølekammeret. Det frosne produktet plasseres deretter i selve kammeret for tørking (fig. 2).

I noen frysetørkere skjer kjølingen direkte i tørkekammeret. Frysetørkere for kontinuerlige prosesser brukes også i næringsmiddelforedling.

Etter avkjøling skjer selve tørkeprosessen i det lufttette kammeret ved at lufttrykket reduseres gjennom en vakuumpumpe frem til et vakuum på 1 til 0,5 mbar er nådd. Fordampingsprosessen til det frosne vannet starter nå ved -50 til -40 °C. Ved hjelp av vakuumpumpen suges vanndampen ut av tørkekammeret og inn i en nedstrøms kondensator. I denne «isfellen», som er kjølt ned til minst -70 °C, sublimeres og kondenseres vanndampen til is på kjølespiralen. Mesteparten av fuktigheten fjernes fra produktet i dette prosesstrinnet, kalles primær tørking.

Under sublimasjonen trekkes termisk energi ut av tørkekammeret. Det betyr at temperaturen i kammeret faller under denne prosessen. Kammeret må derfor varmes opp. Man må passe på at det kun tilføres like mye termisk energi som det tas sublimeringsenergi fra vannet, dette for å holde temperaturen konstant eller tillate en svak temperaturøkning opp til -20 °C.

For de fleste matvarer etterfølges primær tørking umiddelbart av sekundær tørking. Dette innebærer å fjerne sterkere bundet restfuktighet fra produktet ved å senke vakuumnivået til 0,01 mbar eller lavere og øke temperaturen over frysepunktet. Tørkekammeret ventileres deretter til atmosfærisk trykk, og det tørkede produktet med vanninnhold på en til fire prosent fjernes for videre bearbeiding. Tørr luft eller en inert gass brukes til ventilasjon slik at det tørkede produktet ikke kan absorbere fuktighet fra omgivelsesluften.

Fysiske egenskaper

Prosessen med frysetørking er i hovedsak avhengig av disse parameterne (fig. 3):
Selvfølgelig spiller også produktene og egenskapene deres en viktig rolle. Derfor vil det bli utført tester i pilotanlegg før industriell frysetørking eller før tørking av store mengder produkt.

Vakuumteknologi for frysetørking

Frysetørring krever en pålitelig og nøyaktig justerbar vakuumforsyning. To typer vakuumgenerering er utprøvd i industrielle frysetørkere for matvarer:


Hvilket av de to vakuumsystemene som er best egnet, avhenger av størrelsen på tørkeanlegget, produktene som skal tørkes og de fysiske parameterne som allerede er nevnt.

Vakuumsystemer med roterende lamellvakuumpumpe og vakuumforsterker

Lamellvakuumpumper er oljesmurte og oppnår et sluttrykk på opptil 0,1 millibar.

For å generere et høyere vakuumnivå og ha tilstrekkelig høy pumpekapasitet i arbeidsområdet på mindre enn 1 millbar, anbefales det å bruke en såkalt vakuumbooster.

Dette har den fordelen at et vakuumnivå på opptil < 0,001 millibar oppnås. Videre kan en kombinasjon av lamellvakuumpumpe og vakuumbooster designes mer nøyaktig til frysetørkerens størrelse og er enda mer energieffektiv enn en stor roterende lamellvakuumpumpe.

Til slutt kan en vakuumekspert beregne den mest effektive kombinasjonen av vakuumpumper. Busch Vacuum Solutions kan alltid tilby det riktige vakuumsystemet for enhver størrelse frysetørker takket være det store utvalget av roterende lamell-vakuumpumper og vakuumboostere i ulike størrelser.

Vakuumsystem med skruevakuumpumper og vakuumbooster

Skrue-vakuumpumper fungerer tørt, dvs. oljefritt, og oppnår et sluttrykk på opptil 0,01 millibar.

Et vakuumsystem med en skruevakuumpumpe sammen med en vakuumbooster er også å foretrekke fremfor en løsning med en enkelt vakuumpumpe.

Skruevakuumpumper kan utstyres med en frekvensstyrt motor slik at pumpekapasiteten automatisk tilpasses de respektive kravene til prosesstrinnet under frysetørking.

Hvordan velger du den beste vakuumteknologien for din prosess?

En vakuumekspert bør generelt konsulteres ved valg av vakuumteknologi og dimensjonering. Eksperten vil alltid kunne tilby den mest økonomiske og teknisk fornuftige løsningen.

Busch Vacuum Solutions har i flere tiår produsert vakuumløsninger for frysetørking av matvarer og farmasøytiske produkter. I tillegg til vakuumteknologi tilbyr Busch også alle overvåkings-, måle- og deteksjonsenheter for hele prosessen.

Leter du etter vakuumteknologi for frysetørking?

Ta kontakt med våre vakuumeksperter