Vakuumteknikens roll inom frystorkning

Det finns olika sätt att förlänga hållbarheten hos livsmedel. En av de äldsta metoderna för att röka och salta är torkning – något man gjorde långt innan frysning, kokning eller vakuumförpackning. Frystorkning är en modern förlängning av traditionella torkningsmetoder för att under längre tid kunna skydda livsmedel från att förstöras. Denna process är endast möjlig med modern vakuumteknik eftersom frystorkning av livsmedel utförs under vakuum.

Var används den?

Frystorkning lämpar sig för frukt och bär samt tillagat kött eller grönsaker. Även örter och kryddor konserveras med fördel med frystorkning genom att endast några få procent vatten lämnas kvar i dessa produkter. Det mest kända frystorkade livsmedlet är förmodligen snabbkaffe. Många färdigrätter, som endast löses upp i kokande vatten för tillredning i granulat- eller pulverform, har först frystorkats. I princip kan även snabbmat torkas på ett enklare sätt, exempelvis genom uttorkning. Nackdelen med detta är att det ändrar livsmedlets struktur och utseende. Dessutom kan aromer reagera med syret i luften och påverka smaken.

Under frystorkning förblir strukturen oförändrad och de torkade cellerna kan lätt absorbera vatten igen under tillagning. Vid torkning med vakuum bevaras aromerna nästan helt och hållet.

Frystorkningsprocessen

Frystorkning (fig. 1) är en uteslutande fysikalisk process som utgår från sublimeringsprincipen. På grund av vakuumet i torkningskammaren sublimeras det frusna vattnet till vattenånga. Isen hoppar över vätskefasen och förångas direkt från fast form.

Före den faktiska torkningsprocessen måste produkten, det kan vara bär, fruktbitar eller kaffeextrakt, djupfrysas i en kylningskammare. För detta ändamål sprids produkten ut över brickor som sedan placeras i kylningskammaren, antingen direkt eller på vagnar. Den frusna produkten placeras därefter i själva torkningskammaren (fig. 2).

I vissa frystorkare sker kylningen direkt i torkningskammaren. Även frystorkare för kontinuerliga processer används inom livsmedelsbearbetning.

Efter kylning sker den faktiska torkningsprocessen i den lufttäta kammaren genom att lufttrycket i kammaren reduceras via en vakuumpump tills ett vakuum på 1 till 0,5 mbar uppnås. Förångningsprocessen för det frusna vattnet börjar nu vid -50 till -40° Celsius. Vattenångan sugs ut ur torkningskammaren av vakuumpumpen till en eftermonterad sensor. I denna ”isfälla” som är nedkyld till minst -70° Celsius, sublimeras ångan och kondenserar till is på kylslingan. Det mesta av fukten elimineras från produkten under detta processteg som kallas för primär torkning.

Under sublimering extraheras värmeenergi ur torkningskammaren. Det innebär att temperaturen i kammaren sjunker under denna process. Därför behöver kammaren värmas upp. Det är viktigt att se till att endast så mycket värmeenergi tillsätts som tas från vattnet som sublimeringsenergi för att hålla temperaturen konstant eller tillåta en liten ökning av temperaturen upp till -20° Celsius.

För de flesta livsmedel följs primär torkning omedelbart av sekundär torkning. Detta innefattar eliminering av starkt bunden restfukt från produkten genom att vakuumnivån sänks till 0,01 mbar eller lägre och att temperaturen höjs över fryspunkten. Torkningskammaren ventileras sedan till atmosfärstryck och den torkade produkten med en vattenhalt på en till fyra procent tas ut för vidare bearbetning. Torr luft eller ädelgas används för ventilation så att den torkade produkten inte kan absorbera fukt från den omgivande luften.

Fysikaliska parametrar

Frystorkningsprocessen är beroende av dessa parametrar (fig. 3):
Självfallet spelar produkterna och deras egenskaper en viktig roll. Av denna anledning utförs tester på testanläggningar innan industriell frystorkning av produkten sker i större kvantiteter.

Vakuumteknik för frystorkning

Frystorkning förutsätter en tillförlitlig och exakt justerbar vakuumförsörjning. Två typer av vakuumgenerering har prövats i industriella frystorkar för livsmedel:


Vilket av de två vakuumsystemen som lämpar sig bäst beror på torkningsanläggningens storlek, vilka produkter som ska torkas och de fysikaliska parametrar som redan nämnts.

Vakuumsystem med lamellvakuumpumpar samt vakuumbooster

Lamellvakuumpumpar är oljesmorda och kan uppnå ett sluttryck på upp till 0,1 millibar.

För att kunna generera en högre vakuumnivå och ha tillräckligt hög kapacitet i arbetsområdet på mindre än 1 millibar, rekommenderar vi användning av en så kallad vakuumbooster.

Detta har fördelen att en vakuumnivå på upp till < 0,001 millibar uppnås. Vidare kan en kombination av en lamellpump och en vakuumbooster konstrueras mer exakt efter frystorkens storlek och är ännu mer energieffektiv än den stora enkla lamellvakuumpumpen.

Slutligen kan en vakuumexpert beräkna den effektivaste pumpkombinationen. Busch Vacuum Solutions kan alltid erbjuda det rätta vakuumsystemet för varje storlek på frystork tack vare det breda utbudet av storlekar på lamellvakuumpumpar och vakuumbooster.

Vakuumsystem med skruvvakuumpumpar samt vakuumbooster

Skruvvakuumpumpar arbetar torrt, dvs. oljefritt, och uppnår ett sluttryck på upp till 0,01 millibar.

Ett vakuumsystem med en skruvvakuumpump i kombination med en vakuumbooster är att föredra framför en lösning med enkel vakuumpump.

Skruvvakuumpumpar kan utrustas med en frekvensstyrd motor så att kapaciteten automatiskt anpassas till respektive krav för processteget under frystorkning.

Hur väljer du den bästa vakuumtekniken för din process?

En vakuumexpert ska i allmänhet rådfrågas vid val av vakuumteknik och dess dimensionering. Experten kommer alltid att erbjuda den mest ekonomiska och tekniskt mest motiverade lösningen.

Busch Vacuum Solutions har tillverkat vakuumlösningar för frystorkning av livsmedel och läkemedelsprodukter under decennier. Utöver vakuumteknik erbjuder Busch även all övervakning, mätning och detektionsanordningar för den kompletta processen.

Är du på jakt efter vakuumteknik för frystorkning?

Kontakta våra vakuumexperter