Busch Vakuumteknik A/S

Hemmeligheden bag frysetørring

Der er flere måder at forlænge holdbarheden af fødevarer på.
En af de ældste metoder efter rygning og saltning er tørring – som blev brugt længe før metoder som frysning, kogning eller vakuumpakning.
Frysetørring er en moderne videreudvikling af de traditionelle tørremetoder, for at beskytte fødevarer mod fordærv i en længere periode. Denne proces er kun mulig ved hjælp af vakuumteknologi, fordi frysetørring af fødevarer foregår under vakuum.

Frysetørring er velegnet til frugt, bær samt kogt kød og grøntsager. Urter og krydderier bevares også gennem frysetørring ved at fjerne alt undtagen et par procent af vandet fra disse produkter. Den mest kendte form for frysetørrede fødevare, er sandsynligvis instant kaffe. Mange færdigretter, som kun er opløst i kogende vand til tilberedning som granulat eller i pulverform, er blevet frysetørret. I princippet kan fødevarer også tørres på en mere enkel måde, fx ved udtørring. Dette har dog den ulempe, at det ændrer madens struktur og udseende. Derudover kan aromaer reagere med atmosfærisk ilt, hvilket har en effekt på smagen. Under frysetørring forbliver strukturen uændret, og de tørrede celler kan nemt absorbere vand igen under tilberedning. Ved tørring under vakuum bevares aromaerne stort set.

Processen
Frysetørring (fig. 1) er en rent fysisk proces, der anvender sublimationsprincippet. På grund af vakuumet i tørrekammeret sublimerer det frosne vand til vanddamp. Med andre ord, så går det frosne vand direkte fra ”fast” from til ”gas” form og springer derved den “flydende” tilstand over.

Før selve tørreprocessen skal produktet, hvad enten det er bær, frugtstykker eller kaffeekstrakt, dybfryses i et kølekammer. Til dette formål spredes produktet over bakker, der derefter placeres i kølekammeret enten direkte eller på vogne. Det frosne produkt placeres derefter i selve tørrekammeret (fig. 2).
I nogle frysetørrere sker afkølingen direkte i tørrekammeret, yderligere anvendes frysetørrere også til kontinuerlige processer indenfor fødevarebearbejdning. Efter afkøling foregår selve tørreprocessen i det lufttætte kammer ved at reducere lufttrykket i kammeret via en vakuumpumpe, til et vakuum på mellem 1 til 0,5 mbar. Fordampningsprocessen af det frosne vand starter nu ved -50 til -40°C. Vanddampen suges ud af tørrekammeret af vakuumpumpen ind i en kondensator. I denne “is fælde” afkøles det til mindst -70°C hvor vanddampen sublimerer og kondenserer som is på kølespiralen. Det meste af fugten fjernes fra produktet i dette procestrin, og kaldes primært tørring.

Under sublimering udvindes termisk energi fra tørrekammeret. Det betyder, at temperaturen i kammeret falder under denne proces, kammeret skal derfor opvarmes. Man skal sørge for, at der kun tilføres lige så meget termisk energi, som der tages fra vandet for at holde temperaturen konstant eller tillade en let temperaturstigning op til -20°C.

For de fleste fødevarer er primær tørring umiddelbart efterfulgt af sekundær tørring. I dette trin fjernes stærkere bundet restfugt fra produktet ved at sænke vakuumniveauet til 0,01 mbar eller derunder og hæve temperaturen over frysepunktet. Tørrekammeret ventileres derefter til atmosfærisk tryk, og det tørrede produkt med et vandindhold på en til fire procent fjernes for videre bearbejdning. Der anvendes tør luft eller en inert gas til ventilation, så det tørrede produkt ikke kan optage fugt fra den omgivende luft.

Fysiske parametre
Frysetørringsprocessen er afhængig af disse parametre (fig. 3):
·         Tryk eller vakuum niveau
·         Temperatur
·         Tid

Produkterne og deres egenskaber spiller naturligvis også en vigtig rolle.
Af denne grund udføres der ofte forsøg i pilotanlæg før industriel frysetørring eller før tørring af store mængder.

Vakuum teknologi
Frysetørring kræver en pålidelig og præcist justerbar vakuumforsyning. To typer vakuumgenerering anvendes oftest i industrielle frysetørrere til fødevarer.
I artiklen består disse af vakuumpumper fra Busch Vacuum Solution:
·         Vakuumsystemer med lamelvakuumpumper og vakuum booster (fig. 4)
·         Vakuumsystemer med skruevakuumpumper og vakuum booster (fig. 5)

Hvilket af de to vakuumsystemer, der er bedst egnet, afhænger af tørreanlæggets størrelse, de produkter der skal tørres, og de allerede nævnte fysiske parametre.

Vakuumsystemer med lamelvakuumpumper og vakuum booster
Lamelvakuumpumper er oliesmurte og når et ultimativt tryk på op til 0,1 mbar. For at generere et højere vakuumniveau og have en tilstrækkelig høj pumpehastighed i arbejdsområdet på mindre end 1 mbar, anbefales det at bruge en såkaldt vakuumbooster. Dette har den fordel, at der opnås et vakuumniveau på op til < 0,001 mbar. Ydermere kan en kombination af en lamelvakuumpumper og en vakuum booster designes mere præcist til størrelsen af frysetørreren og er endnu mere energieffektiv end en stor enkelt lamelvakuumpumpe. En vakuumekspert vil oftest kunne beregne den mest effektive pumpekombination.

Vakuumsystemer med skruevakuumpumper og vakuum booster
Skruevakuumpumper arbejder tørtløbende, det vil sige oliefrit, og opnår et ultimativt tryk på op til 0,01 mbar. Et vakuumsystem med en skruevakuumpumpe samt en vakuum booster foretrækkes frem for en løsning med en enkelt vakuumpumpe. Skruevakuumpumper kan udstyres med en frekvensstyret motor, så pumpehastigheden automatisk tilpasser sig de respektive krav i procestrinnet under frysetørring.

En vakuumekspert bør generelt konsulteres ved valg af vakuumteknologi og dens dimensionering. Eksperten vil altid kunne rådgive i forhold til den mest økonomiske og teknisk løsning.

Vil du høre mere om vakuumsystemer og deres muligheder kan du kontakte Busch,
Du kan også skrive dig op til Buschs nyhedsbrev eller følge dem på LinkedIn.