Gefriertrocknung und wie es funktioniert

Der grundlegende Prozess des Gefriertrocknens von Lebensmitteln war den alten peruanischen Inkas der Anden bekannt. Gefriertrocknung oder Gefriertrocknung ist die Sublimation (Entfernung) des Wassergehalts aus Tiefkühlkost. Die Dehydratisierung erfolgt unter Vakuum und bewirkt, dass das pflanzliche oder tierische Produkt während des Prozesses fest gefroren ist. Das Schrumpfen wird beseitigt oder minimiert, und es ergibt sich eine nahezu perfekte Konservierung. Gefriergetrocknete Lebensmittel halten länger als andere konservierte Lebensmittel und sind sehr leicht, was sie perfekt für die Raumfahrt macht. Die Inkas lagerten ihre Kartoffeln und andere Nahrungspflanzen auf den Höhen über Machu Picchu. Die kalten Gebirgstemperaturen gefroren das Essen und das Wasser im Inneren verdampfte langsam unter dem niedrigen Luftdruck der Höhenlagen.

Während Zweiter WeltkriegDas gefriergetrocknete Verfahren wurde kommerziell entwickelt, als es zur Konservierung von Blutplasma und Penicillin verwendet wurde. Das Gefriertrocknen erfordert die Verwendung einer speziellen Maschine, die als Gefriertrockner bezeichnet wird und über eine große Gefrierkammer und eine Vakuumpumpe zum Entfernen von Feuchtigkeit verfügt. Seit den 1960er Jahren wurden über 400 verschiedene Arten gefriergetrockneter Lebensmittel kommerziell hergestellt. Zwei schlechte Kandidaten für die Gefriertrocknung sind Salat und Wassermelone, weil der Wassergehalt zu hoch ist und sie schlecht gefriertrocknen. Gefriergetrockneter Kaffee ist das bekannteste gefriergetrocknete Produkt.

Besonderer Dank geht an Thomas A. Jennings, Ph. D., Autor der Antwort auf die Frage "Wer hat den ersten Gefriertrockner erfunden?"

Thomas A. Jennings, "Lyophilisierung: Einführung und Grundprinzipien"

"Es gibt keine wirkliche Erfindung eines Gefriertrockners. Es scheint sich mit der Zeit aus einem Laborinstrument entwickelt zu haben, das von Benedict und Manning (1905) als "chemische Pumpe" bezeichnet wurde. Shackell übernahm das grundlegende Design von Benedict und Manning und verwendete eine elektrisch angetriebene Vakuumpumpe anstelle der Luftverdrängung mit Ethyl Äther das notwendige Vakuum zu erzeugen. Es war Shackell, der zuerst erkannte, dass das Material vor Beginn des Trocknungsprozesses eingefroren werden musste - daher Gefriertrocknung. Die Literatur offenbart nicht ohne weiteres die Person, die die zur Durchführung dieser Form des Trocknens verwendete Ausrüstung zuerst als "Gefriertrockner" bezeichnet hat. "

Das Unternehmen von Dr. Jennings hat eine Reihe von Instrumenten entwickelt, die direkt auf den Gefriertrocknungsprozess anwendbar sind, einschließlich des patentierten thermischen Analysegeräts D2 und DTA.

Gefriergetrocknet Kaffee wurde erstmals 1938 hergestellt und führte zur Entwicklung von Lebensmittelpulver. Die Firma Nestle erfand gefriergetrockneten Kaffee, nachdem sie von Brasilien gebeten worden war, eine Lösung für ihre Kaffeeüberschüsse zu finden. Nestles eigenes gefriergetrocknetes Kaffeeprodukt hieß Nescafe und wurde erstmals in der Schweiz eingeführt. Tasters Choice Coffee, ein weiteres sehr bekanntes gefriergetrocknetes Produkt, stammt aus einem Patent, das an James Mercer erteilt wurde. Von 1966 bis 1971 war Mercer Chefentwicklungsingenieur bei Hills Brothers Coffee Inc. in San Francisco. Während dieses Zeitraums von fünf Jahren war er für die Entwicklung einer kontinuierlichen Gefriertrocknungsfunktion für Hills Brothers verantwortlich, für die er 47 US-amerikanische und ausländische Patente erhielt.

Gemäß Oregon GefriertrocknenDer Zweck des Gefriertrocknens besteht darin, ein Lösungsmittel (üblicherweise Wasser) aus gelösten oder dispergierten Feststoffen zu entfernen. Gefriertrocknung ist die Methode zur Konservierung von Materialien, die in Lösung instabil sind. Darüber hinaus kann die Gefriertrocknung verwendet werden, um flüchtige Substanzen abzutrennen und wiederzugewinnen sowie Materialien zu reinigen. Die grundlegenden Prozessschritte sind:

1. Einfrieren: Das Produkt ist gefroren. Dies liefert eine notwendige Bedingung für das Trocknen bei niedriger Temperatur.
2. Vakuum: Nach dem Einfrieren wird das Produkt unter Vakuum gesetzt. Dies ermöglicht es dem gefrorenen Lösungsmittel im Produkt, zu verdampfen, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen, ein Prozess, der als Sublimation bekannt ist.
3. Wärme: Das gefrorene Produkt wird mit Wärme beaufschlagt, um die Sublimation zu beschleunigen.
4. Kondensation: Niedertemperatur-Kondensatorplatten entfernen das verdampfte Lösungsmittel aus der Vakuumkammer, indem sie es wieder in einen Feststoff umwandeln. Damit ist der Trennvorgang abgeschlossen.

Beim Gefriertrocknen sublimiert die Feuchtigkeit direkt vom festen Zustand zum Dampf und erzeugt so ein Produkt mit kontrollierbare Feuchtigkeit, die weder gekocht noch gekühlt werden muss und ihren natürlichen Geschmack behält und Farbe.

"Zuhause." OFD Foods, 2017.

Jennings, Thomas A. "Gefriertrocknung: Einführung und Grundprinzipien." 1. Auflage, CRC Press, 31. August 1999.