Trocknen

Trocknen

Verfahrensprinzip und Ziele

Konservieren: Trocknen ist die älteste Konservierungsmethode für Obst, Gemüse, Fleisch und Fisch

Bei der thermischen Trocknung wird die zu entfernende Feuchte verdunstet oder verdampft. Der Prozess ist energieaufwendiger als die mechanische Entfeuchtung. Deshalb soll der Feststoff vor der Trocknung möglichst, z.B. mit Zentrifugen, entfeuchtet werden. Bei der Herstellung von Pulver z.b. durch Sprühtrocknung wird die Feststoffkonzentration vor der Trocknung durch Eindampfung erhöht.

Der thermische Trocknungsprozess besteht aus drei wesentlichen Teilprozessen:

• Wärmeübertragung von der Umgebung zum Feuchtgut
• Phasenumwandlung des Lösungsmittels (meistens Wasser) vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand.
• Abtransport des Lösungsmitteldampfes (meistens Wasserdampf)

Es gibt drei Arten der Wärmezufuhr

• konvektive Trocknung durch einen heißen Gasstrom
• Kontakttrocknung durch heiße Flächen (Wärmeleitung)
• Strahlungstrocknung, bei der die Energie über elektromagnetische Wellen zugeführt wird.

An vielen Trocknungsprozessen sind mehrere Arten der Wärmeübertragung beteiligt

Die Dampfabfuhr erfolgt durch Diffusion (Stoffaustausch) in die Umgebungsluft (oder Inertgas) oder durch Dampfströmung, wie beispielsweise bei der Vakuumtrocknung.

Aufgabenstellung

Vorgegebenen Wassergehalt für ein Produkt einzustellen, ohne dabei das Produkt zu schädigen. Gemäß ihrer Struktur können die zu trocknenden Lebensmittel in drei Kategorien eingeteilt werden:

• Produkte mit intakten Zellverbänden wie Obst, Gemüse, Fleisch und Mikroorganismen. Um die Struktur zu erhalten, müssen die Trocknungstemperaturen möglichst niedrig gewählt werden ==> Konvektionstrocknung und Gefriertrocknung
• Pastenförmige Produkte wie Teigwaren und Käse ==> Band - und Walzentrocknung
• Flüssige Produkte, in denen die Trockensubstanz gelöst oder suspendiert vorliegt. Es kann mit höheren Temperaturen gearbeitet werden, wegen des besseren Stofftransportes innerhalb des Produktes ==> Sprüh- und Gefriertrocknung.

Trocknerbauarten

Drehrohrtrockner

Beispiel: Zuckerrübenschnitzel, Zucker

Bandtrockner

Beispiele: Trocknen von Tee

Walzentrockner

Auf eine von innen mit Dampf beheizte Walze (Temperatur zwischen 100 und 300 °C) wird ein dünner Film des flüssigen Produkts aufgetragen. Das Auftragen als dünner Film bewirkt eine Oberflächenvergrößerung, so dass die Trocknung innerhalb einer Umdrehung der Walze erfolgen kann. Es gibt eine ausführliche Broschüre auf Englisch zur Funktion des Walzentrockners auf der Internetseite der Fa. Andritz Gouda (früher GMF-Gouda).

Beispiele aus der Lebensmitteltechnik:

• Herstellung von Milchpulver für die Schokoladenherstellung
• Herstellung von industriell hergestellten Instant-Kartoffelpüree
• Herstellung von Instantbabynahrung auf Getreidebasis (Fa. Andritz-Gouda)

Gefriertrocknung, Vakuumtrocknung

Beim Gefriertrocknen macht man sich eine besondere physikalische Eigenschaft von Wasser zu Nutze. In einem Vakuum geht gefrorenes Wasser unmittelbar vom festen in den gasförmigen Zustand über. In diesem Zusammenhang spricht man von der Sublimitation. Tiefgefrorene Lebensmittel werden im Vakuum unter Zufuhr von Wärme getrocknet. So erreicht man, dass das gefrorene, in Lebensmitteln enthaltene Wasser nicht schmilzt, sondern als Wasserdampf entweichen kann. Der Vorgang dauert je nach Lebensmittel bis zu 24 Stunden und wird bei Temperaturen zwischen -30 und +30 °C durchgeführt. Von allen Trocknungsverfahren sind bei der Gefriertrocknung die Produktveränderungen am geringsten. Sie ist das schonendste aber auch das teuerste industriell angewandte Verfahren. Beispiel: Herstellung von Instantkaffee

Sprühtrockner

Die Sprühtrocknung macht sich das Prinzip der Oberflächenvergrößerung noch effektiver zu Nutze. So werden beim Sprühtrocknen flüssige Produkte am oberen Ende eines Trockenturms in feine Tröpfchen zerstäubt. Die Tropfen werden während ihres freien Falls durch einen Heißluftstrom im Turm getrocknet. Die Temperatur des Heißluftstroms liegt zwischen 150 - 250 °C und wirkt nur für die Dauer von einer halben bis einer Sekunde auf die Produkte ein. Die Temperatur des Pulverpartikels kühlt durch die Wasserverdampfung unmittelbar ab und beträgt nur ca. 60 - 80 °C. Nach der Gefriertrocknung ist die Sprühtrocknung die zweitschonendste industriell angewandte Methode.

Auf dieser animierten Grafik der Firma GEA sieht man den prinzipiellen Aufbau einer Sprühtrockner Anlage.

Für die Herstellung von Milchpulver werden häufig spezielle Bauformen von Sprühtrocknern eingesetzt.

Der Sprühtrockner wird z.B. bei der Herstellung von Milchpulver, Instantkaffeepulver oder Eipulver eingesetzt. In diesem RTL-Fernsehfilm über die Fa. Ovobest wird die Herstellung von Eiweiß-, Eigelb- und Volleipulver gezeigt. Der hier gezeigte Sprühtrockner hat allerdings nicht die sonst verwendete zylindrische Form.

Fliessbett- und Wirbelschichttrockner

Die Fliessbett und Wirbelschichttechnik wird nicht nur zum Trocknen und Kühlen eingesetzt, sondern auch zum Rösten, Agglomerieren, Temperieren und Instantisieren eingesetzt.