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Gefriertrocknung

Die Gefriertrocknung oder Lyophilisation oder Sublimationstrocknung ist ein Verfahren zur schonenden Trocknung hochwertiger Produkte. Bei der Gefriertrocknung verdampfen die Eiskristalle direkt ohne den Übergang in den flüssigen Zustand.

Inhaltsverzeichnis

Verfahren

Die Gefriertrockungsanlage besteht aus zwei Kammern, die durch eine Klappe getrennt sind. Das zu trockenende Produkt steht auf einer beheiz- oder kühlbaren Stellfläche (Horden) und wird zuerst tiefgefroren. In der zweiten Kammer ist eine Rohrschlange eingebaut, die von einer kalten Sole oder einem Kältemittel durchströmt wird. Eine Vakuumpumpe evakuiert zuerst das System. Im weiteren Verlauf des Trocknungsprozesses besteht die Atmosphäre in den Kammern fast ausschießlich aus Wasserdampf, der sich als Éis auf den kalten Rohrschlangen des Kondensators niederschlägt. Der Druck in den Kammern entspricht dann dem Sattdampfdruck von Wasser bei der Kondensatortemperatur. Die Produktkammer wird im weitern Prozessverlauf erwärmt, um die Restfeuchtigkeit aus dem Produkt zu sublimieren.

Für die Kühlung wird entweder ein Kälteträger (z. b. Silikonöl) eingesetzt oder es erfolgt die direkte Beaufschlagung mit einem Kältemittel (typisch: Ammoniak oder Kohlenstoffdioxid). Die Temperaturen des Kondensators liegen typischerweise bei −60 °C bis −80 °C. In großindustriellen Anlagen werden oft Absorptionskälteanlagen mit dem Kältemittel Ammoniak verwendet. Der Kondensator kann durch Wasserdampf abgetaut werden, nachdem die Verbindungsklappe geschlossen worden ist. Die Gefriertrocknung ist ein Batchprozess, da die Produkte chargenweise getrocknet werden.

Anwendungen

Ein bekanntes Beispiel aus der Lebensmittelbranche ist die Gefriertrocknung von löslichem Kaffee-Granulat (zum Beispiel Nescafé) und von anderen Instantpulver-Getränken. Auch Früchte für Müsli-Flocken werden gefriergetrocknet und behalten so ihre Farbe und den Geschmack. Des Weiteren wird es bei Kräutern und Gewürzen angewandt, um sie länger haltbar zu machen.

Ein weiterer Einsatzbereich ist die Trocknung von pharmazeutischen Produkten.D ie Pharmaindustrie verwendet diese Verfahren, um Arzneistoffe, die in Wasser nicht lange haltbar wären, zu trocknen. Vor der Einnahme werden die Medikamente wieder in Wasser aufgelöst (zum Beispiel Antibiotika und neuere biotechnologisch hergestellte Arzneistoffe). Vorteilhaft sind vor allem bei Parenteralia die schnellen Lösungseigenschaften der gefriergetrockneten Substanz.

Das Verfahren der Gefriertrocknung lässt sich bei allen sortenreinen Papieren anwenden. Dies funktioniert auch dann, wenn das Papier zu Büchern gebunden ist oder in Form eines Dokumentes vorliegt.

Anwendung findet die Gefriertrocknung in der Archäologie (zum Beispiel feuchtes Holz oder Leder), für gefriergetrocknete Blumen, bei Tierpräparatoren, in Bibliotheken, bei Restauratoren (wassergeschädigte Dokumente).

Die Gefriertrocknung findet auch Einsatz in der Lebensmittelanalytik. So wird zum Beispiel Obst oder ähnlichen Lebensmitteln, die einen hohen Wassergehalt haben (Melonen), vor der Analyse das Wasser entzogen.

Eine verbreitete Anwendung in der Keramikherstellung ist die Trocknung keramischer Pulver, z.B. nach einer Mahlung in Wasser.

Die Gefriertrocknung kann auch als eine besonders ökologische, jedoch in Deutschland nicht zulässige Form der Bestattung vorgenommen werden.

Nachteile der Gefriertrocknung sind allerdings der enorme Energieaufwand und die teuren aufwändigen Apparaturen. Deshalb ist dieses Verfahren nur bei sehr hochwertigen oder nicht anders konservierbaren Produkten überhaupt lohnend.

Vorindustrielle Verfahren

Die Gefriertrocknung von Kartoffeln wurde in den Ursprungsländern der Kartoffel traditionell zur Entgiftung des Lebensmittels angewandt, solange noch keine züchterisch alkaloidfreien Sorten zur Verfügung standen. Das Produkt der Gefriertrocknung von Kartoffeln wird in den Anden als "Chuño" bezeichnet. Die Kartoffeln werden im Hochland von Peru und Bolivien nachts über längere Zeit dem Frost bei etwa minus zehn Grad ausgesetzt, tagsüber mit Stroh abgedeckt. Nach einiger Zeit werden sie gewässert und erneut gefroren.

Vorteile

Nachteile

Siehe auch