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30.5.2012

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Mit überhitztem Wasserdampf günstiger trocknen

Am Fraunhofer-Insitut wurde ein Verfahren zur Trocknung mit überhitztem Wasserdampf entwickelt. Es sei schonender, spare Energie und debakterisiere ausserdem die Produkte.



Heissluft-getrocknet werden oft Trockenobst und Instantprodukte. Eine Alternative bietet die Trocknung mit überhitztem Wasserdampf, was seit über 30 Jahren für die Herstellung von fettreduzierten Kartoffelchips angewendet wird.


Zur Trocknung von Lebensmitteln kommt meist energieaufwendige Heissluft zum Einsatz. Am Fraunhofer IGB wurde ein Verfahren zur Trocknung mit überhitztem Wasserdampf entwickelt und in einer kontinuierlichen Anlage realisiert, die bei Atmosphärendruck arbeitet. Damit kann der Energieverbrauch um bis zu 50 Prozent und die Trocknungszeit um bis zu 80 Prozent gesenkt werden. Das zu trocknende Gut wird zudem hygienisiert.

Für die Herstellung von Trockenobst, Kartoffelchips, Instantprodukten und Trockenfutter muss den Nahrungsmitteln Wasser entzogen werden. In der Regel werden die Lebensmittel in grossen Trocknungsanlagen mit Heissluft getrocknet. Doch hierbei wird viel Energie verbraucht: Allein die Trocknung kann bis zu 90 Prozent der gesamten für die Lebensmittelproduktion aufzuwendenden Energie verschlingen. Eine Alternative bietet die Trocknung mit überhitztem Wasserdampf.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben hierzu eine kontinuierliche Anlage entwickelt, die überhitzten Wasserdampf nutzt und bis zu 50 Prozent weniger Energie benötigt. Denn in der Anlage können die Lebensmittel schneller erhitzt und getrocknet werden als mit dem Heissluft-Verfahren. Zudem werden die Produkte geschont und einer Bräunung der Lebensmittel durch enzymatische Reaktionen vorgebeugt.

Im Innern der Trocknungsanlage wird das Trockengut überhitztem Wasserdampf mit einer Temperatur von 120 °C bis 250 °C ausgesetzt. »Das Gut erhitzt sich und gibt Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf ab. In diesem überhitzten Zustand ist der Heissdampf nahezu trocken und kann grosse Mengen Wasserdampf aufnehmen«, erklärt Sukhanes Laopeamthong, Gruppenleiter am Fraunhofer IGB, der die Anlage mit entwickelt hat.

Die ebenfalls abgegebene Verdampfungswärme wird dem überhitzten Dampf über einen Kreislauf wieder zugeführt. »90 Prozent der zugeführten Energie können wir so zurückgewinnen«, so der Forscher. Dadurch können der Energiebedarf um die Hälfte und die Trocknungszeiten um bis zu 80 Prozent im Vergleich zur Heisslufttrocknung gesenkt werden. Durch die Wärmerückführung bleiben die Temperaturen innerhalb der Anlage konstant, ein kontinuierlicher Betrieb ist gewährleistet.

Der Clou der Anlage liegt im Detail: Sie ist so konstruiert, dass der Trockenraum nach oben geschlossen, nach unten aber offen ist. »Dadurch kann die Anlage bei Atmosphärendruck arbeiten, Schleusen und Absperrungen sind nicht notwendig«, sagt Siegfried Egner, Leiter der Abteilung Physikalische Prozesstechnik. »Zudem kann die Art der Fördertechnik frei gewählt werden – ob Schwing-, Band-, Schneckenförderer oder Trommel«.

Überhitzter Dampf ist leichter als Luft und drängt diese nach unten. Überschüssiger Wasserdampf aus der Trocknungskammer sinkt aufgrund der höheren Dichte in den unteren Teil ab und wird hier kondensiert. Flüchtige Inhaltsstoffe wie ätherische Öle können dabei für eine weitere Verwendung abgetrennt werden. Ein Nachströmen der Umgebungsluft wird durch die »Dampfhaut« der Anlage verhindert.

»Diese inerte Dampfatmosphäre und hohe Temperaturen sorgen zusätzlich dafür, dass die Lebensmittel hygienisiert werden«, hebt Laopeamthong einen weiteren Vorteil hervor. Die Trocknungsanlage bietet eine Verdampfungsleistung von etwa 50 kg/h. Der kompakte Trockner entspricht den Standards der Lebensmittelindustrie und ist mit nur geringen Investitionskosten umsetzbar.

Die Anlage im Fraunhofer IGB steht nun Partnern aus der Industrie zur Verfügung, die Trocknung verschiedener Lebensmittel mit diesem Prozess zu untersuchen und zu charakterisieren. Ein Modell des Trockners und Beispiele schonend getrockneter Lebensmittel wie Apfelringe, Kartoffelchips und Holunderbeeren stellte das Fraunhofer IGB auf der Messe Anuga FoodTec vom März 2012 in Köln vor. (Text: Fraunhofer IGB) (gb)


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