DE4113512C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gefriertrocknung und Pulverisierung von Lebensmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schonenden Gefriertrocknung und Pulverisierung von empfindlichen Trock­ nungsgütern wie wasserhaltigen Lebensmitteln sowie von Emul­ sionen und Suspensionen aus Nahrungsmitteln, bei dem das zu trocknende und zu pulverisierende Gut in eine sauerstoffarme, von einem Kältemittel beeinflußte Kristallisationskammer ein­ gedüst wird und dort zu kristallinem Pulver gefriert und bei dem in einer nachgeordneten Vakuumkammer die in kristallinen Pulver enthaltene Feuchtigkeit als Dampf abgezogen und an­ schließend das trockene Pulver in einer sauerstoffarmen At­ mosphäre abgepackt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 31 05 623 ist ein Verfahren zur schonenden Ge­ friertrocknung und Pulverisierung von empfindlichen Trocknungs­ gütern wie wasserhaltigen Lebensmitteln sowie von Emulsionen und Suspensionen aus Nahrungsgütern bekannt, bei dem das zu trocknende Gut in einer Stickstoff-Atmosphäre homogenisiert, unter Druck gestellt, gekühlt, zweistufig zerstäubt und in Kon­ takt mit flüssigem Stickstoff gebracht und das so erhaltene, gefrorene, kristalline Pulver in einen Vakuumraum eingeführt wird, wobei die in dem Pulver vorhandene Feuchtigkeit als Dampf abgesaugt wird und bei dem danach das trockene Pulver in einer Stickstoff-Atmosphäre unter Vakuum verpackt wird. Bei diesem bekannten Verfahren und bei der Vorrichtung zu seiner Durchführung wird der gasförmige Stickstoff nach der Kühlung bzw. Kristallisierung des Gutes in die Atmosphäre abgelassen. Dies bedeutet einerseits, daß das Verfahren aufgrund der stän­ digen Bereitstellung von neuem, flüssigem Stickstoff nicht als besonders wirtschaftlich bezeichnet werden kann. Andererseits ist nicht auszuschließen, daß der an die Umgebungsluft abgege­ bene Stickstoff von dem zu kühlenden bzw. zu kristallierenden Gut in geringen Mengen Aroma aufnimmt, welches dann dem kri­ stallinen Pulver fehlt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das vorbe­ kannte Verfahren so weiter zu bilden bzw. so abzuändern, daß einerseits dessen Wirtschaftlichkeit verbessert und anderer­ seits Aromaverluste ausgeschlossen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß das Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf von der Kristallisationskammer abgesaugt, verdichtet, gekühlt und wie­ der verflüssigt und anschließend wieder erneut der Kristalli­ sationskammer zur Kühlung zugeführt wird.

Ein derartiges Verfahren arbeitet besonders wirtschaftlich, da nicht immer wieder neues Kältemittel benötigt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß keine Aromaverluste mehr auftreten.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sowie ei­ ner Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den An­ sprüchen 2-9 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispieles nä­ her erläutert.

In dieser Zeichnung ist eine Vorrichtung zur schonenden Ge­ friertrocknung und Pulverisierung von empfindlichem Trock­ nungsgut, beispielsweise Fruchtsaft, gezeigt, die zunächst aus einer Kristallisationskammer 1 besteht. Diese Kristalli­ sationskammer 1 weist an ihrem oberen Ende eine Zerstäubungs­ vorrichtung 2 auf, über die in diesem Ausführungsbeispiel ver­ flüssigtes Kohlendioxyd, also Kohlensäure, in die Kristallisa­ tionskammer 1 fein zerstäubt eingedüst werden kann. Im oberen Bereich der Kristallisationskammer 1 ist weiterhin eine Ab­ saugöffnung 3 vorgesehen, über die gasförmiges Kohlendioxyd, aus der Kristallisationskammer 1 abgezogen werden kann. Die Absaugöffnung 3 ist mit der Zerstäubungsvorrichtung 2 über eine Kreislaufleitung 4 verbunden, in die zumindest ein Ver­ dichter 5 und ein Kühler 6 eingesetzt sind.

Bedarfsweise kann zwischen der Absaugöffnung 3 und dem Ver­ dichter 5 noch eine Filtereinrichtung 7 angeordnet sein. Der Verdichter 5, der Kühler 6 und die Kreislaufleitung 4 mit der Zerstäubungsvorrichtung 2 stellen dabei einen an sich bekann­ ten Kältemittelkreislauf dar, in dem ein gasförmiges Kältemit­ tel, hier ist es Kohlendioxyd, zunächst verdichtet und dann abgekühlt wird. Dabei geht das Kältemittel in den flüssigen Zustand über. In bzw. hinter der Zerstäubungsvorrichtung 2 wird das Kältemittel dann wieder entspannt, wodurch sich wie­ der sein Aggregatzustand ändert, d. h., das flüssige Kältemit­ tel geht in den gasförmigen Zustand über.

Im unteren Bereich der Kristallisationskammer 1 schließen sich eine Austragvorrichtung 8 und eine Schleuse 9 an, die zu einem Vakuumtrockner 10 führen, der durch eine weitere Schleuse 11 vollständig verschließbar und mit einer nicht gezeichneten, an sich bekannten Vakuumeinrichtung verbunden ist. Zusätzlich ist in dem Vakuumtrockner 10 noch eine nicht dargestellte Heizung vorgesehen, die sich unterhalb eines nur angedeuteten Trans­ portbandes 12 befindet.

Im oberen, seitlichen Bereich der Kristallisationskammer 1 be­ findet sich eine Düse 13, die in die Kristallisationskammer 1 mündet und an eine Rohrleitung 14 angeschlossen ist. Über die­ se Rohrleitung 14 wird das zu trocknende und zu pulverisieren­ de Gut im flüssigen Zustand zugeführt. Diese Flüssigkeit wird vor dem Eindüsen in die Kristallisationskammer 1 in vorteil­ hafter Weise homogenisiert, was das Eindüsen und die damit verbundene Zerstäubung in der Kristallisationskammer 1 er­ leichtert. Die zerstäubte Flüssigkeit, beispielsweise Frucht­ saft, gelangt nun in Kontakt mit dem eingedüsten, im Kreis­ lauf geführten Kältemittel, welches über die Zerstäubungsvor­ richtung 2 ebenfalls in die Kristallisationskammer 1 einströmt. Durch die Berührung mit dem Kältemittel erstarren die feinen Tröpfchen zu einem festen Pulver, welches dann nach unten fällt und sich im kegelförmigen Unterteil der Kristallisa­ tionskammer 1 sammelt. Das verdampfte Kältemittel wird über die Absaugöffnung 3 abgezogen, wobei eventuell mitgerissene Schwebstoffteilchen in der Filtereinrichtung 7 entfernt bzw. zurückgehalten werden. Das Kältemittel, hier ist es Kohlen­ dioxyd, wird in einem Temperatur- und Druckbereich verwendet, in dem, bei feinster Zerstäubung, keine feste sublimations­ hemmende Phase, beispielsweise Kohlensäureschnee, auftritt.

Das sich im unteren Teil der Kristallisationskammer 1 befind­ liche Pulver wird über die Austragvorrichtung 8 und die druck­ dicht abschließende Schleuse 9 dem Vakuumtrockner 10 zugeführt.

Hier wird das Pulver auf das Transportband 12 aufgegeben und erwärmt, so daß die noch im Pulver enthaltende Feuchtigkeit sublimiert werden kann. Über eine nicht dargestellte Leitung können die überhitzten Dämpfe abgezogen werden.

Das trockene Pulver wird anschließend über die weitere Schleu­ se 11 einer an sich bekannten, nicht dargestellten Verpackungs­ einrichtung zugeführt, in der eine Verpackung ebenfalls unter Vakuum erfolgt.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, das beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung mit einem anderen Kältemittel, beispielsweise Stickstoff, zu be­ treiben. Bei der Verwendung von Kältemitteln, wie Chlorfluorkohlenstoffe oder Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder dgl. darf das Kältemittel nicht in die Kri­ stallisationskammer 1 eingedüst werden. Hier ist dann ein der Kreislaufleitung 4 entsprechendes, geschlossenes Umluft­ system mit besonderen Kühleinrichtungen vorgesehen, in denen das Kältemittel entspannen und entweder vollständig oder zu­ mindest weitgehend verdampfen und über die Kühleinrichtungen die Kälte zum Gefriertrocknen und Pulverisieren des Gutes abgeben kann. In der Kristallisationskammer 1 muß dann je­ doch ein sauerstoffarmes bzw. eine Oxydation verhinderndes Mileu aufrechterhalten werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur schonenden Gefriertrocknung und Pulveri­ sierung von empfindlichen Trocknungsgütern wie wasserhal­ tigen Lebensmitteln sowie von Emulsionen und Suspensionen aus Nahrungsmitteln, bei dem das zu trocknende und zu pul­ verisierende Gut in eine sauerstoffarme, von einem Kälte­ mittel beeinflußte Kristallisationskammer eingedüst wird und dort zu kristallinem Pulver gefriert und bei dem in einer nachgeordneten Vakuumkammer die in kristallinen Pul­ ver enthaltene Feuchtigkeit als Dampf abgezogen und an­ schließend das trockene Pulver in einer sauerstoffarmen Atmosphäre abgepackt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf von der Kristallisationskammer abgesaugt, verdichtet, gekühlt und wieder verflüssigt und anschließend erneut der Kristal­ lisationskammer zur Kühlung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel über Düsen direkt in die Kristallisa­ tionskammer eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Kristallisationskammer abgesaugte Kältemit­ tel über eine Filtriereinrichtung geleitet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel Kohlendioxyd verwendet und über Zer­ stäubungsdüsen in die Kristallisationskammer eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel zur indirekten Kühlung der Kristal­ lisatonskammer verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel Chlorfluorkohlenstoffe oder Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder dgl. ein­ gesetzt und in einem geschlossenen Umluftkreislauf die in­ direkte Kühlung der Kristallisationskammer bewirkt wird.

7. Vorrichtung zur schonenden Gefriertrocknung und Pulverisie­ rung von empfindlichen Trocknungsgütern wie wasserhal­ tigen Lebensmitteln sowie von Emulsionen und Suspensionen aus Nahrungsmitteln, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, be­ stehend aus einer von einem Kältemittel beeinflußten Kri­ stallisationskammer mit Düsen zum Zerstäuben des zu trock­ nenden und zu pulverisierenden Gutes sowie aus einer Aus­ trageinrichtung mit nachgeordneter Vakuumkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallisationskammer (1) zur direkten oder indi­ rekten Kühlung an einen aus Verdichter (5) und Kühler (6) bestehenden Kältemittelkreislauf (4) angeschlossen ist.