Dondurarak kurutma, birçok kurutulmuş gıda ürünü için kalite açısından bir ölçüt olarak kabul edilir. Ancak sprey veya akışkan yataklı kurutma gibi daha ucuz olan havayla kurutma teknolojilerine kıyasla daha yüksek maliyete değer mi? Dondurarak kurutma, genellikle rakip teknolojilere göre gelişmiş tat ve aroma, besin maddelerinin (vitaminler, biyoaktif bileşikler, vb.) özellikle büyük parçalar (örneğin meyve ve sebzeler) için ve daha büyük parçacıklar (örneğin hazır kahve) için daha iyi çözünürlük.
Bu işlemin dezavantajlarından bazıları; rakip teknolojilere göre daha yüksek maliyet (sermaye ve işletme), bazı ürünler için oksidasyona karşı artan hassasiyet (oldukça açık bir yapıya bağlı olarak) ve bazı ürünler çok kırılgan ve bozulmaya eğilimli olabilir. Bu faydaların arkasındaki neden, temel ilkelerle ilgili bir sonraki bölümde tartışılacaktır. Daha sonra bazı ürün uygulamalarını ele alarak, bazı endüstriyel ekipman seçeneklerine bakacağız. Son olarak ise geleceğe kısaca bir göz atacağız.
Temel Prensipler
Dondurarak kurutma, suyun önce dondurulduğu ve ardından suyun üçlü noktasının altındaki bir basınçta (4,6 Torr veya 6,1 mbar, normal atmosfer basıncının 1/100'ünden daha az) bir maddeden ayrıldığı bir işlemdir. Suyun büyük bir kısmı, buzun süblimleştirilerek su buharına dönüştürüldüğü birincil kurutma aşamasında uzaklaştırılır. İkincil bir kurutma fazı, üründeki donmamış suyun desorpsiyonunu içerir ve birincil kurutma fazının tamamlanmasıyla örtüşme eğilimindedir. Dondurma ve kurutma aşamalarının belirli yönleri aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Dondurarak Kurutucu Temel Olarak Şu Bileşenleri İçeren Basınçlı Bir Kaptır
Kurutulan malzemeyi tutmak için bir kap (yiyecekler için bu genellikle alüminyum veya paslanmaz çelik bir tepsidir)
Tepsiyi ısıtma yöntemi. Isıtma genellikle ısıtılmış plakalardan küçük boşluklarla plakalardan ayrılan tepsilerle sıcak su veya yağın devridaimi ile sağlanır. Bu nedenle, radyasyon baskın ısı transfer mekanizmasıdır. Bazen tepsiler doğrudan ısıtma plakalarının üzerine yerleştirilir, bu da aşırı ısınma ve üniform olmayan ürün riski olsada, iletim yoluyla ısı transferinin artmasına neden olur.
Vakum oluşturmak için bir sistem (tipik olarak bir vakum pompası veya jet eğiticileri).
Su moleküllerini yeniden süblimleştirmek için bir kondansatör (soğuk tuzak). Bu, vakum sisteminin performansını büyük ölçüde artırır.
Malzemeye ısı verildikçe, gıdanın dış tabakasındaki buz kristallerinin süblimleşmesiyle su uzaklaştırılır ve kondenserlerde buz olarak toplanır. En sonunda tüm buz çıkana kadar, kurutma ilerledikçe buzun kademeli olarak içeriye doğru uzaklaştırıldığı bir "süblimasyon cephesi" ile sonuçlanır.
Bu arada, süblimasyon cephesinin arkasında, normalde çıkarılması gereken önemli miktarda donmamış su vardır. Bu su, süblimleşme devam ederken desorpsiyona başlar ve böylece süblimleşme cephesini, istenen ortalama nihai nem içeriği elde edilene kadar nihai kuruma içeriye doğru takip eder.
Dondurarak kurutma nispeten yavaş bir işlem olduğundan (tipik olarak birkaç saat), gıda ürününün içindeki basınçlar genellikle kurutucudaki kütle basıncına yakındır. Bu nedenle, ürün sıcaklığı genellikle vakum odasındaki basıncı düşürerek daha soğuk olarak ayarlanabilir. Ancak bu genellikle bir miktar ısı transferi (gaz iletimi) ve kuruma hızı kaybına neden olur.
Ürün sıcaklıkları, ikincil kurutma fazı baskın hale geldiğinde, yalnızca buz büyük ölçüde çıkarıldıktan sonra kurutmanın sonuna doğru 0°C'nin üzerine çıkma eğiliminde olacaktır. Bu çok hassas sıcaklık işlemi, dondurularak kurutulmuş birçok gıda ürününün kalitesinde ve besin değerlerinin korunmasında önemli bir faktördür. Diğer dehidrasyon yöntemlerine kıyasla mükemmel şekil tutma (düşük çekme), düşük ürün sıcaklığı kombinasyonundan kaynaklanır.
Dondurma işlemi sırasında oluşan buz kristali yapısının kurutma performansı (maliyet) ve ürün kalitesi üzerinde büyük etkisi vardır. Süblimleşme ile buz kristalleri uzaklaştırıldığı için üründe boşluklar veya gözenekler oluşur. Bu, su buharının yüzeye akması için açık geçitler ve artan yüzey alanı oluşturarak kütle transferini artırma eğilimindedir. Bununla birlikte, buz ısıyı kuru, gözenekli gıda maddesinden daha hızlı ilettiği için ısı transferi genellikle azalır. Dengede, çıkarılan buz kristalleri tarafından oluşturulan boşluklar, kütle transferi genellikle sınırlayıcı faktör olduğundan, kurutma işlemine yardımcı olur.
Süblime buz tarafından oluşturulan boşluklar ayrıca, daha büyük kuru gıda parçaları için kritik bir faktör olabilen kuru gıda ürününün rehidrasyonuna veya çözünmesine büyük ölçüde yardımcı olabilir. Bu buz boşluklarının hacmi, nihai ürün kullanımı ve paketleme için çok önemli olabilen nihai ürün yoğunluğunu doğrudan etkiler. Dondurulmadan önce katı içeriği çok düşük olan bir gıda, dondurularak kurutulmuş çok hafif bir ürünle sonuçlanır.
Dondurarak kurutma ile ilgili bir sorun, dondurma işlemi sırasında donmamış gıda maddesinin konsantre hale gelmesidir. Bu katı konsantrasyon elbette tüm kurutma işlemlerinde gerçekleşirken, daha uzun süreler ve düşük sıcaklıkların birleşimi belirli sorunlara neden olabilir (örneğin, canlı organizmaların yavaş donması canlılık kaybına neden olabilir).
Kaynakça: https://www.newfoodmagazine.com/article/1218/the-benchmark-in-quality-for-dehydrated-food-products/
