De toekomst van FD -technologie
10 月 -20-2020
De toekomst van vriesdrogen
Vriesdrogen (lyofilisatie) wordt al tientallen jaren industrieel gebruikt om levensmiddelen en biologische materialen te behouden, maar traditionele bevriesdrogers van het dienbladtype zijn langzaam en arbeidsintensief. Een nieuw ‘actief vriesdroog’ proces belooft deze nadelen te elimineren.
De toekomst van vriesdrogen
De geschiedenis van vriesdrogen gaat terug naar de oude Inca's, die aardappelen en andere groenten hebben bewaard door ze gewoon aan de lucht bloot te stellen. Lage wintertemperaturen draaiden het water in het voedsel naar ijs, dat vervolgens verdampte in de zeer droge berglucht. In de jaren dertig werd industriële vriesdrogen ontwikkeld als een manier om overtollige koffie te behouden in landen als Brazilië. Nescafé en andere beroemde merknamen zijn op dit moment opgericht en Instant Coffee is nu het bekendste gevriesdroogde product. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd het drogen ook gebruikt voor medische benodigdheden in oorlogstijd, zoals penicilline en bloedplasma. In de volgende decennia breidde het gebruik van vriesdrogen tot het punt uit dat de technologie vandaag wordt gebruikt bij de productie van ongeveer 400 verschillende voedingsmiddelen en veel farmaceutische producten.
Problemen met de traditionele methode
Sinds de jaren dertig is industriële vriesdrogen afhankelijk van een enkel type apparatuur: de ijsachtige vriesdroger. In een dienbladgevrorende droger wordt het te gedroogde materiaal op open laden geplaatst en op planken ondersteund uitgerust met koel- en verwarmingssystemen. De laden zijn gerangschikt in een kamer die is verbonden met een vacuümpomp.
Ten eerste wordt het materiaal bevroren bij atmosferische druk door de temperatuur van de planken te verlagen. De droogkamer wordt vervolgens geëvacueerd tot een druk typisch in het bereik van 0,01-1 mbar. Zachte hitte die op de planken wordt aangebracht, zorgt ervoor dat ijs in het product verdampt zonder de vloeibare fase te passeren (sublimaat). Met het diepe vacuüm kan dit plaatsvinden bij de temperatuur van -20c of zelfs lager. Indien nodig, bijvoorbeeld waar organische oplosmiddelen worden gebruikt, wordt oplosmiddel teruggewonnen uit de uitlaat van de vacuümpomp door een condensor met een lage temperatuur.
Ondanks een succesvolle werking gedurende vele decennia, hebben dienbladgevrorende drogers drie belangrijke nadelen. Ten eerste is laden en lossen arbeidsintensief, vooral omdat grote eenheden enkele honderden bakken kunnen bevatten. Ten tweede vereist de gevriesdroogde cake die uit de laden wordt verwijderd vaak slijpen om het om te zetten in een vrij stromend korrelig product. Ten derde belemmert de vorming van een ‘huid’ van gedroogd product op het oppervlak van het dienblad de doorgang van damp, waardoor deze methode van vriesdrogen erg langzaam wordt.
