Freeze Dryer im Detail * Wie funktioniert das?

Was ist ein "Freeze-Dryer" und wie funktioniert er?

Welche Teile hat so ein FD?
- Steuerungscomputer
- Cold-Trap - also Kühltrommel
- beheizbare Regale (engl. Shelves)
- die 4 Tray wo alles rein kommt (insgeamt sollten dem FD 8 shelves beiliegen)
- Die Türe
- der Wasserauslass, der gleichzeitig der Lufteinlass ist.

ferner sinnvolles Zusätze:
- doppeltes Set an Tabletts inkl. Silikon-Auflage
- Ölwanne für Abwasser
- Backpapier in der richtigen Größe
- Gefrierschrank in Tablett-Größe zum Pre-Freezing
- FLIR-Handy zur Kontrolle der Feuchtigkeit
- Mixerglas
- und div. Trichter
- Tüten für die Tabletts
- Vakuumier-Gerät
- Evtl. Oxygen Absorber

Ein FD*er ist ein Kombigerät der aus drei Teilen besteht:
1. Eine "Kältekammer" - diese kann abgekühlt werden, typischerweise bis auf Minus 40 Grad. Die elektrische Kühl-Leistung des eingebauten "Kompressors" ist bei meinem Gerät ca. 650 W.
2. In der Mitte ein beheizbares Regal, wir nennen das "Shelve". Dieses kann beheizt werden, typischerweise bis auf 80 Grad. Die elektreische Leistung der Shelve-JHeizung ist ca. 500W.
3. Eine Vakuum-Pumpe. Dies kann eine Öl- oder eine Öl-freie Vakuum-Punpe sein. Die elektrische Leistung der Pumpe ist ca. 350W -400W
Der FD funktioniert durch die richtige Kombination dieser drei Komponenten. Und genau deshlab ist ein programmierbarer FD ein gute Wahl.
Auf dieseWeise kann man Lebensmittel (im Folgenden "Material" genannt) trocknen. Man kann damit auch ganz neue Lebensmittel erzeugen die es so nicht zu kaufen gibt.
(Bild vom Vakuum-Twix).
Das Trocknen von Material erfolgt nicht gleichmässig. Es ist ein exponentieller Vorgang, das bedeutet, je trockner ein Material ist, desto schwieriger ist es die Rest-Feuchtigkeit auch noch heraus zu ziehen.
Ein FD-Experte sagte einmal:

"Der Kampf am Ende um das letzte Quentchen Feuchtigkeit ist der härsteste." (TG 2022).

Anderfalls könnte man einfach ein Dörrgerät nehmen undwürde die gleichen Resultate erzielen, das ist aber nicht der Fall.
(Bilder Vergleich Dörr-Früchte, FD-Früchte).
Der F*er trocknet auf dreielei Weise die man intelligent kombinieren kann um das beste Ergebnis am schnellsten zu erzielen:
1. Durch das Vakuum wird die Flüssigkeit entzogen, das nennt sich Vakuum-Trocknen. Es gibt auch Geräte die nur Vakuum-Trockner sind, und man kann einen FD*er auch als Vakuum-Trockner betreiben.
Insbesondere wenn man eine öl-freie Pumpe hat und Strom sparen will.
Das Vakuum-Prinzip versteht man am besten wenn man an den Himalaya denkt. Dort oben kocht Wasser wegen des geringeren Luftdrucks schon bei 80 Grad, hier unten brauchen wir 100 Grad.
Das Vakuum im FD*er ist nun nochmals stärker als das auf dem Himalaya. Es bringt sogar gefrorenes Wasser sofort zum Kochen und verdunsten.

2. Durch das Gefrieren der Kältekammer schlägt sich die gesamte Luftfeuchtigkeit durt nieder als Eis. Dadurch ist die Luft im FD'er total trocken.
Die Trockenheit können wir am "Vakuum-Wert" ablesen, je niedriger dieser ist desto trockner ist die Luft im FDer.
In trockner Luft gibt dann das Material seine Feuchtigkeit ab. Das funktioniert auch mti einem normalen Gefrierschrank. Wer kennt das nicht, dass sich in der Gefriertüte Eis ansammelt.
Gleichzeitig trocknet auch das Gefriergut mit der Zeit ein wenig.

3. Durch die Shelve-Heizung kann ein FD*er wie ein DÖrrgerät verwendet werden. Die Shelve-Heizung heizt sich bis zu 80 Grad auf - je nach dem was man einstellt und der wärmt dadurch das Material.
So kann das Vakuum, und die trockene kalte Luft optimal wirken.

Diese Faktoren gilt es je nach Material so zu steuern, dass man den besten und schnellsten Trocknungseffekt hat. Hier ein paar Beispiele was dabei zu beachten ist.
Nehmen wir Mal an, ich lege Wasser oder Flüssigkeiten (Ei, Milch, Fruchtsaft, Joghurt etc.) in de FD*er.
Um es maximal schnell zu trocknen schalte ich den Kompressor an, sobald die Wandung kalt ist, das Vakuum dazu, und dann wo möglich die Shelve-Heizung zum Beispiel auf 50 Grad.
Was passiert ist, dass Material sofort anfängt zu kochen und man findet es dann irgendwo an der Trommelwandung in gefrorenem Zustand wieder.
Es ist also auch wichtig den Vorgang schonen und langsam zu starten damit das Material langsam trocknen kann.
Nimmt man zum Beispiel reines Wasser und amcht es in den FD*er (das kann zur Reinigung sinnvoll sein!) passiert folgendes:
Das Wasser fängt sofort an zu kochen, bildet Luftblasen die obere Schicht verdunstet, dadurch gefriert auf dem Wasser eine Eisschicht und darunter hat man noch die Luftblasen von dem Kochenden Wasser.
Dann verhindert natürlich die Eisschicht das gleichmässioge Trocknen.
So ist es also sinnvoll, die drei Komponenten optimal zu steuern, so dass man alles schonend mit möglichst geringer Temperatur und gleichmässig trocknet.