凍結乾燥分野における真空技術の役割

食品の保存期間を延ばす方法はたくさんあります。最も古い燻製法や塩漬け法における重要なステップは乾燥です。この方法は、冷凍、高温調理、真空パックよりもずっと前から存在していました。現代のフリーズドライ技術は、従来の乾燥法をさらに改良したもので、食品の劣化を長期間防ぐことができます。このプロセスは、現代の真空技術でのみ可能です。フリーズドライ食品は真空下で処理する必要があるためです。

フリーズドライは果物やベリー類に適していますが、調理済みの肉や野菜にも適しています。ハーブやスパイスもフリーズドライで保存でき、処理後にこれらの製品に残る水分はわずか数パーセントです。最も有名なフリーズドライ食品は、おそらくインスタントコーヒーでしょう。沸騰したお湯でのみ溶け、ペレットや粉末にされた多くのすぐに食べられる食品も、フリーズドライされています。一般的に、食品は、より簡単な方法、つまり乾燥などでも乾燥できます。しかし、欠点は、食品の構造や外観が変化する可能性があることです。さらに、香りが空気中の酸素と反応して、味に影響を与えます。

フリーズドライ製法では食品の構造は変化せず、乾燥した食品細胞は調理中に水分を簡単に再吸収します。真空乾燥により、香りを最大限に保ちます。

凍結乾燥は昇華の原理を利用した純粋な物理的プロセスです。乾燥室の真空中で、凍結した水は昇華して水蒸気になります。氷は液体から固体へと変化し、そのまま気体になります。

凍結乾燥機の概略図: 1. 乾燥室、2. 凝縮器 (コールドトラップ)、3. 真空システム、4. ゲートを開く、5. 中間プレートを加熱できる、6. コイルを冷却する。

実際、ベリー類、フルーツスライス、コーヒーエキスなど、乾燥プロセスを開始する前に、冷蔵室で低温で冷蔵する必要があります。そのため、製品はパレットに載せられ、直接または台車に乗せられて冷凍庫に置かれ、その後、凍結された製品は乾燥室に置かれます。

一部の凍結乾燥機では、乾燥室内で直接凍結を行うことができ、凍結乾燥機は食品の連続加工にも使用されます。

冷却後、実際の乾燥プロセスはチャンバー内で行われ、真空ポンプによって空気圧が下げられ、1〜0.5 mbarの真空に達します。ここで、凍結した水は-50〜-40°Cの低温で蒸発し始め、水蒸気は真空ポンプによって乾燥チャンバーから下流のコンデンサーにポンプで送られます。少なくとも-70°Cに冷却されたこのコンデンサーでは、水蒸気が冷却コイル上で昇華して氷に凝縮し、このプロセスで製品内のほとんどの水分が除去されます。これを予備乾燥と呼びます。

水が昇華すると、乾燥室から熱エネルギーを吸収します。つまり、プロセス中は乾燥室の温度が下がるため、乾燥室を加熱する必要があります。温度を一定に保つために、水から得られる昇華エネルギーと同じだけの熱エネルギーが追加されるように注意するか、温度がわずかに -20 °C まで上昇するように注意する必要があります。

ほとんどの食品では、一次乾燥の直後に二次乾燥が行われます。これには、真空を 0.01 ミリバール 以下に下げ、温度を氷点以上に上げることで、製品に強く吸着された状態で残留する水分を除去することが含まれます。次に、乾燥室を大気圧まで換気し、水分含有量が 1 ～ 4% の乾燥製品を取り出して、さらに加工します。換気には乾燥空気または不活性ガスを使用し、乾燥製品が周囲の空気中の水分を吸収できないようにします。