Gefriertrocknung

Gefriertrocknung, wissenschaftlich Lyophilisation, ist ein Verfahren zur Dehydratisierung, bei dem Wasser aus gefrorenen Materialien durch Sublimation unter Vakuum entfernt wird. Durch den schonenden Wasserentzug bleiben Struktur, chemische Integrität und Funktionsfähigkeit empfindlicher Stoffe oft besser erhalten als bei herkömmlichen Trocknungsverfahren. Sie wird in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und Biotechnologie eingesetzt.

Der Prozess umfasst typischerweise drei Phasen: Vorbehandlung und schnelles Einfrieren des Materials, Primärtrocknung durch Sublimation unter niedrigem Druck, gefolgt von der Sekundärtrocknung, in der restliches unfrozenses Wasser durch kontrollierte Erwärmung des Materials desorbiert wird. Gefrierpunkte liegen oft bei -40 °C bis -80 °C; der Betriebsdruck beträgt meist 0,1 bis 1 mbar. Die Dauer variiert stark je nach Produkt, Volumen und gewünschter Restfeuchte. Nach dem Trocknen erfolgt häufig eine sterile Abpackung bzw. Verpackung in feuchtigkeitsdichte Behälter.

Vorteile sind der Erhalt von Struktur und Bioaktivität, geringere Temperaturempfindlichkeit und lange Haltbarkeit bei Raumtemperatur oder Kühlung. Die Endfeuchte liegt produktabhängig oft im niedrigen Prozentbereich, was die Lagerstabilität verbessert und eine schnelle Rehydrierung ermöglichen kann.

Anwendungsbereiche umfassen Obst- und Gemüseprodukte, Kaffee, Milch- und Käseprodukte; pharmazeutische Wirkstoffe, Impfstoffe, Diagnostika sowie biologische Proben, Enzyme und andere empfindliche Substanzen. Die Methode erfordert spezialisierte Einrichtungen und qualifiziertes Personal.

Zu den Nachteilen zählen hohe Investitions- und Betriebskosten, längere Durchlaufzeiten und technischer Aufwand für Sauberkeit, Validierung und Verpackung. Nicht alle Produkte eignen sich; mechanische Belastungen oder Temperaturwechsel können schädlich sein.