6.4 Kuivausmenetelmät ja -laitteet

6.4.1 Kuivausmenetelmän valinta
6.4.2 Kaappikuivurit
6.4.3 Lavakuivurit
6.4.4 Pakkauskuivaus
6.4.5 Ilmakuivaus
6.4.6 Jälkikäsittely

6.4.1 Kuivausmenetelmän valinta

Kuivausmenetelmän valinnassa on kiinnitettävä huomiota tuotteen laatuvaatimuksiin, raaka-aineen ominaisuuksiin ja taloudellisiin tekijöihin. Käyttötarkoitus määrää lopputuotteen laadun ja tuotteelta vaadittavat fysikaaliset ominaisuudet. Valitun kuivausmenetelmän tulisi olla halvin mahdollinen menetelmä, jolla haluttu tuotteen laatu ja muut ominaisuudet saavutetaan. Tietty menetelmä voi olla liian kallis toista tuotetta varten, mutta järkevän hintainen jotain toista tuotetta varten. Tiettyä raaka-ainetta voidaan kuivata useilla eri tavoilla sen mukaan, minkälaiseen lopputuotteeseen pyritään.

Kuivausmenetelmät voidaan jakaa kolmeen pääryhmään:

1) auringossa kuivaaminen ja aurinkokuivurit
2) ilmakehässä kuivaaminen (erätoimiset ja jatkuvatoimiset kuivurit)
3) ali-ilmakehässä kuivaaminen (tyhjiö- ja pakkaskuivaimet)


Kuivaus luonnollisen ilmanvaihdon avulla on myös ollut tutkimuksen kohteena. Tavoitteena on ollut alentaa energiakustannuksia, minimoida lämpövaurioita ja yksinkertaistaa kuivaamista niin, että se sopisi myös pienyrittäjille. Esimerkiksi porkkanan ja perunan kuivauksessa saatiin säästettyä energiaa 60 -70 % (lämpötila 22 - 23 oC ja ilman kosteus 50 %). Vaikka kuivausaika piteni ja lämpötila oli mikrobien kasvulle suotuisa, niin kuivatussa tuotteessa oli vähemmän bakteereja ja homeita kuin tuoreessa.

Suurin osa kuivatuista vihanneksista ja hedelmistä kuivataan ilmakuivaus-menetelmällä. Ilmakuivaus voi olla joko lämminilmakuivausta, jolloin kierrätettävää ilmaa lämmitetään kuivauksen tehostamiseksi tai kylmäilmakuivausta, jolloin ilmaa ei lämmitetä. Ilmakuivauksen huonoja puolia on kuivattujen tuotteitten huono palautuminen. Tällä ei kuitenkaan ole aina ratkaisevaa merkitystä. Porkkanoita kuivataan paljon ilmakuivausmenetelmällä. Jos kuivattava materiaali ruskettuu tai pilaantuu muutoin helposti, tulisi harkita muitten menetelmien käyttöä. Ilmakuivauslaitteet voivat toimia panosperiaatteella, jolloin ne täytetään ja kuivataan erissä, tai ne voivat olla jatkuvatoimisia, jolloin laitteeseen syötetään samanaikaisesti tuoretta materiaalia kuivattavaksi ja laitteesta poistetaan kuivaa tuotetta. Jatkuvatoimisia laitteistoja käytetään etenkin vihannesten kuivaamiseen.

Viime vuosina on kiinnitetty huomiota etenkin ilmakuivattujen tuotteiden palautumisen ja laadun parantamiseen. Kuivaustekijöitä on muunneltu, jotta lämmönsiirto paranisi, lämpötila alenisi ja tuotteen rakenne säilyisi huokoisena. Lisäksi on kehitetty esi-käsittelymenetelmiä ja kuivausmenetelmiä, joissa ei käytetä lämpöä tai joissa lämpötila on alhainen.

Ulkomailla hedelmien ja vihannesten kuivaamiseen käytetään useimmiten kuivureita, joissa kuivattava materiaali liikkuu joko rullakoilla tai liukuhihnalla kuivaustunnelin läpi. Lisäksi käytetään sumutuskuivureita sekä valssi- , tyhjiö- ja pakkaskuivaimia.

Suomessa vihannesten, yrttien ja sienten kuivaamiseen käytetään lähinnä kaappi ja lavakuivureita. Usein tuottajat ovat itse kehitelleet kuivauslaitteistonsa.

Sivun alkuun.

6.4.2. Kaappikuivurit

Kaappikuivureita tarvitaan useampia, jos kuivataan suuria määriä. Tämän takia ne eivät sovellu kuivattujen kasvisten laajamittaiseen tuotantoon. Sen sijaan ne ovat hyvin käyttökelpoisia, kun kokeillaan uusien kasvisten kuivausta ja kehitellään uusia tuotteita. Kuivauskaapissa kuivattavaa materiaalia asetetaan kuivausritilöille 1 - 3 cm:n paksuisiksi kerroksiksi. Ilmapuhaltimen avulla ohjataan ilmavirta seulahyllyjen alapuolitse. Jos ilmaa puhalletaan vain kaapin alaosasta, niin kuivuminen on usein epätasaista. Alimmilla hyllyillä oleva materiaali kuivuu nopeammin kuin ylähyllyillä oleva materiaali. Tällöin on joko vaihdeltava hyllyjen paikkaa kuivauksen aikana tai tyhjennettävä laitetta kuivumisen mukaan.

Kuva 3.1 Kaappikuivuri.

Suomessa markkinoilla on useita kotitalouskäyttöön tarkoitettuja kasvikuivaimia (Orakas, Marlemi Oy, Lemi; Evermat, Oy Harry Marcell Ab, Ruotsi; ABC, Oy abc-Skan-dinavia Ab). Niissä voidaan kuivata kerralla noin 2 - 5 kg tuoretta tuotetta, ja kuivausajat ovat 3 - 7 tuntia (taulukko 3.3). Lämmintä ilmaa puhalletaan joko alhaaltapäin kuivaushyllyjen läpi tai ilmaa ohjataan ylhäältäpäin kuivaushyllyjen väleihin. Kuivureissa on lämmönsäätötermostaatti. Orakas-kuivuria valmistetaan myös isompana. Isompaan malliin mahtuu tuoretta kasvimateriaalia 15 - 40 kg kerrallaan. Tehokas-kuivureihin kuivattavaa mahtuu 150 - 500 l.

Lisäksi markkinoilla on kaappimallisia kuivureita, joissa kierrätettävää ilmaa kuivataan poistamalla siitä kosteutta joko tiivistämällä se vedeksi tai kuivausaineiden avulla (liite 1). Näillä voidaan kuivata kerralla 100 - 1000 kg tuoretta materiaalia. Kuivausilman lämpötila on alhainen, korkeintaan 40 - 45 oC laitteesta riippuen. Esimerkiksi porkkanan kuivuminen kestää noin vuorokauden.

Myös monien ulkomaisten kuivurivalmistajien valikoimista löytyy kaappikuivureita (liite 1).


Kuva 3.2 Kuivuri, jossa kuivattava materiaali liikkuu rullakoilla kuivaustunnelin läpi.

Kuivureita, jotka koostuvat tunnelissa eteenpäin kulkevista rullakoista (kuva 3.2) käytetään ulkomailla yhä, koska ne ovat yksinkertaisia ja monikäyttöisiä. Ennen 1960-lukua tämä oli yleisimmin käytössä ollut kuivurityyppi vihannesten kuivauksessa. Kuivurissa voidaan kuivata miltei minkä kokoisia ja muotoisia paloja tahansa.

Tunnelin toiseen päähän lisätään tietyin väliajoin kuivattavaa materiaalia rullakoittain. Rullakot liikkuvat tunnelia eteenpäin, ja kuivatut rullakot poistetaan tunnelin toisesta päästä. Kuumaa ilmaa johdetaan tunneliin joko tunnelin jommasta kummasta päästä tai keskeltä tai osastoittain.

Yhteen tunneliin mahtuu 5 - 15 rullakkoa. Tunneli voi olla jopa 15 m pitkä, ja kuivuri koneistoineen vielä noin 4 - 6 m pitempi. Ilmavirta voi tunnelissa kulkea samaan tai päinvastaiseen suuntaan kuin rullakot, tai vaiheittain eri suuntiin. Yleensä tunnelin alkupäässä ilmavirta kulkee samaan suuntaan kuin rullakot ja loppupäässä vastakkaiseen suuntaan.

Kuivureita, joissa kuivattava materiaali levitetään kuljettimelle, käytetään ulkomailla yhä enemmän juurikkaitten, porkkanan, sipulin ja perunan kuivaukseen (kuva 3.3). Tällaiset kuivurit säästävät työtä ja kuivumispinnat pysyvät kauniina. Kuivurit sovel-tuvat parhaiten suurimittaiseen, tietyn yhden kasvin kuivaukseen. Ne eivät sovellu yhtä hyvin yrityksiin, joissa vaihdetaan usein raaka-ainetta ja kuivausolosuhteita, koska tällöin laitteisto on aina säädettävä uudestaan raaka-ainetta vaihdettaessa.


Kuva 3.3 Kuivuri, jossa kuivattava materiaali kulkee kuljettimien avulla kuivaustunnelin läpi.

Tuore raaka-aine lastataan levittimeen, joka levittää materiaalin tasaisesti melko paksuksi kerrokseksi (7 - 15 cm) kuljettimelle, joka on esimerkiksi teräsverkkoa tai muuta rei'itettyä materiaalia. Kuivurissa voi olla useita perättäisiä kuivaushihnoja, yleensä ainakin kaksi. Hihna voi olla 9 - 18 m pitkä ja 1,8 - 3 m leveä. Suurissa kuivureissa hihnoja on kolme tai useampia. Kuuma ilma virtaa hihnan ja kuivattavan materiaalikerroksen läpi, yleensä ylöspäin ensimmäisessä vaiheessa ja alaspäin viimeisessä vaiheessa. Ilmaa voidaan ottaa talteen ja kierrättää, jolloin energiaa säästyy.

Jakamalla kuivuri osiin voidaan säädellä ilman lämpötilaa, kosteutta ja hihnan nopeutta eri vaiheissa. Kun kuivurissa on kaksi hihnaa, voidaan jälkimmäisellä hihnalla kuivata materiaalia paksumpina kerroksina. Näin kuivuminen on tasaisempaa, ja kuivuri vie vähemmän tilaa. Siirrettäessä kuivattavaa materiaalia hihnalta toiselle materiaali sekoittuu ja mahdolliset paakut hajoavat. Haittana hihnojen määrän lisäämisessä on laitteiston monimutkaistuminen ja kustannusten kasvaminen, samoin tilan tarve kasvaa, jos hihnoja on hyvin monta. Ihanne-mallia ei ole, vaan tuottajan on itse päätettävä, minkälainen kuivuri sopii parhaiten hänen prosessiinsa, tiloihinsa ja budjet-tiinsa.

Vihannesten kuivauslämpötila tällaisessa kuivurissa on alkuvaiheessa 95 - 127 oC, keskivaiheessa 71 - 104 oC ja loppuvaiheessa 54 - 82 oC.

Sivun alkuun.


6.4.3 Lavakuivurit


Lavakuivureita käytetään ulkomailla yleensä esikuivatun tuotteen kuivaamiseen lopulli-seen kosteuteensa. Esimerkiksi materiaali voidaan kuivata 10 -15 %:n kosteudesta 3 - 6 %:n kosteuteen. Lavakuivureita käytetään tähän tarkoitukseen, koska niitten avulla voidaan poistaa pieni määrä tiukasti sitoutunutta kosteutta taloudellisemmin kuin muilla kuivureilla ja aiheuttamalla mahdollisimman vähän lämpövaurioita. Sopiva kuivauslämpötila on 38 - 49 oC ja ilman nopeus 33 m/min. Vaikka kuivausaika voi olla pitkä, jopa 36 tuntia, kustannukset eivät nouse korkeiksi, koska kuivurilaitteisto on halpa.

Lavakuivausta käytetään myös muihin tarkoituksiin. Sen avulla voidaan tasata kuivatun materiaalin kosteutta. Lavakuivuria voidaan käyttää myös loppuvaiheen kuivaukseen, jotta kuivaus muissa kuivureissa voidaan järjestää joustavammin. Lisäksi lavoja voidaan käyttää varastoina.

Lavakuivuri muodostuu laatikosta, jossa on teräsverkosta tai vastaavasta materiaalista tehty välipohja. Kuivattava materiaali levitetään tämän välipohjan päälle. Pohja voi olla esimerkiksi 45o :n kulmassa, jotta kuiva tuote saadaan helpommin ulos. Lasti voidaan purkaa myös kuljettimien avulla. Lämmintä ilmaa johdetaan alhaalta ylöspäin pohjan ja esikuivatun materiaalin läpi. Kostuneesta ilmasta voidaan poistaa vettä vedenerotus-laitteen tai kuivausaineen (esim. silikageelin) avulla. Sisämitat voivat olla esimerkiksi leveys 0,9 - 1,2 m, pituus 1,5 - 2,4 m ja syvyys 1,5 - 1,8 m. Esimerkiksi sipuliviipalei-ta kuivattaessa sopiva tuloilman lämpötila on 38 - 54 oC ja perunapaloja kuivattaessa hieman korkeampi, jopa 60 oC.

Lavakuivuri on suhteellisen halpa ja varmatoiminen. Kuivuminen ei kuitenkaan ole tasaista, vaan kuivuminen alkaa pohjalta ja etenee pintaan. Kuivattavaa materiaalia onkin käänneltävä ja ilman puhallusta säädeltävä tarpeen mukaan. Lavakuivurin täyttö ja tyhjennys on usein vaikea automatisoida.

Sivun alkuun.

6.4.4 Pakkaskuivaus

Pakkaskuivauksessa raaka-aine esikäsitellään kuten muitakin kuivausmenetelmiä käytettäessä ja sitten se pakastetaan. Vesi poistetaan jäädytetystä materiaalista muuttamalla se suoraan kiinteästä olomuodosta höyryksi (sublimoituminen, kuva 3.5). Muutosta nopeutetaan siirtämällä kuivaimeen muutoksessa tarvittavaa energiaa sekä poistamalla syntyvä höyry kuivaimen ulkopuolelle tyhjöpumpulla, jolloin kokonaispaine pysyy riittävän alhaisena. Kuivaus tapahtuu miedolla lämmöllä tyhjiössä. Kutis-tuminen on vähäistä, samoin lämmön aiheuttamat vauriot, ja kuivatusta materiaalista tulee huokoista ja helposti kostuvaa. Pakkaskuivattu tuote palautuu nopeasti ja täydellisemmin ennalleen kuin ilmakuivattu tuote. Pakkaskuivattu tuote on usein myös rakenteeltaan ja väriltään paremmanlaatuista. Pakkaskuivattuja tuotteita käytetään etenkin pikaruokavalmisteissa.

Pakkaskuivaus on kuitenkin hyvin kallis menetelmä, joten sitä tulisi käyttää vain, kun kuivattava materiaali on hyvin altista lämpövaurioille tai kun lopputuotteelta vaadittava korkea laatu oikeuttaa korkeammat kustannukset. Lisäksi pakkaskuivatut tuotteet vaativat erikoispakkaukset (Al-laminointi). Muuten niitten laatu huononee nopeasti, sillä ne hapettuvat herkästi. Pakkaskuivausta käytetään jonkin verran esimerkiksi ruohosipulin ja sienten kuivaukseen. Pakkaskuivauksessa tarvittavat laitteet ovat hyvin eri-laisia sen mukaan, mitä kuivataan ja paljonko kuivataan päivittäin. Tärkeitä työvaiheita ovat esikäsittely, pakastaminen, pakkaskuivaus ja pakkaaminen.

Pakkaskuivain koostuu kuivaustilasta, kylmähyllyistä, tyhjiöjärjestelmästä, lämmitys- ja/tai jäähdytysjärjestelmästä, jäähdyttimestä ja ohjauspaneelista. Kuivattavat tuotteet asetetaan pakastettuina kuivaushyllyille (10 - 20 kg/m2), minkä jälkeen kuivaustilaan imetään tyhjiö (10 - 130 Pa) tyhjöpumpun avulla. Tyhjiö pidetään vakiona. Hyllyjä lämmitetään (20 - 200 oC) nesteen tai höyryn avulla. Sublimoituminen alentaa jään lämpötilaa, ja tuotteen pintalämpötila pidetään halutulla tasolla (20 - 80 oC).

Sivun alkuun.

6.4.5 Ilmakuivaus

Sivun alkuun.

6.4.6 Jälkikäsittely

Kuivauksen jälkeen tuote jäähdytetään, jotta se ei ime kosteutta ilmasta. Jälki-käsittelytiloissa ilman suhteellisen kosteuden tulisi olla alle 30 %.

Usein asiakas haluaa kuivatun kasviksen tietyn kokoisina paloina tai hiukkasina. Kuivattu materiaali seulotaan, jolloin saadaan poistettua liian hieno aines ja liian suuret palat. Tämän jälkeen materiaalista poistetaan vieraat aineet, värivirheiset palat ja muut roskat (esim. kuoren tai varren palat). Tämä tehdään yleensä käsin kuljettimella liikkuvasta (5 - 6 m/min) materiaalista. Metalliroskat voidaan poistaa magneettisilla laitteistoilla.

Kuivattu tuote pakataan joko sellaisenaan tai jatkokäsitellään. Se voidaan hienontaa rouheeksi, hiutaleiksi tai jauheeksi. Tuotteesta voidaan tehdä myös seoksia muitten tuotteitten kanssa esimerkiksi asiakkaan tilauksen mukaan.

Jos tavoitteena on korkealuokkainen tuote, niin jatkokäsittelyssä tarvitaan erikoiskoneita (murskaus, hienonnus, lajittelu). Koska satokausi on usein lyhyt, toiminnot on suunniteltava ja järjestettävä huolellisesti. Kaikissa tiloissa tulee noudattaa varsin tiukkoja työ- ja tuotehygieenisiä vaatimuksia. Kuljetusmatka käsittely-yksikköön ei saa olla liian pitkä. Kuivaamoa suunniteltaessa kannattaa ottaa yhteyttä kunnan elintarvikeviranomaisiin.

Kuivaamossa tarvitaan yleensä seuraavat joustavasti toisiinsa liittyvät tilat koneineen ja laitteineen:

1) esikäsittelyhalli
2) kuivaamo
3) kuivatun tuotteen välivarasto (15 - 20 oC, jatkokäsittelyn ajoitus ja nopeus vaikuttaa tilan tarpeeseen)
4) jatkokäsittely- ja jalostustilat
karkean jatkokäsittelyn tila
lopullisen myyntituotteen jalostus ja pakkaus
5) valmiiden myyntituotteiden varasto (15 - 20 oC)

Sivun alkuun.

Edellinen sivu.