Neben den klassischen Vorbehandlungsschritten werden vermehrt ergänzende und innovative Verfahren eingesetzt. Beispielsweise Fermentation zur Modifikation bioaktiver Inhaltsstoffe, Gefriertrocknung für besonders schonende Wasserentfernung oder Mikrowellen- Vakuumtrocknung, um Trocknungszeiten deutlich zu verkürzen. In Kombination mit den klassischen Vorbehandlungsverfahren, können maßgeschneiderte Prozessketten entwickelt werden, die sowohl hohe Ausbeuten als auch Stabilität und sensorische Qualität sichern.

Funktion:

• Modifiziert bioaktive Inhaltsstofe durch mikrobielle Enzyme ® Erhöhung der Bioverfügbarkeit oder Abbau antinutritiver* Komponenten
• Kann Aroma und sensorische Eigenschaften verbessern

** natürliche Verbindungen, die in bestimmten Lebensmitteln vorkommen und die Aufnahme von Nährstoffen im Körper beeinträchtigen oder verhindern können

Anwendung: Besonders bei Kräutern wie Lavendel, Pfefferminze oder Hanfblättern zur Milderung bitterer Noten oder Verbesserung antioxidativer Eigenschaften

Relevanz:

• Fermentierte Extrakte zeigen oft höhere Stabilität und verbesserte physiologische Wirkungen, z.B.: gesteigerte antioxidative Aktivität
• Relevant für funktionelle Lebensmittel oder Phytopharma

Methoden:

• Milchsäuregärung, z.B.: mit Lactobacillus spp.
• Ko-Fermentation mit Hefen für Aromaentwicklung
• Kontrollierte Fermentationszeiten und Temperaturen (typisch sind 25 – 37°C, mehrere Tage)

Dauer: Typisch 1-7 Tage, abhängig von Mikroorganismus, Temperatur und gewünschter Wirkung

Vorteile:

• Verbesserung der Bioverfügbarkeit
• Reduktion antinutritver Komponenten und Verbesserung des Aromas
• Kann antioxidative Aktivität steigern und funktionelle Eigenschaften verbessern

Nachteile:

• Längere Prozessdauer als rein physikalische Vorbehandlungen
• Bedarf an kontrollierten Bedingungen (Temperatur, pH, mikrobielle Reinheit)
• Ergebnis stark abhängig vom verwendeten Mikroorganismus und Rohmaterial

Funktion:

• Entfernt Wasser unter Vakuum und niedriger Temperatur ® Schonung flüchtiger und hitzeempfindlicher Wirkstoffe
• Verhindert strukturelle Schäden und minimiert Oxidation

Anwendung: Häufig für hochwertige Pflanzenextrakte wie ätherische Öle oder polyphenolreiche Extrakte, wie Lavendel und Thymian.

Relevanz:

• Liefert Pulver mit sehr geringer Restfeuchte und sehr guter Rehydrierbarkeit ® ideal für spätere Verkapselung
• Erhält weitgehend Aroma, Farbe und Wirkstoffprofil

Methoden:

• Vorkühlen / Einfrieren bei -20°C bis -80°C
• Sublimation des Eises unter Vakuum (< 1 mbar)
• Sekundärtrocknung zur Entfernung gebundenen Wasseres

Dauer: Typisch 12-48 Stundedn, abhängig von Probemenge und Temperaturprofil

Vorteile:

• Sehr schonend, erhält Aroma, Farbe und Wirkstoffprofil nahezu vollständig
• Pulver hat sehr geringe Restfeuchte und sehr gute Rehydrierbarkeit
• Minimale Oxidation und strukturelle Veränderungen

Nachteile:

• Sehr energie- und kostenintensiv
• Lange Prozessdauer
• Aufwendige Anlagentechnik, begrenzte Skalierbarkeit

Funktion:

• Kombination von Mikrowellenenergie und Vakuum zur schnellen Wasserentfernung bei niederigen Temperaturen
• Erzeugt poröse Strukturen ® bessere Rehydrierungseigenschaften

Anwendung: Besonders für hitzeempfindliche Pflanzenwirkstoffe, bei denen klassische Heißlufttrocknung zu Aromaverlusten führt.

Relevanz:

• Kürzere Trocknungszeiten als Gefriertrocknung bei ähnlicher Produktqualität
• Energieeffizienter als rein konvektive Verfahren

Methoden:

• Einstellung von Mikrowellenleistung (100W – 1000W) und Vakuumdruck (< 50bar)
• Kurze Prozesszeiten (typisch sind Minuten bis wenige Stunden)

Dauer: Minuten bis wenige Stunden, je nach Leistung und Materialdicke

Vorteile:

• Deutlich kürzere Prozesszeiten als Gefriertrocknung bei vergleichbarer Qualität
• Schonend für hitzeempfindliche Inhaltsstoffe
• Energieeffizienter als konventionelle Trocknungsmethoden

Nachteile:

• Technisch aufwendiger und weniger verbreitet in großem Maßstab
• Gefahr ungleichmäßiger Erwärmung ohne präzise Parametrierung
• Höhere Investitionskosten für kombinierte Mikrowellen- und Vakuumsysteme

Funktion: Senkung der Restfeuchte auf ein Lager- oder Prozessniveau, z.B.: vor Mahlen oder Extraktion

Anwendung:

• Universell einsetzbar für Kräuter, Samen und Blätter
• Oft als kostengünsitge Vorstufe zur Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung

Relevanz:

• Häufigste Trocknungsmethode industriell
• Jedoch Gefahr von Aromaverlusten und Farbveränderungen bei hohen Temperaturen

Methoden:

• Heißlufttrocknung bei 40-80°C, variable Luftgeschwindigkeit
• Optional: Stufen- oder Bandtrockner für kontinuierlichen Betrieb

Dauer: Stunden bis > 24 Stunden, abhängig von Temperatur, Luftfeuchte und Partikelgröße

Vorteile:

• Kostengünstig und industriell weit verbreitet
• Flexibel einsetzbar für unterschiedliche Pflanzenmaterialien
• Geeignet als Vorstufe für andere Trocknungsverfahren

Nachteile:

• Risiko von Aromaverlusten und Farbveränderungen durch hohe Temperaturen
• Weniger schonend für hitzeempfindliche bioaktive Inhaltsstoffe
• Qualitätseinbußen bei längerer Lagerung des Endprodukts möglich

Funktion:

• Dünnschichttrocknung auf transparenter Folie über heißem Wasser
• Wärmeübertragung erfolgt durch Kombination aus Infrarotstrahlung und Leitung
• „Selbstlimitierender“ Effekt: Sobald das Produkt trocken ist, reflektiert die Folie IR-Strahlen und Überhitzung wird verhindert

Anwendung:

• Trocknung von empfindlichen Pflanzenextrakten, Obst- und Gemüseprodukten sowie bioaktiven Substanzen (z.B.: Cannabinoide, Polyphenole, Vitamine)
• Besonders geeignet für Produkte, bei denen Farbe Aroma und Nährstoffe erhalten bleiben sollen

Relevanz:

• Bietet schonende Trocknung bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz
• Alternative zur Gefriertrocknung mit geringeren Kosten und besserer Skalierbarkeit
• Erhält thermolabile Wirkstoffe und verbessert die Produktqualität für Folgeprozesse wie Verkapselung

Methoden:

• Standardisierte RWD-Systeme in Lebensmittel- und Pharmabranche
• Kombination mit Vorbehandlungen wie Blanchieren oder Enzyminaktivierung möglich, um Produktqualität weiter zu stabilisieren

Dauer: wenige Stunden, oft schneller als Gefriertrocknung und vergleichbar mit MWVD

Vorteile:

• Gute Erhaltung von Farbe, Aroma und bioaktiven Komponenten
• Energieeffizienter und kostengünstiger als Gefriertrocknung
• Selbstlimitierender Effekt verhindert Überhitzung

Nachteile:

• Weniger verbreitet, Anlagen nicht überall verfügbar
• Dünnschichtverfahren, daher eingeschränkt für sehr große Materialmengen
• Anpassung an verschiedene Pflanzenmatrizes erfordert Prozessoptimierung

Funktion:

• Direkte Erwärmung der Produktoberfläche durch Infraroteinstrahlung
• Rasche Verdampfung von Wasser durch selektive Energieübertragung

Anwendung:

• Kräuter, Gewürze und andere pflanzliche Extrakte mit mittlerer Temperaturstabilität
• Wird häufig in Hybridprozessen (z.B.: IR+Heißluft) eingesetzt, um Trocknungszeiten zu verkürzen

Relevanz:

• Deutlich schnellere Trocknung als konventionelle Heißluftverfahren
• Erhalt bioaktiver Stoffe möglich, wenn Temperaturführung präzise gesteuert wird
• Bei empfindlichen ätherischen Ölen jedoch Risiko für Oberflächenüberhitzung und Aromaverluste

Methoden:

• Kombination verschiedener Wärmelängen (Nah-, Mittel-, Fern-IR) zur gezielten Erwärmung
• Einsatz als Vor- oder Nachtrocknungsschritt in Mehrstufenverfahren

Dauer: Minuten bis wenige Stunden, häufig als Hybridprozess mit Heißluft

Vorteile:

• Sehr schnelle Trocknung durch direkte Energieübertragung
• Gute Kombination mit anderen Verfahren zur Prozessoptimierung
• Potenziell besserer Erhalt bioaktiver Inhaltsstoffe als reine Heißlufttrocknung

Nachteile:

• Risiko der Oberflächenüberhitzung bei empfindlichen ätherischen Ölen
• Weniger gleichmäßige Trocknung als bei konvektiven Verfahren
• Präzise Steuerung erforderlich, um Qualitätsverluste zu vermeiden

Die Wahl eines geeigneten Trocknungsverfahrens für Pflanzenextrakte hängt stark von den Qualitätsanforderungen, der Wirtschaftlichkeit und dem Endanwendungszweck ab.

• Konvektive Trocknung ist industriell etabliert, kostengünstig und flexibel einsetzbar, jedoch mit Qualitätseinbußen bei hitzeempfindlichen Wirkstoffen
• Gefriertrocknung liefert die höchste Produktqualität (Aroma, Farbe, Wirkstoffprofil), ist aber zeit- und kostenintensiv und wird daher primär für hochwertige Anwendungen eingesetzt
• Mikrowellen-Vakuumtrocknung und Refractance Window Drying stellen moderne Alternativen dar, die kurze Prozesszeiten mit guter Erhaltung bioaktiver Inhaltsstoffe kombinieren und zunehmend an Bedeutung gewinnen
• Infrarot-Trocknung bietet Vorteile in Hybridprozessen zur Prozessbeschleunigung, erfordert jedoch eine präzise Steuerung, um Überhitzung zu vermeiden

Für Hanf- und Lavendelextrakte, die reich an flüchtigen Aromastoffen und bioaktiven Komponenten sind, bieten Gefriertrocknung und RWD meist den besten Kompromiss aus Qualitätserhalt und technischer Machbarkeit, während konvektive Trocknung vor allem als Vorstufe oder bei geringeren Qualitätsanforderungen genutzt wird [70]