Auswirkungen einer Mikrowellen-Vorbehandlung auf Trocknungskinetik, Stofftransport und thermodynamische Eigenschaften von Barhi-Datteln während des Trocknungsprozesses

Warum diese kleinen Früchte wichtig sind

Barhi-Datteln sind kleine, goldene Früchte, die im Nahen Osten und darüber hinaus wegen ihrer Süße, ihres weichen Bisses und ihrer guten Nährwerte geschätzt werden. In ihrem frühen, knackigen Khalal-Stadium verderben sie jedoch schnell, weil sie viel Wasser und Zucker enthalten, die Mikroben anziehen. Diese Studie stellt eine praktische Frage mit großen Auswirkungen für Landwirte und Lebensmittelunternehmen: Kann ein kurzer Mikrowellenimpuls vor dem Trocknen die Barhi-Datteln schneller, gleichmäßiger und mit weniger Energieverlust trocknen lassen?

Vom Frischobst zum haltbaren Snack

Um das zu untersuchen, arbeiteten die Forscher mit dünnen Scheiben von Barhi-Datteln. Einige Scheiben wurden wie üblich in Heißluft getrocknet, während andere zunächst eine kurze Mikrowellenbehandlung erhielten und dann unter den gleichen Heißluftbedingungen getrocknet wurden. Sie testeten drei Trocknungstemperaturen und drei Luftgeschwindigkeiten und verfolgten genau, wie viel Wasser die Früchte im Laufe der Zeit verloren und wie schnell das geschah. Durch den Vergleich der beiden Gruppen konnten sie feststellen, ob der Mikrowellenschritt tatsächlich verändert, wie sich Feuchtigkeit vom Inneren der Frucht zur umgebenden Luft bewegt.

Die Trocknung beschleunigen

Die erste eindeutige Erkenntnis betrifft die Zeit. Über alle Temperaturen und Luftgeschwindigkeiten hinweg erreichten die mikrowellenvorgebehandelten Scheiben das Zieltrockenheitsniveau 18–21 Prozent schneller als unbehandelte. Unter den langsamsten, mildesten Bedingungen sank die Trocknungszeit von etwa drei Tagen auf etwas mehr als zwei; selbst unter den härtesten Bedingungen reduzierte der Mikrowellenschritt die Zeit um mehrere Stunden. Im frühen Trocknungsstadium zeigte sich die größte Beschleunigung: Mikrowellenbehandelte Scheiben gaben zu Beginn Wasser schneller ab, was darauf hindeutet, dass die Vorbehandlung Wege für den Feuchtigkeitsaustritt geöffnet hat. Für eine Fabrik, die Tonnen von Datteln trocknet, kann diese Zeitersparnis in geringere Kosten und höhere Durchsatzraten übersetzt werden.

Der Weg des Wassers

Hinter diesen Zeitgewinnen steht eine Erklärung dafür, wie sich Wasser in der Frucht bewegt. Mit bekannten Gleichungen zur Beschreibung der Diffusion — also wie sich Moleküle von feuchteren zu trockeneren Bereichen ausbreiten — schätzte das Team, wie leicht sich Feuchtigkeit durch das Fruchtfleisch bewegen kann. Die mikrowellenbehandelten Scheiben zeigten eine bis zu etwa drei- bis viermal höhere interne Wassermobilität als unbehandelte Scheiben, insbesondere bei höheren Temperaturen und Luftgeschwindigkeiten. Kennwerte dafür, wie stark der Luftstrom an der Oberfläche diese Bewegung unterstützt oder hemmt, verbesserten sich ebenfalls, was darauf hindeutet, dass Wasser nicht nur schneller im Inneren wandert, sondern auch effektiver an der Oberfläche abgeführt wird. Als die Wissenschaftler mehrere einfache mathematische Kurven zur Beschreibung des Trocknungsverhaltens testeten, passte eine flexible „logarithmische“ Kurve in beiden Gruppen am besten zur Realität; bei den mikrowellenbehandelten Proben war die Übereinstimmung jedoch etwas glatter — ein weiteres Zeichen für gleichmäßigere Trocknung.

Was die Energiewerte aussagen

Die Studie ging weiter und betrachtete die „thermodynamische“ Seite des Trocknens — wie viel Energie benötigt wird, wie geordnet die Wassermoleküle sind und ob der Prozess spontan ablaufen kann. Die Zahlen zeigten, dass das Trocknen dieser Datteln immer eine Wärmezufuhr erfordert; der Prozess ist endotherm und nicht spontan, das heißt, er läuft nicht ohne externe Energiezufuhr ab. Mikrowellenbehandelte Scheiben hatten geringfügig höhere Werte für die Aktivierungsenergie, also die Energie, die nötig ist, damit Wasser zu bewegen beginnt, zeigten aber gleichzeitig leicht niedrigere Gesamtwerte der freien Energie. Alltäglich ausgedrückt: Der Mikrowellenschritt verändert die Struktur der Frucht so, dass Wasser, einmal erwärmt, leichter entweichen kann. Das deutet auf eine bessere Energienutzung hin: weniger verschwendete Wärme und mehr davon, die direkt in das Heraustreiben der Feuchtigkeit gesteckt wird.

Alles zusammengeführt für die Praxis

Für Erzeuger, Verarbeiter und auch Konsumenten, die Dattelsnacks mögen, ist die Botschaft klar. Eine kurze Mikrowellen-Vorbehandlung vor der Heißlufttrocknung hilft Barhi-Datteln, schneller und gleichmäßiger zu trocknen und bietet gleichzeitig Potenzial für bessere Energieeffizienz. Das Verhalten der Frucht während der Trocknung wird vorhersehbarer, sodass Ingenieure Geräte und Zeitpläne so gestalten können, dass Verderb und Energieverschwendung minimiert werden. In Regionen, in denen Datteln ein wichtiges Lebensmittel und Einkommensquelle sind, kann diese Feinabstimmung dazu beitragen, eine empfindliche, sehr verderbliche Frucht in ein stabiles, hochwertiges Produkt zu verwandeln, das weiter transportiert, länger haltbar ist und mehr Menschen erreicht, ohne seine natürliche Süße zu opfern.

Zitation: Alqahtani, N., Fikry, M. Impact of microwave pretreatment on drying kinetics, mass transfer and thermodynamic characteristics of Barhi dates during drying process. Sci Rep 16, 9022 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39727-6

Schlüsselwörter: Barhi-Datteln, Mikrowellentrocknung, Lebensmittelkonservierung, Trocknungseffizienz, Nachernte-Technologie