Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung

Hier geht es um die sicherlich idealste, aber auch aufwändigste Idee, Lebensmittel sehr lange haltbar zu machen.

Motiv und wissenschaftliche Hintergründe

Platz- und Gewichtseinsparung

Lebensmittel bestehen zunächst einmal aus Wasser. Unmengen an Wasser. Dann kommt lange nichts und schließlich all die Stoffe, die in dem Wasser gelöst oder suspendiert sind. Die machen vom Gesamtgewicht des Lebensmittels manchmal weniger als 10% aus! So bestehen etwa Erdbeeren zu 90% aus Wasser, Gurken aus bis zu 98% und selbst Fleisch zu 2/3 bis 3/4 aus Wasser. Ich habe beispielsweise einen Brokkoli getrocknet und dieser hatte dann gerade noch 14% (!) seines ursprünglichen Gewichts! Vorher hätte er das Gefrierfach eines Kühlschranks ausgefüllt, danach die Größe einer Zigarettenschachtel. Hätte man ihn auch noch gemahlen und gepresst, hätte der komplette Brokkoli in einer Streichholzschachtel Platz gehabt! Man muss sich vorstellen, dass z.B. 1kg Tomatenpulver das Trockenergebnis von 10 - 15 kg Tomaten sind! Oder jeder kennt die Gewichtsverhältnisse zwischen einer kleinen, federleichten "Tüte, in der es raschelt" und einer ganzen Schüssel voll Kartoffelpüree, die daraus wird: glücklicherweise sind Kartoffelflocken ein Trockenlebensmittel, das es schon sehr billig zu kaufen gibt. Der Gewichts- und Volumenverlust durch völligen Wasserentzug ist derart drastisch, dass ich mir vorstellen kann, dass eine Familie mit 2 Kindern von einem Kleintransporter voll sogar Jahre (!) leben könnte.

Sterilität und chemische Indifferenz

In einem System völlig ohne Wasser lebt nichts mehr.
Während es unter den sogenannten Extremophilen (http://de.wikipedia.org/wiki/Extremophile) z.B. Mikroben gibt, die Wassertemperaturen über 100 °C aushalten (unter hohem Wasserdruck in vulkanischer Tiefsee), gibt es faktisch kein Lebewesen, das, ohne Wasser vorzufinden und selbst Wasser zu enthalten, leben kann. Zwar bilden manche Bakterien und Pilze trockenresistente Sporen, Sporen sind aber gleichsam "mumifizierte Tote" in der Warteschleife. Sie "leben" nicht wirklich, sondern können später keimen, wenn sie wieder mit Wasser in Berührung kommen. Lebende Keime sterben bei der Totaltrockung eines Lebensmittels komplett ab, ein Teil der Sporen überlebt die Trocknung ebenfalls nur kurzzeitig und stirbt im Laufe der Lagerung ab und lediglich eine Rest-Sporenzahl (die auch in dem frischen Lebensmittel schon vorhanden war) mag auch nach langer Lagerung noch keimfähig sein.

Gewissermaßen basieren - außer dem Einwecken und dem Bestrahlen - auch die anderen Konservierungtechniken darauf, dass man Mikroben das lebensnotwendige Wasser verweigert: Beim Einfrieren wird das Wasser zwar nicht entzogen, aber immobilisiert, indem man es kristallisiert. Beim Einlegen in Salz oder Zucker wird den Mikroben das Wasser in ihrem Organismus durch osmotischen Druck entzogen, sie sterben ab. Aus dem selben Grund kann ein Schiffbrüchiger nicht überleben, indem er Meerwasser trinkt, sondern diese Salzlake würde umgedreht sogar noch das bisschen Wasser aus seinen Körperzellen entziehen: er vertrocknet, wenn er Meerwasser trinkt.

Neben dem Schädlings-induzierten Nahrungsverderb durch Bakterien, Viren, Schimmelpilze oder Fraßinsekten, verdirbt Nahrung aber auch durch chemische Reaktionen. Und zwar durch Substanzen von außerhalb, namentlich Sauerstoff, sowie durch chemische Interaktion seiner eigenen Bestandteile, vermittelt durch Wasser als Lösungsmittel. Bei einer Totaltrocknung mit anschließendem Vakuumverpacken wird beides entzogen: Wasser und Sauerstoff. Übrig bleiben würden nun noch mögliche Festkörperreaktionen, die bei höheren Temperaturen auch ohne Wasser und Sauerstoff ablaufen. Wenn man die Lebensmittel nicht gerade auf eingeschalteten Herdplatten lagert, werden solche Reaktionen aber nicht stattfinden können. Wie sehr aber selbst geringe Wasserreste die Lagerstabilität eines Lebensmittels noch beeinflussen können, zeigen Erkenntnisse aus der Langzeitlagerung von Milchpulver: die etwa 4% Restwasser können dazu führen, dass bei häufigen Temperaturwechseln die einst mikrokristalline Laktose (Milchzucker) zu größeren Kristallen reakristallisiert. Das ist keine Veränderung im chemischen Sinne, aber im physikalischen: die daraus hergestellte Milch ist "sandig, griesig", man spürt die nun größeren Laktosekristalle auf der Zunge. Entzieht man dem Milchpulver auch dieses Restwasser noch, bleibt auch selbst diese physikalische Langzeitveränderung noch aus.

Von dramatischer Bedeutung ist der Fettverderb. Ist Fett wasserhaltig (Butter), sind fettspaltende Enzyme, Lipasen, aktiv, die zu einer "Lipolyse" führen, der Spaltung von Fett in kurzkettige Fettsäuren. Eine solche ist z.B. Buttersäure, die den ranzigen Geruch verdorbener Butter ausmacht. Dabei gibt es anearobe Lipasen wie auch solche, die Luftsauerstoff sozusagen katalytisch auf das Fett übertragen, ebenso wie Schwermetallionen das tun (Kupfer z.B.). Ein Beispiel einer Dose Schweineschmalz von 1948 (http://www.welt.de/vermischtes…hren-noch-geniessbar.html), das noch genießbar war, zeigt, dass allein schon der Entzug von Sauerstoff verhindert, dass über Jahrzehnte nennenswerte Mengen kurzkettiger Fettsäuren entstehen können. Das bedeutet, dass selbst Sahnepulver, wenn man es radikal nachtrocknet und dann vakuumverpackt, nahezu ewig haltbar werden muss (die offiziellen Haltbarkeiten von Trockenmilch "unter freiem Himmel" werden mit steigendem Fettgehalt immer kürzer: Magermilchpulver --> Vollmilchpulver --> Sahnepulver 50% Fett --> Sahnepulver 75% Fett).

Vakuumtrocknung - physikalischer Hintergrund

Wasser siedet bei 100 °C. Einschränkung: dies gilt für den Planeten Erde, ungefähr auf Meeresniveau. Das heißt freilich nicht, dass Wasser überhaupt erst bei 100 Grad verdampft. Sondern der Dampfdruck steigt langsam mit der Temperatur an, ja selbst Eis hat bereits einen gewissen Dampfdruck, um dann am Siedepunkt sprunghaft anzusteigen. Die Druckabhängigkeit des Siedepunkt bedeutet, dass Reinhold Messner auf dem Mount Everest partout seine weißen Bohnen nicht weichbekommt, denn Wasser siedet dort bereits bei 70 Grad! Bzw., er müsste sie dann verdammt lange garen, bis die mal essbar werden. Umgedreht verkürzt man mit dem Trick des Schnellkochtopfes die Garzeit, indem man den Siedepunkt des Wassers durch künstliche Druckerhöhung auf bis zu 115 Grad steigert.

Setzt man Wasser also unter verminderten Druck, senkt man dessen Siedepunkt. Bereits mit einer billigen Wasserstrahlpumpe am Wasserhahn kann man erreichen, dass Wasser bereits bei Handwärme kocht. Beim Sieden geht Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Dafür sind gewaltige Energiemengen nötig, die wir auf der Herdplatte dem kochenden Wasser ständig nachführen. Wird sie nicht nachgeführt, kühlt sich das noch flüssige Wasser durch den Wärmebedarf des verdampfenden Teils immer weiter ab: einen Schluck Wasser kann man, indem man ihn plötzlich unter Vakuum setzt, schlagartig gefrieren! Führen wir dem gefrorenen Schluck Wasser keine weitere Wärme zu, kommt die Verdampfung trotz Vakuum völlig zum Erliegen. Das ist der Grund, weshalb wir uns für die Vakuumtrocknung gründlich überlegen müssen, wie wir die entstandene Verdunstungskälte durch ständige Wärmezufuhr immer wieder ausgleichen.

Indem wir das zu trocknende Lebensmittel also unter Vakuum setzen, erreichen wir eine sehr schnelle Trocknung schon bei niedrigen oder gar sehr niedrigen Temperaturen. Dies verhindert schon all die Schäden, die wir einem Lebensmittel zufügen, wenn wir es unter Normaldruck durch Erhitzen oder durch "Vergessen auf dem Dachboden" trocknen. Davon abgesehen, dass das Lebensmittel bei den klassischen Trocknungsverfahren auch dem Sauerstoff, Bakterien und Pilzen, wie auch sonstigen Schädlingen wie Insekten ausgesetzt ist.

Eine Sonderform der Vakuumtrocknung ist die Gefriertrocknung. Diese wird vor allem eingesetzt, um natürlichen Lebensmitteln auch nach der Trocknung noch die natürliche Zellstruktur zu erhalten (eine gefriergetrocknete ganze Erdbeere z.B. sieht aus der Ferne wie eine frische Erdbeere aus, bis man dann merkt, dass sie fast gar nichts wiegt, als ob sie innen hohl wäre). Desweiteren, um getrocknete Flüssigkeiten wie etwa Kaffee porös und schnell löslich zu machen. Macht man dies mit natürlichen Lebensmitteln, erfordert dies dann aber eine Schockfrostung ("Schnellabkühlung"), weil sonst durch langsames Einfrieren die natürliche Zellstruktur schon hierbei zerstört würde. Theoretisch ist Gefriertrocknung auch ohne Vakuum möglich, dauert dabei aber dramatisch länger: würde man in einem sehr strengen Winter gefrorenes Fleisch in die Sonne legen, würde es innerhalb von Tagen völlig trocknen, ohne dabei aufzutauen. Auch energetisch ist Gefriertrocknung aufwändiger: Statt lediglich der Verdampfungswärme von Wasser muss man hier die Sublimationswärme zuführen, gewissermaßen die Summe aus Schmelzwärme und Verdampfungswärme, das Eis geht vom festen direkt in den gasförmigen Zustand über, ohne dabei zu schmelzen. Hat man im Winter wochenlang arktische Kälte, verschwinden auch kleine gefrorene Wasserpfützen allmählich: die extrem trockene Luft nimmt die winzigen Mengen Wasserdampf aus dem Eis begierig auf.

Wie entferne ich eigentlich den Wasserdampf endgültig aus dem System? Im Chemielabor gibt es den Vakuum-Exsikkator. Darin befinden sich die zu trocknende Substanz und ein Trockenmittel. Dieses Trockenmittel kann regenerierbar sein (Silicagel z.B.), schwer regenerierbar (Calciumchlorid) oder gar nicht regenerierbar (Phosphorpentoxid). Unglücklicherweise sind die radikalsten chemischen Trockenmittel die gar nicht regenerierbaren und damit sehr teuren. Völlig ohne Trockenmittel kommt man aus, wenn man den Wasserdampf an einer kalten Fläche kondensiert, die auf jeden Fall kälter sein muss als das zu trocknende Gut selbst. Aus der Temperatur der Kondensationsfläche kann man dabei eine Beziehung zu Trockenmitteln herstellen: eine kältere Kondensationsfläche ist vergleichbar mit einem besseren Trockenmittel. Entscheidend ist letztlich aber die Temperaturdifferenz, das Temperaturgefälle, zwischen dem zu trocknenden Gut und der Kondensationsfläche. Das heißt, hat das Gut (in der Gefriertrocknung) schon -20 °C, sollte die Kondensationsfläche dann schon -60 Grad kalt sein, damit sich was bewegt. Achte ich bei der Wärmezufuhr zum Ausgleich der Verdunstungskälte stets darauf, dass das Gut nicht kälter als Zimmertemperatur werden kann, komme ich auch mit -20°C an der Kondensationsfläche schnell voran.

In den nächsten Beiträgen geht es um den Bau einer Vakuumtrocknungs-Anlage und um verschiedene Baukonzepte, von primitiv bis ausgeklügelt.

Eine Einschränkung hat dieses Ideenprojekt vielleicht: es richtet sich an Leute, die basteln können und auch wollen. Es sind u.U. nicht viele, die sich zutrauen, eine Vakuumkammer zu bauen oder an einem Kälteaggregat herumzuschrauben. Dazu kommt, dass jemand in einer kleinen Behausung in einem Wohnblock so etwas kaum wird realisieren können und wollen. Es gibt aber eben auch genug Menschen hier, die, wie ich gesehen habe, ein eigenes Haus, eine Werkstatt oder zumindest genügend Freizügigkeit genießen können, in einer großen Wohnung vielleicht, aus der die inzwischen erwachsenen Kinder schon ausgezogen sind. Wenn man eine Vakuumtrocknungsanlage ganz edel und professionell ausführen will, wird das Ganze jedenfalls ziemlich groß und schwer.

Verschiedene Wege zu Vakuum, Beheizung und Kondensation

Eine Vakuumpumpe ist in jedem Fall unerlässlich. Die gehört aber auch zu den billigeren Anlagenteilen. Theoretisch genügt eine einstufige Drehschiebervakuumpumpe, wie sie z.B. von Kältetechnik-Firmen auf Ebay angeboten werden.

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Die hier abgebildete selbst ist eine sogenannte "China-Pumpe" und kostet gerade mal 55 Euro (Anbieter in Deutschland). Ich habe ebenfalls so eine und sie tut, was sie soll. Markenpumpen (Edwards, Vakuubrand...) stehen in Chemielabors und kosten ein vielfaches. Hier wäre deshalb die Neigung groß, eine gebrauchte zu kaufen. Und genau das sollte man im Falle einer Vakuumpumpe unterlassen! Gerade bei einer Pumpe aus dem Chemielabor wisst Ihr niemals, was die möglicherweise schon alles an ätzenden Gasen und Nebeln angesaugt hat. Die könnte im Innern schon weitgehend korrodiert sein und schon kurz vorm Kolbenfresser stehen. Im Labor erzeugen Drehschieberpumpen übrigens auch das Vorvakuum für Quecksilberdiffusionspumpen (Hochvakuumpumpen). Kauft Ihr eine billige China-Pumpe, habt Ihr zumindest die Garantie, die ist nagelneu, also sie hat noch keine Schweinereien angesaugt. Und wenn so eine billige Pumpe doch früher ausfällt, als sie sollte, ist es kein Weltuntergang. Man kann ihr Leben jedenfalls drastisch verlängern, indem man öfters einen Ölwechsel macht und dafür auch nicht gerade das billigste Öl kauft. So billig das Ganze anmuten mag, das erzeugte Vakuum läßt eine Wasserstrahlpumpe (die hier sowieso nicht infrage kommt) lächerlich erscheinen, die angeblich erreichbaren Vakua von z.B. 50 Mikrobar (0,05 mbar), werden allerdings nicht ganz ernst zu nehmen sein. Während Labor-Pumpen Flansch-Stutzen besitzen, haben solche Pumpen 1/4-Zoll-Anschlüsse für die Kältetechnik. So konfektionierte Schläuche gibt es ebenfalls in Ebay und diese lassen sich am anderen Ende dann beliebig reduzieren oder vergrößern oder mit Verteilerstücken noch Manometer, Vakuumschalter oder ähnliches anschließen. Auf jeden Fall braucht man zwischen Pumpe und Vakuumkammer einen Sperrhahn (oder Magnetventil), weil die Pumpe ja nicht ständig laufen muss, sondern nur um das Vakuum zu erzeugen und von Zeit zu Zeit einen möglichen Verlust auszugleichen. Beim Erreichen des gewünschten Vakuums schließt man zuerst den Hahn und schaltet dann die Pumpe aus (niemals umgedreht). Dementsprechend schaltet man beim Auffrischen des Vakuums zuerst die Pumpe ein und öffnet dann den Schieber. Anderenfalls könnte nämlich Pumpenöl in die Kammer gesaugt werden.

Beheizung:
Zum Ausgleich der Verdunstungskälte muss das Trockengut ständig beheizt werden, anderenfalls kühlt es sich immer weiter ab, bis die Verdunstung zum Erliegen kommt. Die klassische Vakuum- und Gefriertrocknung der Industrie legt das Gut deshalb in flacher Schicht auf beheizte Böden. Da das immer trocknere Gut zu einem immer schlechteren Wärmeleiter wird, dauert so eine Charge dann allerdings Tage. Die Mikrowellenbeheizung (dazu später) verkürzt die Dauer glatt auf ein Zehntel! Zum elektrischen Beheizen eines Bodens gibt es z.B. Heizfolien bei Conrad zu kaufen. Böden aus Metall reduzieren dann natürlich die nötige Anzahl solcher Folien, weil Metalle gute Wärmeleiter sind.

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Diese hat z.B. 35 Watt bei 12 Volt und kostet 10 Euro. In der Industrie wird im Falle beheizbarer Böden es oft so gemacht, dass das Heißgas der Kälteanlage zuerst zum Heizen der Böden verwendet wird, bevor es dann draußen herunter-ventiliert wird. Das ist energieeffizient aber natürlich aufwändig.

Das Mittel der Wahl, im Vakuum zu heizen, ist natürlich die Mikrowelle! Denn selbst Ideen wie etwa Wärmestrahlung aus Infrarotlampen sind nicht wirklich zielführend, weil sie das Gut ja auch nur oberflächlich erreichen und dieses im fast trockenen Zustand dann schon ein so schlechter Wärmeleiter ist, wie Styropor. Zu beachten ist dabei nur, dass Mikrowellen im Vakuum zu Plasmaentladungen führen können. Deshalb und auch aus anderen Gründen bevorzugen wir eine sogenannte Inverter-Mikrowelle. Die wird offenbar fast nur von Panasonic hergestellt und stellt tatsächliche Minimal-Leistungen um die 100 Watt zur Verfügung. Das erreicht sie durch einen Frequenzumrichter, der diese Bauart von Mikrowellenherd recht teuer macht. Eine so geringe Leistung verringert nicht nur die Gefahr von Plamsentladungen, sondern garantiert auch, dass der Dampfkondensator sicher niemals mehr Wasserdampf auf einmal bekommt, als er gerade abführen kann.
Auf diesen Geräten steht immer der Schiftzug "Inverter" und man sucht am besten geduldig in Ebay, bis man eine gebrauchte bekommt, am besten natürlich auch noch mit einem Defekt, der für unseren Zweck egal ist (Tür verzogen, Glas zerbrochen, Drehteller kaputt...). Dann nämlich bekommt man diese 150-Euro-Technik u.U. auch für 15.

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Zumal natürlich alle Basteleien irgendwie gefährlich sind, gilt hier im Speziellen die Warnung vor Hochspannung und natürlich vor Mikrowellen, wenn wir das Magnetron außerhalb des Gehäuses in Betrieb nehmen. Die Vakuumkammer, in die es später eingebaut wird, muss natürlich so gebaut werden, dass keine Mikrowellen nach außen dringen können, wie auch der Wasserdampf-Kondensator natürlich gegen die Mikrowellen abgeschirmt werden muss (durch Lochblech oder ähnliches).

Den Dampf abführen:
In der primitivst-möglichsten Bauart eines Vakuumtrockners könnte man mit einem klassischen Trockenmittel operieren (eben wie in einem Labor-Exsikkator), wie Silcagel, das man danach im Backofen regeneriert. Auch Silicagel ist bisweilen in Ebay in größeren Mengen günstig zu ersteigern.
Richtig erwachsen ist ein Trockner natürlich erst, wenn der Wasserdampf aus den Lebensmitteln an einer tiefkalten Fläche niedergeschlagen wird, wo er festfriert. Mir selbst kamen sogar Gedanken, gänzlich ohne Kältetechnik, etwa die Kälte eines strengen Winters auszunutzen, indem man irgendwie (mit einer elektrischen Luftpumpe) eiskalte Luft von draußen durch einen Wärmetauscher strömen lässt. Das wäre allerdings eine ziemliche Friemelei, davon abgesehen, dass man dann auch nur an strengen Frosttagen im Winter Lebensmittel trocknen könnte.

"On the fly" große Kältemengen erzeugen kann man nur mit einer leistungsstarken Kältemaschine. "Leistungsstark" bedeutet hier Kälteleistungen im Kilowattbereich, bzw. elektrische Anschlussleistungen mind. um die 1 kW.
Nun sind dezidierte Tiefkühl-Aggregate großer Leistung ausschließlich Anlagen fürs Gewerbe, so dass man auf die einzigen verfügbaren Leistungs-Anlagen für den Consumer-Bereich zurückgreifen muss, und das sind Klimaanlagen und Bautrockner. Ich habe inzwischen 2 Stück davon, die große bringt sage und schreibe 3,5 kW Kälteleistung (Anschlusswerte etwa 1,5 kW). Theoretisch ist dies eine Kälteleistung , die in 24 Stunden fast eine Tonne Eis erzeugen könnte.

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Dies ist ein Beispielgerät in genau dieser Leistungsklasse.
Kurz für Leser, die vielleicht gar nicht wissen, wie eine Kompressionskältemaschine funktioniert: ein Kompressor verdichtet ein Gas, dessen Siedepunkt weit unter 0 °C liegt. Ganz früher war das z.B. hauptsächlich Ammoniak (Siedepunkt -33 °C). Durch die Kompression erhitzt das Gas sich sehr stark. Diese Wärme wird durch einen starken Lüfter abgeführt, der das verdichtete Gas auf möglichst Raumtemperatur abkühlt. Da dessen Verdichtungswärme nun abgeführt wurde, kondensiert das Gas in der Anlage, es wird flüssig. Wird es nun entspannt, also wird der Druck von ihm genommen, verdampft es wieder und entzieht seiner Umgebung dabei genauso viel Wärme, wie es früher bei der umgedrehten Umwandlung von Gas in Flüssiggas an seine Umgebung abgegeben hatte. Da es im verdichteten Zustand dank des Gebläses nun aber schon recht kühl ist, wird es bei der Entspannung (Verdampfung) dann natürlich richtig grimmig kalt. Dieses entspannte tiefkalte Gas durchströmt einen Wärmetauscher, der dann z.B. im Fall einer Klimaanlage mittels Gebläse den Raum kühlt.

Am Beispiel meiner großen Anlage (alles was ich bisher gekauft habe, waren Schnäppchen - diese war ein Vorführgerät) kommt aus dem Gebläse ein kräftiger Luftstrom von etwa 5 °C. das ist Kühlschrank-Temperatur. Beim Abklemmen des Lüfters, wenn also dem Kältemittel-Verdampfer keine Wärme mehr zugeführt wird, kühlt dieser sich auf bis zu -30 Grad ab. Hier beginnt der Kompressor bereits zu "nageln". Das liegt daran, dass er nun flüssige Anteile des Kältemittels ansaugt. Für eine Mindest-Wärmelast am Kältemittel-Verdampfer muss man also stets sorgen, indem man z.B. verhindert, dass er kälter als -20 °C werden kann.

Und wie nutze ich nun eine Klimaanlage für mein Projekt?
Dafür gibt es verschiedene Wege. Wer richtig professionell basteln kann, baut sich womöglich sogar eine zweistufige Anlage und erreicht damit Temperaturen von -50 oder gar -60 Grad. Den Kältemittel-Verdampfer als Teil der Kältemaschine kann man nun entweder direkt in die Vakuumkammer einbauen, oder aber er kühlt eine Kühlsole herunter, die dann durch einen Wärmetauscher im Innern der Vakuumkammer gepumpt wird. Im letzteren Fall hätte man (bei ausreichend viel Kühlsole) den Vorteil, dass gegen Ende des Trocknungsvorgangs die Kältemaschine Pausen machen kann, statt ständig laufen zu müssen. Dazu im folgenden Abschnitt mehr:

Wie löse ich das Problem des Leistungsüberschuss?
Was ist damit gemeint?
Eine gewöhnliche Kälteanlage ist unflexibel: sie kann nur Vollgas oder gar nicht, an oder aus, sonst nichts. Das liegt daran, dass der Motor ihrers Kompressors mit Wechselstrom betrieben wird und nicht "dimmbar" ist. Er beherrscht nur eine einzige Drehzahl und die steht in Beziehung zur Netzfrequenz von 50 Hertz. Zu Beginn der Lebensmitteltrocknung mag ja noch genügend Wasserdampf entstehen, um dem Kältemittel-Verdampfer des Aggregats genügend Wärmelast zu geben, damit der Kompressor keine flüssigen Anteile von Kältemittel ansaugt. Vor allem gegen Ende der Lebensmitteltrocknung aber entsteht kaum noch Wasserdampf, der den Kältemittel-Verdampfer nennenswert erwärmen könnte: die Anlage produziert ständig Kälte und die wird ihr nicht mehr abgenommen. So läuft die Kältemaschine außerhalb des optimalen Bereiches und es wird Strom verschwendet.
Die naheliegende Lösung des Problems ist: der Kältemittel-Verdampfer der Kältemaschine arbeitet nicht selbst in der Vakuumkammer, sondern kühlt eine bestimmte Menge Flüssigkeit herunter, die dann durch einen Wärmetauscher in der Vakuumkammer gepumpt wird. Ist dieses Flüssigkeitsdepot einigermaßen groß, kann die Kälteanlage sich ab und zu abschalten, bis die abgekühlte Flüssigkeitsmenge sich wieder nennenswert erwärmt hat. Bei gemäßigten Temperaturen von -20 Grad ist die Auswahl groß, es genügt Scheibenklar-Konzentrat. erzeugen wir mit einer Anlage -60 Grad, müsste natürlich schon anderes Zeug her, Methanol oder dergleichen. Diese Lösung wäre noch einigermaßen billig. Der Nachteil: ein zusätzlicher Kreislauf mit Pumpe und einem großen Flüssigkeitsbunker, der sehr gut wärmeisoliert werden muss.
Die zweite mögliche Lösung:
eine Inverter-Klimaanlage. Ganz ähnlich zur Inverter-Mikrowelle ist auch hier ein Frequenzumrichter verbaut, so dass der Motor des Kompressors sich auch ganz langsam drehen kann. Da dies immer Split-Anlagen sind, hätte man beim Verbauen des Kältemittel-Verdampfers in der Vakuumkammer auch noch den Vorteil, dass dieser eh schon separat ist und über Schnellkupplungen vom Rest der Kälteanlage trennbar. Nachteil: teuer (Neugeräte ab etwa 500 Euro) und man müsste die elektronische Drehzahlsteuerung umbauen.

Tiefkühltruhe?
Auch das wäre noch eine Improvisationslösung (mit Einschränkungen).
Da Haushaltskühltruhen und -kühlschränke nur geringe Kompressorleistungen haben (um die 100 Watt oder darunter), käme man definitiv nicht drum herum, damit erst einmal eine große Menge Kühlsole vorzukühlen, die man dann durch die Vakuumkammer pumpt. Die Menge der Kühlsole sollte hier noch größer sein, denn eine Kühltruhe würde kaum hinterherkommen, die im Prozess warm werdende Kühlsole ständig kalt zu halten (während eine leistungsstarke Klimaanlage das in kürzester Zeit erledigt).

Ich habe mir natürlich Gedanken gemacht, wie man Vakuumtrocknung auch so primitiv wie möglich ausführen könnte. Also ohne dass man sich gleich eine halbe Raumstation mit vielen surrenden Motoren und zischenden Ventilen baut.

Stellen wir uns mal vor, wir müssen auf aktive Beheizung, wie auch auf künstliche Kälte zum Kondensieren des Wasserdampfs verzichten.
Dann kommt das einfache Prinzip des guten alten Labor-Exsikkators zum Tragen. Dieser ist in aller Regel aus dickwandigem Glas und hat an der Oberseite einen breiten Planschliff für den Deckel, der ebenso einen Planschliff hat.

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Nachtrag der Moderation: Quelle des Bildes

Der ist so gebaut, dass eine Lochplatte aus Keramik den Raum in 2 Kammern teilt. Ganz unten steht eine Schale mit Trockenmittel und oben auf der Lochplatte eine Schale mit der Substanz, die getrocknet werden soll. Im Deckel befindet sich ein Gasanschlussstutzen zum Anschluss der Vakuumpumpe. Nachdem die Vakuumpumpe die Luft herausgesaugt hat, sinkt da drin der Siedepunkt von Wasser auf Zimmertemperatur oder noch darunter. Der aus dem Gut sofort austretende Wasserdampf wird von dem Trockenmittel absorbiert. Der Haken an der Sache ist nur, dass das zu trocknende Gut sich durch die Verdunstungskälte sehr stark abkühlt. Da es nicht aktiv beheizt wird, muss die durch das Glas eindringende Wärmestrahlung aus der Umgebung herhalten, um diese Verdunstungskälte immer wieder auszugleichen. Deshalb dauert so ein Trockenvorgang tagelang.

Vom Material her ist so ein Exsikkator natürlich sehr edel (im Labor muss ja auch alles aus Glas sein), wodurch er aber auch nicht ganz ungefährlich und für viele Anwendungen einfach zu klein ist. Für Lebensmittel darf es natürlich auch Metall sein. Deshalb läge es nahe, einfach einen möglichst großen Kochtopf zu nehmen. Denn der ist vakuumstabil und gut wärmeleitend. Der braucht nun noch einen ebenso stabilen Deckel und einen Anschlussstutzen für die Vakuumpumpe. Wer jetzt instinktiv einfach an einen großen Schnellkochtopf denkt, übersieht etwas: der Deckel eines Schnellkochtopfes enthält seitlich große Aussparungen, durch welche bei zu großem Überdruck der Dichtungsgummi nach draußen gedrückt wird, eine Art "Berstscheibe" zur Sicherheit. Wenn wir nun die Druckverhältnisse genau umkehren (innen Vakuum, außen Luftdruck), funktioniert so ein Deckel überhaupt nicht mehr, die Luft würde durch diese Aussparungen nach innen strömen. Dann also müsste man schon etwas basteln, um diese Aussparungen zu verschließen (dann aber dürfte er aus Sicherheitsgründen nicht mehr als Schnellkochtopf verwendet werden). Alternativ könnte man vielleicht eine dicke Platte aus Aluminium, Stahl oder starkem Plexiglas als Deckel verwenden. In letzterem Fall könnte man während des Vakuums auch noch in den Topf hineinsehen. Dicht bekommen könnte man den Deckel dann vielleicht mit Dichtungsgummi (plus Vakuumfett) und einer zusätzlichen Bügelvorrichtung, die den Deckel anpresst. Schnellkochtöpfe hatten früher solche Bügel. Viel einfacher wird das Ganze freilich, wenn man irgendwoher einen Schnellkochtopf bekommt, der statt dieser erwähnten Aussparungen am Deckelrand andere Sicherheitselemente hat und nicht mehr besonders modifiziert werden muss.

Als Alternative zu einem Kochtopf käme jeder Zufallsfund von Metallbehälter infrage, der ähnliche Eigenschaften hat: groß, "begehbar", vakuumfest und leicht dicht verschließbar, vielleicht irgend ein Druckbehälter aus irgend einer technischen Anlage.

Dann platzieren wir das zu trocknende Gut aber nicht, wie im Laborsexsikkator, über dem Trockenmittel, sondern füllen den Metallbehälter damit, zwecks besserer Wärmeübertragung, und legen das (ungiftige) Trockenmittel obenauf. Das können Silcagel-Säckchen sein, die allesamt nochmal in einen Stoffbeutel eingeschnürt werden. Dann, nach dem Evakuieren mittels Vakuumpumpe, stellen wir den ganzen Topf auf eine Heizung oder im Sommer in die pralle Sonne. Je nachdem, um wieviel Gut und um wie feuchtes Gut es sich handelt, wird man das Trockenmittel mehrmals austauschen und regenerieren müssen, bis das Gut völlig trocken ist.

Tuning:

Das größte Problem ist die schlechte Wärmeleitung des Guts, und zwar, umso schlechter, je trockener es wird.
Wenn wir den ganzen Prozess beschleunigen wollen, können wir uns vorher ein Metallgerüst bauen und gemeinsam mit dem Trockengut im Topf platzieren, um die Wärmeleitung durch das gesamte Gut zu verbessern: zum Beispiel eine Bodenplatte aus Stahl, aus der lauter Stahlstifte senkrecht nach oben ragen und das Gut "durchbohren". Dies wäre geeignet für Schüttgut, Pulver. Oder wir bauen uns für den Topf ein Gestell aus mehreren Böden, auf denen dann z.B. geschnittene Früchte oder Fleischscheiben liegen, mit direktem Wärmekontakt zum Metall. Wenn es uns gelänge, möglichst viele Etagenböden aus Lochblech, mit gutem Wärmekontakt zum Topf selber, übereinander anzuordnen, wäre so eine Topf-Anlage schon hervorragend zum Trocknen von Fleisch geeignet.

Zwar dauert, aufgrund der schlechten Möglichkeiten, das Trockengut zu erwärmen, das Trocknen recht lange, wie im Laborexsikkator ja auch. Man muss sich hier aber im Gegensatz zur Lufttrocknung keine Sorgen über einen möglichen Verderb während der Trocknungsdauer machen. Denn schon das Vakuum tötet Mikroben ab und der fortschreitende Wasserverlust erstrecht. Wir erinnern uns, dass ja auch in der klassischen Gefriertrocknung (ohne Mikrowellen, sondern mit beheizten Böden), so eine Charge Tage dauert.

Wann ist die Trocknung beendet?
Wir wiegen vorher immer das Trockenmittel. Wenn dann irgendwann selbst frisches Trockenmittel keinen Wasserdampf mehr bekommt, also nicht schwerer geworden ist, ist das Machbare, zumindest mit diesem Trockenmittel, erreicht. Wer mit seinem Geld nicht weiß, wohin, könnte sich auch noch Phosphorpentoxid besorgen und das Gut damit nachtrocknen. Silicagel sollte aber für Lebensmittel ausreichen und P2O5 trocknet dermaßen extrem, dass ein Stück Würfelzucker in einem Exsikkator mit P2O5 schon in die Verkohlung übergehen kann, weil in diesem ultratrockenem Vakuum dann sogar schon Wasserstoff- und Sauerstoffatome in den Zuckermolekülen sich zu freiem Wasser verbinden, wodurch Kohlenstoff zurückbleibt.

Ich hatte mal einen quick&dirty-Test gemacht, mit einem halben Liter Wasser. Auf der höchsten Leistungsstufe kam der, wie man es gewohnt ist, rasch zum Kochen. Auf der kleinsten Stufe (100 Watt) war das kalte Leitungswasser selbst nach Minuten erst mal handwarm. Das hatte mir sehr gefallen. Ich kann aber auch mal einen seriösen Test mit Messergebnissen machen.

Du musst auch dahingehend umdenken, dass im Vakuum völlig andere Verhältnisse herrschen. In einer normalen Mikrowelle taut gefrorenes Gut auf. Im Vakuum, wenn die tiefkalte Kondensationsfläche noch viel kälter als das Gut selbst ist, führen die Mikrowellen u.U. überhaupt nicht zu einer nennenswerten Erwärmung des gefrorenen Guts. Da die zugeführte Mikrowellen-Energie sofort in die Verdunstung von Eis umgesetzt wird. Erst, wenn das Gut wirklich trocken ist, kann es sich theoretisch durch die Mikrowellen erwärmen. Und auch das nur, wenn es fähig ist, Mikrowellen der jeweiligen Frequenz zu absorbieren. Ich würde Tests mit völlig trockenen Lebensmitteln machen, z.B. mit Brotscheiben oder Gemüse-Teilen, die ein paar Tage auf der Heizung lagen, bis sie staubtrocken sind.

Die Sharps habe ich mir mal angeschaut, sind ja sogar noch teurer, als Panasonic. Wie ich schon geschrieben habe, wartet man in Ebay mit etwas Geduld am besten auf eine gebrauchte oder noch besser defekte, wo der Defekt für unseren Zweck nichts ausmacht.

Von so etwas hab ich immer schon geträumt!

Wie schätzt Du die Kosten dieses Projekts ein(inklusive Energie)? Glaubst Du das es billiger kommt als sich seine Sachen einfach von einem darauf spezialisierten Betrieb trocknen zu lassen?

LG Wolfgang

Ich kann mir jetzt schwerlich vorstellen, dass man in einen Betrieb seine eigenen Lebensmittel bringen kann und denken, der gefriertrocknet das für ein paar Euro. Ist es ein Lebensmittelbetrieb, wäre es auch möglich, dass er keine fremden, ungeprüften Lebensmittel in die Anlage bringen darf. Und bei einer Holz-Vakuumtrocknungsanlage in Sägewerken oder großen Schreinereien/ Zimmereien müsste man sich dem Prozessablauf unterwerfen, der für das Holz vorgesehen ist. Soll das Holz eine definierte Restfeuchte behalten, wird der Unternehmer kaum aus reiner Menschenliebe die riesige Anlage für ein paar Lebensmittel weiterlaufen lassen.

Was das Ganze kosten würde, ist in diesem Fall außerordentlich variabel, weil es eine Bastelangelegenheit ist. Die Vakuumpumpe ist dabei die einzige Maschine, die man wirklich nagelneu kaufen muss, da geht kein Weg daran vorbei. Die bekommt man aber auch schon erheblich unter 100 Euro. Bei dem kältetechnischen Teil (Klimaanlage) genügt Gebrauchtware völlig und es ist nur noch eine Frage der Geduld und Zeit, ob man eine Gebrauchte für 150 Euro oder bei irgendeiner Haushaltsauflösung für 30 Euro bekommt. Inverter-Mikrowellen sind noch nicht sehr verbreitet und hier kann man eine Menge Geld meist nur dann sparen, wenn man eine defekte kauft, deren Defekt für unseren Zweck keine Rolle spielt. Also man kann sich die Teile so einer Anlage und das Werkzeug für 1500 Euro zusammenkaufen oder, wenn man geduldig sucht, bis man es irgendwo geschenkt bekommt, auch nahezu umsonst. Und selbst wenn man für die ganzen Teile 1000 Euro ausgeben würde, darf man sich immer noch als Vernunftmensch fühlen, gegenüber Leuten, die das Dreifache in eine Soundanlage für ihren VW Polo stecken (Rumms-Tschicki-Rumms-Rumms an der roten Ampel). Kommt mal die ganz heftige Weltwirtschaftskrise, wie in den 20er Jahren, werden die Ausgehungerten merken, dass sie ihren Rumms-Polo nicht essen können, während bei Menschen, die massiv vorgesorgt haben, der Bratenduft durchs Haus weht und die Kinder zum Nachtisch Heidelbeeren mit Sahne bekommen.

Wenn ich in einem der nächsten Beiträge das Konzept einer semiprofessionellen Anlage vorstelle, komme ich auch detailliert auf Beschaffung und Preise zu sprechen.

Ich weiss nicht ob ich Links posten darf, aber ich probiers.

http://paradiesgarten.org/anwe…ocknung/lohntrocknung.php

http://drytec-lohntrocknung.de/

http://www.freeze-dry-foods.co…echnologie/lohntrocknung/

Ab 30 kg kein Problem

In einem österreichischen Forum hab ich mal probiert eine Sammeltrocknung auf die Beine zu stellen-keine Chance-dort gibts andere Prioritäten !
Hier ist es wegen der grösseren Distanzen wahrscheinlich schwierig so etwas zu organisieren, aber unmöglich sicher auch nicht. Müsste sich ein erfahrener User des Themas annehmen.

Natürlich wäre mir was eigenes auch lieber aber ich fürchte bei meinem Basteltalent die Kosten.

LG Wolfgang

Auf der Strecke?

LG Wolfgang

Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass man so eine Lohntrocknung für nen feuchten Händedruck bekommt. Kennt da jemand Preise?

Da auch nach den Stromkosten gefragt wurde, möchte ich mal ein paar Zahlen nennen und Vergleiche ziehen.

Das in Lebensmitteln enthaltene Wasser ist streng physikalisch betrachtet flüssiges Wasser. Um flüssiges Wasser in Wasserdampf umzuwandeln, sind 2257 kJ Energie pro kg Wasser nötig. Um diesen Wasserdampf an einem anderen Ort zu kondensieren, muss dem 1 kg Wasserdampf genau diese Energiemenge wieder entzogen werden. Dies machen wir nach dem Prinzip einer Wärmepumpe, wenn wir eine Kältemaschine dafür benutzen. Da eine Wärmepumpe Wärme weder erzeugen, noch vernichten, sondern nur von a nach b transportieren muss, ist dafür nur etwas weniger als die Hälfte an elektrischer Antriebsenergie nötig. Nachdem der Wasserdampf kondensiert wurde, wird er auch noch gefroren. Dazu müssen 1 kg flüssigem Wasser 333,5 kJ Wärme entzogen werden (wir sehen schon, die Schmelzwärme, bzw. umgedreht Erstarrungswärme, ist eine viel kleinere Größenordnung als die Verdampfungswärme, bzw. Kondensationswärme). Rein physikalisch haben wir also 1 x Verdampfungswärme + ca. 1/2 x Verdampfungswärme (Kondensationswärme) + ca. 1/2 x Schmelzwärme (Erstarrungswärme). Macht für 1 kg Wasser also rund 3600 kJ, das ist genau 1 kWh. Natürlich wird der Energieverbrauch in der Praxis höher sein, aber auch nicht dramatisch höher.

Diese Beispielrechnung zeigt, dass Vakuum- und Gefriertrocknung durchaus energieintensiv ist, wie ich ja am Anfang auch schon gesagt habe. Wenn wir das mit einer Haushaltsmaschine zum Wärmetrocknen vergleichen (die sind in den USA sehr verbreitet), verbrauchen diese aber auch nicht viel weniger Energie (denn dort muss zumindest die komplette Verdampfungsärme in das Lebensmittel eingebracht werden). Insgesamt zeigt dies aber auch, dass es z.B. wenig Sinn machen würde, billige aber sehr wasserreiche Lebensmittel unter Verwendung von teurem Haushaltsstrom zu trocknen: Gurken z.B. kosten nicht viel, bestehen aber fast nur aus Wasser, der Energieaufwand stünde zu ihrem Preis nicht mehr im Verhältnis. Richtig Sinn macht Vakuumtrocknung und überhaupt elektrische Trocknung mit Haushaltsstrom also nur bei:

- teuren Lebensmitteln und
- wasserarmen Lebensmitteln.

Trocknen wir z.B. Steinpilze, Schweinefleisch, Rindfleisch oder Rehgulasch, lohnt sich das hier auch. Und um schon sprühgetrocknete Lebensmittel (Milchpulver, Fruchtpulver, Tomatenpulver...) nachzutrocknen, muss nur noch sehr wenig Restfeuchte entzogen werden - auch hier lohnt sich der Energieaufwand.

Aber - so paradox es nun klingt - auch und gerade Säfte zu trocknen, könnte energetisch noch sinnvoll sein. Nämlich, wenn man sie zunächst einmal durch sogen. Ausfrieren aufkonzentriert (siehe sogen. Eiswein). Denn, wir haben in der Rechnung ja gesehen, um Wasser zu gefrieren oder zu schmelzen, ist viel weniger Energie im Spiel, als Wasser zu verdampfen oder zu kondensieren.

Grundkonzept einer Anlage mit Kältemaschine

Trocknungskammer

Für die Trocknungskammer selbst kämen 2 vakuumfeste Konzepte infrage: eine starkwandige Metallröhre oder ein Würfel aus starkwandigen Acrylglasplatten. Als Metallröhre könnte z.B. ein Gewerbekochtopf von etwa 150 Litern Inhalt dienen, der neuwertig allerdings sehr teuer ist, wenn er aus 1 mm dickem Edelstahl oder 5 mm dickem Aluminium besteht. Dieser müsste dann nahe dem Bodenbereich mit Durchführungen versehen werden: Zu- und Abfluss des Kältmittels (zur Versorgung des Wärmetauscher im Falle einer Direktverdampfung, wo der Wärmetauscher Teil der Kältemaschine selbst ist), bzw. der Kühlsole (wenn der Wärmetauscher lediglich von einem Kälteträger wie etwa Glykol oder Methanol durchflossen wird, der mittels der Kältemaschine außerhalb der Kammer heruntergekühlt wird).
Weitere Durchführungen könnten für einen Abfluss des Kondenswassers aus den Lebensmitteln erforderlich sein, wenn der vereiste Wärmetauscher enteist wird, wie auch für ein Vakuummanometer und weitere Komfort-Teile und natürlich den Anschluss zum Vakuumieren der Kammer (mit Absperrhahn).

Als Deckel wäre eine Eigenkonstruktion sinnvoll, weil ein originaler Topfdeckel zu dünn für das Vakuum sein könnte. In den Deckel wird das Magnetron des Mikrowellengeräts eingebaut, sowie Vorrichtungen zum Streuen der Mikrowellen (ein rotierendes Flügelrad aus Metall etwa). Die Antenne des Magnetrons darf nicht dem Vakuum ausgesetzt sein. Ihr könnte z.B. ein Reagenzglas übergestülpt werden, welches mit dem Deckel verklebt wird. Alle Teile, die keine Mikrowellen abbekommen dürfen (ein Motor für das Metall-Flügelrad z.B.) werden mit Lochblech oder Drahtgaze überdeckt, ebenso natürlich der Wärmetauscher im Boden, an dem die Feuchtigkeit der Lebensmittel als Eis kondensieren wird. Das Lochblech oder die Drahtgaze über dem Wärmetauscher hat zweckmäßig die Form eines Doms oder eines Kegels, um die von oben auftreffenden Mikrowellen zusätzlich seitlich und nach oben zu reflektieren. Oberhalb der Spitze des Doms oder Kegels beginnt nun der Raum für das Trockengut selbst. Dieses soll auf Mikrowellen-durchlässigen Böden liegen (dünnes Acrylglas genügt, käme nur auf das Gewicht der Lebensmittel an). Statt viele einzelne Böden in die Kammer hinein- und wieder herauszufriemeln, baut man sich ein kreisrundes Gestell mit möglichst vielen dieser Böden, welches man dann im Ganzen in die Kammer hineinlassen und aus ihr herausheben kann. Dafür klebt oder schraubt man in die Kammer einen Ring als Auflagekante für das gesamte Gestell. Die Böden selbst sollten eine Mittenaussparung haben (also streng genommen ringförmig sein), damit das Magnetron auch ungehindert bis zum Reflexionskegel am Boden durchstrahlen kann, von dem aus die Mikrowellen dann schräg nach oben gestrahlt werden, damit auch die unteren Böden annähernd so viel Energie abbekommen, wie die oberen.

Alternativ zu einer Metallöhre könnte man sich einen Würfel aus 10 mm Acrylglas mit einer seitlichen Beschickungstür bauen. Die Trockenböden, auf denen dann die Lebensmittel liegen, dienen dann gleichzeitig als statische Elemente, um die Seitenwände gegen das Vakuum abzustützen. Auch diese müssten dann eine Mittenaussparung haben, und zwar zusätzlich zur Funktion als Mikrowellen-Durchgang auch zur Durchführung einer senkrechten Stabilisierungsstange (Acrylglas-Rundmaterial), um den Boden und den Deckel der Kammer gegen das Vakuum abzustützen.
Man kann die Innenwände der Kammer dann mit beliebig vielen Auflageschienen für beliebig viele Böden versehen. Baut man Boden und Deckel aus besonders starkem Material, kann man sich evt. die senkrechte Stabilisierungsstange sparen, welche die ganze Konstruktion nämlich erheblich verkomplizieren könnte.

Alternativ zu einem Großküchen-Kochtopf ließe sich auf einem Schrottplatz vielleicht irgend eine Art großer Stahl- oder Aluminiumkammer finden, vielleicht als Teil einer ehemaligen Industrieanlage.
Baut man sich eine Acrylglas-Kammer, muss das ganze Acrylglas innen mit Lochblech oder Drahtgaze kaschiert werden.

Die Kältemaschine

Wir hätten 2 Möglichkeiten: eine improvisierte und eine professionelle!
Hier geht es um die Frage, wer sich zutraut oder überhaupt die Möglichkeit hat, den Kältemittelkreislauf einer oder zweier Kältmaschinen zu öffnen, zu modifizieren und dann wieder zu verschließen und neu mit Kältemittel zu befüllen. Gerade bei älteren Anlagen mit inzwischen verbotenen Kältemitteln kommt auch der rechtliche Aspekt hinzu, dass man das ohne "Schein" u.U. so wenig selbst machen darf, wie an Erdgas- oder Starkstromanlagen zu hantieren. Wer in der Familie oder im Bekanntenkreis einen Kälteanlagenbauer hat, hätte schon mal gute Karten, anderenfalls könnte man mit einer oder mehreren Firmen für Kälte/Klima einen Preis für eine einstufige oder zweistufige Anlage mit gebrauchten Kompressoren aushandeln. Diese Firmen haben meist ein ganzes Lager voll an ausgebauten Verdichtern, Wärmetauschern oder kompletten Modulen. Soll der Verdampfer als Teil der Kältemaschine selbst in der späteren Vakuumkammer liegen, könnte der Kältetechniker die Anlage und diesen Wärmetauscher mit Schnellkupplungen versehen, damit man beide selbst zusammenschließen und trennen kann. Soll in der Vakuumkammer dagegen nur der Wärmetauscher eines sogenannten Kaltwassersatzes liegen (erhöhter Bauaufwand), würde der Kältetechniker als Endpunkt seiner Kältemaschine einen Plattenwärmetauscher anschließen. Dessen Primärkreislauf ist dann Teil der Kältemaschine und vom Kältetechniker angeschweißt oder angebördelt worden und der Sekundärkreis ist vom Kunden selbst beliebig beschaltbar, weil durch diesen ja kein Gas, sondern nur eine eigene Flüssigkeit als Kälteträger fließt.

Kältemaschinen selbst zu modifizieren oder modifizieren zu lassen, hätte den Vorteil, dass man die Kältemaschine exakt auf die Bedürfnisse der Vakuumtrocknung anpassen könnte. So könnte man dann z.B. auch eine zweistufige bauen oder bauen lassen, um besonders tiefe Temperaturen erreichen zu können.
Die improvisierte Nötlösung wäre, den Kältemittelverdampfer z.B. einer Klimaanlage geschickt so mit den Wänden einer zukünftigen Flüssigkeitskammer zu umbauen, dass er komplett in diese hineinragt. Mit etwas Geschick würde man dann erreichen, dass man die Kälteanlage nicht einmal öffnen muss. Der Kältemittelverdampfer einer Klimaanlage wird ohne Wärmelast bis zu - 30 °C kalt. Das heißt, maximal so kalt bekommt man einen Kälteträger, den man dann durch den Wärmetauscher in der Vakuumkammer pumpt. Bautechnisch sähe diese Improvisation dann also so aus, dass man die wenigen Dezimeter Kupferrohr, an denen der Kältemittelverdampfer der Klimaanlage hängt, dazu nutzt, um diesen herum eine Flüssigkeitskammer zu bauen, die man von außen dann gut wärmedämmen muss (mit Armaflex z.B.). Durch Einbau eines Theromstaten könnte man dann einstellen, dass die Kältemaschine abschaltet, wenn der Kälteträger z.B. -28 °C kalt geworden ist, und wieder einschaltet, wenn die Flüssigkeit sich auf -20 °C erwärmt hat.

Ich kann mir vorstellen, dass viele User sich von dem bautechnischen Aufwand und vielleicht auch den Kosten abschrecken lassen. Man muss aber auch sehen, was für ein Segen so eine Anlage für den Aufbau eines Lebensmittelvorrats von höchster Qualität und geringsten Gewichts und Platzbedarfs wäre. Gleichzeitig sehe ich z.B. in Internetforen für Kältetechnik Hobbyisten sich mehrstufige Kälteanlagen bauen, mit denen sie sogar Stickstoff verflüssigen können, und dies für keinerlei praktischen Nutzen, sondern einzig nur zum Spaß an der Sache.

Die Menge an Details zu konkreten Fragen sollte per Diskussion im Thread besprochen werden, sonst würde so ein Artikel den Umfang eines Buches bekommen.

@ jp

Er hat sicher cm statt mm gemeint, mein 9l Edelstahldrucktopf hat schon eine Dicke von einigen mm.

LG Wolfgang

Man sollte einen Druckunterschied von max. 1 bar nicht überschätzen. Angesichts dessen, dass Druckbehälter, auch für Wasserstoff, aus Aluminium oder gar Faserverbundwerkstoffen, bis zu 800 bar Betriebsdruck gebaut werden, geht es hier nur um max. 1 bar, die von außen auf einen Zylinder wirken. Schwachstellen sind dabei naturgemäß der Boden und der Deckel. Man kann ja auch Tests machen, indem man den Boden außen mit einer Wasserwaage belegt und beim Vakuumieren eine mögliche Einwölbung beobachtet. Natürlich kann man keine Ölfässer für sowas nehmen, deren Material ist ja so dünn, dass man schon mit einem Schraubenzieher ein Loch hineinbekommt und man darf einen richtigen Stahl- oder dickwandigen Aluminiumbehälter nicht mit sowas vergleichen.

Korrigiert mich bitte wenn ich falsch liege:

Überschlagsmäßig im Kopf gerechnet sind das bei einem 150l Topf ca 15 Tonnen.

LG Wolfgang

Nein. 1 bar = 1 kg/cm²
Wenn ein 150-Liter Topf z.B. 60 cm Durchmesser hat, verteilen sich auf dem Deckel 2,8 Tonnen. Erst bei einem Deckel von 1 m² hätte man eine Deckel-Last von 10 Tonnen.
Zum Vergleich: wenn eine Gasflasche aus Aluminium von 300 bar Normaldruck eine Gesamtinnenfläche von 1 m² hat, lasten von innen 3.000 Tonnen auf dem Material.

Du vergisst die Mantelfläche dazuzurechnen.

LG Wolfgang

http://www.youtube.com/watch?v=3eKjzgKbUDw