Die Wärmebilanz hinter einem Kühlzyklus
Die Zeit, die zum Kühlen einer Charge im Vakuumkühler benötigt wird, hängt von der insgesamt abzuführenden Wärme und der Kühlleistung des Systems ab. Die Grundformel lautet: Q = m × Cp × ΔT + Lv × Δm, wobei Q die Gesamtwärme (kJ), m die Produktmasse (kg), Cp die spezifische Wärmekapazität (kJ/kg·K), ΔT die Temperaturdifferenz (K), Lv die Verdampfungswärme (2,257 kJ/kg) und Δm die Masse des verdampften Wassers (kg) ist.
Die Formel hat zwei Anteile, und diese verhalten sich unterschiedlich. Der erste Term, m × Cp × ΔT, ist fühlbare Wärme: Er hängt nur davon ab, wie viel Produkt vorhanden ist und um wie viel seine Temperatur sinken muss. Der zweite, Lv × Δm, ist die Wärme, die mit dem Wasser abgeführt wird, das das Produkt als Dampf verlässt. Da die Verdampfungswärme groß ist, ist dieser Term die Grundlage der Vakuumkühlung — das Produkt kühlt sich selbst, indem ein Teil seiner eigenen Feuchtigkeit verdampft.
Referenz-Zykluszeiten
| Produkt | Ausgangstemperatur | Zieltemperatur | Zeit |
|---|---|---|---|
| Blattgemüse | 28°C | 2°C | 25 Minuten |
| Champignons | 25°C | 4°C | 20 Minuten |
| Brokkoli | 30°C | 2°C | 30 Minuten |
| Gekochte Speisen | 90°C | 10°C | 8 Minuten |
Die Zeilen für Erntegut gehen von Umgebungstemperatur im Bereich von 25–30°C aus, wie er für frisch geerntetes Gemüse typisch ist. Die Zeile für gekochte Speisen geht von heißem Produkt mit 80–90°C aus, das je Kilogramm mehr fühlbare Wärme enthält, aber auch schneller verdampft.
Was einen Zyklus verkürzt oder verlängert
Eine Schätzung ist ein Ausgangspunkt, denn mehrere Größen verschieben sie in beide Richtungen:
- Temperaturspanne. Ein größeres ΔT erhöht den Anteil fühlbarer Wärme und verlängert den Zyklus.
- Produktstruktur. Blattreiche und poröse Produkte geben Feuchtigkeit leicht ab; dichte oder zuckerreiche Produkte behindern den Dampfweg und brauchen länger.
- Beladung und Verpackung. Dicht gestapelte Tabletts, geschlossene Folien oder schwere Kartons behindern das Entweichen des Dampfes; dieselbe Masse locker beladen kühlt schneller.
- Anlagenzustand. Förderleistung der Pumpe und Verflüssigungsleistung bestimmen die erreichbare Rate; eine verschlissene Türdichtung oder ein verschmutzter Verflüssiger senken sie.
Verwendung der Schätzung
Behandeln Sie die berechnete Zeit als Planungsgröße und bestätigen Sie sie durch einen Versuch mit dem tatsächlichen Produkt und der tatsächlichen Beladung, da Beladungsdichte, Chargengewicht und Produktsorte das Ergebnis verschieben. Ein praxisnaher Wert sollte daher je Produkt und je Charge angegeben werden: Wo Material und Chargengewicht abweichen, weicht auch die Zykluszeit ab.