Studienüberblick
Mehrere Studien haben die Wirksamkeit der Vakuumkühlung gegenüber der Umluftkühlung bei der Verlängerung der Haltbarkeit von Frischware verglichen. Wesentliche Ergebnisse einer Studie zu Blattgemüse:
| Parameter | Vakuumkühlung | Umluftkühlung |
|---|---|---|
| Kühlzeit (25°C → 2°C) | 20-30 min | 3-6 Stunden |
| Gewichtsverlust | 1,5-2,0% | 3-5% |
| Verlängerung der Haltbarkeit | 40-70% | 20-30% |
| Gleichmäßigkeit (±°C) | ±1°C | ±3°C |
Die Studie kam zu dem Ergebnis, dass die Vakuumkühlung bei allen hier verglichenen Kennzahlen besser abschneidet als die Umluftkühlung.
Warum sich die Kühlgeschwindigkeiten unterscheiden
Die Vakuumkühlung arbeitet nach dem Verdunstungsprinzip. Wird der Kammerdruck unter den Sättigungsdruck des Wassers bei der Produkttemperatur gesenkt, verdunstet Wasser aus dem Produkt selbst. Die für diesen Phasenwechsel benötigte latente Wärme wird dem Gewebe entzogen, sodass die Kühlwirkung in der Masse des Produkts entsteht und nicht an seiner Oberfläche. Die Umluftkühlung beruht dagegen darauf, dass Wärme vom Kern des Produkts an seine Oberfläche geleitet und dort von kalter Luft abgeführt wird. Die Geschwindigkeit ist durch die Wärmeleitfähigkeit des Produkts und dadurch begrenzt, wie gut die Luft jede Oberfläche erreicht.
Die Rolle des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen
Da die Vakuumkühlung Wärme aus der gesamten Masse auf einmal entzieht, eignet sie sich gut für Produkte mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen wie Blattgemüse, Kräuter und Champignons. Dichte Produkte mit einem niedrigen Verhältnis kühlen langsamer und benötigen möglicherweise ein anderes Beladungsmuster der Kammer. Auch die Verpackung zählt: Perforierte oder offene Packungen lassen den Dampf frei entweichen, während geschlossene Folie den Dampf einschließen und den Druckabfall innerhalb der Packung verlangsamen kann.
Warum der Gewichtsverlust unterschiedlich ausfällt
Bei der Vakuumkühlung ist ein gewisser Feuchtigkeitsverlust unvermeidbar, weil die Verdunstung dieser Feuchtigkeit den Kühlmechanismus selbst darstellt. Bei der Umluftkühlung entzieht der Luftstrom dem Produkt über einen viel längeren Kühlzeitraum weiter Feuchtigkeit von der Oberfläche, weshalb der kumulierte Verlust höher ist. Beim Vakuumverfahren lässt sich zusätzlich gegensteuern, indem vor oder während des Zyklus ein feiner Wassernebel eingebracht wird, der einen Teil der verdunsteten Feuchtigkeit ersetzt.
Gleichmäßigkeit über die Charge
Die Gleichmäßigkeit ist der praktische Unterschied, der sich in der Lagerung zeigt. Bei der Vakuumkühlung erfährt die gesamte Ladung denselben Druck und kühlt daher mit ähnlicher Geschwindigkeit, sodass die Charge die Kammer in einem engen Temperaturband verlässt. Bei der Umluftkühlung erhalten Kartons an der Außenseite einer Palette deutlich mehr Luft als die in der Mitte, sodass der Kern des Stapels wärmer bleibt. Diese wärmeren Kerne altern schneller und verkürzen die nutzbare Lebensdauer der gesamten Sendung.
Wie das Ergebnis zur Haltbarkeit bewertet wird
Die Verlängerung der Haltbarkeit wird gemessen, indem das gekühlte und das ungekühlte Kontrollprodukt unter identischen Lagerbedingungen gehalten und die Zeitpunkte verglichen werden, zu denen jeweils die Marktfähigkeit endet, beurteilt an sichtbaren Qualitätsmerkmalen wie Welken, Vergilben, Verderb und Verlust der Straffheit. Da die Beurteilung vergleichend erfolgt und die Lagerbedingungen für beide Proben gleich sind, spiegelt der Unterschied die Kühlbehandlung und nicht das Lagerregime wider.
Wann die Umluftkühlung weiterhin sinnvoll ist
Die Vakuumkühlung ist ein Chargenverfahren und setzt voraus, dass das Produkt ausreichend freies Wasser zum Verdunsten enthält. Produkte mit geringem Feuchtigkeitsgehalt oder einer Verpackung, die die Dampfbewegung blockiert, sind keine idealen Kandidaten. Die Umluftkühlung bewältigt einen kontinuierlichen Fluss gemischter Ladungen und lässt sich einfacher auf Produkte anwenden, die nicht chargenweise behandelt werden können. Die Wahl ist daher eine Frage von Produktart, Verpackung und Durchsatzmuster und nicht die Frage, ob ein Verfahren in jedem Fall richtig ist.