Wie die Vakuumkühlung funktioniert
Die Vakuumkühlung beruht auf dem Prinzip der Verdunstungskühlung. Wird der Druck in einer geschlossenen Kammer unter den Sättigungsdruck des Wassers bei der Produkttemperatur gesenkt, beginnt Wasser auf und in dem Produkt rasch zu verdunsten. Dieser Phasenwechsel von flüssig zu dampfförmig erfordert latente Wärme (etwa 2,257 kJ/kg Wasser), die dem Produkt selbst entzogen wird und dessen Temperatur sinken lässt.
Die Kühlgeschwindigkeit hängt von mehreren Faktoren ab: der Förderleistung der Vakuumpumpe, dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Produkts und der Wasseraktivität des Produkts. Typischerweise erreicht die Vakuumkühlung eine Temperaturabsenkung von 25°C auf 2°C in 20-40 Minuten — 6-10x schneller als die Umluftkühlung.
Daraus folgen zwei Konsequenzen: Kühlung und Feuchtigkeitsverlust geschehen im selben Schritt, weil der aus dem Produkt austretende Dampf die Wärme mitführt; und die Kühlung schreitet von der Oberfläche nach innen fort, während die Feuchtigkeit nach außen wandert, sodass der Prozess dadurch begrenzt wird, wie leicht die Feuchtigkeit die Oberfläche erreicht.
Wesentliche Parameter
- Betriebsvakuum: ≤660 Pa (5 Torr) für die Kühlung von Erntegut
- Temperaturabsenkung: bis zu 25°C je Charge
- Gewichtsverlust: bei Frischware typischerweise unter 2%
- Gleichmäßigkeit: ±1°C über die gesamte Charge
Die Gleichmäßigkeit ergibt sich aus dem Mechanismus und nicht aus einer Regelungsfunktion: Da der Siedepunkt des Wassers vom Druck abhängt und der Druck in einer Kammer nahezu überall gleich ist, gibt jeder Teil der Ladung Dampf unter derselben Bedingung ab.
Anwendung des Prinzips
Die beiden Produktgruppen, die dieses Verfahren nutzen, gehen von unterschiedlichen Temperaturen aus. Frischware kommt mit Umgebungstemperatur an, im für Gemüse nach der Ernte typischen Bereich von 25–30°C, und wird auf die Kühlkettentemperatur gekühlt. Gekochte Speisen kommen heiß mit 80–90°C an und werden schnell durch die bakterielle Gefahrenzone gekühlt.
Produkte mit hohem Feuchtigkeitsgehalt und offener, poröser Struktur geben Dampf leicht ab. Dichte Produkte, Produkte mit geringem Feuchtigkeitsgehalt und in dampfdichter Verpackung eingeschlossene Produkte behindern die Verdunstung; dort weichen die erreichbare Kühlgeschwindigkeit und der daraus folgende Gewichtsverlust vom Referenzfall ab, weshalb ein Versuch den Zyklus festlegt und nicht eine angenommene Zahl. Wo Material und Chargengewicht abweichen, weicht das Ergebnis mit ihnen ab.
Grenzen des Verfahrens
Da der Prozess auf der Verdunstung aus dem Produkt beruht, begrenzt alles, was den Dampfweg blockiert — geschlossene Folie, eine tiefe und dicht gepackte Ladung oder eine gekühlte Fläche an der falschen Stelle —, seine Wirkung. Der Wasserfänger muss den Dampf abführen, bevor er die Pumpe erreicht; liegt seine Oberfläche über dem Taupunkt des Dampfes oder ist seine freie Fläche durch Reif blockiert, gelangt Dampf bis zur Pumpe und das Vakuumniveau geht verloren.