Wasserdampf steigt nach oben, weil er leichter als Luft ist. Das kennt man vom Teekessel oder von Wolken. Erhitzt man Dampf, ohne weiteres Wasser hinzu zu geben, dann fehlt dem Dampf eigentlich Wasser. Bringt man jetzt etwas Feuchtes in diesen Dampf, dann holt er sich daraus so lange Feuchtigkeit, bis der Dampf mit Wasser gesättigt ist. Diesen Trick nutzt die Fraunhofer Technologie-Entwicklungsgruppe TEG in Stuttgart. Dr. Anja Flügge arbeitet an der Verbesserung von Trocknern. Bei bisherigen Dampftrocknern muss man die zu trocknenden Güter umständlich durch eine Schleuse in den Trockenraum ein- und ausladen. Hier läuft ein Fließband durch den Dampf hindurch:
"Wir verwenden dort einen kleinen Trick: Wir kapseln den Dampf in einer Art Kochtopf, wenn man so will, so dass er nicht nach oben hin entweichen kann und geben das Trocknungsgut von unten in die Dampfatmosphäre hinein und nach unten auch wieder hinaus, so dass der Dampf nicht heraus kann, das Trocknungsgut aber doch durch ihn geleitet wird."
Da der Dampf leichter als Luft ist, bleibt er unter der Glocke, in die das Fließband die zu trocknenden Güter bringt. Sie fahren dann im Inneren der Glocke im ungesättigten Dampf sozusagen Achterbahn, bis sie am anderen Ende trocken unten heraus kommen. Dass diese Anlage mit Dampf statt Luft betrieben wird liegt daran, dass Wasser als Wärmeleiter der Luft überlegen ist. Deshalb arbeitet diese Anlage viel effektiver:
"Die Fähigkeit, Wärme und die Flüssigkeit zu übertragen, ist in der Dampfatmosphäre etwa doppelt so schnell und doppelt so effektiv, als wenn man mit heißer Luft bei den gleichen Bedingungen trocknen würde."
Weil es schneller geht, braucht man auch viel weniger Platz, um die gleiche Menge Güter zu trocknen.
"Die Trocknungszeiten alleine werden zum Beispiel - das haben wir also in vielen Tests gezeigt - um 80 Prozent reduziert. Das heißt Trocknungsprozesse zum Beispiel von Stärkeprodukten, die sonst 16 Stunden dauern, haben wir unter einer Stunde durchführen können bei gleicher Qualität. Und das wurde auch nachgewiesen in der Qualitätskontrolle in der jeweiligen Firma. Außerdem führen wir den Dampf im Kreislauf und kondensieren nur die Feuchtigkeit, die aus dem Gut kommt, heraus. Der Rest vom Dampf wird wieder überhitzt, damit er wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann."
Zum Kondensieren, also um dieses Wasser wieder zu entziehen, wird der Dampf unten an einer kühlen Stelle vorbei geleitet. Dort passiert Ähnliches, wie wenn man im Winter an ein kaltes Fenster haucht: Der Dampf kühlt sich ab, wird zu Wasser und das kann man ableiten. Anders als beim Kühlturm können Wärme und Wasser zurück gewonnen werden. Deshalb braucht die Anlage bis zu 50 Prozent weniger Energie. Während in England vom Patentinhaber damit bereits Keramik getrocknet wird, ehe man sie brennt, also Waschbecken, Kloschüsseln, oder Geschirr, haben die Stuttgarter die Anwendung bei Lebensmitteln untersucht:
"Dadurch dass wir mit Dampf trocknen, haben wir zum Beispiel keinen Sauerstoff im Trockner und können so Oxidationsprozesse und auch Zerstörungsprozesse, die durch Sauerstoff entstehen - Vitaminzerstörung, oder Verfärbungen bei Lebensmitteln - dadurch verhindern. Und oft halten dann diese Lebensmittel auch sehr viel höhere Temperaturen aus, als sie es in einem Lufttrockner aushalten würden."
Apfelringe oder Bananenchips verfärben sich nicht braun, werden aber bei Dampftemperaturen von über 120 Grad gleichzeitig sterilisiert.
Das Verfahren erlaubt aber auch, Stoffe zu trocknen und zu sterilisieren, bei denen hohe Temperaturen normalerweise vermieden werden müssen, weil sie brennbar sind:
"Wir haben keinen Sauerstoff in unserem Trockner. Wir haben ja Dampf darin. Und so kann die Staubexplosions-Gefahr sehr stark reduziert werden, die eine große Gefahr darstellt bei der Trocknung von pulverförmigen Schüttgütern, Klärschlamm, Holz oder solchen Dingen."
Anja Flügge und ihre Kollegen haben gezeigt, dass man mit Wasserdampf in vielen Fällen schneller, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher trocknen kann, als mit Lufttrocknern, die zudem sehr viel mehr Platz brauchen.
"Wir verwenden dort einen kleinen Trick: Wir kapseln den Dampf in einer Art Kochtopf, wenn man so will, so dass er nicht nach oben hin entweichen kann und geben das Trocknungsgut von unten in die Dampfatmosphäre hinein und nach unten auch wieder hinaus, so dass der Dampf nicht heraus kann, das Trocknungsgut aber doch durch ihn geleitet wird."
Da der Dampf leichter als Luft ist, bleibt er unter der Glocke, in die das Fließband die zu trocknenden Güter bringt. Sie fahren dann im Inneren der Glocke im ungesättigten Dampf sozusagen Achterbahn, bis sie am anderen Ende trocken unten heraus kommen. Dass diese Anlage mit Dampf statt Luft betrieben wird liegt daran, dass Wasser als Wärmeleiter der Luft überlegen ist. Deshalb arbeitet diese Anlage viel effektiver:
"Die Fähigkeit, Wärme und die Flüssigkeit zu übertragen, ist in der Dampfatmosphäre etwa doppelt so schnell und doppelt so effektiv, als wenn man mit heißer Luft bei den gleichen Bedingungen trocknen würde."
Weil es schneller geht, braucht man auch viel weniger Platz, um die gleiche Menge Güter zu trocknen.
"Die Trocknungszeiten alleine werden zum Beispiel - das haben wir also in vielen Tests gezeigt - um 80 Prozent reduziert. Das heißt Trocknungsprozesse zum Beispiel von Stärkeprodukten, die sonst 16 Stunden dauern, haben wir unter einer Stunde durchführen können bei gleicher Qualität. Und das wurde auch nachgewiesen in der Qualitätskontrolle in der jeweiligen Firma. Außerdem führen wir den Dampf im Kreislauf und kondensieren nur die Feuchtigkeit, die aus dem Gut kommt, heraus. Der Rest vom Dampf wird wieder überhitzt, damit er wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann."
Zum Kondensieren, also um dieses Wasser wieder zu entziehen, wird der Dampf unten an einer kühlen Stelle vorbei geleitet. Dort passiert Ähnliches, wie wenn man im Winter an ein kaltes Fenster haucht: Der Dampf kühlt sich ab, wird zu Wasser und das kann man ableiten. Anders als beim Kühlturm können Wärme und Wasser zurück gewonnen werden. Deshalb braucht die Anlage bis zu 50 Prozent weniger Energie. Während in England vom Patentinhaber damit bereits Keramik getrocknet wird, ehe man sie brennt, also Waschbecken, Kloschüsseln, oder Geschirr, haben die Stuttgarter die Anwendung bei Lebensmitteln untersucht:
"Dadurch dass wir mit Dampf trocknen, haben wir zum Beispiel keinen Sauerstoff im Trockner und können so Oxidationsprozesse und auch Zerstörungsprozesse, die durch Sauerstoff entstehen - Vitaminzerstörung, oder Verfärbungen bei Lebensmitteln - dadurch verhindern. Und oft halten dann diese Lebensmittel auch sehr viel höhere Temperaturen aus, als sie es in einem Lufttrockner aushalten würden."
Apfelringe oder Bananenchips verfärben sich nicht braun, werden aber bei Dampftemperaturen von über 120 Grad gleichzeitig sterilisiert.
Das Verfahren erlaubt aber auch, Stoffe zu trocknen und zu sterilisieren, bei denen hohe Temperaturen normalerweise vermieden werden müssen, weil sie brennbar sind:
"Wir haben keinen Sauerstoff in unserem Trockner. Wir haben ja Dampf darin. Und so kann die Staubexplosions-Gefahr sehr stark reduziert werden, die eine große Gefahr darstellt bei der Trocknung von pulverförmigen Schüttgütern, Klärschlamm, Holz oder solchen Dingen."
Anja Flügge und ihre Kollegen haben gezeigt, dass man mit Wasserdampf in vielen Fällen schneller, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher trocknen kann, als mit Lufttrocknern, die zudem sehr viel mehr Platz brauchen.