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Logistikdienstleister treiben in der Regel hohen Aufwand, um Frucht und Gemüse in möglichst frischem Zustand an den Point of Sale zu bringen. Jetzt hat die Empa eine Methode entwickelt, um beispielsweise Trockenobst per nichtthermischer Trocknung Feuchtigkeit zu entziehen.

Früchte und Gemüse werden in der Industrie mit Vorliebe ohne Wärmezufuhr getrocknet, denn Wärme vermindert Nähr- und Aromastoffe. Das sogenannte nichtthermische konvektive Trocknen von Lebensmitteln mit Hilfe grosser Ventilatoren hat indes einen Haken: Die Trocknung benötigt viel Zeit und Energie. Daher suchte die Branche bereits seit langem nach einer energieeffizienteren Methode. Eine Technologie setzt dabei auf den sogenannten Ionenwind. Dies funktionierte zwar bereits in kleinerem Massstab, scheiterte bislang aber beim Hochskalieren auf Industriezwecke. Empa-Forschende haben nun eine energieeffizientere Trocknungsanlage entwickelt, die auf Ionenwind basiert und sich für die Industrieanwendung eignet.

Ionenwind wird nicht durch die drehenden Rotorblätter eines Ventilators erzeugt. Er entsteht, indem etwa ein Metalldraht mit einer positiven Hochspannungsquelle von typischerweise 10000 bis 30000 Volt verbunden wird. Der Draht lädt sich dadurch positiv auf und ionisiert die umliegende Luft. «Normale» Luft besteht aus verschiedenen Gasen wie Sauerstoff (O2), Stickstoff (N2) oder Kohlendioxid (CO2). Jedes dieser Moleküle besteht aus Atomen und die wiederum aus positiv geladenen Elementarteilchen – den Protonen – und negativen – den Elektronen. Die Elektronen werden von dem positiv geladenen Draht angezogen, während die viel schwereren Protonen vom Draht abgestossen werden. Diese elektrostatischen Kräfte sorgen letztlich dafür, dass sich Elektronen aus den Gasmolekülen «abspalten», die verbleibendenden Moleküle sind nun positiv geladen – oder «ionisiert». Die positiven Ionen kollidieren auf ihrem Weg vom Draht weg hin zum darunterliegenden geerdeten Kollektor mit anderen Luftmolekülen und stossen diese an. Durch diesen Impuls beziehungsweise die dadurch ausgelöste Teilchenbewegung entsteht dann der Ionenwind, der auch als elektrohydrodynamischer Luftstrom bezeichnet wird.

Empa-Forscher Thijs Defraeye aus der Abteilung «Biomimetic Membranes and Textiles» und sein Team verfolgten die Idee weiter und variierten diverse Prozessparameter. Als erstes legten die Forscher die zu trocknenden Lebensmittel nicht wie bisher auf eine Platte, sondern verwendeten ein Gitter. «Das ist jetzt keine «Rocket Science», aber bis jetzt hat noch niemand diese Anpassung bei der Trocknung mittels Ionenwind in Betracht gezogen», meint der Empa-Forscher.

In Zusammenarbeit mit Forschenden der kanadischen «Dalhousie University» wurde dort im Labor ein erster Prototyp der neuen Trocknungsanlage gebaut. Erste Versuche zeigten in der Tat erhebliche Verbesserungen. Zurzeit ist das Team um Thijs Defraeye daran, in Zusammenarbeit mit einem Schweizer Detailhändler das Konzept weiterzuentwickeln.

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