Der Kühlschrank und die Rohkost
Dieser Artikel gibt Hinweise zum Umgang mit dem technischen Gerät Kühlschrank im Rahmen einer Ernährung mit Rohkost.
Einleitung und Definitionen
Ein Kühlschrank ist ein fast immer mit elektrischem Strom betriebenes, technisches Gerät, das in seinem Innenraum eine eingestellte Temperatur, die Soll-Temperatur, die deutlich unterhalb der Raumtemperatur liegt, möglichst konstant hält. Ferner sorgt die Konstruktion des Kühlschranks dafür, daß Feuchtigkeit, die von den in ihm aufbewahrten Lebensmitteln abgegeben wird, der Luft entzogen und nach außen abgeführt wird, weil sonst sein Inhalt schnell verschimmeln würde.
Es gibt verschiedene Größen und verschiedene Methoden, die Kühlung technisch zu realisieren. die bei den Größen mit den Begriffen "Tischgerät" und "Standgerät", bei den Kühlmethoden mit "Absorber-Kühlschrank" und "Kompressor-Kühlschrank" bezeichnet werden. In diesem Artikel geht es hauptsächlich um sogenannte Tischgeräte, deren Oberseite sich 85cm über dem Boden befindet. Standgeräte haben eine Höhe von ungefähr 185cm. Ferner werden in diesem Artikel Kompressor-Kühlschränke behandelt, weil dies die weit überwiegende Bauform ist. Der Einfachheit halber geht es hier um Kühlschränke ohne Gefrierfach, bei denen die Rückwand die Kühlung übernimmt.
Mit "Konvektion" bezeichnet man den Strom der Luft, der aufgrund von Temperatur-Differenzen in einem Raum zustande kommt.
Funktionsweise
Entzug der Wärme
Ein Kompressor-Kühlschrank verdichtet, so lange der Kompressor läuft, ein unter Druck stehende Kältemittel, treibt dies in eine an der Rückseite des Gerätes befindliche Kühlschlange, entspannt das Kältemittel dann und treibt es durch die Rückwand oder das Gefrierfach im Inneren des Kühlschranks. Nach den Gesetzen der Physik nimmt bei gleichem Volumen und einer Erhöhung des Drucks die Temperatur zu. Das verdichtete Kältemittel wird also warm, in der Praxis nicht mehr als ca. 40°C. Nach der Durchleitung durch die Kühlschlange ist es etwas wärmer als die Umgebungsluft, die zu seiner Abkühlung gedient hat, also im Bereich +20 bis +25°C. Infolge der nun stattfindenden Entspannung, also Verringerung des Drucks, muß seine Temperatur abnehmen und geht auf Werte von etwa -20 bis -25°C herunter. Mit dem abgekühlten Kältemittel wird dem Inneren des Kühlschranks die Wärme entzogen und der Kreislauf beginnt von vorn.
Entzug der Luftfeuchtigkeit
Die Rückwand des Kühlschranks fängt bei Temperaturen unter 0°C an, den Wassergehalt der Luft, die infolge von Konvektion an ihr vorbeistreicht, in Eis zu verwandeln, setzt also einen Überzug aus Eis an. Nach dem Abschalten des Kompressors erwärmt sie sich wieder, das Eis schmilzt und läuft an der senkrechten Wand herunter in eine Rinne, von der aus es aus dem Kühlschrank befördert wird, meist in einen Behälter, der auf dem Kompressor sitzt. Dort verdunstet es langsam, befördert von der Wärme, die der Kompressor, der schlicht ein Elektromotor ist, im Betrieb entfaltet.
Auf diese Weise entzieht der Kühlschrank seinem Inneren bei jedem Lauf des Kompressors sowohl die überschüssige Wärme als auch die überschüssige Luftfeuchtigkeit.
Regelung der Temperatur
Ein guter Kühlschrank hält die Temperatur in seinem Inneren unabhängig von der Außentemperatur konstant. Dies tut er entweder mit einer einfachen, mechanischen Regelung oder über eine Regel-Elektronik. Die mechanische Lösung führt zu großen Temperatur-Schwankungen im Kühlschrank, die einen Wert von 10°C überschreiten können. Die elektronische Regelung erreicht in der Regel eine maximale Temperatur-Differenz von 4°C.
Zu den Temperatur-Differenzen, die sich aufgrund des Intervall-Betriebs des Kompressors ergeben und die dazu führen, daß die Temperatur im Kühlschrank zwischen dem Maximum kurz vor dem Anspringen des Kompressors und dem Minimum wenige Minuten nach dem Ausgehen des Kompressors schwankt, kommen Differenzen, die durch den räumlichen Aufbau und die Höhe des Kühlschranks bedingt sind. Technisch erzeugte Wärme und Kälte hat die Eigenschaft, daß die Wärme aufsteigt und die Kälte absinkt. Daher ist es auf der obersten Ebene im Kühlschrank am wärmsten und auf der untersten am kältesten. Dies führt zu der in der Bedienungsanleitung gegebenen Empfehlung, Fisch und Fleisch auf der untersten Ebene zu lagern und andere Lebensmittel weiter oben. Ein Sonderfall sind die Gemüsefächer, die noch einmal erheblich wärmer sind als die oberste Ebene im Kühlschrank.
Energieverbrauch und Isolierfähigkeit
Kühlschränke sind mit Ausnahme von Urlaubszeiten in einem Haushalt 24 Stunden am Tag in Betrieb, so daß ihr Verbrauch an elektrischer Energie eine gewichtige Komponente der Stromrechnung sein kann. Dies und der grassierende Energiespar-Wahn hat dazu geführt, daß die Hersteller die Wärmedämmung und damit die Isolierfähigkeit ihrer Geräte immer weiter verbessert haben, bis hin zu dem Punkt, daß mittlerweile in ein Tischgerät der Standard-Breite von 60cm nur noch vier 1l-Getränkeflaschen passen, während es vor 20 Jahren sechs Flaschen waren, einfach deswegen, weil die Isolierung so dick geworden ist, daß in der Tür nicht mehr genug Platz ist. Es ist zu empfehlen, sich den nutzbaren Inhalt des Kühlschranks in den technischen Daten anzusehen und mit den eigenen Anforderungen zu vergleichen.
Der Stromverbrauch von Kühlschränken wurde lange Zeit in die Klassen A bis E eingeteilt. Da sich Hersteller und Verbraucher im Sparen überbieten, gibt es seit 2010 die zusätzlichen Klassen A+, A++ und A+++, die mit zunehmender Anzahl der Plus-Zeichen immer weniger Strom verbrauchen.
Nebenbemerkung: Diese Entwicklung ähnelt der der Größen für bestimmte Kleidungsstücke, bei denen ursprünglich die Angaben S, M und L für klein/mittel/groß ausreichten. Im Zuge der Verfettung der Menschheit mußten die Größenangaben um die Bezeichnung XL, XXL und XXXL erweitert werden und allmählich kann man, genau wie bei den Pluszeichen bei den Kühlschränken, die Anzahl der "X" nur noch mit Mühe erfassen, weil es so viele sind.
Die Entwicklung hin zu immer besser isolierten und sparsameren Kühlschränken findet ihre physikalische Grenze in der Tatsache, daß ein perfekt isolierter Kühlschrank nicht mehr kühlen muß, dann aber auch keine Luftfeuchtigkeit mehr aus seinem Inneren abzieht und seinen Inhalt verschimmeln läßt. Damit ist genau das Gegenteil seines eigentlichen Zwecks erreicht.
Grenzen des Betriebs
Damit die kühlende Funktion eines Kühlschranks fehlerfrei zustande kommen kann, darf die Temperatur der Umgebungsluft gewisse Grenzen nicht überschreiten. Ab ungefähr 43°C kann das verdichtete Kältemittel nicht mehr von der Umgebungsluft gekühlt werden, weil es selbst bereits eine Temperatur von 40°C aufweist. Dann kann der Kühlschrank nicht mehr kühlen. Unterhalb einer Umgebungs-Temperatur von etwa 10°C muß der Kühlschrank nur noch sehr selten angehen und kann damit auch nur noch selten die Luftfeuchtigkeit in seinem Inneren entfernen. Dies führt dazu, daß der Inhalt eines Geräts, das man im Winter ins Freie stellt, schnell muffig wird und/oder verschimmelt.
Eine wichtige Rolle spielt auch die Luftfeuchtigkeit der Umgebung. Bei einer Aufstellung in geschlossenen Räumen sind optimale Bedingungen gegeben, denn im Sommer, bei hoher Luftfeuchtigkeit in den Räumen, muß der Kühlschrank oft anspringen, während er im Winter, wenn die Luftfeuchtigkeit in den Räumen durch das Heizen ohnehin gering ist, nur selten angeht. In beiden Fällen ist die resultierende Luftfeuchtigkeit im Kühlschrank so wie gewünscht gering.
Der Außentemperatur-Bereich, innerhalb dessen ein Kühlschrank sinnvoll betrieben werden kann, ist immer in der Bedienungsanleitung angegeben. Selbst bei so einem scheinbar einfachen Gerät, lohnt es sich, sie zu lesen und zu beachten.
Hinweise im Kontext der Rohkost
Rohköstler haben besondere Anforderungen an einen Kühlschrank, die in diesem Abschnitt beschrieben werden.
Geeignete und ungeeignete Lebensmittel
An erster Stelle steht die Einhaltung des für die Rohkost wichtigen Temperatur-Intervalls der zu kühlenden Lebensmittel, siehe dazu auch der Artikel Temperatur-Bereiche von Lebensmitteln. In der Praxis bedeutet dies, daß ein Gefrierfach oder Gefrierteil überflüssig ist, denn Lebensmittel werden durch Gefrieren denaturiert.
Es bedeutet aber auch, daß gewisse Lebensmittel aus dem Kühlschrank ferngehalten werden sollten, weil sie durch die Kälte geschädigt werden. Dies betrifft hauptsächlich tropische Früchte, die in ihren Herkunftsländern nie unter ca. 10°C kalt werden, weil das Klima dauerhaft warm ist. Beispiele für solche Früchte werden in dem Abschnitt Tmin zwischen 0°C und 15°C genannt.
Gemüse
Wer häufig Gemüse ißt, wird feststellen, daß die eine der beiden grundlegenden Funktionen eines Kühlschranks mit seinen Anforderungen an gute Qualität, nämlich Frische und Saftigkeit, kollidiert, weil der Kühlschrank allem, was in ihm gelagert wird, die Feuchtigkeit entzieht. Genau für diesen Zweck gibt es die Gemüsefächer am Boden des Gerätes, die vom Luftstrom der Konvektion weitgehend abgekoppelt sind und daher auch vom Entzug der Luftfeuchtigkeit. Man kann sich, wenn der Platz in den Gemüsefächern nicht ausreicht, mit dem Einpacken von Früchten und Gemüsen in Folie behelfen, muß dann aber regelmäßig kontrollieren, ob es bei dieser Art der Lagerung, die im Gegensatz zu der Lagerung im Gemüsefach luftdicht ist, nicht zu Schimmelbildung kommt.
Übertragung von Gerüchen
Grundsätzlich ist die Luft im gesamten Kühlschrank, auch in den Gemüsefächern, die selbe, so daß es sehr schnell zu einer Übertragung von flüchtigen Duftstoffen kommt: das Gemüse fängt an, nach dem am stärksten duftenden Obst zu riechen, das Obst riecht nach Fleisch, und so weiter. Einige Rohköstler empfinden die falschen Gerüche, die dadurch zustande kommen, als sehr störend und haben daher zwei Kühlschränke: einen für Fisch und Fleisch und einen für alle anderen Lebensmittel. Das hat über die Vermeidung von Geruchs-Übertragungen hinaus den Vorteil, daß man den Kühlschrank für Fisch und Fleisch sehr tief einstellen kann, optimal auf 2-4°C, während man das Gerät für Obst und Gemüse auf eine höhere Temperatur im Bereich 6-9°C einstellen kann.
Periodische Unterschreitung des Gefrierpunkts
Während der Laufzeit des Kompressors sinkt die Temperatur der kühlenden Rückwand auf Werte von -10 bis -20°C ab. Dies bedeutet, daß die Luft, die an der Rückwand entlang nach unten fließt, Temperaturen weit unterhalb des Gefrierpunkts erreicht. Wenn derartig kalte Luft sich nicht schnell genug mit der wärmeren Luft im Inneren des Kühlschranks vermischt, kommt es zum oberflächlichen Anfrieren oder zum Gefrieren der im Kühlschrank gelagerten Lebensmittel, hauptsächlich im unteren Teil des Geräts, weil die kalte Luft dort zuerst hinströmt.
Bei großen Kühlschränken, also Standgeräten, ist die Konvektion allein nicht mehr ausreichend, um zu verhindern, daß hohe Temperatur-Differenzen innerhalb des Kühlraums und im unteren Teil Unterschreitungen des Gefrierpunkts auftreten. Sie sind aus diesem Grund fast immer mit einem Ventilator ausgestattet. Dieser erhöht die Durchmischung der Luft erheblich und sorgt auf diese Weise dafür, daß die Temperatur überall im Kühlschrank (ausgenommen die Gemüsefächer) nahe der eingestellten Soll-Temperatur bleibt.
Anders sieht es bei Tischgeräten aus, die auch in oberen Preisklassen nicht mit einem Ventilator ausgerüstet sind. Messungen an handelsüblichen, modernen Kühlschränken haben ergeben, daß in der Regel die Temperatur auf der untersten, also kältesten Ebene dieser Geräte während der Laufzeit des Kompressors auf -3 bis -8°C sinkt und damit alle Lebensmittel, die auf dieser Ebene gelagert werden, periodisch anfriert. Dies ist optisch kaum zu erkennen, weil die Lebensmittel nicht steif werden, und kein Eis ansetzen. Selbst Gemüse bleibt intakt und wird nicht matschig. Lediglich im Fall von Fleisch kann man nach 3-5 Tagen an einer nicht trocken, sondern schmierig werdenden Oberfläche erkennen, daß es periodisch angefroren wurde.
Die Unterschreitung kann jedoch mit einem schnellen Meßgerät für die unterste Ebene leicht nachgewiesen werden. Bei den oberen Ebenen ist sie unter Umständen nicht meßtechnisch erfaßbar, weil sie so oberflächlich ist, daß selbst der kleine Temperatur-Sensor eines Meßgeräts sie nicht registriert. Die Lebensmittel werden aber trotzdem geschädigt. Dieses Verhalten von Tisch-Kühlschränken ist als Konstruktions-Fehler einzustufen, der den Herstellern bisher (Stand: November 2014) nicht bekannt ist. Die einzige Abhilfe besteht darin, auch in Tischgeräte einen Ventilator einzubauen, siehe dazu das Kapitel Einbau eines Ventilators.
Anfrieren von Lebensmitteln in den Gemüsefächern
Sehr viele Tischgeräte haben ein kurzes und ein langes Gemüsefach, schlicht deswegen, weil hinter dem kurzen Gemüsefach der Kompressor sitzt. Das lange Gemüsefach liegt damit in der Regel unterhalb des Spalts, den die unterste Ebene mit der Rückwand bildet. Durch diesen Spalt strömen während des Kühlvorgangs kleine Mengen eisiger, von der Rückwand kommender Luft und können dazu führen, daß Lebensmittel, die sich im hinteren Teil des langen Gemüsefachs befinden, periodisch anfrieren.
Manchmal kann man dies erkennen, weil beispielsweise Äpfel, die man dort gelagert hat, zu einem kleinen Teil vollständig braun-schwarz werden. In den meisten Fällen ist das Anfrieren aber nicht optisch erkennbar und meßtechnisch auch nicht erfaßbar. Um es zu verhindern, kann man den Spalt zwischen unterster Ebene und Rückwand mit einem Klebestreifen verschließen, handelt sich damit aber den Nachteil ein, daß die unterste Ebene nicht mehr herausgenommen werden kann.
Einbau eines Ventilators
Position im Kühlschrank und Dimensionierung
Wie weiter oben erläutert, lassen handelsübliche Tischgeräte ihren Inhalt meist periodisch gefrieren oder anfrieren. Wenn man dies vermeiden möchte, muß man einen Ventilator in den Kühlschrank einbauen. Die sinnvollste Position für ihn ist auf der untersten Ebene nahe der kühlenden Rückwand und mit einem Luftstrom in Richtung der Tür des Geräts, also den sich von selbst ergebenden Luftstrom der Konvektion unterstützend. Um Resonanzen zu vermeiden, kann es sinnvoll sein, den Ventilator auf einem kleinen Gummistreifen zu montieren.
Jeder Ventilator hat eine bestimmte Leistung, die letztlich vollständig in Wärme umgesetzt wird. Mit dieser Wärme heizt man den Kühlschrank von innen, wirkt also seinem Zweck entgegen. Aus diesem Grund hat ein Kühlschrank mit Ventilator immer einen höheren Energieverbrauch als einer, der keinen Ventilator aufweist. Die Nachteile des Betriebs ohne Ventilator sind aber im Kontext einer Ernährung mit Rohkost so groß, daß sich der Einbau stets lohnt. Die Leistung des Ventilators sollte etwa 5 Watt betragen. Schwächere Ventilatoren schaffen es nicht, die Luft im Kühlschrank schnell genug zu durchmischen, stärkere heizen ihn unnötig von innen auf. Es kann sich lohnen, einen recht teuren Ventilator mit guten Lagern zu kaufen, weil die Laufgeräusche während des Betriebs geringer sind und bleiben als bei billigeren Produkten.
Änderungen gegenüber dem Betrieb ohne Ventilator
Ein permanent im Kühlschrank laufender Ventilator führt zu folgenden Änderungen gegenüber einem nicht damit ausgestatteten Gerät:
- Die Luft ist trockener
- Die Temperaturdifferenzen innerhalb des Kühlraums sind geringer
- Die Durchschnittstemperatur ist meist niedriger
Der erste Punkt führt dazu, daß man Obst nicht mehr offen im Kühlschrank lagern kann, weil es sonst sehr schnell austrocknet. Es empfiehlt sich, sämtliches Obst in Frischhaltefolie, Gefrierbeutel oder Ähnliches einzupacken oder die Gemüsefächer zu nutzen, wenn diese frei sind.
Der zweite Punkt hat zur Folge, daß die Temperatur oben im Kühlschrank erheblich geringer ist, als man es von einem Gerät ohne Ventilator kennt. Wenn das im Zusammenspiel mit dem dritten Punkt nicht gewünscht ist, muß man den Kühlschrank 1-2 Grad wärmer einstellen.
Defekte und Kontrolle
Ein Kühlschrank kann, wie jedes andere technische Gerät auch, im Lauf seiner Betriebszeit Defekte entwickeln oder ganz ausfallen. Während der Ausfall leicht zu erkennen ist, sind es langsam fortschreitende Defekte nicht immer. Diese werden hier behandelt.
Verschleiß des Temperatur-Sensors im Inneren
Jeder Kühlschrank muß, um die eingestellte Soll-Temperatur einhalten zu können, die tatsächliche Temperatur in seinem Inneren, also die Ist-Temperatur messen. Dazu dient ein Temperatur-Sensor, der meist auf halber Höhe des Gerätes in der Nähe der Beleuchtung an der rechten oder linken Wand montiert ist. Wenn dieser Sensor nach vielen Jahren Betriebszeit verschleißt, kann dies dazu führen, daß die Soll-Temperatur unerwartet dauerhaft nach unten oder oben hin überschritten wird.
Eine Überschreitung nach oben führt dazu, daß die im Kühlschrank gelagerten Lebensmittel schneller als erwartet verderben. Eine Überschreitung nach unten kann im schlimmsten Fall dazu führen, daß einige oder alle der im Innenraum befindlichen Lebensmittel anfrieren oder sogar durchfrieren. Dies ist, wie bereits in einem früheren Abschnitt erläutert wurde, unter Umständen kaum zu erkennen.
Verschleiß des Temperatur-Sensors in der Rückwand
Zur Begrenzung der Laufzeit des Kompressors und damit der Zeit, in der sehr kalte Luft mit einer Temperatur von -20 bis -25°C von der Rückwand des Kühlschranks erzeugt und mit der vorhandenen Luft vermischt wird, dient ein Temperatur-Sensor in der Rückwand. Dieser verschleißt in der Regel erheblich schneller, als sein Gegenstück im Inneren des Gerätes, weil er bis zu 24mal täglich Temperaturschwankungen von -25 bis +10 Grad ausgesetzt ist, die jedes Material auf die Dauer ermüden und spröde machen.
Wenn dieser Sensor seine Funktion einbüßt, geht der Kompressor kürzer oder länger an, als er es bei einwandfreier Funktion des Sensors täte. Eine kürzere Laufzeit ist in der Regel unschädlich und führt nur dazu, daß der Kühlschrank auffallend oft angeht, im schlimmsten Fall alle fünf Minuten für eine Minute. An diesem auffälligen Verhalten erkennt man so einen Defekt. Der zweite Fall, eine verlängerte Laufzeit des Kompressors, ist schwer zu erkennen und kann dazu führen, daß im unteren Teil des Kühlraums während der Laufzeit des Kompressors Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts erreicht werden, die dort gelagerten Lebensmittel also anfrieren.
Kontroll-Messungen
Die verschiedenen Arten von Verschleiß der Temperatur-Sensoren im Kühlschrank können, wie in den vorigen Abschnitten erläutert, dazu führen, daß Lebensmittel an einigen oder allen Stellen im Kühlschrank schwer erkennbar angefroren und damit denaturiert werden. Es ist daher unumgänglich, in regelmäßigen Abständen von ungefähr 6 Monaten die Temperaturen an verschiedenen Stellen im Kühlschrank mit einem genauen Meßgerät, das ggf. vor der Messung kalibriert wurde, zu kontrollieren.
Anderenfalls läuft man Gefahr, seine Gesundheit mit angefrorenen Lebensmitteln zu belasten, deren regelmäßiger Verzehr zu einer Vielzahl von gesundheitlichen Störungen führen kann, die äußerst schwer zuzuordnen sind.
