Fachthema

Solide Basis für sensible Produkte

Kälteanlagen für Backstube und Laden: Robust und HACCP-konform gebaute Einrichtungen sind eine wesentliche Grundlage für beste Qualität

Von Hans Stumpf

Die Anforderungen der Kunden an ihren Bäcker sind eindeutig: frische Backwaren den ganzen Tag über und dazu eine entsprechende Auswahl. Gleichzeitig müssen auch die Qualität und der Preis stimmen – eine Herausforderung für den backenden Betrieb, die der Lösung des gordischen Knotens gleich zu kommen scheint. Die Lösung kennt die Branche schon: Wer dies erfüllen möchte, kommt um den Einsatz von Kältetechnik nicht herum.

Kältetechnik wird heute in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Rohstoffe müssen gekühlt bzw. tiefgekühlt gelagert werden. Fertige Produkte, wie insbesondere aus der Feinbäckerei und Konditorei, müssen gekühlt gelagert und gekühlt zum Verkauf gebracht werden. Halbfertigprodukte (Teiglinge) aus der eigenen Produktion werden zu anderen Zeiten hergestellt, als sie benötigt werden. Auch hier muss die Zeit mittels Kälteeinsatz überbrückt werden. Kälte wird aber auch eingesetzt, um gezielt enzymatische Vorgänge im Teig bzw. im Teigling zu fördern und zu steuern, um damit einen vollaromatischen Geschmack zu erzeugen.

Bedarfsgerechte Ausstattung

Schnell wird deshalb klar, dass es eine „Universalkälte“ für die Backstube nicht gibt. Zu unterschiedlich sind die Ansprüche des jeweiligen Kühlgutes. Gleiches gilt auch für die Größe der verwendeten Kältetechnik. Im Kleinbetrieb bzw. in der Filialbackstube werden steckerfertige Schrankgeräte eingesetzt. Hier ist die gesamte Kältetechnik im Kühl- bzw. Gefrierschrank integriert. Hersteller bzw. Anbieter sind Wachtel, Gram, AWS oder auch die Bäko mit ihren Bäko Line-Geräten.

So hat ein durchschnittlicher Schrank mit Außenmaßen von 800 x 750 x 2000mm ein Volumen von etwas mehr als 600Liter. Hier kann dann entsprechend Ware eingegeben werden. Beim Kauf solcher Schränke sollte auf mehrere Punkte geachtet werden: Der Energieverbrauch in 24 Stunden nach DIN, die Isolierung (60 mm sollten es sein!), die Auskleidung (Edelstahl oder Kunststoff sind möglich) und die Auflagewinkel. So werden zum Beispiel Gefrierschränke günstig im Internethandel angeboten. Zusätzliche Auflagewinkel müssen aber teuer zugekauft werden.

Praxisfreundlich sind Schränke, die ein Fußpedal zum Öffnen der Tür haben. So kann der Schrank auch mit vollen Händen schnell geöffnet werden. Dies spart letztlich Energie, weil durch kürzere Öffnungszeiten weniger Wärme in die Kühlkammer kommt. Zu beachten ist zudem die Luftfeuchte im Kühl- bzw. Gefrierschrank. Je nach dem, was gelagert werden soll, werden Kühl- und Gefrierschränke mit unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten angeboten. Ein Sahneklimaschrank, der im Temperaturbereich von 0° bis +10°C arbeitet, benötigt eine relative Luftfeuchte von über 90Prozent. Ein Kühlschrank im gleichen Temperaturbereich benötigt nur etwa 70 bis 75Prozent relative Luftfeuchte.

Steckerfertige Geräte sind auch als Gärvollautomaten lieferbar, wie etwa der Cobox VA von Wachtel. Das Gerät mit dem Temperaturbereich von –25° bis +40°C dient zum vollautomatischen Gärverzögern, Gärunterbrechen und Gären. Es kann auch mit dem Cool Rising-System geliefert werden.

Soll ein Kühl- oder Gefrierschrank in der Filiale aufgestellt werden oder ist er im Außenbereich im direkten Umfeld eines Wohngebietes platziert, so muss unbedingt auch die Geräuschemission beachtet werden. Das Geräuschniveau sollte nicht über 50 dB (A) sein. Umgehen kann man dies zum Beispiel dadurch, dass die Kältemaschine getrennt vom Schrank platziert wird. Hersteller wie Gram bieten zum Beispiel Kühl- und Tiefkühlschränke an, die an ein zentrales Kühlsystem angeschlossen werden. Im Schrank wird somit auf den Kompressor verzichtet. Neben der wesentlich geringeren Geräuschemission ist dies in der Regel auch energieeffizienter und spart somit Strom.

Hinzu kommt noch, dass bei Schränken mit integrierter Kälteanlage die Abwärme direkt an die Umgebungsluft um den Schrank abgeben wird. Ist der Raum schlecht zu belüften oder kommt weitere Umgebungswärme (Backöfen!) hinzu, aber auch wenn der Raum schlecht isoliert ist, kann es schnell zu Schwitzwasser-, und damit verbunden, zur Schimmelbildung kommen.

Neben Kühl- und Gefrierschränken mit Aggregat kann dies auch bei Kühl- und Tiefkühlzellen mit Huckepack-Aggregaten passieren. Verdampfer und Verflüssiger sind hier direkt beieinander angebracht: Der Verdampfer ist in der Zelle; der Verflüssiger an der Außenwand. Die dem Kühlraum entzogene Wärme wird auch hier direkt an die Umgebungsluft des Standortes abgegeben.

Technisches Prinzip

Das Prinzip der Kälteerzeugung ist schnell erklärt: Einem zu kühlenden Raum wird die Wärme entzogen und somit entsteht Kälte. In diesem Sinne wird Kälte also gar nicht produziert. Gedanklich darauf basierend kann eine rationell arbeitende Kälteanlage an zwei Parametern fest gemacht werden: Zum einem an der Leistungsfähigkeit, mit der die Wärme entzogen wird. Zum anderen an der Dichtheit der Kälteanlage, mit der das Eindringen von neuer Wärme verhindert wird. Bei den sensiblen Produkten des Bäckerhandwerks darf zudem die Feuchteleistung nicht außer acht gelassen werden.

Der niederländische Kältespezialist Koma zeigt bei seinem „Teig-Gefrieraufbewahrungssystem“, wie dies geht. Eine konstante Temperatur, eine hohe Luftfeuchtigkeit und eine gleichmäßige Luftzirkulation in der Anlage sorgen dafür, dass Teiglinge über einen längeren Zeitraum eingelagert werden können. Dazu gehört auch, dass frische Produkte möglichst schnell eingefroren werden. Nur so wird sicher gestellt, dass die Produkte während der Lagerung und dem späteren Auftauprozess unversehrt bleiben. Hierfür empfiehlt Koma spezielle Schockfroster sowie die Vorschaltung des Schockfrostertunnels Koma Blizzard. Durch die sehr niedrige Temperatur und die hohe Geschwindigkeit der zirkulierenden Luft sind die Einfrier- bzw. Kühlzeiten sehr kurz, so dass eine große Kapazität erreicht wird. Der kleinste Blizzard hat eine Mindest-Kapazität von ca. 150kg pro Stunde.

Die Firma Wachtel bietet ihre Schockfroster in zwei Ausführungen an. Der Coschok Swift ist eine Konservierungs-Schockzelle mit Deckenverdampfer. Dies spart Platz auf der Grundfläche der Zelle. Erreicht werden damit Stundenleistungen von 26 kg bis 135 kg bei einem Temperaturbereich von +10° bis –40°C. Die Schockanlage Coschok Flash arbeitet mit einem Standverdampfer und hat deshalb einen größeren Platzbedarf. Allerdings ist so auch die Stundenleistung wesentlich größer, von 85kg bis 624kg.

Zellenaufbau

Mit entscheidend für den Energieaufwand einer Kühl- bzw. Tiefkühlanlage ist auch das Zellensystem. Je besser isoliert es ist, desto weniger Wärme dringt ein und desto besser kann gekühlt werden. Für Kühlzellen sind Wandstärken von 60mm inzwischen Standard. Tiefkühlzellen haben meist 80 bis 100mm Wandstärken. Sind sie dicker, ist dies noch besser. Als Material wird heute in der Regel Polyuhrethan (PU) verwendet.

In den meisten Fällen werden die Zellen in Elementbauweise erstellt. Eingelassene Hakenverschlüsse verbinden die einzelnen Elemente. Um den Einbau in vorhandene Räume optimal realisieren zu können, sollte der Aufbau von innen heraus durchführbar sein. Bei den meisten Zellenherstellern ist dies möglich.

Der Boden kann sehr vielfältig ausgeführt werden. Für Normalkühlzellen muss nicht unbedingt ein isolierter Boden eingebaut werden. Hier ist es möglich, die Zelle direkt auf den bauseits vorhandenen Boden zu stellen.

Soll ein Zellenboden realisiert, der Bodenaufbau jedoch nicht beliebig hoch gemacht werden, so empfiehlt sich ein Vakuumboden. Dieser hat bei einem Auftrag von 40mm einen k-Wert von 0,13W/m{+2}K. Dies entspricht einer Dämmstärke von über 150mm und wird erreicht, in dem zwischen Bodenblech und Deckplatte eine vakuumdichte, membranverblendete Stützfüllung eingebaut ist.

Bei Kühlräumen, die ständig mit Minustemperaturen betrieben werden, muss gegen Frost und Feuchtigkeit vorgesorgt werden, um Schäden zu vermeiden. Für Schutz sorgen hier spezielle Kunststoffringe unter dem Zellenboden, die eine kontinuierliche Belüftung ermöglichen. Alternativ dazu ist der Einsatz einer elektrischen Unterfrierschutzheizung geeignet, um die Zelle optimal zu schützen. Unterlüftung bzw. Unterfrierschutz sind besonders dann wichtig, wenn der Raum nicht unterkellert ist.

Gleichzeitig muss auch auf die Belastung des Bodens geachtet werden. In den meisten Fällen werden die Oberflächen der Böden mit Edelstahlblechen oder verzinkten Stahlblechen mit Kunststoffbeschichtung ausgelegt. Unterschiede gibt es allerdings in der Materialstärke und in der Verbindung der Bodenplatten untereinander. Empfehlenswert sind mindestens 3mm starke Platten. Verschiedene Hersteller bieten zudem die Kombination mit Druckverteilerplatten an, was Flächenbelastungen von bis zu 1000kg je Transportwagen zulässt.

Für größere Kältezellen und insbesondere bei Neubauten empfiehlt es sich, die Bodenplatte bauseits auszuführen. Der Zellenboden wird hier aus mehreren Schichten aufgebaut. Für Stabilität und Hygienesicherheit sorgt eine abschließende Fliesenschicht. Bei richtiger Planung kann so eine bodengleiche Verbindung zwischen Backstube und Kältezelle hergestellt werden.

Luftfeuchtigkeit

Neben der Kälteleistung ist die Luftfeuchtigkeit für die Teiglinge und das spätere Backergebnis von zentraler Bedeutung: Das Austrocknen muss verhindert werden. Hier erreicht USK Ungermann mit der Micro Tec-Befeuchtung auch in Tiefkühlanlagen eine relative Luftfeuchtigkeit von 99Prozent.

Erreicht wird dies durch die Feinstvernebelung von Wasser mittels einer Hochfrequenzmembran. Diese Technik stammt aus dem medizinischen Bereich. Die so entstandenen Tropfen bilden einen sehr feinen, frei schwebenden Nebel. Statt einer Feuchtewanderung aus dem gefrorenen Teigling heraus dringt ein Teil des Nebels in den Teigling ein, die Oberfläche bleibt feucht und es kommt zu keinerlei Gewichtsverlusten.

Energieaufwand

Miwe geht hier einen etwas anderen Weg. Die Arnsteiner steuern mit einer Frequenzumrichter-gesteuerten Technik das Temperatur-Feuchte-Gefüge im Gerät überaus punktgenau, kontrolliert durch die TC-Steuerung. Mit dieser im Ofenbereich bewährten Touchscreen-Steuerung können bis zu acht verschiedene Phasen der Klimasteuerung hinterlegt und abgerufen werden.

Ein großer Teil der Energie für Kältetechnik wird für das Abtauen der Verdampfer verwendet. In der Regel sind dafür bisher elektrische Heizungen verwendet worden. Prinzipiell muss es das Ziel sein, die Abtauintervalle so gering wie möglich zu halten und immer die Vereisung möglichst zu verhindern.

Dies kann bereits durch bauliche Maßnahmen ein Stück weit realisiert werden. Ist einer Tiefkühlzelle ein Kühlraum oder ein Durchgangsraum vorgeschaltet, so wird verhindert, dass warme Backstubenluft direkt in die Tiefkühlzelle gelangt und dort die Eisbildung fördert. Auch sollte es selbstverständlich sein, keine heiße Ware in die Kühlung bzw. Tiefkühlung direkt einzubringen. Abgekühlt bzw. über den Schockfroster geführt, wird mit der Ware wesentlich weniger Feuchtigkeit eingebracht und das Vereisen besser verhindert.

Trotzdem wird man bei Tiefkühlzellen ein Vereisen der Verdampfer niemals ganz vermeiden können. Aber Wärme extra für den Abtauvorgang zu erzeugen, scheint wenig sinnvoll, da doch in der Backstube viel Abwärme kostenlos zur Verfügung steht. Diese Abwärme kann für Systeme zur Glykol- oder Soleabtauung verwendet werden. Angeboten werden diese unter anderem von Miwe, Ungermann und Koma. Eingesetzt werden dafür spezielle Verdampfer, die mit Glykol oder Soleleitungen umgeben sind. Wäre nur Wasser in den Leitungen, würden diese einfrieren. Bedarfsgerecht, also nicht mehr zeitgesteuert, wird dann abgetaut. Durch Abwärme wird das Glykol oder die Sole erwärmt und somit der Verdampfer abgetaut. Energie wird – und dies minimal im Vergleich zum Heizstabsystem – nur für die Pumpen benötigt.

Die Abwärme der Kältekompressoren nutzt Hein/Lillnord für die Abtauheizung. Beim Abtauen mit dem Hotgas genannten System wird die kompressoreigene Kondensierungswärme als Medium für den Abtauvorgang des Kälterohrsystems im Verdampfer benutzt. So sind die Flächen des Verdampfers ohne Mehrenergie in zwei bis drei Minuten eisfrei.

Gärhalb- und Gärvollautomaten brauchen keine Abtauvorrichtung, da hier durch den Gärvorgang ganz nebenbei der Abtauvorgang mit durchgeführt wird. Ähnlich ist dies bei Schockfrostern. Da diese meist nur zeitweise genutzt werden, kann bei Leerstand einfach die Tür geöffnet und der Raum auf natürliche Weise abgetaut werden.

Aber auch anderweitig kann die Abwärme der Kälteanlagen genutzt werden. Dies ist zum Beispiel mit Wärmetauscherplatten möglich. Mit diesen kann die Abwärme an andere Medien, wie zum Beispiel den Heizkreislauf der Gebäudeheizung abgegeben werden. Es ist aber auch möglich, Gärräume durch Abwärme von Kälteanlagen und Backöfen zu nutzen.

Rammschutz wichtig

Zu unterscheiden von Kältezellen sind Gärräume. Diese werden in der Regel ohne Boden angeboten, das heißt, sie werden direkt auf den Backstubenboden gestellt. Hierfür werden Edelstahl-U-Profile am Boden verschraubt, an diesen die Wandpanelen befestigt. Werner & Pfleiderer bietet Gärräume in der Standard-Reihe GFR als 1-fach, 2-fach und 3-fache breite Ausführung an. Die Panelen sind aus 80 mm PU-Isolierung geschäumt. Ihr k-Wert beträgt 0,24 W / m²K. Das Nut- und Feder-System mit eingeschäumten Excenter-Spannschlössern sorgt für eine einfache und schnelle Montage vor Ort. Während die Oberflächen der Innenwände aus Edelstahl sind, sind die Außenwände verzinkt und weiß lackiert. Die Anlagenfront ist in Edelstahl mit Kornschliff gehalten. Optional können auch alle Flächen in Edelstahl ausgeführt werden.

Notwendig ist in Gärräumen und anderen Zellen auch der Rammschutz. Dieser sollte immer vorhanden sein, wenn mit Wagen beschickt wird. W & P gewährleistet diesen im Gärraum durch umlaufende Edelstahl-Vierkantprofile. Die Tür ist mit drei steigenden Türscharnieren versehen und hat einen beidseitigen Rammschutz.

Die Klimatisierung des Gärraums von W & P erfolgt über die abgehängte Edelstahldecke. Während die Luft auf der einen Seite in die Zelle geblasen wird, wird sie auf der anderen Seite langsam zum Klimagerät zurück geführt. Der Dampf wird über externe Dampfbefeuchter und Dampflanzen eingebracht und über das Klimagerät verteilt.

Klimaräume

Noch besser den Gärprozess steuern kann man mit Klimaräumen. Ist die Ware gärreif und es steht noch keine Ofenfläche zur Verfügung, so kann durch eine Gegenkühlung der Gärprozess gebremst werden. Sinnvoll sind Klimaräume auch zur Führung von Laugengebäcken. Nach der Gare steht sofort eine Kühlung zur Verfügung, um die Teiglinge auf das Laugenbad vorzubereiten. Denn das Absteifen der Teiglinge samt Hautbildung ist hier backtechnisch notwendig.

Klimaräume sollten im Vergleich zu Gärräumen einen höheren k-Wert durch eine stärkere Isolierung haben. Hinzu kommt noch eine veränderte Technik. Miwe beispielsweise bietet zur Gärraumtechnik noch eine Gegenkühlung mit Verdampfer und einer Entfeuchtung über kontinuierlich arbeitende Trockner-Einheiten an.

Als Kühl-Gärraum auf dem Markt ist auch ein Modell des Fermatic von Sveba-Dahlen. Die Funktionskurve dieser Anlage umfasst drei Stufen: Kühlen, Ruhen und Gären. Alternativ ist die Anlage auch als Gärraum oder als Gärunterbrecher konzipiert.

Alle drei Varianten sind von der Zellenstruktur gleich. Die Edelstahlausführung (innen und außen) macht sie hygienisch. Eine 80mm starke Isolierung hält Wärme oder Kälte im Fermatic. Die Türdichtungen halten extrem dicht. Eine Selbstverschlussvorrichtung verhindert unbeabsichtigtes Offenlassen der Tür. Geöffnet wird sie über einen Griff, der die gesamte Türlänge einnimmt.

Für den Kühl-Gärraum und den Gärunterbrecher ist eine großzügig dimensionierte Kälteanlage mit separat aufzustellenden Kälteaggregat vorhanden. Die Anlage ist so ausgelegt, dass innerhalb von einer Stunde 0°C erreicht werden. Auch eine zuverlässige Temperatursteuerung zwischen Kühlen und Gären kann so sichergestellt werden. Bedient wird das System durch ein Steuerungspaneel über der Tür.

Hygiene in der Zelle

Problematisch sind die Klimabedingungen und Gär- und Kühlzellen mit Blick auf die Hygiene. Wärme und/oder Feuchtigkeit sind die besten Voraussetzungen, um Schimmelbildung zu fördern. Die regelmäßige Reinigung der Zellen ist deshalb zwingend.

Die Reinigungsarbeit kann jedoch durch überlegten Zellenbau vereinfacht werden. Kolb Kälte hat hier eine ganze Reihe von Maßnahmen und Techniken im Einsatz, um den Hygieneanforderungen gerecht zu werden. Dies beginnt bereits bei den Oberflächen der Zellenelemente. Weiße Wände mit einem Hygieneüberzug gehören gleichermaßen dazu wie speziell behandelter Chromstahl. Die Zellenelemente werden bei Kolb durch eine spezielle Dichtungskonstruktion abgedichtet. Die Fugen müssen nicht mehr mit Silikon ausgespritzt werden. Dieses verschleißt mit der Zeit und lässt sich nur schwer reinigen. Die Bodenkonstruktion ist als Wanne ausgeführt. Übergänge sind nicht vorstehend und bieten keine Schmutzkanten. Die Kältetechnik in der Zelle ist leicht zugänglich. Selbst das Luftleitsystem kann demontiert und entnommen werden, um es leichter reinigen zu können. Die Befeuchtung erfolgt keimfrei.

Ein kritischer Punkt beim Zellenbau ist die Tür. Kolb verwendet unterbruchsfreie Türblätter, das heißt ohne Löcher und Bohrungen. Eine durchgängige Griffleiste erleichtert die Reinigung genauso wie glatte Zargen, die selbst bei Doppeltüren verwendet werden. Die Dichtungen sind aus hochwertigem weißen Hygienematerial. So sollen Risse und Verunreinigungen vermieden werden.

Viessmann Kältetechnik hat sogar speziell beschichte Zellenwände im Einsatz. Die bisher optional erhältliche antimikrobielle Pulverbeschichtung Silver Protec wird inzwischen ohne Mehrpreis für alle Frischhalte-, Kühl- und Tiefkühlzellen angeboten. Die zielgerichtete Freisetzung von Silberionen aus der Zellenbeschichtung führt dazu, dass Bakterien und Pilze beim Kontakt mit der Oberfläche der Kühlzelle absterben. Die Beschichtung wirkt dabei dreifach: Sie blockiert den Zellstoffwechsel, verhindert die Zellatmung, stoppt die Zellteilung und führt so dazu, dass Mikroorganismen absterben.

Physikalisch ist es möglich, mit Wärme Kälte zu erzeugen. Die Rede ist vom Prinzip der Absorbtionskälte. Im Gegensatz zur Kompressionskältemaschine erfolgt hier die Verdichtung durch eine temperaturbeeinflusste Lösung des Kältemittels. Das Kältemittel wird in einem Lösungsmittelkreislauf bei geringer Temperatur in einen zweiten Stoff adsorbiert und bei höheren Temperaturen desorbiert. Bei dem Prozess wird die Temperaturabhängigkeit der physikalischen Löslichkeit zweier Stoffe genutzt. So kann mit bislang ungenutzter Wärme aus der Backstube Kälte erzeugt werden.

Diese Technik hat Miwe zum Eco:freeeze weiter entwickelt, der heißes Wasser umwandelt. Es wird durch die Abwärme der Öfen bzw. auch aus Solar oder von einem Blockheizkraftwerk gewonnen.