Agri Photovoltaik für Lebensmitteltrocknung, Solartrockner, Solarkollektoren und Solarkonzentratoren.
Die wachsende Bevölkerung und die hohen Kosten für
Brennstoffe haben die Möglichkeit geschaffen, alternative Energien für die
Verarbeitung von Lebensmitteln nach der Ernte zu nutzen. Die solare Lebensmittelverarbeitung
ist eine aufstrebende Technologie, die qualitativ hochwertige Lebensmittel bei
geringen oder gar keinen zusätzlichen Brennstoffkosten liefert.
Eine Reihe von Solartrocknern, -kollektoren und -konzentratoren werden derzeit für verschiedene Schritte der Lebensmittelverarbeitung und -veredelung eingesetzt. Die Society for Energy, Environment and Development (SEED) hat einen Solar Cabinet Dryer mit Zwangsumlauf entwickelt, der für die Dehydrierung und Entwicklung von Mehrwertprodukten aus lokal angebautem Obst, Gemüse, Blattgemüse und Waldprodukten verwendet wird. Die Trocknung unter simulierten Schattenbedingungen mit UV-reduzierendem Blaufilter trägt dazu bei, dass die Nährstoffe besser erhalten bleiben. Sein einfaches Design und seine leichte Handhabung machen den SEED Solar Dryer zur idealen Wahl für die Verarbeitung von Lebensmitteln in ländlichen Gegenden, näher am Ort der Ernte, wodurch der teure Transport oder die Lagerung von Frischwaren entfällt. Außerdem schafft er Beschäftigungsmöglichkeiten für die Landbevölkerung, insbesondere für Frauen. Andere Geräte, die auf Solarkollektoren und -konzentratoren basieren und derzeit bei verschiedenen Schritten der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden, werden vorgestellt.
Die Dehydratisierung ist einer der wichtigsten Schritte zur Konservierung und Aufwertung von Lebensmitteln durch Feuchtigkeitskontrolle. Konduktion, Konvektion und Strahlung sind die grundlegenden Techniken, durch die Wasser zur Verdampfung gezwungen wird und der entstehende Dampf entweder auf natürliche Weise oder durch Zwang abgeführt wird, was zur Dehydratisierung führt. Die konventionelle Konvektionstrocknung wird zur Trocknung von Obst und Gemüse eingesetzt. Dieser Prozess bringt jedoch auch einige bedeutende Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften mit sich, wie z. B. Farbverlust, Veränderung der Textur, des Geschmacks und Verlust von Nährstoffen. Während die bei der Verarbeitung verwendeten hohen Temperaturen für diese Veränderungen verantwortlich sind, erhöht eine niedrigere Temperatur die Dauer der Dehydratisierung und damit die Kosten. Da frisches Obst und Gemüse einen Feuchtigkeitsgehalt von über 80 % aufweist, ist der Prozess der Dehydratisierung auf einen wünschenswerten niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt von 5-10 % (z. B. 75 kg Wasser aus einer Probe von 100 kg) sehr energieaufwändig. Allein der Vorgang des Wasserentzugs macht bis zu 30 % der Gesamtkosten für die Verarbeitung der meisten Frischprodukte aus. Daher spielen die Kosten für die Entwässerung, der Energieverbrauch und die Qualität der getrockneten Produkte eine sehr wichtige Rolle bei der Wahl eines geeigneten Trocknungsverfahrens.
Der Trocknungsprozess im Solartrockner wird durch die Zirkulation der Heißluft, die Ausbreitungsdichte des Produkts, die Art der Vorbehandlung sowie die Beschaffenheit des zu trocknenden Produkts selbst begünstigt. Die für die Trocknung benötigte Zeit wird auch von Faktoren wie dem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt und dem gewünschten Endfeuchtigkeitsgrad des Produkts bestimmt. So kann es beispielsweise 4 Stunden dauern, um den Feuchtigkeitsgehalt einer 50-kg-Ladung raffinierten Weizenmehls, das in Instant-Gulabjamun-Mischungen verwendet wird, von anfänglich 4 auf 0 % zu senken, während 6 Stunden erforderlich sind, um den Feuchtigkeitsgehalt einer 4-kg-Ladung Curryblätter von anfänglich 63 % auf 4 % zu reduzieren.
Die solare Lebensmittelverarbeitung bringt zwei aufstrebende Technologien zusammen, um die beiden großen Probleme zu lösen, mit denen die Welt im 21. Jahrhundert konfrontiert ist, nämlich: Wie kann genügend Energie für eine wachsende Weltbevölkerung erzeugt werden? Und wie kann die ständig wachsende Weltbevölkerung ernährt werden? In Bezug auf die Entwicklungsländer hat dies eine andere Konnotation. Die wachsende Bevölkerung und die ungleiche Verteilung des Wohlstands in diesen Ländern haben dazu geführt, dass ein Teil der Gesellschaft zurückgeblieben und chronisch arm ist. Der Mangel an zuverlässigen und erschwinglichen Energiequellen in diesen Regionen macht die Sache nur noch komplizierter. Diese Situation erfordert auch die Suche nach schnelleren, billigeren und sichereren Methoden, mit denen Lebensmittel konserviert und an die ärmere, meist ländliche Bevölkerung, insbesondere Frauen und Kinder, verteilt werden können. Angesichts des großen Bedarfs an Nahrungsmitteln für die Ernährung der Menschen ist es traurig, dass in Indien jedes Jahr 30-40 % der Lebensmittel verschwendet werden, weil es keine systematische Verarbeitung und Konservierung nach der Ernte gibt. Die lebensmittelverarbeitende Industrie in Indien macht nur 2,2 % der Gesamtproduktion aus.
Auf Solarenergie basierende Technologien spielen derzeit eine wichtige Rolle bei der Lebensmittelverarbeitung. Derzeit ist ihr Einsatz jedoch auf die Verarbeitung im Kleinst- und Kleinmaßstab beschränkt. Die Machbarkeit ihres Einsatzes in großem Maßstab kann und sollte untersucht werden und ist das Ziel künftiger Studien. Die solare Dehydratisierung/Trocknung ist ebenso wirksam wie die mechanisierten Anlagen und bietet eine Alternative zu geringen oder gar keinen Kosten. Es gibt Belege für eine verbesserte Ernährungs- und medizinische Qualität durch Infrarot-Trocknung von Frischprodukten wie Kräutern.
Angesichts des sich ändernden Lebensstils in Indien und anderswo gibt es eine große Nachfrage nach verzehrfertigen Lebensmitteln, die auch gesund sind, und die solare Lebensmittelverarbeitung kann einen wichtigen Beitrag zur Deckung dieser Nachfrage leisten. Die anfänglich hohen Investitionskosten für Solaranlagen, das mangelnde Vertrauen in die Technologie und die Skalierbarkeit für die Verarbeitung in großem Maßstab sind einige der Hürden, die einer breiteren Nutzung der Solarenergie in der Lebensmittelverarbeitung entgegenstehen. Eine begrenzte Anzahl staatlicher Anreize, die derzeit von verschiedenen Ministerien (z. B. Ministerium für neue und erneuerbare Energien, Indien) gewährt werden, tragen dazu bei, die anfänglich hohen Kosten für Solaranlagen zu senken und die Amortisationszeit für Klein- und Kleinstunternehmer zu verkürzen.
Trotz solcher Anreize und vieler technischer Entwicklungen ist die Anwendung der Solarenergie in der Lebensmittelindustrie nicht so schnell vorangekommen. Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass eine große Kommunikationslücke zwischen Solarforschern und Lebensmitteltechnologen besteht. Die Lebensmitteltechnologen sind sich der Möglichkeiten neuartiger Solargeräte wie Solarkonzentratoren, Öfen und Trockner nicht bewusst, während die Solartechniker die technischen Anforderungen der verschiedenen Prozesse in der Lebensmittelverarbeitung nicht kennen. Abgesehen von den enormen Energieeinsparungen sollten die berichteten großen Verbesserungen der Produktqualität mit harten Daten belegt werden.
Es besteht die dringende Notwendigkeit, die lebensmittelverarbeitende Industrie mit den Entwicklern von Solaranlagen zusammenzubringen (und umgekehrt), und zwar über staatliche und internationale Agenturen sowie über die Fachgremien in diesen Bereichen. Die Lebensmittelverarbeitung ist nicht nur wichtig, um die überschüssige Ernte zu erhalten, sondern schafft auch Arbeitsplätze. Studien zeigen, dass die Lebensmittelverarbeitung im Vergleich zu anderen Branchen wie der Textilindustrie mehr Arbeitsplätze pro investierter Rupie schafft. Die Lebensmittelverarbeitung durch Kleinstunternehmen allein reicht nicht aus, um Arbeitsplätze im ländlichen Raum zu schaffen oder die Armut zu lindern. Der Aufbau einer stabilen und lebensfähigen Kette von der Verarbeitung bis zum Verbraucher, die auf die Struktur und die Bedürfnisse von Kleinstunternehmen zugeschnitten ist, ist der Schlüssel zum Erfolg von Klein- und Kleinstunternehmen, die ihrerseits dazu beitragen, die Beschäftigung und den Lebensstandard auf dem Land zu verbessern.
Eine Kombination von Solaranlagen und nicht eine einzelne Anlage wird letztendlich den großen Energiebedarf der Lebensmittelindustrie decken. Dies geschieht bereits mit beachtlichem Erfolg. Wenn Indien in diesen Bereichen Fortschritte macht, kann es einfache, erschwingliche Technologien weltweit anbieten und seine Erfahrungen weitergeben. In dem Maße, in dem die versprochenen geringeren Kosten für Photovoltaik und Kollektoren realisiert werden und neuere Technologien zuverlässig und erschwinglich werden, könnten Solarstromgeneratoren in den nächsten 50 Jahren den größten Teil des weltweiten Stroms erzeugen, und Photovoltaik und konzentrierte Solarenergie können zusammen zur wichtigsten Stromquelle werden und die umweltschädlichen Treibhausgasemissionen drastisch reduzieren. Die solare Lebensmittelverarbeitung wird in Zukunft sicherlich nicht nur einen Beitrag leisten, sondern auch davon profitieren.
Quelle 06/2022