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    Friteusenabluft nachhaltig mit Wasserstoff verwerten
    Bildquelle nicht angegeben
    Obst- & Gemüseverarbeitung

    Friteusenabluft nachhaltig mit Wasserstoff verwerten

    Bei der Kartoffelchips-Produktion entsteht ölhaltige Abluft, die sich mithilfe der thermischen Nachverbrennung mit Wasserstoff nachhaltig aufbereiten lässt.
    Veröffentlicht
    09. Oktober 2025
    Lesezeit
    4 Minuten
    Rubrik
    Obst- & Gemüseverarbeitung

    Kartoffelchips sind ein Massenprodukt. Während Konsumenten vor allem an den knusprigen Genuss denken, stehen Produzenten vor der Herausforderung, große Mengen effizient und ressourcenschonend zu fertigen. Besonders der beim Frittieren entstehende Brüden rückt dabei in den Fokus der Verfahrenstechnik. Die thermische Nachverbrennung mit Wasserstoff bietet sich als nachhaltige Alternative an.

    Ob als knuspriger Begleiter beim Fernsehabend, als salzige Alternative zu Süßwaren oder als Genussmoment zwischendurch – Kartoffelchips zählen zu den beliebtesten Snacks Europas. Mit einem jährlichen Pro-Kopf-Verbrauch von mehreren Kilogramm sind sie längst fester Bestandteil der modernen, wenn auch ernährungsphysiologisch nicht unbedenklichen, Alltagskultur.

    Weniger bekannt ist, welch hochentwickelte und automatisierte Prozesse hinter der industriellen Herstellung dieses vermeintlich einfachen Produkts stehen. Der gesamte Produktionsprozess – von der Rohkartoffel bis zum abgepackten Endprodukt – erfolgt auf höchstem technischen Niveau. Moderne Frittierlinien, ausgelegt auf Durchsatzleistungen von mehreren Tonnen Chips pro Stunde, gewährleisten eine gleichbleibend hohe Produktqualität bei gleichzeitig optimierter Energieeffizienz.

    Ein charakteristisches Nebenprodukt dieses Prozesses ist der sogenannte Brüden: ein feuchter Abluftstrom, der beim Frittieren entsteht. Er besteht im Wesentlichen aus Wasserdampf (überwiegend aus dem Wassergehalt der Kartoffeln stammend), Luft und feinen Aerosolen mit Anteilen des eingesetzten Frittieröls. Der Brüden wird über großvolumige Hauben und Abluftsysteme oberhalb der Fritteusen erfasst und bedarf einer aufwendigen Abluftbehandlung.

    Thermische Nachverbrennung

    Die Herausforderung liegt in den ölhaltigen Bestandteilen dieser Abluft, die aufgrund ihres Umweltrisikos und ihrer Geruchsintensität nicht unbehandelt emittiert werden dürfen. Je nach Anlagenausführung und gesetzlichen Vorgaben kommen daher spezialisierte Abluftreinigungssysteme wie Kondensationsanlagen, Ölabscheider, Nasswäscher oder thermische Nachverbrennungen (TNV) zum Einsatz.

    Ein bewährtes Verfahren zur Behandlung solcher Abluftströme ist die TNV. Dabei wird der Brüden in eine Brennkammer geleitet, in der durch die Verbrennung von Erdgas ein stabiler Hochtemperaturbereich geschaffen wird. Ziel ist es, im Abgasgemisch eine Mindesttemperatur von 850 °C zu erreichen – ein Schwellenwert, bei dem organische Bestandteile zuverlässig oxidiert und damit unschädlich gemacht werden. Nachgeschaltet erfolgt üblicherweise eine Wärmerückgewinnung über Thermalöl- oder Frittieröl-Wärmetauscher, wodurch die im Brüden enthaltene thermische Energie wieder dem Prozess zugeführt wird, z. B. zur Aufheizung des Frittieröls.

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    Nachteil: Erdgas als Energieträger

    Ein wesentlicher Nachteil dieser Technologie ist der erforderliche Einsatz von Erdgas als fossilem Energieträger. Angesichts steigender regulatorischer Anforderungen und der wachsenden Bedeutung von Nachhaltigkeitszielen – insbesondere im B2C-orientierten Lebensmittelsektor – rückt die Forderung nach CO2-neutralen oder klimafreundlichen Lösungen zunehmend in den Fokus. Eine zentrale Fragestellung lautet daher: Wie lässt sich die Brüdenverbrennung mit biogenen oder CO2-freien Brennstoffen realisieren? Eine vielversprechende Alternative ist der Einsatz von grünem Wasserstoff.

    Alternative: Grüner Wasserstoff

    Während Wasserstoff vor einigen Jahren noch ein exotischer Energieträger war, sind inzwischen zahlreiche industrielle Anwendungen etabliert. Saacke beispielsweise hat bereits rund 30 Wasserstoff-Feuerungsanlagen in Betrieb genommen – u. a. in der chemischen Industrie zur Dampferzeugung oder in der Fernwärmeversorgung. Für den Betrieb mit 100 % Wasserstoff sind jedoch spezielle Brenner erforderlich, da die Wasserstoffflamme sehr heiß und mit hoher Flammengeschwindigkeit verbrennt. Die Auswahl des geeigneten Brennertyps und die Gestaltung der Luftstufung sind daher entscheidende Faktoren.

    TNV auf Wasserstoff umrüsten

    Ein aktuelles Projekt veranschaulicht die technische Umsetzung unter realen Bedingungen: Am Standort eines Chips-Herstellers wird die TNV einer Frittierlinie mit einer Brüdenlast von 20 000 Nm3/h von Erdgas auf Wasserstoff umgerüstet. Die Machbarkeit wurde im Vorfeld durch numerische Strömungssimulationen (CFD) unter Verwendung von Ansys Fluent für nicht vorgemischte Verbrennungsprozesse untersucht.

    Ein zentraler Aspekt zur Beurteilung der Verbrennungsqualität ist die Temperaturverteilung am Eintritt des Wärmetauschers, da heiße Gasstrahlen und inhomogene Temperaturen zu Schäden am Wärmetauscher und ineffizienter Wärmeübertragung führen können. Um die Öl-Fracht des Brüdens sicher zu oxidieren, ist eine gute Durchmischung essentiell. Ist die Temperatur-Verteilung homogen, ist auch die Durchmischung optimal. Die Simulationen zeigen sowohl bei Erdgas- als auch Wasserstoffbetrieb eine homogene Temperaturverteilung mit maximal 5 K Abweichung über die Fläche, ein sicherer Ausbrand des Brüdens ist daher bei beiden Brennstoffen sichergestellt.

    Die Flammengeometrie wurde mittels ISO-Oberflächen für CO-Emissionen (bis 1000 ppm) visualisiert, um die sichtbare Flamme zu charakterisieren. Im Fall der Wasserstoffverbrennung wurden Hydroxidionen als Marker herangezogen. Die Ergebnisse zeigen eine kompakte Flammenausbildung mit vollständigem Ausbrand. CO-Emissionen sind bei Erdgasbetrieb vernachlässigbar, beim Wasserstoffbetrieb ohnehin nicht relevant.

    Weiterhin ist ersichtlich, dass das Mauerwerk der Brennkammer nicht durch die heiße Kernflamme beeinträchtigt wird. Schäden durch den Einsatz von Wasserstoff sind daher auszuschließen.

    Bezüglich der Emissionen sind insbesondere Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) zu betrachten. Während CO bei optimaler Verbrennung nahezu vollständig vermieden werden kann, ist bei NOx-Emissionen ein Anstieg zu erwarten. Wasserstoff verbrennt heißer als Erdgas; die adiabaten Verbrennungstemperaturen liegen typischerweise bis zu 200 K höher. Dieser Effekt kann jedoch durch geeignete Maßnahmen – wie optimierte Brennkammergeometrie, Abgasrezirkulation oder gezielte Zumischung von Brüden in die Verbrennungsluft – deutlich reduziert und ausgeglichen werden.

    Fazit

    Die Umrüstung von thermischen Nachverbrennungsanlagen auf Wasserstoffbetrieb ist technisch machbar und kann einen bedeutenden Beitrag zur Dekarbonisierung industrieller Abluftreinigungsprozesse leisten. Durch sorgfältige Brennerauslegung und Verbrennungsführung lassen sich sowohl eine effiziente Wärmeübertragung als auch die Einhaltung emissionsrechtlicher Vorgaben realisieren.

    www.prozesstechnik-online.de

    Suchwort: Saacke

    Autor: Philipp Schönberger

    Managing-Partner,
    Consulting & Engineering,
    Saacke

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