Auch zunächst so simpel klingende Verfahren wie das Trocknen und Zerkleinern von Substanzen sind wichtige Pfeiler in der Prozessindustrie und erfordern vielfältige Maschinen. Denn hinter diesen einfachen Begriffen verbergen sich zwei sehr große Themenkomplexe. So umfasst z. B. ein bekanntes, dreibändiges Fachbuch über die Trocknungstechnik allein mehr als 1700 Seiten.

Trocknungstechnik

Generell meint man mit dem Wort "Trocknen" den Entzug von Flüssigkeit aus einem Stoff, meistens handelt es sich dabei um den Entzug von Wasser. Einige Verfahren, die dabei oft zur Anwendung kommen, wollen wir euch jetzt etwas näher vorstellen.

Die Lufttrocknung
Das ist wohl die bekannteste Form der Trocknung und vermutlich auch die, an die ihr beim Lesen der Überschrift dieses Beitrags zuerst gedacht habt. Hier macht man sich einfach die Tatsache zunutze, dass Wasser bei geeigneten Umgebungsbedingungen (nicht zu niedrige Temperatur, Wind, geringe Luftfeuchtigkeit) einfach verdunstet. Dieses Verfahren kommt neben Mamas Wäscheleine aber auch in der Industrie zum Einsatz. Insbesondere etliche Lebensmittel (z. B. Kräuter, Bohnen, Rosinen, Parmaschinken oder Stockfisch) werden auf diese Weise haltbar gemacht. Auch Heu für euer Meerschweinchen wird auf diese Weise aus Gras hergestellt.

Die Vakuumtrocknung
Bei der Vakuumtrocknung hilft man dem Wasser etwas "auf die Sprünge", so dass es auch bei niedrigeren Temperaturen verdampft. Durch den Unterdruck in einem Vakuum wird nämlich der Siedepunkt des Wassers herab gesetzt und es verdampft viel früher als bei normalem Druck. Dieses Verfahren wird v. a. bei hitzeempfindlichen Lebensmitteln, Medikamenten und Chemikalien eingesetzt.

Die Gefriertrocknung
Die Gefriertrocknung ist sozusagen eine Erweiterung der Vakuumtrocknung. Für dieses Verfahren wird das Trockengut zunächst bei -60 bis -80 °C eingefroren, so dass all das enthaltene Wasser zu Eis wird, danach erzeugt eine Pumpe ein Vakuum. Dadurch wird das gefrorene Wasser sofort gasförmig ohne zwischendurch zu schmelzen (es sublimiert) und entweicht aus dem Trockengut. Eventuell am Ende doch noch verbliebenes Eis wird durch ganz sachtes Erwärmen auch noch in die Gasform gebracht, so dass es ebenfalls entweicht.

Die Einsatzgebiete für die Gefriertrocknung liegen wieder v. a. in der Lebensmittelindustrie. So wird z. B. Kaffeepulver für Instant-Kaffee so hergestellt oder die Früchte im Müsli durch Gefriertrocknung länger haltbar gemacht. Aber auch in der Pharmaindustrie werden Medikamente auf diese Weise getrocknet, und sogar Papier lässt sich so sehr gut entfeuchten (so geschehen z. B. mit wertvollen Büchern nach dem großen Elbehochwasser im Jahr 2002).

Die Mikrowellentrocknung
Dieses Verfahren ist noch sehr neu und wird vor allem zur Trocknung von nassen Mauern (wie sie z. B. durch Wasserschäden verursacht werden) eingesetzt. Dabei werden die Bauwerke mit hochenergetischen Mikrowellen bestrahlt. Die in den feuchten Mauern enthaltenen Wasserteilchen werden dadurch zur Bewegung angeregt. Auf diese Weise erzeugen sie eine hohe Reibung und somit die zum Trocknen benötigte Wärme. Das Wasser sorgt also quasi selbst für seine Trocknung.

Zerkleinerungstechnik

Neben den vielen Verfahren zum Trocknen von Substanzen gibt es auch etliche zum Zerkleinern von Stoffen. Einige davon, wie das Schneiden, Raspeln, Zerdrücken oder Zerreiben habt ihr sicherlich schon einmal selbst in der Küche bei der Zubereitung von Lebensmitteln angewandt. All diese Verfahren gibt es aber natürlich auch im großen Maßstab für die Industrie. Dabei geht es aber nicht nur um die Verarbeitung von Lebensmitteln, sondern z. B. auch um die Gewinnung von Rohstoffen oder die Abfallverwertung.

Meistens meint man mit "Zerkleinern" das Zerteilen von Feststoffen. Das geschieht in der Prozessindustrie oft mit großen Maschinen. Zwei Beispiele hierfür sind der Backenbrecher und die Kugelmühle.

Backenbrecher werden vor allem zum Zermahlen von Eisenerz oder in Steinbrüchen eingesetzt. Das Mahlgut gelangt dabei durch einen Trichter in den keilförmigen Mahlraum. Dort wird es dann durch eine bewegte Brechbacke zerdrückt (siehe Abbildung rechts). Je kleiner das Material dadurch wird, um so weiter wird es nach unten befördert, bis es schließlich die gewünschte Endgröße erreicht hat und in einen Auffangbehälter fällt.

Zum Zerkleinern von Zement oder Kohle kommen häufig Kugelmühlen (siehe Abbildung links) zum Einsatz. Diese bestehen einfach aus einer drehbaren Trommel, in die neben dem Mahlgut auch noch Mahlkugeln aus Gusseisen eingefüllt werden. Dreht sich die Trommel nun, werden die Kugeln und das Mahlgut bewegt. Dabei stoßen die Kugeln miteinander zusammen. Befindet sich in diesem Moment Mahlgut zwischen ihnen, so wird es zerkleinert.

Neben den Feststoffen kann man auch Flüssigkeiten "zerkleinern". Das geschieht meistens mit Zerstäubern , die die Flüssigkeit in feinste Tröpfchen zerteilen. Beispiele, die ihr sicherlich alle kennt, sind Haarspray oder Parfümzerstäuber.  In der Industrie setzt man Zerstäuber z. B. beim Lackieren von Oberflächen ein.