Reinigen der Küchenabluft

Ärger mit Nachbarn und Behörden vermeiden

In Großküchen ensteht durch Verbrennung von tierischen und pflanzlichen Ölen eine Vielzahl an komplexen, aggressiven Verbindungen. Durch die Hitzeeinwirkung beim Kochen und Braten werden diese gasförmigen Verbindungen mit der Luft transportiert. Sie sind oft sehr geruchsintensiv und ihre Teilchengröße ist viel zu klein, um sie mit herkömmlichen Luftfiltern oder Abscheidern vom Abluftstrom der Großküche zu trennen. Hierfür sind andere Verfahren notwendig.

Küchenabluft, die einfach ins Freie entlassen wird, führt oft zu Beschwerden aus der Nachbarschaft aufgrund der Geruchsbelästigung. Außerdem ruft die Luftbelastung in gewerblichen Großküchen und das damit verbundene hohe gesundheitliche Gefahrenpotenzial durch aggressive Verbindungen die Berufsgenossenschaft auf den Plan. Wie lassen sich solche Geruchsbelästigungen und Luftverunreinigungen vermeiden?

Hierzu muss zunächst einmal den beiden Hauptaufgaben einer gewerblichen Küchenlüftung Rechnung getragen werden, diese sind:

  • Das wirkungsvolle Erfassen und Absaugen der beim Kochprozess entstehenden Dämpfe, Gase und Aerosole. Mithilfe von CFD-Analysen (numerische Strömungsmechanik) und Messungen mit Flammenionisationsdetektoren (FID) und Partikelmessegräten kann man zeigen, dass herkömmliche Küchenabluftsysteme häufig bereits an dieser Aufabe scheitern und eine wirklich effiziente Erfassung und Absaugung der beim Kochen freigesetzten Dämpfe, Gase und Aerosole nicht gegeben ist. Wie solche Verbindungen wirklich effizient erfasst und abgesaugt werden können, wird ausführlich im folgendem Video-Tutorial auf YouTube erklärt:
  • Nachdem das wirkungsvolle Erfassen und Absaugen sichergestellt ist, müssen die in der Küchenabluft befindlichen Schadstoffe vom Luftstrom getrennt werden. Es handelt sich dabei zum einen um kleine Flüssigkeitströpfchen, also Aerosole, zum anderen aber auch um verdampfte Flüssigkeiten, die in Gasform im Abluftstrom vorliegen und zum Dritten um die oben erwähnten Geruchsstoffe. Verdampfte Flüssigkeiten können durch Kondensation, Aerosole aufgrund ihrer Massenträgheit durch Abscheidung vom Luftstrom getrennt werden. Auch hierzu erläutern wir die wissenschaftlichen Hintergründe in einem Video-Tutorial auf YouTube:

Eine große Herausforderung stellen jedoch die aggressiven und geruchsintensiven Gasverbindungen dar.

Die üblichen Verfahren zur Beseitung von geruchsbelasteten Verbindungen aus dem Abluftstrom von Großküchen sind die Absorption durch Aktivkohle und die Oxidation mithilfe von UV-Strahlen und dem dadurch erzeugten Ozon. Relativ unbekannt ist die Oxidation durch Kaliumpermanganat und Zeolith-Vulkangestein. Betrachten wir diese Verfahren der Reihe nach:

Aktivkohle hat sich sowohl in der Chemie- und Lebensmittelindustrie als auch beim Filtern klebstoff- und lösemittelhaltiger Dämpfe in anderen Industriezweigen sowie beim Filtern von Kraftstoffdämpfen an Tankstellen sehr bewährt. Vereinfacht beschrieben arbeitet dabei die hoch poröse Aktivkohle wie ein Molekularsieb und filtert so auch langkettige Kohlenstoffverbindungen, wie beispielsweise Lösemitteldämpfe, aus dem Abluftstrom. Die dabei vom Abluftstrom durchströmten Poren der Aktivkohle liegen in einem Größenbereich von rund 0,1 bis 50 nm. Solange diese mikroskopisch kleinen Poren nur von relativ trockener, beispielsweise mit Lösemitteldämpfen belasteter Abluft durchströmt werden, können die langkettigen Kohlenstoffverbindungen aus dem Abluftstrom gefiltert werden. Zur Reinigung von Küchenabluft ist Aktivkohle dagegen ungeeignet. In gewerblichen Großküchen herrscht in der Regel eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit im Abluftstrom. Ist die Aerosolabscheidung außerdem nicht effizient, liegt auch eine starke Aerosolbelastung vor. All diese in der Abluft vorkommenden Teilchen wirken sich äußerst negativ auf die mikroskopisch kleinen Poren der Aktivkohle aus und und führen zu einer sehr frühzeitigen Sättigung. Des Weiteren ist Aktivkohle brennbar und nur bei einer Umgebungstemperatur von bis zu circa 40 °C einsetzbar. Bei höheren Temperaturen besteht die Gefahr, dass die Aktivkohle aufgrund von Molekularschwingungen gefilterte Teilchen wieder an den Abluftstrom abgibt. Außerdem ist Aktivkohle nicht keimtötend, sie verklebt bei hoher Luftfeuchtigkeit und fängt im Sättigungszustand an, selbst unangenehme Gerüche freizusetzen. Darüber hinaus sind Aktivkohlefilter Sondermüll und für die Entsorgung fallen hohe Kosten an. 

Als Alternative zur Aktivkohle bietet sich das bekannte Desinfektionsmittel Kaliumpermanganat (KMnO4) an. Kaliumpermanganat hat im Gegensatz zu Aktivkohle eine keimtötende Wirkung und hemmt das Wachstum vieler Bakterien. Geruchsmoleküle werden durch die chemische Reaktion mit dem Wirkstoff wirkungsvoll abgebaut, verbleibende Restmoleküle fängt das Trägermaterial (Zeolith-Vulkangestein) ab. Ein großer Teil der Geruchsverbindungen wird also chemisch oxidiert und nicht nur herausgefiltert wie in einem Aktivkohlesystem. Die Abbaurate von Geruchsstoffen kann bei diesem Hochleistungs-Granulat bis zu 90 % betragen. Diese Eigenschaft macht Kaliumpermanganat für Raumluftreiniger, die im Umluftbetrieb arbeiten, interessant – ebenso für Umluft-Küchenhauben, bei denen die gereinigte Abluft wieder in die Küche zurückströmt. Aufgrund der zahlreichen Vorteile wird KMnO4 auch seit Jahrzehnten zur Erstentkeimung von Trinkwasser eingesetzt. Das Verfahren hat sich ferner für die Abluftreingung in der Lebensmittelindustrie bewährt. Kaliumpermanganat ist preiswert und kann einfach über den Hausmüll entsorgt werden, wenn es verbraucht ist. Ein willkommener Nebeneffekt: Mit zunehmender Oxidation verfärbt sich das Granulat von violett zu dunkelbraun. Für die Zustandsüberwachung genügt also ein Schauglas. Bei Aktivkohle dagegen macht sich die Sättigung erst bemerkbar, wenn die Kohle beginnt, wieder Geruchsstoffe an den Abluftstrom abzugeben oder wenn die Poren verstopft sind und somit keine Luft mehr durch das System strömen kann. Beim Kaliumpermanganat ist das Überschreiten der Standzeit hingegen nicht dramatisch: Das Trägermaterial wirkt dann als einfacher mechanischer Filter weiter. Das Kaliumpermanganat befindet sich in Filterpatronen, die in einem Multi-Kartuschengehäuse untergebracht sind. Dieses Filtermodul wird in den Fortluftkanal eingesetzt und ist leicht nachrüstbar.

Abluftreinigung mit Kaliumpermanganat in Abluftkanal
Abluftreinigung mit Kaliumpermanganat in der Abluftkanalleitung

Seit einigen Jahren werden für die Vernichtung organischer Geruchsmoleküle auch UV- und Ozon-Systeme angepriesen. Diese nutzen das Gas Ozon, welches Fettaerosole angeblich per „Kaltverbrennung“ zu weißer Asche und Wasser oxidiert. Diese Geruchsvernichter werden oft auch als Plasma-Systeme angeboten. Wissenschaftliche Untersuchungen, so von der amerikanischen Air & Waste Management Association, belegen indes, dass das Verfahren wenig effektiv ist und Aerosolate in keiner Weise beseitigt. Die Wirksamkeit dieser Systeme wurde in der Studie umfangreich untersucht, auch unter Einsatz von aufwendiger Messtechnik, wie beispielsweise der Massenspektrometrie, und es wurde der Frage nachgegangen, inwieweit Ozon wirklich luftgetragene Ölaerosole zersetzen kann. In diesem Zusammenhang wurde auch geprüft, ob Ozon die langkettingen Kohlenstoffverbindungen spalten kann. Die US-amerikanische Studie kommt unter anderem zu dem Ergebnis, dass eine Umweltbelastung durch das freigesetzte Ozon wesentlich wahrscheinlicher ist, als das Cracken langkettiger Verbindungen in nennenswertem Umfang.

Lösungen mit UV-Systemen erfordern zudem aufwendige Gesundheitschutz- und Sicherheitsmaßnahmen, da schon eine geringe Ozonkonzentration erhebliche Gesundheitsschäden verursachen kann. Die Raum- und die Fortluft müssen demnach ozonfrei sein. Bisher galt für Innenräume ein Grenzwert von 0,2 mg/m³ Raumluft. Dieser MAK-Wert wurde kürzlich auf null heruntergesetzt, da Ozongase im Verdacht stehen, Krebs zu erregen. Deshalb muss bei der Abnahme und Inbetriebnahme einer UV-Anlage oder eines Ozongenerators die Küchenabluft auf Ozonspuren kontrolliert und das Ergebnis protokolliert werden. Die hierfür erforderliche Messtechnik gibt es seit Jahrzehnten, jedoch setzen die wenigsten Hersteller von UV- und Ozonanlagen zur Geruchsbehandlung von gewerblicher Küchenabluft diese auch ein. 

Wichtig ist außerdem, dass ozonberührte Kunststoffbauteile im Abluftsystem UV-beständig sind. Andernfalls verspröden sie durch die Ozoneinwirkung und werden binnen weniger Monate brüchig.

Ein weiterer Nachteil der UV-Systeme ist die erforderliche Vorreinigung der Abluft. Wird diese Vorstufe nicht vorgesehen, verfetten die empfindlichen UV-Röhren in kurzer Zeit und müssen wöchentlich abgenommen und gereinigt werden. Andernfalls sind sie völlig wirkungslos, da sie aufgrund der Verschmutzung des Röhrenglases kein Ozon erzeugen können. Dieser Umstand wird in der Werbung gerne verschwiegen.

Der Vorteil der UV-Lösung liegt darin, dass die Röhren platzsparend sind und schnell in der Abzugshaube installiert werden können. Das macht die Planung, die Konstruktion, die Nachrüstung und somit den Vertrieb einfach. Zwei Klemmfedern pro Röhre und der Stromanschluss genügen. Außerdem ist der Luftwiderstand geringer als bei anderen Varianten. Summa summarum: Die UV-Lösung ist eine simple Technik für schmale Budgets und wenig anspruchsvolle Projekte.

Das immense Gefahrenpotenzial der UV-Strahlung und des Ozons für die Gesundheit wird jedoch allzu oft verschwiegen und leider nur sehr selten thematisiert. Die Betreiber von gewerblichen Großküchen mit ozonerzeugenden UV-Systemen und das Küchenpersonal werden häufig in keiner Weise über die Risiken aufgeklärt oder dafür sensibilisiert. Das Einzige, was in diesem Fall das Küchenpersonal von der sehr gefährlichen UV-Strahlung und den Ozongasen trennt, sind die Abscheider der Küchenhauben und die Abluftströme durch diese Abscheider. 

Klärt man das Küchenpersonal über die Funktion dieser bläulich scheinenden UV-Röhren auf und erläutert dabei, dass die von den Röhren abgegebene Strahlung vom Gefahrenpotenzial her Röntgenstrahlen kaum nachsteht und so energiereich ist, dass sie aus Sauerstoffatomen Ozongas erzeugen kann, blickt man oft in erstaunte Gesichter. Erläutert man dann auch noch, dass dieses nach „Schwimmbad und Chlor“ riechende Gas im Verdacht steht, krebserregend zu sein, macht sich sowohl bei den Küchenbetreibern als auch den Mitarbeitern der Planungsbüros Entsetzen breit und es wird mitunter zurecht kritisiert, dass über diese Gefahrenpotenziale von den Herstellern nicht richtig aufgeklärt wurde!

Küchenhaube mit UV Röhren
Küchenhaube mit UV Röhren

Deshalb empfehlen wir, diese Systeme, wenn überhaupt, dann nur zum Abbau von Geruchsbelastungen einzusetzen! Falls das der Fall ist, haben die UV-Anlagen nichts in der Küchenhaube zu suchen, sondern gehören in den Abluftkanal und nur dorthin. Zurecht widmet die noch relativ neue DIN EN 16282 im Teil 8 diesem Thema ein ganzes Kapitel mit dem Titel „Anlagen zur Aerosolnachbehandlung“, das sich ausschließlich mit solchen Systemen befasst!

Abluftreinigung mit UV Röhren im Abluftkanal
Abluftreinigung mit UV Röhren im Abluftkanal

Weiterführende Informationen hierzu finden Sie in einem zehnminütigen Video-Tutorial auf unserem YouTube-Kanal: 

Welche Rolle spielen elekrostatische Luftfilter? In der Prozessindustrie, vor allem im Werkzeugmaschinenbau bei spanabhebenden Bearbeitungsprozessen, wo mit nicht wasserlöslichen Kühl- und Schmierstoffen gearbeitet wird, stellen sie eine bewährte und weitverbreiteteTechnik für die Abluftreinigung dar. Für die Beseitigung organischer Geruchsstoffe bei hoher Luftfeuchtigkeit kommen sie indes nicht infrage, weil auch hier Ozon im Spiel ist: Als Geruchsvernichter funktionieren Elektrostate nur, wenn sie große Mengen an Ozon generieren. Sie arbeiten dann wie ein Ozongenerator. Außer den erwähnten Sicherheitsmaßnahmen ist auch eine hochgradige Vorabscheidung großer Fettpartikel erforderlich, da sonst die empfindlichen, unter Hochspannung stehenden Ionisationsdrähte und Kollektorplatten zu schnell verschmutzen und wirkungslos werden. Bei hoher Luftfeuchtigkeit, wie es bei der Küchenabluft oft der Fall ist, muss von Elektrofiltern abgeraten werden, weil die Gefahr von Spannungsüberschlägen droht. Diese Lösungsmöglichkeit testet Reven im Einzelfall mit einem Laborprüfgerät beim Anwender.Fazit: Eine Allroundlösung für die wirkungsvolle Geruchsbeseitigung gibt es nicht. Von allen Sorbentien ist Kaliumpermanganat am wirkungsvollsten und im Handling am einfachsten. Mitunter ist aber bei dieser Lösung die Peripherie relativ aufwendig. Laut Reven wird die Beseitigung gasförmiger Verunreinigungen immer mehr an Bedeutung gewinnen und beschäftigt derzeit die Forschung. Hier experimentiert man beispielsweise auch mit in Lüftungshauben integrierten Luftwäschern.

Sven Rentschler