Das Trocknen von Pflanzenmaterial gehört zu den ältesten, aber auch zu den wichtigsten Verfahren in der Lebensmittel- und Genussmittelproduktion. Es ist weit mehr als das bloße Entziehen von Wasser: Entscheidend ist, die Qualität, das Aroma und die Haltbarkeit des Produkts zu sichern.

Wir zeigen in diesem Applikationsbeispiel den Aufbau einer Trockenbox zur Trocknung von Pflanzenmaterial mit Hilfe von Peltierelementen, weil man so ganz ohne teure Laborgeräte eine kleine High-Tech-Oase im Zimmer erschafft – und dabei fast nebenbei versteht, wie clever Peltierelemente eingesetzt werden können.

Trocknen von Pflanzen – eine Schlüsselstufe in der Verarbeitung

Die zentrale Herausforderung beim Trocknen von Pflanzenmaterial liegt im richtigen Gleichgewicht: Wird das Material zu schnell getrocknet, gehen empfindliche Aromen, ätherische Öle und Wirkstoffe verloren. Erfolgt der Prozess dagegen zu langsam, steigt das Risiko von Schimmelbildung – und damit die Gefahr einer geminderten Produktsicherheit. Hinzu kommt, dass eine ungleichmäßige Trocknung die Weiterverarbeitung erschweren und zu deutlichen Qualitätsunterschieden im Endprodukt führen kann.

In vielen Bereichen ist die präzise Steuerung der Trocknungsbedingungen daher ein entscheidender Faktor:

• Heilpflanzen und Kräuter → Wirkstoffe und ätherische Öle sollen erhalten bleiben.
• Cannabis → Qualität und Aroma hängen unmittelbar von der schonenden Trocknung der Trichome ab.
• Tee und Kaffee → die spätere Geschmacksentwicklung wird stark durch die Trocknungsphase beeinflusst.
• Tabak → Trocknung bestimmt den charakteristischen Geschmack und die Weiterverarbeitung.
• Aromapflanzen und Gewürze → nur bei optimaler Trocknung bleiben Duft und Intensität voll erhalten.

Das Ziel ist immer das gleiche: Genau so viel Feuchtigkeit entziehen, dass das Produkt lagerstabil und sicher ist – aber nicht mehr, als unbedingt nötig, um wertvolle Inhaltsstoffe und Aromen zu bewahren.

Die Qualität beim Trocknen von Pflanzenmaterial hängt nicht nur von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit ab. Der entscheidende Schlüssel ist das Vapor Pressure Deficit (VPD) – die Differenz zwischen maximal möglichem und tatsächlich vorhandenem Wasserdampfdruck in der Luft.

Während VPD im Wachstum die Transpiration über die Stomata steuert, bestimmt er auch bei der Trocknung, wie schnell Restfeuchtigkeit aus den Pflanzengeweben entweicht – selbst nachdem die Pflanze längst geerntet ist.

Warum VPD so wichtig ist

• Zu hoher VPD → das Material trocknet zu schnell, wertvolle Terpene und Wirkstoffe gehen verloren.
• Zu niedriger VPD → die Trocknung stagniert, Schimmelrisiken entstehen.
• Optimales VPD-Fenster → gleichmäßige, schonende Trocknung mit maximalem Erhalt von Aroma und Qualität.

Das Ziel: so viel Restfeuchtigkeit, dass wertvolle Inhaltsstoffe geschützt bleiben – aber so wenig, dass kein Schimmel entstehen kann.

Egal ob Heilpflanzen, Cannabis oder Tabak – die VPD-gesteuerte Trocknung eröffnet neue Möglichkeiten für Forschung, Ausbildung und kleine Produktionen.

Trockenbox mit VPD-Kontrolle

Als Demonstrationsprojekt konzipierten wir eine Trockenbox mit aktiver VPD-Kontrolle, um so zu zeigen wie leicht sich mit Komponenten aus unserem Portfolio der Sparte Kühltechnik eine solche Anwendung realisieren läßt.

Als Grundlage haben wir eine gut isolierte Styroporbox  genommen, um die Störgrößen von Außen zu minimieren.
Im inneren der Box wurden ebenfalls aus Styropor einige Strukturen eingebaut, einmal die vertikale Abtrennung im hinteren Bereich, die die Box in die Produktkammer und Klimakammer trennen und einen Luftkanal hinter der Abtrennung, dazu später mehr. In der Produktkammer befinden sich die Gitterlagen für das Pflanzenmaterial und in der Klimakamer sitzt die Peltierbaugruppe mit den Lüftern.
Ein durch die Rückenwand geführtes Peltierelement arbeitet als Wärmepumpe - kalte Seite innen, warme Seite außen. Die warme Seite wird an eine Wasserkühlung (bewährte PC-Komponenten) außerhalb der Box gekoppelt und auf der der kalten Seite im inneren der Box sitzt ein Kühlkörper mit dem Lüfter. Ein weiterer Lüfter im oberen Teil der Box direkt an dem Luftkanal fungiert als Umluft. Dieser saugt Luft aus der Produktkammer von oben an, führt sie hinter der Abtrennung durch diesen Luftkanal gezielt über die Kühlrippen (Kondensationszone) und leitet die nun getrocknete, kältere Luft unten wieder in die Produktkammer zurück. Dort sorgt eine Gegenheizung (Reheat) für die Aufbereitung auf die Soll-Temperatur.  
Des weiteren sind mehrere Sensoren für Temperatur und relative Feuchte verbaut, einerseits auf dem Kühlkörper zum regeln der Temperatur und in der Produktkammer für die Basis für die VPD-geführte Regelung. Das Zusammenspiel aus Peltier-Leistung, Umluft- und dem Lüfter auf dem Kühlkörper plus Reheat, sorgt dafür das die benötigten Parameter durch eine relativ simple PID Regelung sehr stabil sich einstellen lassen. Wie genau dies funktioniert erklären wir (Überleitung zur Regelung)

Regelung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Bei der Dimensionierung und Umsetzung griffen wir auf unsere langjährige Erfahrung aus zahlreichen kundenspezifischen Entwicklungen zurück – von der Auswahl der passenden Peltierelemente bis hin zur effizienten Wärmeabfuhr.

<Beschreibung des Eureca-Reglers bzw. der Raspberry-Steuerung>

Das Problem mit dem Taupunkt

Sobald die Temperatur einer Oberfläche unter den Taupunkt der Umgebungsluft sinkt, kondensiert dort Feuchtigkeit. Genau dieses Kondenswasser bildet einen idealen Nährboden für Schimmelpilze – insbesondere in dicht gepacktem Pflanzenmaterial. Entscheidend ist daher nicht nur die Kontrolle von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, sondern auch die Vermeidung von Temperaturunterschieden, die Taupunktunterschreitungen begünstigen.

<Genauere Beschreibung des Problems und der Lösung>

Einsatz in der Praxis

Die Trockenbox kam tatsächlich auch in einem Forschungsprojekt zum Einsatz, in dessen Rahmen Canabis-Pflanzen getrocknet werden mussten. Hierbei konnten wir zeigen, dass sich mit diesem Aufbau Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung und VPD präzise kontrollieren lassen.

Das Ergebnis:

• Weniger Terpenverlust
• Geringeres Schimmelrisiko
• Gleichmäßige, kontrollierte Trocknung

 <Vorstellung der Temperaturkurven?>

Untenstehende Bilder zeigen den Unterschied zwischen einer suboptimalen Trockung ohne VPD-Kontrolle (erkennbar an Schimmelbildung an den Trichomen) sowie einer Trcoknung mit VPD-Kontrolle.

Wissenswertes zu Trichomen

Trichome sind mikroskopisch kleine, haarähnliche Strukturen auf der Oberfläche vieler Pflanzen. Sie können ganz unterschiedliche Funktionen haben: Schutz vor Fraßfeinden, Reduktion von Wasserverlust, UV-Schutz – und bei einigen Pflanzen, wie Cannabis oder Heilpflanzen, sind sie die eigentlichen Speicherorte für wertvolle Inhaltsstoffe.

Speziell bei Cannabis sitzen in den Trichomen:

• Terpene (verantwortlich für das Aroma, aber auch teilweise medizinisch relevant)
• Cannabinoide (z. B. THC, CBD)
• Sekundäre Pflanzenstoffe, die zusammen das „Wirkstoffprofil“ bestimmen

Das Entscheidende:

• Trichome sind extrem empfindlich gegenüber Hitze, Licht und zu schneller Trocknung.
• Wenn der VPD zu hoch ist und die Pflanze zu schnell Wasser verliert, können die Trichome zerbrechen oder austrocknen, und dabei gehen viele Aromastoffe verloren.
• Bei zu niedrigem VPD steigt das Schimmelrisiko – und Schimmel befällt gerne zuerst die Trichom-reichen Pflanzenteile, da diese besonders feucht und nährstoffreich sind.