Durch das Braten entstehen mehr als nur leckere Gerichte wie Kung-Pao-Hähnchen und Hunan-Rindfleisch. Außerdem gibt es eine unsichtbare Mischung aus Gasen und Partikeln ab, die die Raumluft verschmutzen und schädlich für die menschliche Gesundheit sein können. Die korrekte Schätzung dieser Kochemissionen in verschiedenen Umgebungen ist entscheidend für die Simulation der Exposition und die Erstellung von Gesundheitsrichtlinien, die auf die Sicherheit der Menschen abzielen.
Ein Forscherteam, dem ein Luftqualitätsexperte der Johns Hopkins University angehörte, hat ein neues Modell entwickelt, mit dem sich die Konzentration der beim Braten entstehenden Feinstaubpartikel genauer abschätzen und vorhersagen lässt. Ihr Ansatz verbessert traditionelle Methoden, deren Anwendung auf reale Umgebungen wie Privathäuser und Restaurants Einschränkungen aufweist.
„Diese neue Methode nutzte detaillierte Partikelmessdaten, um ein Modell zu entwickeln, das die dynamischen Änderungen der Konzentration und Zusammensetzung von Partikeln berücksichtigt, wenn die Emissionen beim Kochen von dem Ort, an dem gekocht wird, in andere Bereiche unserer Innenräume wandern.“
„Mit diesem verbesserten Modell können wir das Potenzial der Kochemissionen in Privathaushalten oder gewerblichen Kochbereichen besser verstehen“, sagte Peter DeCarlo, außerordentlicher Professor für Umweltgesundheit und Ingenieurwesen an der Johns Hopkins.
Die Ergebnisse des Teams erschienen in Umweltwissenschaft und -technologie.
Das Pfannenrühren entstand im 14. Jahrhundert in China. Heutzutage nutzen Milliarden Menschen weltweit es als schnelle, einfache und relativ gesunde Möglichkeit, eine Mahlzeit zuzubereiten. Allerdings führt das Garen von Speisen auf diese Weise – in brutzelndem Öl in einem heißen Wok oder einer anderen Pfanne – dazu, dass winzige Ölpartikel und andere Chemikalien in den Speisen in der Luft schweben.
Diese Partikel enthalten eine breite Palette organischer Materialien, darunter Triglyceride, Fettsäuren und Proteine, sowie eine Vielzahl von Chemikalien und Verbindungen, die entstehen, wenn Substanzen Hitze und heißem Öl ausgesetzt werden.
Andere beim Braten entstehende chemische Verbindungen werden direkt als Gase abgegeben, und einige Chemikalien können je nach Flüchtigkeit zwischen der Gasphase und den Partikeln wechseln.
Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Belastung durch Feinstaub im Freien zu Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen führen kann. Ob in Innenräumen – und insbesondere beim Kochen entstehender Feinstaub – die gleichen Auswirkungen hat, ist noch eine unbeantwortete Frage.
DeCarlos Team führte detaillierte Messungen der Zusammensetzung der Kochpartikel durch, die beim Braten verschiedener Gemüsesorten in Sojaöl in einem antihaftbeschichteten Wok oder einer gusseisernen Pfanne auf Elektro- und Gasherden während wiederholter Kochvorgänge über einen Tag hinweg entstehen.
Mithilfe von Echtzeitmessungen der Partikelkonzentrationen und der chemischen Zusammensetzung identifizierte das Team zwei Haupttypen von Emissionen: einen dominanten Typ, der chemisch Speiseöl ähnelt, und einen zweiten, der chemisch Partikeln aus brennendem Holz ähnelt, die teilweise verbrannten Zucker enthalten, der wahrscheinlich aus dem stammt Kochen von Gemüse und Bratensoße.
Das zweizonige Computermodell, das das Team entwickelte, um die Daten dieser Experimente zu simulieren, sollte den Bedingungen in einem Laborhaus der University of Texas in Austin entsprechen, wo 2018 eine gemeinsame Feldstudie namens House Observations of Microbial and Environmental Chemistry (HOMEChem) durchgeführt wurde Die Kampagne untersuchte, wie alltägliche Aktivitäten die Emissionen, chemischen Umwandlungen und die Entfernung von Spurengasen und Partikeln in der Raumluft beeinflussen.
Als frühere Modelle feststellten, dass die Luftverschmutzung höher war als erwartet, selbst nachdem das Kochen aufgehört und die Herdplatten ausgeschaltet waren, ging man davon aus, dass die emittierten Partikel und Gase statisch waren und zurückblieben, auch wenn der Kochvorgang aufgehört hatte.
DeCarlo und das Team erkannten, dass es sich hierbei um einen Fehler handelte und dass die natürliche Thermodynamik – die Art und Weise, wie sich Partikel und Gase bei der Luftbewegung zerstreuen – dazu führen kann, dass sich die Konzentrationen und die Zusammensetzung der Schadstoffe nach dem Kochen ändern.
„Wir wissen, dass sich Kochemissionen durch einen Innenraum bewegen; deshalb kann man aus einigen Räumen Entfernung riechen, was jemand kocht. Mit diesem Modell haben wir besser charakterisiert, wie die Thermodynamik die Zusammensetzung dieser Kochpartikel verändert, wenn sie sich ausbreiten.“ im gesamten Raum“, sagte DeCarlo.
Das neue Modell liefert nicht nur Details und Schätzungen zu Verschmutzungsgraden, Luftströmungsmustern und Partikelkonzentrationen in Häusern und Gebäuden – wo Einzelpersonen und Familien betroffen sein könnten –, sondern kann auch als Eingabedaten zur Bewertung potenzieller Expositionen und Risiken für eine größere Bevölkerung verwendet werden Ebene.
„Während dieses detaillierte Modell die potenzielle Exposition gegenüber kochbedingten Emissionen in Innenräumen besser charakterisieren kann, bleiben die Richtlinien und Empfehlungen für die öffentliche Gesundheit dieselben. Die Belüftung der Kochemissionen ins Freie ist die beste Möglichkeit, die Exposition zu reduzieren, während Luftfilterung und andere Maßnahmen ebenfalls hilfreich sind „Wir tragen dazu bei, die Gefährdung der Menschen in Häusern und Unternehmen zu verringern“, sagte DeCarlo.
Mehr Informationen:
Bryan E. Cummings et al., Modellrahmen zur Vorhersage halbflüchtiger organischer Materialemissionen in Innenräumen anhand organischer Aerosolmessungen: Anwendungen für HOMEChem-Rührbraten, Umweltwissenschaft und -technologie (2023). DOI: 10.1021/acs.est.3c04183