Ajatus matalan lämpötilan käyttämisestä ruoan pilaantumisen estämiseksi on ollut olemassa jo vuosisatoja. Tuttu kodinkone syntyi kemistien, insinöörien ja keksijöiden keksintöjen kautta 18- ja 19 -luvuilla. Amerikkalaisille keksijöille Oliver Evansille, Jacob Perkinsille ja John Gorrille on myönnetty, että he ovat kehittäneet varhaisimmat versiot modernista jääkaapista 1800 -luvun alussa. Myöhemmin tuolla vuosisadalla saksalaisen insinöörin Carl von Lindenin työ salli kemiallisen kylmäaineen varastoinnin tehokkaasti ja tasoitti tietä jääkaappien massatuotannolle.
Varhaiset ponnistelut ruoan säilyttämisessä
Ihmiskulttuurit ovat jo pitkään tienneet, että kylmät lämpötilat voivat suojata arvokkaita elintarvikkeita bakteereilta ja muilta tekijöiltä, jotka voivat tehdä niistä syötäväksi kelpaamattomia. Myös säilöntämenetelmät, kuten suolaus ja kuivaus, olivat tehokkaita, mutta ne eivät sopineet hyvin kaikenlaisiin ruokiin. Ennen kuin mekaaninen jäähdytys oli laajalti saatavilla, monet kulttuurit käyttivät hyvin eristettyjä rakennuksia, joita kutsuttiin jäähuoneiksi elintarvikkeiden varastointiin, käyttämällä talvijäätä ja lunta luonnollisina jäähdytysaineina. Nämä rakenteet ovat peräisin toisesta vuosituhannesta eaa Euroopassa ja Aasiassa, ja niiden suunnittelijoiden nimet ovat kadonneet historiaan.
Ensimmäiset jääkaapit
Jäähuoneita käytettiin hyvin nykyaikaan, erityisesti maaseudulla, jossa sähkö ja laitteet olivat kalliita tai niitä ei ollut saatavilla. 1800 -luvun alussa amerikkalainen insinööri Thomas Moore loi jääversion kotiversion, kannettavan eristetyn kammion, joka on jäähdytetty lohkojäällä. Moore keksi keksintönsä käsitteen “jääkaappi”, vaikka se tunnettiin yleisemmin nimellä “jäälaatikko”. Jäälaatikoilla oli sama yleinen muoto ja toiminta kuin nykypäivän jääkaapilla, ja jotkut ihmiset käyttävät edelleen tätä nimeä. Monilla alueilla paikallinen jakelija, joka tunnetaan puhekielessä Yhdysvalloissa ”jäämiehenä”, toisi tuoreita jääpalikoita asuinalueille kärryllä tai kuorma -autolla.
Skotlantilainen fyysikko William Cullen havaitsi 1750 -luvulla, että jotkin kemialliset reaktiot vetäisivät lämpöä pois tietystä alueesta ja loisivat kylmätaskun. Cullen, joka ei ollut huolissaan löydön käytännön sovelluksista, ei ymmärtänyt löytäneensä perustan nykyaikaiselle jäähdytykselle. Noin samaan aikaan kuin Thomas Moore keksi jäälaatikon, Oliver Evans suunnitteli koneen Cullenin kemiallisen prosessin hyödyntämiseksi, mutta ei rakentanut sitä. Vasta vuonna 1834 tiedemies Jacob Perkins rakensi ja patentoi ensimmäisen toimivan jääkaapin. Perkins, merkittävä hahmo amerikkalaisessa tekniikassa, teki myös kodin lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä, ja sitä kutsutaan joskus jäähdytyksen isäksi.
Kymmenen vuotta myöhemmin yhdysvaltalainen lääkäri John Gorrie etsii vakaata jäälähdettä alentamaan keltakuumeesta kärsivien potilaiden ruumiinlämpöä. Tuolloin yleiset jään toimitusmenetelmät eivät olleet riittäviä hänen tarkoituksiinsa, joten hän rakensi Evansin alkuperäisen suunnittelun perusteella jäähdytysyksikön, joka oli käytännöllisempi ja tehokkaampi kuin Perkinsin luoma. Tämä oli malli modernille jääkaapille. Tämän seurauksena Evans, Perkins ja Gorrie voivat tehokkaasti jakaa luottoa tästä nyt välttämättömästä laitteesta.
Jäähdytysprosessi
Mekaaniset jäähdytysjärjestelmät ovat riippuvaisia kemikaaleista, joita kutsutaan kylmäaineiksi. Kun kylmäaine liikkuu laitteen läpi, se puristuu kokoon, mikä nostaa sen lämpötilaa. Lämpö vapautuu jääkaapin takaa; kun lämpö haihtuu, kylmäaine tiivistyy, mutta pysyy korkeassa paineessa. Kylmäaine liikkuu sitten paisuntaventtiilin läpi, jossa paine laskee ja se muuttuu takaisin kaasuksi. Kun se muuttuu nesteestä kaasuksi, sen lämpötila laskee ja jäähdyttää ilmaa. Puhaltimet ja moottorit kiertävät tätä jäähdytettyä ilmaa eristetyllä alueella.
Ensimmäiset jääkaapit käyttivät nestemäisiä kylmäaineita, kuten eetteriä, mutta vuonna 1876 Carl von Linden löysi parannetun menetelmän kaasun nesteyttämiseksi. Tämä teki jäähdytyslaitteiden massatuotannosta käytännöllistä ja tasoitti tietä niiden laajalle myynnille ja käytölle 20 -luvulla.
Suunnittelussa oli kuitenkin edelleen vakavia ongelmia. Varhaiset jäähdytysyksiköt käyttivät erittäin myrkyllisiä kaasuja, kuten ammoniakkia, rikkidioksidia ja metyylikloridia. Näitä kaasuja sisältävät kammiot vuotivat toisinaan, mikä johti useisiin kuolemaan johtaneisiin onnettomuuksiin 1900 -luvun alussa. Laitteiden valmistajat ymmärsivät, että tarvitaan turvallisempaa jäähdytyselementtiä, mikä johti synteettisten kylmäaineiden, joita kutsutaan klorofluorihiilivetyiksi (CFC), löytämiseen. Ne tunnetaan myös yhdessä nimellä Freon®, ja niistä tuli maailmanlaajuinen vakio kylmäaine seuraavien vuosikymmenten aikana.
Freon® ei kuitenkaan ollut täydellinen ratkaisu. 1970 -luvulla tutkijat havaitsivat, että CFC -yhdisteet vaikuttavat maapallon luonnollisen otsonikerroksen ehtymiseen. Otsonikato, joka lisää auringon säteilyn haitallisia terveysvaikutuksia, ymmärrettiin pian suureksi ympäristökriisiksi. Maailman hallitukset kielsivät CFC -yhdisteiden käytön 1980 -luvulla, vaikka kuluu vuosikymmeniä, ennen kuin kaikki niitä käyttävät laitteet ovat poissa käytöstä. Nykyaikaiset jääkaapit käyttävät turvallisempia vaihtoehtoisia kylmäaineita, ja niiden erittäin tehokas kone vaatii tyypillisesti pienempiä määriä kemikaaleja kuin vanhemmat yksiköt.