Η ιδέα της χρήσης περιβάλλοντος χαμηλής θερμοκρασίας για την πρόληψη της αλλοίωσης των τροφίμων υπάρχει εδώ και αιώνες. Η δημιουργία της γνώριμης οικιακής συσκευής προέκυψε από μια σειρά καινοτομιών από χημικούς, μηχανικούς και εφευρέτες κατά τη διάρκεια του 18ου και 19ου αιώνα. Οι Αμερικανοί εφευρέτες Oliver Evans, Jacob Perkins και John Gorrie πιστώνονται με την ανάπτυξη των αρχαιότερων εκδόσεων του σύγχρονου ψυγείου στις αρχές του 1800. Αργότερα τον ίδιο αιώνα, η εργασία του Γερμανού μηχανικού Carl von Linden επέτρεψε την αποτελεσματική αποθήκευση του χημικού ψυκτικού μέσου, ανοίγοντας το δρόμο για τη μαζική παραγωγή ψυγείων.
Πρώιμες προσπάθειες στη συντήρηση τροφίμων
Οι ανθρώπινες καλλιέργειες γνώριζαν από καιρό ότι οι χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να προστατεύσουν τα πολύτιμα τρόφιμα από βακτήρια και άλλους παράγοντες που μπορεί να τα καταστήσουν μη βρώσιμα. Οι μέθοδοι συντήρησης όπως το αλάτισμα και το στέγνωμα ήταν επίσης αποτελεσματικές, αλλά δεν ήταν κατάλληλες για όλα τα είδη τροφίμων. Προτού η μηχανική ψύξη ήταν ευρέως διαθέσιμη, πολλοί πολιτισμοί χρησιμοποιούσαν καλά μονωμένα κτίρια που ονομάζονταν παγοθήκες για αποθήκευση τροφίμων, χρησιμοποιώντας χειμερινό πάγο και χιόνι ως φυσικά ψυκτικά. Αυτές οι κατασκευές χρονολογούνται στη δεύτερη χιλιετία π.Χ. στην Ευρώπη και την Ασία και τα ονόματα των μηχανικών που τα σχεδίασαν έχουν χαθεί στην ιστορία.
Τα πρώτα Ψυγεία
Τα παγοκήπια χρησιμοποιήθηκαν πολύ στη σύγχρονη εποχή, ιδιαίτερα σε αγροτικές περιοχές όπου το ηλεκτρικό ρεύμα και οι συσκευές ήταν ακριβό ή δεν ήταν διαθέσιμα. Στις αρχές του 1800, ο Αμερικανός μηχανικός Thomas Moore δημιούργησε μια οικιακή έκδοση του παγοθάλαμου, έναν φορητό μονωμένο θάλαμο που ψύχεται από πάγο. Ο Μουρ επινόησε τον όρο «ψυγείο» για να περιγράψει την εφεύρεσή του, αν και έγινε ευρύτερα γνωστός ως «παγοκιβώτιο». Οι παγοθήκες είχαν το ίδιο γενικό σχήμα και λειτουργία με τα σύγχρονα ψυγεία και μερικοί άνθρωποι εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτό το όνομα. Σε πολλές περιοχές, ένας ντόπιος ντελίβερι, γνωστός στην καθομιλουμένη ως «άνθρωπος των πάγων» στις ΗΠΑ, έφερνε φρέσκα κομμάτια πάγου στις γειτονιές με ένα καρότσι ή φορτηγό.
Στη δεκαετία του 1750, ο Σκωτσέζος φυσικός Γουίλιαμ Κάλεν ανακάλυψε ότι ορισμένες χημικές αντιδράσεις θα απομάκρυναν τη θερμότητα από μια συγκεκριμένη περιοχή, δημιουργώντας έναν θύλακα κρύου. Ο Κάλεν, αδιαφορώντας για τις πρακτικές εφαρμογές της ανακάλυψής του, δεν συνειδητοποίησε ότι είχε βρει τη βάση για τη σύγχρονη ψύξη. Την ίδια περίπου εποχή που ο Τόμας Μουρ εφηύρε την παγοθήκη, ο Όλιβερ Έβανς σχεδίασε, αλλά δεν κατασκεύασε, μια μηχανή για να κάνει χρήση της χημικής διαδικασίας του Κάλεν. Μόλις το 1834 ο επιστήμονας Τζέικομπ Πέρκινς κατασκεύασε και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το πρώτο λειτουργικό ψυγείο. Ο Πέρκινς, μια σημαντική προσωπικότητα στην αμερικανική μηχανική, ασχολήθηκε επίσης με τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης για το σπίτι και μερικές φορές αποκαλείται ο πατέρας της ψύξης.
Δέκα χρόνια αργότερα, ο αμερικανός γιατρός John Gorrie αναζητούσε μια σταθερή πηγή πάγου για να μειώσει τη θερμοκρασία του σώματος των ασθενών που έπασχαν από κίτρινο πυρετό. Οι μέθοδοι παροχής πάγου που ήταν συνηθισμένες εκείνη την εποχή ήταν ανεπαρκείς για τους σκοπούς του, έτσι, χρησιμοποιώντας το αρχικό σχέδιο του Έβανς, κατασκεύασε μια μονάδα ψύξης που ήταν πιο πρακτική και αποτελεσματική από αυτή που δημιούργησε ο Πέρκινς. Αυτό ήταν το μοντέλο για το σύγχρονο ψυγείο. Ως αποτέλεσμα, οι Evans, Perkins και Gorrie μπορούν να μοιραστούν αποτελεσματικά τα εύσημα για αυτήν την απαραίτητη πλέον συσκευή.
Η διαδικασία ψύξης
Τα μηχανικά συστήματα ψύξης εξαρτώνται από χημικές ουσίες που ονομάζονται ψυκτικά. Καθώς το ψυκτικό μέσο κινείται μέσα στη συσκευή, συμπιέζεται, γεγονός που αυξάνει τη θερμοκρασία του. Αυτή η θερμότητα απελευθερώνεται από το πίσω μέρος του ψυγείου. καθώς η θερμότητα διαχέεται, το ψυκτικό συμπυκνώνεται αλλά παραμένει σε αυτή την υψηλή πίεση. Το ψυκτικό στη συνέχεια κινείται μέσω μιας βαλβίδας εκτόνωσης, όπου η πίεση πέφτει και μετατρέπεται ξανά σε αέριο. Καθώς αλλάζει από υγρό σε αέριο, η θερμοκρασία του πέφτει, δροσίζοντας τον αέρα. Οι ανεμιστήρες και οι κινητήρες κυκλοφορούν αυτόν τον ψυχρό αέρα μέσα σε μια μονωμένη περιοχή.
Τα πρώτα ψυγεία χρησιμοποιούσαν υγρά ψυκτικά όπως ο αιθέρας, αλλά το 1876, ο Carl von Linden ανακάλυψε μια βελτιωμένη μέθοδο υγροποίησης αερίου. Αυτό έκανε τη μαζική παραγωγή ψυκτικών συσκευών πρακτική, ανοίγοντας το δρόμο για την ευρεία πώληση και χρήση τους τον 20ο αιώνα.
Ωστόσο, εξακολουθούσαν να υπάρχουν σοβαρά προβλήματα με το σχεδιασμό. Οι πρώιμες μονάδες ψύξης χρησιμοποιούσαν εξαιρετικά τοξικά αέρια όπως αμμωνία, διοξείδιο του θείου και μεθυλοχλωρίδιο. Οι θάλαμοι που περιείχαν αυτά τα αέρια μερικές φορές διέρρεαν, με αποτέλεσμα πολλά θανατηφόρα οικιακά ατυχήματα στις αρχές του 1900. Οι κατασκευαστές συσκευών συνειδητοποίησαν ότι χρειαζόταν ένα ασφαλέστερο στοιχείο ψύξης, το οποίο οδήγησε στην ανακάλυψη συνθετικών ψυκτικών που ονομάζονται χλωροφθοράνθρακες (CFCs). Επίσης γνωστά συλλογικά ως Freon®, έγιναν το τυπικό ψυκτικό μέσο παγκοσμίως στις δεκαετίες που ακολούθησαν.
Ωστόσο, το Freon® δεν ήταν η τέλεια λύση. Στη δεκαετία του 1970, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι CFC συμβάλλουν στην εξάντληση του φυσικού στρώματος του όζοντος της Γης. Η καταστροφή του όζοντος, η οποία αυξάνει τις βλαβερές επιπτώσεις της ηλιακής ακτινοβολίας στην υγεία, έγινε σύντομα κατανοητή ως μια μεγάλη περιβαλλοντική κρίση. Οι παγκόσμιες κυβερνήσεις απαγόρευσαν τη χρήση των CFC στη δεκαετία του 1980, αν και θα περνούσαν δεκαετίες μέχρι να τεθούν εκτός λειτουργίας όλες οι συσκευές που τους χρησιμοποιούσαν. Τα σύγχρονα ψυγεία χρησιμοποιούν ασφαλέστερα εναλλακτικά ψυκτικά μέσα και τα εξαιρετικά αποδοτικά μηχανήματα τους συνήθως απαιτούν μικρότερες ποσότητες χημικών από ό,τι χρησιμοποιούνταν από παλαιότερες μονάδες.