Idėja naudoti žemos temperatūros aplinką, kad būtų išvengta maisto gedimo, gyvuoja šimtmečius. Paprastas buitinis prietaisas buvo sukurtas dėl daugybės chemikų, inžinierių ir išradėjų XVIII ir XIX amžių naujovių. Amerikiečių išradėjai Oliveris Evansas, Jacobas Perkinsas ir Johnas Gorrie yra priskiriami prie ankstyviausių šiuolaikinio šaldytuvo versijų sukūrimo 18-ųjų pradžioje. Vėliau tą šimtmetį vokiečių inžinieriaus Carlo von Lindeno darbas leido efektyviai laikyti cheminį šaltnešį, atveriant kelią masinei šaldytuvų gamybai.
Ankstyvosios pastangos konservuojant maistą
Žmonių kultūros jau seniai žinojo, kad šalta temperatūra gali apsaugoti vertingus maisto produktus nuo bakterijų ir kitų veiksnių, dėl kurių jie gali tapti nevalgomi. Konservavimo metodai, tokie kaip sūdymas ir džiovinimas, taip pat buvo veiksmingi, tačiau jie nebuvo tinkami visų rūšių maistui. Kol mechaninis šaldymas nebuvo plačiai prieinamas, daugelis kultūrų maistui laikyti naudojo gerai izoliuotus pastatus, vadinamus ledainiais, o žiemos ledą ir sniegą naudojo kaip natūralų aušinimo skystį. Šios konstrukcijos datuojamos antrojo tūkstantmečio prieš Kristų Europoje ir Azijoje, o jas projektavusių inžinierių vardai buvo prarasti istorijoje.
Pirmieji šaldytuvai
Ledainės buvo naudojamos ir šiais laikais, ypač kaimo vietovėse, kur elektra ir prietaisai buvo brangūs arba nepasiekiami. 1800-ųjų pradžioje amerikiečių inžinierius Thomas Moore’as sukūrė namų ledainės versiją – nešiojamą izoliuotą kamerą, aušinamą blokiniu ledu. Moore’as sukūrė terminą „šaldytuvas“, kad apibūdintų savo išradimą, nors jis buvo labiau žinomas kaip „ledo dėžė“. Ledo dėžės buvo tokios pačios formos ir funkcijos kaip šiuolaikiniai šaldytuvai, todėl kai kurie žmonės vis dar naudoja šį pavadinimą. Daugelyje vietovių vietinis pristatymo asmuo, šnekamojoje kalboje žinomas kaip „ledo žmogus“, į apylinkes vežimėliu ar sunkvežimiu atveždavo šviežių ledo luitų.
XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje škotų fizikas Williamas Cullenas atrado, kad kai kurios cheminės reakcijos atitrauks šilumą iš tam tikros vietos ir sukurs šalčio kišenę. Cullenas, nesijaudinęs dėl savo atradimo praktinio pritaikymo, nesuvokė, kad rado šiuolaikinio šaldymo pagrindą. Maždaug tuo pačiu metu, kai Thomas Moore’as išrado ledų dėžę, Oliveris Evansas sukūrė, bet nesukūrė, mašiną, skirtą naudoti Culleno cheminį procesą. Tik 1750 m. mokslininkas Jacobas Perkinsas sukūrė ir užpatentavo pirmąjį veikiantį šaldytuvą. Perkinsas, pagrindinis Amerikos inžinerijos veikėjas, taip pat kūrė namų šildymo ir vėsinimo sistemas ir kartais vadinamas šaldymo tėvu.
Po dešimties metų JAV gydytojas Johnas Gorrie ieškojo nuolatinio ledo šaltinio, kad sumažintų geltonosios karštinės pacientų kūno temperatūrą. Tuo metu įprastų ledo tiekimo būdų jo tikslams nepakako, todėl, vadovaudamasis originaliu Evanso projektu, jis sukonstravo šaldymo įrenginį, kuris buvo praktiškesnis ir efektyvesnis nei Perkinso sukurtas. Tai buvo modernaus šaldytuvo modelis. Dėl to Evansas, Perkinsas ir Gorrie gali efektyviai pasidalinti kreditu už šį dabar būtiną įrenginį.
Šaldymo procesas
Mechaninės aušinimo sistemos priklauso nuo cheminių medžiagų, vadinamų šaltnešiais. Kai šaltnešis juda per prietaisą, jis suspaudžiamas, todėl pakyla jo temperatūra. Ta šiluma išsiskiria iš galinės šaldytuvo dalies; kai šiluma išsisklaido, šaltnešis kondensuojasi, bet išlieka tokiame aukštame slėgyje. Tada šaltnešis juda per išsiplėtimo vožtuvą, kur slėgis nukrenta ir vėl virsta dujomis. Keičiant iš skysčio į dujinę, jo temperatūra krenta, vėsina orą. Ventiliatoriai ir varikliai cirkuliuoja šį atvėsusį orą izoliuotoje zonoje.
Pirmuosiuose šaldytuvuose buvo naudojami skysti šaltnešiai, tokie kaip eteris, tačiau 1876 m. Carlas von Lindenas atrado patobulintą dujų suskystinimo būdą. Dėl to masinė šaldymo prietaisų gamyba tapo praktiška, o tai atvėrė kelią plačiam jų pardavimui ir naudojimui XX amžiuje.
Tačiau su dizainu vis dar buvo rimtų problemų. Ankstyvieji šaldymo įrenginiai naudojo labai toksiškas dujas, tokias kaip amoniakas, sieros dioksidas ir metilo chloridas. Kameros, kuriose buvo šių dujų, kartais nutekėdavo, todėl XX a. pradžioje įvyko keletas mirtinų nelaimingų atsitikimų namuose. Prietaisų gamintojai suprato, kad reikalingas saugesnis aušinimo elementas, todėl buvo atrasti sintetiniai šaltnešiai, vadinami chlorfluorangliavandeniliais (CFC). Taip pat kartu žinomi kaip Freon®, per ateinančius dešimtmečius jie tapo standartiniu šaltnešiu visame pasaulyje.
Tačiau Freonas® taip pat nebuvo tobulas sprendimas. Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai išsiaiškino, kad CFC prisideda prie natūralaus Žemės ozono sluoksnio ardymo. Ozono sluoksnio nykimas, dėl kurio didėja žalingas saulės spinduliuotės poveikis sveikatai, netrukus buvo suprastas kaip didelė aplinkos krizė. Pasaulio vyriausybės uždraudė naudoti CFC devintajame dešimtmetyje, nors praeis dešimtmečiai, kol visi juos naudojantys prietaisai nebebus naudojami. Šiuolaikiniuose šaldytuvuose naudojami saugesni alternatyvūs šaltnešiai, o jų labai veiksmingoms mašinoms paprastai reikia mažesnio chemikalų kiekio nei buvo naudojami senesniuose įrenginiuose.