format material_fabrication.md

mod/material_fabrication/README.md

@@ -1,11 +1,39 @@
 # README `mod/material_fabrication/`
+# Gliederung
+
+1. [Einleitung](#1-einleitung)
+2. [Benötigte Materialien](#2-benötigte-materialien)
+3. [Benötigte Geräte und Utensilien](#benötigte-geräte-und-utensilien)
+4. [Substratherstellung](#4-substratherstellung)
+    1. [Berechnung der Ausgangsgrößen für die Substratherstellung](#41-berechnung-der-ausgangsgrößen-für-die-substratherstellung)
+        1. [Bestimmen des benötigten Gesamtvolumens und der Gesamtmasse](#411-bestimmen-des-benötigten-gesamtvolumens-und-der-gesamtmasse)
+        2. [Bestimmen der Gesamtmasse des trockenen Substrats und Gesamtwassermenge](#412-bestimmen-der-gesamtmasse-des-trockenen-substrats-und-gesamtwassermenge)
+    2. [Anmischen des Substrats](#42-anmischen-des-substrats)
+    3. [Sterilisation im Autoklav](#43-sterilisation-im-autoklav)
+    4. [Beimpfung des Substrats](#44-beimpfung-des-substrats)
+    5. [Substratdurchwachsung](#45-substratdurchwachsung)
+    6. [Zerkleinern](#46-zerkleinern)
+5. [Absorberherstellung](#5-absorberherstellung)
+    1. [Befüllung der Form](#51-befüllung-der-form)
+    2. [Formdurchwachsung](#52-formdurchwachsung)
+    3. [Anlockern](#53-anlockern)
+    4. [Entformen](#54-entformen)
+    5. [Trocknung](#55-trocknung)
+6. [Sicherheitshinweise](#6-sicherheitshinweise)
+7. [Lizenz](#7-lizenz)
 
 # DISCLAIMER
 
 Lizensdingsbums
 
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+# 1. Einleitung
-# Benötigte Materialien:
+
+Die Herstellung eines Myzel-Kompositmaterials läuft in mehreren Teilschritten ab und wird in den weiter unten aufgeführten Kategorien genau beschrieben. Details hierzu lassen sich im Dokument "Mind the fungi" (Quelle) finden. 
+
+Beim Herstellungsprozess wird innerhalb einer Woche zuerst das Substrat in Beuteln mit Myzel durchwachsen. Danach wird eine Negativform mit dem vorkultiviertem Substrat befüllt und hölzerne Befestigungsanker in Position gebracht. In den nächsten 3-6 Tagen wächst das Pilzmyzel weiter und verfestigt das Substrat. Zwischenzeitlich wird es aus der Form entnommen. Die vom Myzel durchwachsenen und umschlossenen Holzanker sind fest mit dem Myzelblock verbunden. Nach der Durchwachsung wird der Pilz abgetötet, in dem das Material auf über 55 °C erhitzt und getrocknet wird. Ein Weiterwachsen des Pilzes ist nach diesem Schritt ausgeschlossen.
+
+# 2. Benötigte Materialien
+
 - Rapsstroh [Bild von Rapsstroh]
 - Buchweizenschalen [Bild von Buchweizenschalen]
 - Autoklavbeutel [Bild von Autoklavbeutel]
@@ -13,8 +41,8 @@ Lizensdingsbums
 - Körnerbrut der Reishi-Kultur (Kulrurbezeichnung)
 - Wachstumsform
 
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+# 3. Benötigte Geräte und Utensilien
-# Benötigte Geräte und Utensilien:
+
 - Substratwaage [Bild von Substratwaage]
 - Messbecher/ Messzylinder
 - Substratmischer [Bild von Substratmischer]
@@ -25,173 +53,170 @@ Lizensdingsbums
 - Hechsler für Substrat [Bild von Hechsler]
 - temperaturkontrolliertes Wachstumszelt [Bild von Growzelt]
 
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+# 4. Substratherstellung
-# Arbeitsaufwand:
-Der Arbeitsaufwand richtet sich stark nach dem Umfang und dem Volumen der herzustellenden Körper.
-Bei manueller Herstellung der Substratmischung erhöht sich der Arbeitsaufwand mit erhöhtem Volumen zunehmend. 
-
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-# Herstellung
-Die Herstellung eines Myzel-Kompositmaterials läuft in mehreren Teilschritten ab und wird in den weiter unten aufgeführten Kategorien genau beschrieben.
-Details hierzu lassen sich im Dokument "Mind the fungi" (Quelle) finden.
-
-Beim Herstellungsprozess wird innerhalb einer Woche zuerst das Substrat mit Myzel durchwachsen.
-Danach wird eine Negativform mit dem vorkultiviertem Substrat befüllt und hölzerne Befestigungsanker in Position gebracht. In den nächsten 3-6 Tagen wächst das Pilzmyzel weiter und verfestigt das Substrat. Zwischenzeitlich wird es aus der Form entnommen. Die vom Myzel durchwachsenen und umschlossenen Holzanker sind fest mit dem Myzelblock verbunden. Nach der Durchwachsung wird der Pilz abgetötet, in dem das Material auf über 55 °C erhitzt und getrocknet wird. Ein Weiterwachsen des Pilzes ist nach diesem Schritt ausgeschlossen.
-
-### - <a href="#substrat">Substrat</a>-<a href="#pilz">Pilz</a>-Kombination
-### - <a href="#form">Formbefüllung</a>
-### - <a href="#step1">Nachbehandlung</a>
-
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-
-## <a name="substrat"></a> Substrat
-
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-
 
 Für die Substratmischung wird je nach Art der Ausgangsmaterialien ein individuelles Rezept benötigt. Da unterschiedliche Substrate verschiedene Wasserhaltekapazitäten besitzen, wird die hinzuzufügende Menge Wasser immer vor Ort und auf Grundlage der aktuellen Restfeuchte der Substrate bestimmt.
 
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+## 4.1. Berechnung der Ausgangsgrößen für die Substratherstellung
-### Berechnen der Größen:
+<br>
 
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+>### 4.1.1. Bestimmen des benötigten Gesamtvolumens und der Gesamtmasse
-1. **Bestimmen des benötigten Gesamtvolumens und der Gesamtmasse**
-<p>Je Form ist ein Volumen von rund 10 Litern angegeben. Durch verschiedene Prozessschritte ist ein gewisser Schwund zu erwarten. Deswegen sollte ein Puffer von ca. 10% eingeplant werden. Mit entsprechender Dichte des Substratgemischs lässt sich nun das benötigte Gewicht der hydrierten Gesamtmasse bestimmen.<br>
-<br>
-Dichte Buchweizenschalen/Rapsstroh 50/50 % (hydriert): ~ 450 g/L<br>
-<br>
-<strong>Rechnung:</strong><br>
-10 L x 6 = 60 L<br>
-60 L * 1,1 = 66 L mit Puffer<br>
-66 L * 450 g/L = <ins>29.700 g</ins> <strong>Gesamtmasse</strong> hydriert<br>
-</p>
 
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+| Ausgangsgrößen: |  |
-2. **Bestimmen der Gesamtmasse des trockenen Substrats**
+| ---: | :--- |
-<p>Das Gewicht der hydrierten Masse wird auf die jeweiligen Trockenmassen heruntergerechnet<br>
+| Substratvolumen/Absorberpaneel | 10 L |
+| Anzahl der hergstellten Absorber | 12 |
+| Mischungsverhältnis Buchweizenschalen/Rapstroh (m/m) | 50/50 |
+| Substratdichte des lockeren Buchweizenschalen-Rapsstroh-Gemischs: (hydriert) | 275 g/L |
+| Substratdichte leicht komprimiert | 320 g/L |
+| Gewichtskapazität der Autoklavbeutel | 1,6 Kg |
+
+**Rechnung:**
+
+Pro Paneel wird Substrat mit der Masse 10 L x 320 g/l = 3.200 g benötigt.
+
+Es werden 2 Autoklavbeutel vorkultiviertes Substrat für 1 Paneel verwendet.
+
+Für 12 Paneele werden 3.200 g x 12 = 38,4 Kg fertig gemischtes Substrat benötigt.
 <br>
-Wasserspeicherkapazität Buchweizenschalen:  59%<br>
+<br>
+
+>### 4.1.2. Bestimmen der Gesamtmasse des trockenen Substrats und Gesamtwassermenge
+
+Das Gewicht der hydrierten Masse wird auf die jeweiligen Trockenmassen heruntergerechnet.
+
+**Rechnung:**
+
+38,4 Kg / 2 = 19,2 Kg je Substrat <br>
+<br>
+**Buchweizenschalen:** <br>
+
+Wasserspeicherkapazität: 59% <br>
+
+19.200 g Buchweizenschalen feucht * 0,41 <br>
+= 7.872 g Buchweizenschalen trocken <br>
+19.200 g * 0,59 = 11.238 g Wasser <br>
+<br>
+**Rapsstroh:** <br>
+
 Wasserspeicherkapazität Rapsstroh: 75% <br>
+
+19.200 g Rapsstroh feucht * 0,25 <br>
+= 4.800 g Rapsstroh trocken <br>
+19.200 g * 0,75 = 14.400 g Wasser <br>
 <br>
-<strong>Rechnung:</strong><br>
+Somit ergibt sich auch der Gesamtbedarf an Wasser mit:<br>
-29.700 g / 2 = 14.850 g je Substrat<br>
+11.238 g + 14.400 g = 25.638 g ➝ 25,6 L Wasser<br>
 <br>
-<strong>Buchweizenschalen:</strong><br>
-14.850 g * 0,59 = 8.761,5 g Wasser<br>
-14.850 g - 8.761,5 g = <ins>6088,5 g</ins> <strong>Buchweizenschalen</strong> trocken<br>
-<strong>Rapsstroh:</strong><br>
-14.850 g * 0,75 = 11.137,5 g Wasser<br>
-14.850 g - 11.137,5 g = <ins>3.712,5 g</ins> <strong>Rapsstroh</strong> trocken<br>
-</p>
 
----
+## 4.2. Anmischen des Substrats
-3. Die **benötigte Gesamtwassermenge** leitet sich aus der Rechnung aus 2. ab.
-<p>8.761,5 g + 11.137,5 g = 19.899 g -> <ins>19,9 L</ins> <strong>Wasser</strong></p>
 
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+Die bestimmten Substrat- und Wassermengen werden in einem Substratmischer oder ggf. manuell vermischt. Das Gemisch sollte mindestens 30 min homogenisiert und hydriert werden. Heißes Wasser macht den Hydrierungsprozess effektiver.
-### Substrat anmischen:
 
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+## 4.3. Sterilisation im Autoklav
-1. Abwiegen der Substratmengen
-2. Messen der Wassermenge
-3. Im Substratmischer Substrat mit entsprechender Wassermenge mindestens 30 Minuten homogenisieren und hydrieren, mit heißem Wasser geht dieser Prozess besser
 
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+Die anschließende Sterilisation des Substrats im Autoklaven erfolgt nach diesen Schritten:
-### Vorbereitung zum Autoklavieren:
 
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+1. Abfüllen des Substrates in Autoklavbeutel (a 1,52 Kg)
-1. Abfüllen des Substrates in Autoklavbeutel (a 2,4 Kg)
+2. Komprimierung und doppeltes Falten der offenen Beutel (Pasteursche Schleife)<br>
-2. Komprimierung und doppeltes Falten der offenen Beutel (Pasteursche Schleife)
+(Illustration) Syntax: material_folding.webp
+3. Befüllen der Korbeinsätze des Autoklavs mit Faltöffnung nach innen zeigend
+4. Starten des Autoklaviervorgangs (121 °C, 15 psi, 90 Minuten)
+5. Abkühlen über Nacht, Substrat muss vor Beimpfen eine Kerntemperatur von unter 30 °C haben
 
-(Illustration)
+## 4.4. Beimpfung des Substrats
-Syntax: material_folding.webp
 
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+Sobald die Kerntemperatur des Substrats unter 30 °C liegt, kann dieses mit einer Pilzkultur besetzt werden. Diese Methode verwendet Reishi oder glänzender Lackporling (Ganoderma lucidum).
-### Autoklaviervorgang:
 
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+Jeder Substratbeutel mit 1520 g wird mit 80 g Pilz Körnerbrut versehen. Insgesamt wiegt ein Beutel nun 1600 g. Anschließend wird das Substrat in die Inkubation gegeben.
-1. Befüllen der Korbeinsätze des Autoklavs mit Faltöffnung nach innen zeigend
-2. 4 Beutel pro Korb -> 8 Beutel pro Autoklavdurchlauf
-3. Starten des Autoklavs (121 °C, 15 psi, 90 Minuten)
-4. Abkühlen über Nacht, Substrat muss vor Beimpfen eine Kerntemperatur von unter 30 °C haben
 
-### 5. Beimpfen
+(Illustration) Syntax: material_inoculation.webp
 
-(Illustration)
+## 4.5. Substratdurchwachsung
-Syntax: material_inoculation.webp
 
-### 6. Shreddern und Zerkleinern
+Die Durchwachsung (Inkubation) findet bei 24°C und Dunkelheit in einem Wachstumszelt statt.
 
-(Illustration/Bild?)
+Ist das Substrat zu mehr als 90% durchwachsen, kann es weiterverarbeitet werden. Die Durchwachsung nimmt ca. 1 Woche in Anspruch.
-Syntax: material_fragmentation.webp
 
-### 9. Form Befüllen
+## 4.6. Zerkleinern
 
-(Illustration)
+Um eine optimale Abformung der Negativform im späteren Prozess zu erreichen, muss das Myzel nach der Vorkultivierung wieder zerkleinert werden.
-Syntax: material_moulding.webp
 
-### 10. Durchwachsen lassen
+Dies wird mit einem herkömmlichen Grüngutschredder realisiert. Das Myzel kann einem Schreddervorgang standhalten, da in jedem Partikel des Substrats der Pilz sitzt. Er wird durch das Schreddern nicht getötet, lediglich fragmentiert.
 
-(Illustration?)
+Vor Inbetriebnahme des Gerätes gilt es, Nitril-Einmalhandschuhe, Mund-Nasenschutz sowie Schutzbrille anzulegen und sich mit dem Gebrauch des Gerätes vertraut zu machen. Bitte Sicherheitshinweise des Herstellers beachten.
-Syntax: material_incubation.webp
 
-### 11. Aus der Form lockern
+Nun werden alle Oberflächen, welche mit Myzel in Kontakt kommen werden gründlich gereinigt und anschließend mit 70% Alkohollösung desinfiziert.
 
-(Illustration?)
+Danach sollte zügig mit der Zerkleinerung begonnen werden. Hierzu werden die vorkultivierten Beutel geöffnet und stückweise in den Schredder gegeben. Unter dem Auslass wird ein ebenfalls desinfiziertes, verschließbares Auffangbehältnis platziert.
-Syntax: material_loosening.webp
 
-### 12. Entformen
+Um ein Umherfliegen des Gehäckselten zu vermeiden wird zwischen der Auffangbox und Auslass eine Plastiktüte gespannt.
 
-(Illustration)
+Nachdem 2 Beutel zerkleinert wurden, wird die Box von außen desinfiziert und auf die Arbeitsfläche unter dem Laminarströmungsabzug gelegt und die entsprechende Form befüllt.
-Syntax: material_demolding.webp
 
-### 13. Trocknen im Ofen
+(Illustration/Bild?) Syntax: material_fragmentation.webp
+
+# 5. Absorberherstellung
+
+Das hergestellte Substrat kann nun für beliebige Anwendungen genutzt werden. Im folgenden wird die Herstellung von Akustikabsorbern beschrieben.
+
+## 5.1. Befüllung der Form
+
+Das fragmentierte Material wird unter dem Laminarströmungsabzug weiterverarbeitet.
+
+Dort liegen die bereits vorbereiteten (Hyperlink zu workshop_day2_pre) Wachstumsformen (hyperlink), 4 Holzanker (Hyperlink) und die Ausrichtungsschablone
+
+Die Form wird nach gründlichem Desinfizieren mit dem geschredderten Myzel befüllt. Die desinfizierten Holzanker werden dabei eingebettet.
+
+(siehe Anleitung Holzanker)
+
+Das Myzel wird bis zum Kragen aufgefüllt. Anschließend wird die Andrückplatte aufgelegt. Diese wird mit Hilfe von Abstandshaltern über das Anbringen des Deckels auf eine definierte Höhe heruntergedrückt und komprimiert das Myzel flächig.
+
+Nachdem die Andrückplatte wieder entfernt wurde, wird der Deckel erneut angebracht und mit Kreppband versiegelt. Beim Durchführen der Anker durch die quadratischen Aussparungen im Deckel ist besonders Acht zu geben, dass sich die korrekte Lage der Anker nicht verändert.
+
+Zum Schluss werden die 35 mm Belüftungslöcher im Deckel mit 5 cm Micropore Tape abgeklebt. Hierdurch ist ein passiver Gasaustausch möglich, jedoch ohne, dass Staub oder Kontaminationen in die Wachstumsform gelangen.
+(Illustration) Syntax: material_moulding.webp
+
+## 5.2. Formdurchwachsung
+
+Nachdem die Wachstumsform befüllt ist, wird sie bei 24 °C und Dunkelheit für weitere 2 - 4 Tage durchwachsen. Während dieser Zeit erholen sich die Pilzfäden (Hyphen) vom Schock der Zerkleinerung und gehen wieder in vegetatives Wachstum über. Durch das Zerstören der bisher entstandenen Hyphenverbindungen werden sie außerdem zu stärkerer Verzweigung angeregt.
+
+Finden sich 2 Hyphen derselben Art, können sie sich vereinigen. Durch Ineinanderwachsen und Quervernetzen der mikroskopisch feinen Hyphen entsteht ein zusammenhängendes 3-dimensionales Netz. Das fragmentierte Myzel findet sich und wird wieder zu einer zusammenhängenden Struktur.
+
+Die Holzanker bestehen aus Buchenholz. Der glänzende Lackporling ist in der Lage, durch und um den Holzanker herum zu wachsen und somit das Material mit dem Anker auch auf Zellebene zu verbinden.
+
+(Illustration?) Syntax: material_incubation.webp
 
 
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+## 5.3. Anlockern
-## <a name="pilz"></a>Pilzkultur
 
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+Sobald die zerkleinerten Myzelstücke wieder eien Einheit gebildet haben, wird die gesamte Wachstumsform gewendet. Die Wände der Box werden hierzu vorsichtig von der Myzeloberfläche gelöst. Nun kann das Myzel umgedreht werden. Es liegt nun mit der Rückseite auf dem Deckel auf und die Holzanker schauen nach unten heraus.
-Nach erfolgter Sterilisation ist das Substrat so gut wie keimfrei. Konkurrierende Mikroorganismen wie Hefepilze, Bakterien oder Schimmel wurden durch die lang anhaltende Hitzeeinwirkung weitgehend eliminiert.
-Nun kann eine Pilzkultur eingebracht werden. Schnell wachsende Sorten, wie Schmetterlingstramete (*Trametes versicolor*), Austernseitling (*Pleurotus ostreatus*) oder Glänzender Lackporling (*Ganoderma lucidum*) sind im Spezialhandel im Internet erhältlich.
 
-Für die Workshops verwenden wir ***G. lucidum***, da das Myzel ausreichend fest wächst und widerstandsfähig gegen Kontamination ist.
+Die gedrehten Paneele werden in dem wenige Zentimeter breiten Spalt zwischen Myzeloberfläche und Wachstumsform sogenanntes Luftmyzel bilden - eine Schicht, die sich bis zu 1 cm entlang der Oberfläche bildet. Das sieht dann so ähnlich fluffig aus wie bei einem Camembert-Käse. Dieses Luftmyzel erzeugt nach dem Trocknungsprozess eine ansprechende Optik und eine angenehm weiche Haptik.
 
-- **Beimpfung:**
+(Illustration?) Syntax: material_loosening.webp
 
-Beim Einbringen des Pilzes in das Substrat muss während der gesamten Zeit unter aseptischen Bedingungen gearbeitet werden. Ohne Schutzatmosphäre dringen sich in der Luft befindliche Kontaminanten in die Substratbeutel ein und besiedeln das frisch sterilisierte Substrat. Da der Kulturpilz im Vergleich relativ langsam wächst, würden Kontaminationen schnell Überhand gewinnen. Mit entsprechend gewählter Impfrate kann der Pilz das Zeitfenster von etwa 1 Woche nutzen und das Substrat durchwachsen.
+## 5.4. Entformen
 
-Im Bezug auf die hydrierte Masse des Substrates wird eine Impfrate von **5%** gewählt.
+Nach der Lockerung und einer weiteren 2 - 4 Tage langen Wachstumsphase kann das Paneel nun komplett aus der Wachstumsform herausgenommen und in den Trockner gegeben werden.
-Je höher der Anteil an Pilzmasse, desto schneller ist das Substrat durchwachsen.
 
-Auf einen Beutel mit 2,37 Kg Substrat entpricht dies einer Pilzbrutmenge von 125 g/Beutel.
+(Illustration) Syntax: material_demolding.webp
-Insgesamt ergibt sich dadurch eine Masse von 2,5 Kg/ Beutel.
 
-- **Durchwachsungsphase:**
+## 5.5. Trocknung
 
-Ist das Substrat zu mehr als 90% durchwachsen kann es weiterverarbeitet werden.
+Im Trockner bleibt das Paneel zunächst auf dem Deckel liegen. Dieser kann nach ca. 24 - 48 h Trocknung entfernt werden, sobald das Myzel in sich stabil ist.
-Dieser Schritt nimmt ca. 1 Woche in Anspruch.
 
-- **Zerkleinerung**:
+Danach wird es komplett durchgetrocknet, bis sämtliche Restfeuchtigkeit aus dem Myzel entwichen ist.
 
-Das vorkultivierte Substrat wird aus den Beuteln entnommen, mit Hilfe eines Gartenhechslers zerkleinert und in einer Wanne aufgefangen. Vor Inbetriebnahme werden alle Oberflächen, welche mit Pilzmyzel in Kontakt kommen desinfiziert. Das Zerkleinern ermöglicht eine homogene Befüllung der Negativ-Form, so dass sämtliche wichtige Strukturen abgeformt werden.
+# 6. Sicherheitshinweise
 
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+Bei der Benutzung von Hochdruckbehältern, welche auf bis zu 121 °C aufgeheizt werden, ist auf besondere Sorgfalt zu achten. Zusdem sind alle vom Hersteller angegebenen Sicherheitsbestimmungen einzuhalten. Der Betrieb ist nur nach erfolgter Sicherheitseinweisung und mit Schutzausrüstung zulässig.
-## <a name="form"></a>Formbefüllung
 
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-Bei der Formbefüllung muss je nach Komplexität der Form sowie Anzahl und Gestaltung von Befestigungselementen ein individuelles Protokoll entwickelt werden.
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-- **Vorbereitung:**
-
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-# Sicherheitshinweise
-Bei der Nutzung des Autoklavs sind alle vom Hersteller angegebenen Sicherheitsbestimmungen einzuhalten. Bei der Benutzung von Hochdruckbehältern, welche auf bis zu 121 °C aufgeheizt werden, ist auf besondere Sorgfalt zu achten. Der Betrieb ist nur nach erfolgter Sicherheitseinweisung und mit Schutzausrüstung zulässig.
 Zur Schutzbekleidung gehören:
 - festes Schuhwerk
 - Schutzbrille
 - Sicherheitshandschuhe
 
-# Lizenz
+# 7. Lizenz
 
 CC_BY_SA_4.0