Perfekt gekühlt in den Supermarkt mit hocheffizienter Transportkühlung mit Cryo Trans Snow (CTS)

Der Gaseproduzent Air Liquide und der führende Hersteller von Thermobehältern TKT entwickelten Carbofresh - Verfahren

  • Abb. 1: Der Füllkopf der Carbofresh-Füllanlage verfügt über einen Schnellanschluss, der leicht an den Befüllstutzen des Kühleinschubs andockt. Im Sinne der Arbeitssicherheit ist der Anschluss während des Befüllens verriegelt.Abb. 1: Der Füllkopf der Carbofresh-Füllanlage verfügt über einen Schnellanschluss, der leicht an den Befüllstutzen des Kühleinschubs andockt. Im Sinne der Arbeitssicherheit ist der Anschluss während des Befüllens verriegelt.
  • Abb. 1: Der Füllkopf der Carbofresh-Füllanlage verfügt über einen Schnellanschluss, der leicht an den Befüllstutzen des Kühleinschubs andockt. Im Sinne der Arbeitssicherheit ist der Anschluss während des Befüllens verriegelt.
  • Abb. 2: Über die Carbofresh-Füllanlage gelangt das Kühlmittel in wenigen Sekunden in den Kühleinschub.
  • Abb. 3: Transportfertige TKT-Thermobehälter.
Die Anforderungen an die Kühlkette werden immer bedeutsamer für die gesamte Wertschöpfungskette in der Lebensmittelindustrie. Air Liquide und TKT haben ein besonders effizientes Verfahren für die Transportkühlung entwickelt: CO2-Schnee wird in Kühlcontainern bereitstellt und bedarfsgerecht dosiert. Eine Transportzeit von bis zu 24 Stunden ist so bei gleichbleibenden Temperaturen möglich. Auch der Bereich der Convenience Produkte wird abgedeckt: Das Verfahren kann als Option auch gasdicht zum Produktraum genutzt werden.

Die Kühlung während des Lebensmitteltransports kann schnell eine entscheidende Größe im Kostengefüge der beteiligten Unternehmen darstellen und zum Preistreiber werden. Um dies zu vermeiden, haben der Gaseproduzent Air Liquide und der führende Hersteller von Thermobehältern TKT unter dem Namen Carbofresh ein Verfahren entwickelt, das umweltschonend, sicher und hocheffizient Trockeneisschnee zur Kühlung in Kühlcontainern (Isotainern) bereitstellt und bedarfsgerecht dosiert. Das Konzept basiert auf der Erkenntnis, dass CO2-Schnee im direkten Vergleich zu dem konventionell oft verwendeten Trockeneis entscheidende Vorteile bietet. Die maximale Oberfläche der Schneepartikel sorgt für eine schnelle Sublimation sowie einen raschen Übertritt der Kälteenergie.

Bis zu 24 Stunden gekühlt

Durch den Transport in den TKT-Thermobehältern mit integriertem Trockeneisfach wird beim patentierten Carbofresh-CTS-System eine konstante Kühlung der Produkte vom Warenausgang über den Transport bis hin zur Verräumung im Wareneingang gewährleistet. Auch bei einer längeren Transportzeit von bis zu 24 Stunden bleiben die Temperaturen bei Fleisch-, Tiefkühl-, Molkerei- oder Frischeprodukten erhalten. Der Bereich der Convenience Produkte wird ebenfalls vom Carbofresh-CTS-System abgedeckt. Es ist die einzige Kühltechnik, welche die Vorteile von CO2 nutzt, aber auch, als Option, gasdicht zum Produktraum genutzt werden kann. Kurz zur Theorie: aus einem Kilogramm unter Druck stehendem, flüssigem CO2 entstehen bei der Entspannung unter 5,18 bar ca. 48 Gewichtsprozent Trockeneis und ebenfalls 52 Gewichtsprozent CO2 Gas.

Mit dem Carbofresh-CTS-System können daher auch unverpackte, fragile Lebensmittel wie Erdbeeren, Pilze, frischer Salat oder Fast Food mit frischen Zutaten (z. B. Wraps) sicher transportiert werden.

Basierend auf vier Komponenten

Das System basiert im Wesentlichen auf vier Komponenten: Kühleinschub, TKT Thermobehälter, Befüllstation und Steuerung. Fest montiert im Thermobehälter befindet sich der Kühleinschub. Hier wird das flüssige CO2 in Trockeneisschnee umgewandelt. Mittels Schnellanschluss wird der Füllkopf angedockt; durch eine Edelstahlgaze tritt das Kaltgas in den Thermobehälter. Das Besondere der Konstruktion: Auf der unteren Seite des Kühleinschubs ist eine Isolierbarriere aus Kunststoff montiert, welche ein direktes Herabfallen der Kälte auf die Transportware verhindert und sie zu den Wänden des Thermobehälters lenkt. 
Der Isotainer bietet den idealen Schutz vor eindringender Wärme sowie vor mechanischen Einflüssen. Um die Waren optimal zu kühlen und sowohl eine zu starke Erwärmung als auch ein Anfrieren der Waren zu verhindern, erfolgt eine gleichmäßige Kaltgaszirkulation im Inneren des Behälters. Die Sublimation des Trockeneisschnees wird durch die von außen eintretende Wärmemenge beeinflusst. Gemeinsam mit dem Kühleinschub bildet der Isotainer also ein passiv selbstregulierendes System.
Der Thermobehälter wird an der Befüllstation mit der exakt benötigten Menge an Kühlmittel versorgt. Das Carbofresh-CTS-System hat den CO2-Anschluss auf der Rückseite des Isotainers, durch die Rückwand hindurch. Das bedeutet, dass nicht wie bei den herkömmlichen Systemen die Tür geöffnet werden muss, um dem Mitarbeiter das Andocken eine Befülleinheit zu ermöglichen. Das entstehende CO2-Gas wird auch nur durch diese Öffnung punktgenau abgesaugt, so dass der Kontakt der Mitarbeiter mit CO2 komplett verhindert wird. Es entstehen keine Gas- oder Nebelwolken und es erfolgt keine Kondensation an umliegenden Anlagen – ein großes Plus in Puncto Sicherheit und Energieeffizienz.

Energievorteil durch CTS

Bei herkömmlichen Systemen erfolgt die Eindüsung des flüssigen CO2 in eine Art Kassette. Das entstehende Gas wird an die Umgebung abgegeben – also meist an den Produktions- oder Arbeitsraum. Hier muss daher eine aufwändige Raumluftabsaugung installiert werden, um die Anreicherung mit CO2 aus Sicherheitsgründen einzudämmen. Nicht selten werden hier Lüfterleistungen von bis zu 6.000 m³/h installiert. Ebenfalls müssen bei diesen Systemen die Türen der Isotainer offen sein. Dies bedeutet, dass zum Einhalten der Kühlkette die Kühlmittel- bzw. CO2-Schneeversorgung im Kühlraum stattfinden sollte, um Auswirkungen wärmerer Außentemperaturen auf das Produkt zu verhindern. Erfolgt die Kühlmittelzugabe nicht im gekühlten Raum und die Tür wird geöffnet, hat dies direkten Einfluss auf die Qualität der Kühlkette und somit auf das Produkt.
Beide soeben aufgeführten Punkte führen bei herkömmlichen Kühlsystemen zu einem erheblichen Kosten- und Energieaufwand, da durch die Raumluftabsaugung die aufwendig konditionierte Raumluft abgesaugt wird. Beim Carbofresh-CTS-System ist der Aufstellungsort dagegen frei wählbar. Die Messdaten der Produkte an verschiedenen Stellen im Isotainer zeigen auch bei 24-stündigen Transporten eine konstante Kühltemperatur der Ware – selbst bei schwankenden Außentemperaturen. Durch CTS ergeben sich erhebliche Einsparungen, wie diese Beispielrechnung zeigt: In einem Tiefkühl-Lagerhaus mit typischen Temperaturen um die -20 °C bei Außentemperaturen im Sommer von 30 °C ergeben sich Kühlleistungen von 65 kWh. Demgegenüber stehen 5,5 kWh beim Carbofresh-CTS-System. In einem kontinuierlichen Zweischichtbetrieb ergeben sich Einsparungen von bis zu 36.000 € pro Jahr durch die eingesparte Stromaufnahme der Ablufttechnik.

Optimale Berechnung des CO2-Verbrauchs

Auf Grundlage des bereits etablierten Carbofresh-Berechnungssystems wird dem Kunden die optimal berechnete CO2-Menge zur Verfügung gestellt. Folgende Parameter sind für die Berechnung entscheidend:
  • Solltemperatur der Ware (TK, Frische, Mopro, Fleisch, Convenience Produkte),
  • Außentemperatur (inklusive Vorhersage der nächsten 24 Stunden),
  • Transportzeit,
  • Wartezeiten (z. B. im Lager vor Verladung),
  • Vorhaltezeiten der Kühlung, z. B. zwischen Abladen des Isotainers und Verräumen der Ware in der Filiale,
  • tagesgenaue Temperaturen in Lager, Filiale etc.,
  • Füllgrad des Isotainers,
  • Größe des Isotainers.
Schnittstelle als entscheidende Komponente
Ein entscheidendes Element beim CTS ist die standardisierte Schnittstelle, mittels der die Befülleinheit mit dem Warenwirtschaftssystem des Kunden kommuniziert. Über eine entsprechende Syntax werden die spezifischen Daten für jeden einzelnen Isotainer und deren Transport erfasst und exakt die Trockeneismenge berechnet, die für diese Tour erforderlich ist. Somit ist es möglich, Transporte bedarfsgerecht mit Trockeneis zu versorgen – ohne Sublimationsverluste durch zu große CO2-Mengen. Optional kann in das System auch die Erkennung des Operators bzw. Kommissionierers durch das Scannen seines Batches integriert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dem Isotainer eine Tour zuzuweisen, um Doppelbefüllungen zu vermeiden. 
Fehlbedienungen sind beim Carbofresh-CTS-System damit weitgehend unmöglich und es werden sämtliche Anforderungen nach HACCP erfüllt: Nach der erfolgreichen Befüllung werden Informationen wie die Befüllzeit und -menge und die Isotainer-Nummer über die gleiche Schnittstelle an das Warenwirtschaftssystem zurückgegeben. Die sorgt für eine optimale Rückverfolgbarkeit und Nachvollziehbarkeit etwaiger Abweichungen in der Transportkette.

Fazit

Air Liquide und TKT haben die Lösung für die Transportkühlung entwickelt, die auch dem Datenmanagement der heutigen Zeit und der Zukunft entspricht. Mit CTS können Kühlketten sicher, effizient, kostenoptimiert und umweltfreundlich aufrechterhalten werden. Ein weiteres großes Plus: Im Bereich von Convenience Produkte wird das MHD zu herkömmlichen Systemen bis zu 48 Stunden verlängert.
 

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Air Liquide Deutschland GmbH
Fütingsweg 34
47805 Krefeld

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