Kühl- und Temperaturregelungssysteme spielen eine Schlüsselrolle bei der Bekämpfung von Mikroorganismen und der Verlängerung der Haltbarkeit vieler Lebensmittel. Kryogene Kältemittel wie flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid (CO₂) werden in der Fleisch- und Geflügelindustrie häufig eingesetzt, da sie die Temperatur von Lebensmitteln während der Verarbeitung, Lagerung und des Transports schnell und effektiv senken und konstant halten können. Kohlendioxid war aufgrund seiner größeren Vielseitigkeit und der breiteren Anwendung in Kühlsystemen traditionell das bevorzugte Kältemittel, doch flüssiger Stickstoff hat in den letzten Jahren an Beliebtheit gewonnen.
Stickstoff wird aus der Luft gewonnen und ist mit etwa 78 % der Hauptbestandteil. Eine Luftzerlegungsanlage (ASU) entnimmt der Atmosphäre Luft und trennt diese anschließend durch Kühlung und Fraktionierung in Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Der Stickstoff wird dann verflüssigt und beim Kunden vor Ort in speziell entwickelten Kryotanks bei -196 °C und 2–4 bar Überdruck gelagert. Da die Hauptquelle für Stickstoff die Luft und nicht andere industrielle Produktionsprozesse sind, sind Versorgungsengpässe weniger wahrscheinlich. Im Gegensatz zu CO₂ existiert Stickstoff nur in flüssigem oder gasförmigem Zustand, was seine Einsatzmöglichkeiten einschränkt, da er keine feste Phase besitzt. Sobald das Lebensmittel in direkten Kontakt kommt, überträgt der flüssige Stickstoff seine Kühlwirkung auf das Lebensmittel, sodass es rückstandsfrei gekühlt oder gefroren werden kann.
Die Wahl des Kältemittels hängt primär von der Art der kryogenen Anwendung sowie der Verfügbarkeit und dem Preis von flüssigem Stickstoff oder CO₂ ab, da dies die Kosten der Lebensmittelkühlung direkt beeinflusst. Viele Lebensmittelunternehmen analysieren mittlerweile auch ihren CO₂-Fußabdruck, um die Auswirkungen dieser Faktoren auf ihre Entscheidungsfindung zu verstehen. Weitere Kostenfaktoren sind die Investitionskosten für kryogene Anlagen und die notwendige Infrastruktur zur Isolierung kryogener Rohrleitungsnetze, Abgassysteme und Sicherheitsraumüberwachungstechnik. Die Umstellung einer bestehenden kryogenen Anlage von einem Kältemittel auf ein anderes verursacht zusätzliche Kosten, da neben dem Austausch der Sicherheitsraum-Steuereinheit zur Kompatibilität mit dem verwendeten Kältemittel häufig auch die kryogenen Rohrleitungen an die Anforderungen hinsichtlich Druck, Durchfluss und Isolierung angepasst werden müssen. Gegebenenfalls ist auch eine Aufrüstung des Abgassystems erforderlich, beispielsweise durch Vergrößerung des Rohrdurchmessers und Erhöhung der Gebläseleistung. Die gesamten Umstellungskosten müssen individuell bewertet werden, um die Wirtschaftlichkeit der Umstellung zu ermitteln.
Heute ist der Einsatz von flüssigem Stickstoff oder CO₂ in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet, da viele der Kryotunnel und -ejektoren von Air Liquide für beide Kältemittel ausgelegt sind. Infolge der globalen COVID-19-Pandemie hat sich die Marktverfügbarkeit von CO₂ jedoch verändert, hauptsächlich aufgrund von Veränderungen in der Ethanolversorgung. Daher sucht die Lebensmittelindustrie verstärkt nach Alternativen, wie beispielsweise einem möglichen Umstieg auf flüssigen Stickstoff.
Für Kälte- und Temperaturregelungsanwendungen in Misch- und Rührwerksanlagen hat das Unternehmen den CRYO INJECTOR-CB3 entwickelt, der sich problemlos in alle OEM-Geräte, ob neu oder bereits vorhanden, nachrüsten lässt. Der CRYO INJECTOR-CB3 kann durch einfaches Austauschen des Injektoreinsatzes am Mischer/Rührwerk problemlos von CO₂- auf Stickstoffbetrieb und umgekehrt umgestellt werden. Dank seiner beeindruckenden Kühlleistung, des hygienischen Designs und der insgesamt hohen Leistungsfähigkeit ist der CRYO INJECTOR-CB3 die erste Wahl, insbesondere für internationale Armaturenhersteller. Der Injektor lässt sich zudem zur Reinigung leicht demontieren und wieder montieren.
Bei CO2-Mangel können CO2-Trockeneisanlagen wie Kombi-/Mobilkühler, Schneeräumgeräte, Pelletpressen usw. nicht auf Flüssigstickstoff umgestellt werden. Daher muss eine alternative Kryolösung in Betracht gezogen werden, was häufig eine Anpassung des Prozessablaufs erfordert. Die Lebensmittelexperten von ALTEC analysieren anschließend die aktuellen Prozess- und Produktionsparameter des Kunden, um eine alternative Kryoanlage mit Flüssigstickstoff zu empfehlen.
Das Unternehmen hat beispielsweise die Machbarkeit des Austauschs der Kombination aus Trockeneis-CO₂-Kühlbox und tragbarem Kühler durch den Kryotunnel CRYO TUNNEL-FP1 mit flüssigem Stickstoff eingehend getestet. Der CRYO TUNNEL-FP1 kühlt große Stücke heißes, entbeintes Fleisch genauso effizient und lässt sich durch eine einfache Umrüstung problemlos in eine Produktionslinie integrieren. Darüber hinaus bietet der hygienisch konstruierte Kryotunnel CRYO TUNNEL-FP1 die notwendige Produktfreiheit und ein verbessertes Förderbandsystem, um diese großen und schweren Produkte aufzunehmen – Eigenschaften, die viele andere Kryotunnel nicht bieten.
Ob es Ihnen um Produktqualität, Produktionskapazitätsengpässe, CO₂-Versorgungslücken oder die Reduzierung Ihres CO₂-Fußabdrucks geht – das Team der Lebensmitteltechnologen von Air Liquide unterstützt Sie mit Empfehlungen für die optimalen Kältemittel- und Kryotechniklösungen für Ihren Betrieb. Unsere breite Palette an Kryotechnikgeräten zeichnet sich durch hohe Hygiene und Betriebssicherheit aus. Viele Air Liquide-Lösungen lassen sich problemlos von einem Kältemittel auf ein anderes umrüsten, um Kosten und Aufwand für einen zukünftigen Austausch bestehender Kryotechnikgeräte zu minimieren.
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Veröffentlichungsdatum: 13. April 2023
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