Wie sich zu hohe Luftfeuchte in der
Kühlkette vermeiden lässt
Liebe Leserinnen,
Liebe Leser
das Verarbeiten, Verpacken und Lagern leicht verderblicher Produkte wie Fleisch, Geflügel,
Fisch oder Meeresfrüchte erfolgt aus Hygiene- und Qualitätsgründen in gekühlten
Räumen. In diesen Arbeitsumgebungen gilt es, Nässe durch eine Taupunktunterschreitung
der Raumluft mit allen Mitteln zu vermeiden. Dabei spielen
hocheffiziente Adsorptions-Luftentfeuchter eine zentrale Rolle.
Der in Hamburg-Altona ansässige Lebensmittelgroßhändler Delta Fleisch Handels
GmbH gilt als eine der ersten Adressen, wenn es um Spitzenprodukte für die Küchen
der gehobenen Gastronomie geht.
Zu den Kunden zählen führende Hotels und Restaurants,
Kreuzfahrt- und Cateringunternehmen sowie Feinkostläden. Mit der eigenen
Lkw-Flotte aus 65 modernen Zweikammer-Kühlfahrzeugen liefert
das Unternehmen
an sechs Tagen in der Woche frische Ware ohne Unterbrechung der Kühlkette.
Das Verkaufsvolumen und die Bandbreite der Produkte haben sich über die Jahre
kontinuierlich vergrößert. Heute können Kunden aus über 8.000 verschiedenen Artikeln
aus aller Welt wählen.
Die Spanne reicht von hochwertigen Fleischwaren, frischen
Fischspezialitäten und Meeresfrüchten
über Obst und Gemüse bis hin zu edlen
Essigen, Ölen und Weinen.
In Norderstedt betreibt das Unternehmen sein neues Logistik- und Verarbeitungszentrum.
Verarbeitung bedeutet hier vorwiegend die Vorbereitung von Rohware für
die Gastronomie, das heißt beispielsweise, angelieferte Rinderhälften oder frischen
Fisch zu Steaks, Filets usw. zu verarbeiten. Das Werk in Norderstedt ist ausgestattet
mit modernster Technik, die höchste Ansprüche hinsichtlich Energieeffizienz, Lagerqualität,
Hygiene und Lebensmittelsicherheit erfüllt. Dazu zählen unter anderem
moderne Wärmerückgewinnungssysteme für Büros sowie energieeffiziente Kühlanlagen
für die Bereiche Lager und Produktion. Bei der Raumluftversorgung der beiden
letztgenannten sorgen Adsorptions-Luftentfeuchter (Adsorptionstrockner) von
Condair dafür, dass die relative Luftfeuchte stets
im sicheren Bereich liegt.
Geschäftsführer der KKN Kälte Klima Nord GmbH, Herr Lindner; Geschäftsführer KKN Kälte, Klima Nord GmbH, Herr Fröhlich und Herr Strutz von Condair GmbH
Risiken durch Taupunktunterschreitung
Risiken durch Taupunktunterschreitung
Aus Hygienegründen muss die Verarbeitung tierischer Produkte stets in gekühlten
Räumen mit möglichst geringer Luftfeuchte erfolgen, denn in trockener und kühler
Atmosphäre können sich krank machende und Verderb bringende Keime weniger
stark vermehren. Konstant niedrige Werte der Luftfeuchte sind daher für das Verarbeiten
ein absolutes Muss. Das Problem mit der Luftfeuchte, genauer: der relativen
Luftfeuchte, hängt mit den physikalischen Eigenschaften von Luft zusammen.
Mit zunehmender Erwärmung kann Luft immer größere Mengen Wasser in Form
von Wasserdampf, also Wasser im gasförmigen Aggregatzustand, aufnehmen. Zum
Beschreiben der Luftfeuchte dienen drei unterschiedliche Feuchtigkeitsbegriffe: absolute,
maximale und relative Luftfeuchte. Die absolute Luftfeuchte gibt die in einem
gegebenen Luftvolumen tatsächlich enthaltene Masse an Wasserdampf in
Gramm Wasser pro Kilogramm Luft an: g/kg. Die maximale Luftfeuchte dagegen beschreibt
die bei einer bestimmten Temperatur maximal mögliche Masse an Wasserdampf,
ebenfalls in g/kg. Mehr Wasserdampf kann die Luft bei dieser Temperatur
nicht aufnehmen. Die relative Luftfeuchte drückt das Verhältnis von absoluter Luftfeuchte
zu maximaler Luftfeuchte in Prozent aus: relative Luftfeuchte = (absolute
Luftfeuchte / maximale Luftfeuchte) × 100 %.
Eine relative Luftfeuchte von 100 % entspricht einer maximal an Wasserdampf gesättigten
Luft bei dieser Temperatur. Erwärmt man diese Luft bei gleichbleibender
absoluter Menge an Wasserdampf, so sinkt die relative Feuchtigkeit der Raumluft
und die Luft kann weiteren Wasserdampf aufnehmen. Trifft feuchte Warmluft jedoch
auf kalte Oberflächen, tritt der gegenteilige Effekt ein. Die Luft kühlt an den
kalten Oberflächen ab und verliert an Aufnahmevermögen für Wasserdampf. Der
wiederum setzt sich, wie bei der Taubildung in der Natur, in Form feiner Tropfen an
den kalten Oberflächen ab. Genau diese Nässe kann in den Verarbeitungs- und Lagerräumen
der Lebensmittelbranche zu gravierenden Sicherheits-, Qualitäts- und
Hygieneproblemen führen – und letztendlich sogar die Produktion zunichtemachen.
Gefahren durch Nässebildung
Kühlräume beispielsweise sind nicht für die Langzeitaufbewahrung von verderblichen
Gütern gedacht, sondern als Zwischenlager. Sie sollen einen schnellen Durchsatz
von Waren und das Einhalten der Kühlkette ermöglichen. Das kurzzeitige Einlagern
oder Entnehmen von Waren erfordert jedoch ein häufiges Befahren dieser
Bereiche mit Staplern. Während des Öffnens der Schleusentore strömt zwangsläufig
kalte Innenluft nach außen, während feuchte Warmluft von außen nach innen
drängt.
So kommt es unweigerlich lokal zu Taupunktunterschreitungen und somit
zur Nässebildung an kalten Objekten wie Böden, Decken, Regalen oder den Verdampfern
der Kühlanlagen. Sie sorgt beispielsweise für eine erhöhte Rutsch- und
Sturzgefahr für Mitarbeiter auf nassen Böden, mögliches Aufweichen von Verpackungen
und Beschädigen verpackter Waren usw. Oft kommt es auch zu Sichtbehinderung
von Mitarbeitern durch Dunst- oder Nebelschleier im Bereich der Schleusen.
Beim Verarbeiten von Fleisch wiederum bleiben immer geringe Spuren Fleisch und
Fleischsaft an den produktberührenden Oberflächen von Förderbändern, Schneidemaschinen
und dergleichen haften. Diese Rückstände
bilden ideale Nährböden für
mikrobielle Keime wie Schimmelpilze oder Bakterien. Das kann, je nach Verschmutzungsgrad,
ein Zwischenreinigen von Teilbereichen erforderlich machen. Der größte
Feuchtigkeitseintrag erfolgt jedoch am Ende des Arbeitstags durch die Intensivreinigung
der Verarbeitungsräume inklusive der darin benutzten Geräte, Maschinen und
Anlagen. Da dabei auch Hochdruckreiniger zum Einsatz kommen, entsteht stets ein
feiner Wassernebel, der sich in den
Räumen verteilt und überall niederschlägt. Diese
Feuchtigkeit muss entweichen können, vor allem
dürfen nirgendwo Restfeuchtenester
stehen bleiben. Die Folge sind sehr zeit-, energie- und kostenaufwendige Trocknungsarbeiten.
Vom Problem zur Lösung
Die bei Delta Fleisch für die Produktions- und Lagerräume benötigte Raumluft muss
unterschiedliche Temperaturniveaus aufweisen. So ist die Außenluft zunächst auf
die benötigte Grundtemperatur von 10 °C zu kühlen. Diese Kühlarbeit übernehmen
auf dem Dach installierte RLT-Anlagen. In einigen Lager- und Verarbeitungsräumen
ist ein weiteres Kühlen auf Temperaturen von 2 °C, 2 bis 4 °C und 5 °C erforderlich.
Das übernehmen die in den betreffenden Räumen installierten Umluftkühlgeräte.
Mit dieser Temperaturabsenkung erhöht sich jedoch die relative Luftfeuchte in Bereiche
um 95 % bis nahezu 100 %, also bis zur Sättigung. Und damit wäre Nässebildung
vorprogrammiert. Deshalb ist als entscheidende Prozessstufe der Luftaufbereitung
noch eine leistungsfähige Luftentfeuchtung zu integrieren. Bei der Luftentfeuchtung
haben sich vor allem zwei Verfahren etabliert:
die Kondensationsentfeuchtung und
die Adsorptionstrocknung. Beide unterscheiden sich grundlegend in Arbeitsweise
und Leistung.
Bei Kondensationsentfeuchtern hängt die Entfeuchtungskapazität überwiegend von
der jeweiligen Raumlufttemperatur ab. Wirtschaftlich sinnvoll ist ihr Einsatz innerhalb
von Temperaturbereichen von 10 bis 36 °C und einer erreichbaren relativen
Feuchte von 45 bis 60 %. Aufgrund der zuvor genannten Vorgabewerte scheiden
Kondensationsentfeuchter als Lösung im hier vorliegenden Fall aus.
Adsorptionstrockner dagegen wenden das Prinzip der Sorption an, einen reversiblen
Prozess bestehend aus der Adsorptions- und der Desorptionsphase. Bei der Adsorption
diffundiert Wasserdampf immer aus Umgebungen mit höherem Partialdruck in
Gebiete mit niedrigerem Partialdruck, also aus der Umgebungsluft an die innere
Oberfläche der hochporösen Sorptionsmittel. Diese inneren Oberflächen können
mehr als 1.000 m2/g betragen. Eins der bekanntesten und am häufigsten verwendeten
Sorptionsmittel ist Silicagel. Die zentrale Komponente eines Adsorptionstrockners
ist der Adsorptionsrotor. Standardmäßig ist er in zwei gegeneinander abgedichtete
Sektoren unterteilt – in einen Trocknungssektor (Adsorptionssektor) von 270 °C
und einen Regenerationssektor (Desorptionssektor) von 90 °C. Der motorgeriebene
Adsorptionsrotor dreht sich mit 5 bis 30 Umdrehungen pro Stunde, wobei ihn zwei
gegenläufige Luftströme durchlaufen. Den größeren Adsorptionssektor durchströmt
die zu trocknende Prozessluft, den Desorptionssektor die mittels eines Heizregisters
auf etwa 120 °C erhitzte Regenerationsluft. Deren Volumenstrom beträgt rund ein
Drittel des Prozessluftstroms. Aufgrund der Rotation verläuft der Prozess kontinuierlich.
Mit diesem Verfahren lassen sich unter Verwendung von Vorkühlern Taupunkte
von –65 bis –70 °C erreichen.
Kostenvorteile dank Gasbrenner statt elektrischer Heizregister
Die Regeneration des Adsorptionsrotors mittels Gasbrenner ist eine höchst interessante
Option, wie der nachfolgende triviale Vergleich veranschaulicht, vor allem in
Zeiten permanent explodierender Strom- und Gaspreise. Letztere variieren insbesondere
zurzeit sowie generell von Anbieter zu Anbieter sehr stark. Daher wurden im
Folgenden beispielhafte spezifische Strom- und Gaspreise verwendet.
Modell DA 8000:
Das Regenerations-Heizregister hat eine Leistung von 60 kW.
Bei einer angenommenen Betriebsweise von 2.000 Volllaststunden pro Jahr ergäbe
das einen Verbrauch von 120.000 kWh pro Jahr je Anlage.
Kosten pro Jahr mit Strom bei 21 Cent pro kWh: 25.200,00 €/a je Anlage
Kosten pro Jahr mit Gas bei
7 Cent pro kWh: 8.400,00 €/a je Anlage
Ersparnis: 16.800,00 €/a je Anlage
Modell DA 6000:
Das Regenerations-Heizregister hat eine elektrische Leistung von 32 kW.
Bei einer angenommenen Betriebsweise von 2.000 Volllaststunden pro Jahr ergäbe
das einen Verbrauch von 64.000 kWh pro Jahr je Anlage.
Kosten pro Jahr mit Strom bei 21 Cent pro kWh: 13.440,00 €/a je Anlage
Kosten pro Jahr mit Gas bei 7 Cent pro kWh: 4.480,00 €/a je Anlage
Ersparnis: 8.960,00 €/a je Anlage
Deshalb hat Condair hier als Lösung vier Adsorptionstrockner in einer Sonderausführung
für die Außenaufstellung mit Gasbrennern zur Regeneration vorgeschlagen. Bei
den Trocknern handelt es sich um jeweils zwei Modelle Condair DA 8000 für Volumenströme
bis 8.000 m3/h sowie zwei Modelle Condair DA 6000 für Volumenströme
bis 6.000 m3/h. Beide Systeme verfügen über Advanced-PLC und angeflanschte
Nachkühler. Die Adsorptionstrockner entfeuchten die von den RLT-Geräten auf 10 °C
vorgekühlte und mit 7,7 g/kg nahezu voll gesättigte Außenluft auf eine absolute
Feuchte von unter 2 g/kg. Damit hat Delta Fleisch das Thema Luftfeuchte in seinen
Produktions- und Lagerräumen fest im Griff.
Mit freundlichen Grüßen
Sebastian Strutz
Vertrieb Condair GmbH
