Gut gekühlt mit Flüssigeis

Nachhaltige Eisbreikälteanlagen im Lebensmitteleinzelhandel

05.10.2016

Die Verwendung von Eis im Lebensmittelbereich hat bereits eine lange Tradition. Heute erlebt die kühle Masse, genauer gesagt Eisbrei, in der Kältetechnik eine Art Renaissance. Grund dafür ist auch die im Januar 2015 in Kraft getretene F-Gas-Verordnung, die die Nutzung umweltschädlicher Kühlmittel einschränkt beziehungsweise ganz untersagt. Für Lebensmitteleinzelhändler bedeutet dies, auf umweltfreundliche Kältemittelanlagen umzusteigen.

Foto: Blau eingefärbte Eisbrei-Masse in einem Zylinder; copyright: IKKU

Eisbreikälteanlagen könnten hier die entscheidende Alternative sein, da sie ohne klimaschädliche Mittel auskommen. "Ausgangsstoff für den Eisbrei ist ein Gemisch aus Wasser und einem gefrierpunktsenkenden Stoff wie Ethanol, Glykol oder Salz", erläutert Michael Kauffeld, Professor am Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik der Hochschule Karlsruhe.

Produziert wird Eisbrei in einem sogenannten Kratzverdampfer, der ähnlich wie eine Slush-Eis-Maschine funktioniere, erklärt Kauffeld weiter. Mit Schabern werde auf der Innenfläche eines Zylinders, der von außen mit Kältemittel gekühlt wird, Eispartikel abgekratzt. Diese werden dann mit einer Pumpe in einen Behälter gefördert. "Je höher der Eisanteil, desto mehr Kälte kann mit dem Flüssigeis transportiert werden. Wird das Eis in einem Behälter gelagert, lassen sich so relativ einfach größere Mengen an Kälte speichern."

Foto: Eisbrei-Speicherturm an der Hochschule Karlsruhe; copyright: IKKU

Eisbrei-Speicherturm an der Hochschule Karlsruhe; © IKKU

Eisbrei schont die Umwelt

Traditionell werden in Supermärkten Direktverdampfungsanlagen eingesetzt. Diese enthalten das Kältemittel R404A, das mit 3900 GWP (Treibhauspotenzial) erheblich zur globalen Erwärmung beiträgt. Die bereits in Kraft getretene F-Gas-Verordnung sieht vor, dass ab 2020 Kältemittel mit hohen Treibhauspotenzialen über 150 GWP verboten werden. Davon betroffen sind auch Tausende Supermarktkälteanlagen.

Kauffeld ergänzt: "Besser sind natürliche Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial gegen Null. Sprich Ammoniak, Propan oder CO2. Letzteres ist auch das, was im Lebensmitteleinzelhandel inzwischen schon – zumindest von den großen Anlagenbauern – favorisiert wird. In unserer Uni-Mensa nutzen wir eine Kombination aus Propan, Eisbrei und CO2. Die Propan-Kälteanlage erzeugt den Eisbrei. Dieser wird durch das Gebäude gepumpt und kühlt die vorgesehenen Lebensmittel. Kleine dezentrale CO2-Kälteanlagen kommen zusätzlich in der Tiefkühlung zum Einsatz. Diese geben ihre Wärme an den Eisbreikreislauf ab."

Hoher finanzieller Einsatz mit schneller Amortisationsrate

Der Wechsel zu einer Eisbreikälteanlage stellt für Lebensmitteleinzelhändler nicht nur im Rahmen des Nachhaltigkeitsaspektes eine gute Alternative dar. Der Experte weiß: '"Das Rohleitungssystem müsste bei einem Umbau komplett erneuert werden. Die Kühlmöbel und die Wärmetauscher kann man zum Teil wiederverwenden. Hier muss lediglich das Expansionsventil ausgetauscht werden." Der hohe Energiegehalt des Eisbreis führe darüber hinaus dazu, dass – vergleichen mit einem flüssigen Kälteträger - lediglich ein Achtel der kühlen Masse durch das Kühlsystem gepumpt werden muss. Folglich werden Rohrleitungen und Pumpen kleiner und somit auch der Energieverbrauch.

Zwar sind Eisbreikälteanlagen in der Neuanschaffung in der Regel zwischen 40 bis 45 Prozent teurer, als die konventionelle Direktverdampfung, jedoch könne sich der Erwerb mit dem passenden Stromtarif schnell amortisieren. "Der große Vorteil von Eisbrei ist, dass die Kälteanlage eines Supermarktes auch während der Nacht laufen kann. Das ist vor allem ökologisch sinnvoll, da das Eis während der niedrigeren Umgebungstemperaturen hergestellt werden kann. Am nächsten Tag wird der Eisbrei dann in die Kälteanlage gespeist", so Kauffeld. Darüber hinaus sei die Wahrscheinlichkeit von undichten Stellen weit geringer als bei der Direktverdampfung. Zusätzliche Sicherheitsinstallationen und Kältemittelsensoren entfallen.
Foto: frischer Fisch liegt auf Scherbeneis; copyright: panthermedia.net/Lenorlux

Scherbeneis verletzt darüber hinaus häufig die Haut von frischem Fisch; © panthermedia.net/Lenorlux

Eisbrei im Convenience-Food-Bereich

Das kühle Gemisch kommt nicht nur in Kälteanlagen zum Einsatz. Vor allem in Kanada wird Eisbrei im Convenience-Food-Bereich eingesetzt. Um die Produkte möglichst frisch aussehen zu lassen, werden diese in der Regel gern auf Scherbeneis platziert. Ein bekanntes Verfahren, dass auch in Deutschland häufig in Fischtheken zu finden ist.

Das Scherbeneis hat allerdings den Nachteil, dass entsprechend kräftige Mitarbeiter die Theken und Auslagen morgens befüllen und abends wieder leerschaufeln müssen. Eine kanadische Firma hat daher ein System auf Eisbreibasis entwickelt, bei dem über einen großen Schlauch Eisbrei in die Auslagen gepumpt wird. Das Wasser-Salz-Gemisch läuft über einen Abfluss ab und zurück bleibt eine Art Graupel, in dem die Produkte platziert werden. Eisbrei in direktem Kontakt kühlt darüber hinaus schneller und schonender als Scherbeneis, da hier nicht die Gefahr besteht, dass die Lebensmittel durch die scharfen Kanten beschädigt werden.

Eisgenerator im Labormaßstab entwickelt

Flüssigeis ist ein umweltfreundlicher Kälteträger mit hoher Effizienz, denn es entstehen keine umweltbelastenden Abfallprodukte oder Schadstoffe. Die Anzahl der Eisbreikälteanlagen wird daher in den nächsten Jahren weiter steigen, nicht zuletzt aufgrund der F-Gas-Verordnung. Damit sich die Technologie weiterverbreitet, fehle es aktuell zwar an einem effizienten und kostengünstigen Eisgenerator, aber die Forscher des Instituts für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik haben bereits einen Eisgenerator im Labormaßstab entwickelt. Die Umsetzung eines industriellen Prototypens sei zudem bereits in Planung.

Autor: Melanie Günther; EuroShop
Erstveröffentlichung auf iXtenso.com