#2 Tiefkühllogistik: 5 Besonderheiten bei der Planung für ein Tiefkühllager

Spannend und anspruchsvoll zugleich, so lässt sich die Planung und Realisierung eines neuen Tiefkühllagers kurz zusammenfassen. Im Planungsprozess sind von Beginn an einige Besonderheiten zu berücksichtigen, damit das gesamte Vorhaben möglichst effizient abgewickelt werden kann und sich das neue Tiefkühllager – bzw. Tiefkühllogistikzentrum – wirtschaftlich auch langfristig lohnt. Denn mit abnehmender Temperatur wird das Thema Energiebedarf zu einem zunehmend kostenintensiven Faktor und die eingesetzte Technik muss speziell auf die niedrigen Temperaturen ausgerichtet sein. Für die Mitarbeiter wird die Arbeitsumgebung immer belastender, je kälter es im Tiefkühllager ist.

Eins vorweg

Zur Orientierung: Die vorgeschriebene Temperatur in einem Tiefkühllager für Lebensmittel liegt gemäß der HACCP-Richtlinien (Hazard Analysis and Critical Control Points – Gefahrenanalyse und Kontrolle kritischer Punkte in allen Bereichen, die die Lebensmittelhygiene betreffen) bei mindestens -18 °C. Eine Vielzahl der Tiefkühllager weisen daher im Bereich der Lebensmittellogistik, abhängig von den zu kühlenden Produkten, Temperaturen von -30 °C bis -18 °C auf. Die Ultratiefkühlung mit Temperaturen von -80 °C wird vor allem in den Branchen Pharma und Medizin eingesetzt. Im Normalfall erfolgt diese Kühlform jedoch nicht im Tiefkühllager, sondern in speziellen Kühlkammern und Kühltruhen.

In unserer Übersicht stellen wir Ihnen 5 Besonderheiten vor, die bei der Konzept- und Layoutplanung für ein Tiefkühllager zu berücksichtigen sind – zur Vorbeugung späterer Funktionsstörungen und zur Vermeidung stark steigender Kosten.

1 Technik im Tiefkühllager

Schauen wir zunächst auf das Thema Technik im Tiefkühllager. Eine der wichtigsten Voraussetzungen, um böse Überraschungen bis hin zu Systemausfällen zu vermeiden, ist eine kälteresistente Ausstattung und tiefkühltaugliche Elektronik. Kunststoffe und Metalllegierungen taugen unterschiedlich gut für den Einsatz im Tiefkühllager. Bedeutende Kriterien für die Bewertung von geeignetem Material sind sein Versprödungsprozess sowie die Bruchstabilität.

Die Umgebungsbedingungen bei der temperaturgeführten Logistik stellen für Regalbediengeräte, Fördertechnik und Co. im Tiefkühllager eine besondere Herausforderung dar. Fette, Schmierstoffe und die Dichtungen der Bauteile müssen auf die Temperaturen im Tiefkühllager ausgelegt sein.

TGW Logistics Group - Technik Tiefkühllager
© TGW Logistics Group

Im Gegensatz zum Lager mit Normaltemperatur werden bei der Systemsteuerung im Tiefkühllager häufig beheizte elektrische oder elektronische Bautypen verwendet. Auch die Steuerungen in Schaltschränken müssen temperiert werden. Bauteile für Steuerung und Antriebe werden in Stillstandphasen oft weiter beheizt und in zeitlichen Abständen bewegt, um Frostschäden an einzelnen Komponenten zu vermeiden und die Einsatzfähigkeit nicht zu gefährden. Die Reparatur bzw. der Austausch von Aggregaten lassen sich durch eine in der Planung festgelegte Verwendung von Schraub- und Steckverbindungen (statt fest verdrahteter Anschlüsse) vereinfachen und beschleunigen.

Das Thema Kühltechnik, einschließlich Gewinnung der notwendigen Energie, füllt ein eigenes Kapitel. An dieser Stelle sei darüber aber gesagt: Die Regalierung und die logistische Einrichtung spielen eine wesentliche Rolle. Wie kann die Kaltluft durch das Lager und das Lagergut strömen? Von wie vielen Motoren, Antrieben, Frequenzumrichtern usw. wird Wärme ins Tiefkühllager eingebracht?

Aktuelle Energiekonzepte beschäftigen sich mit Brennstoffzellen, die – ähnlich wie Blockheizkraftwerke – gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen. Beim Brandschutz durch Sauerstoffreduktion lässt sich diese beim Betrieb einer Brennstoffzelle prozessbedingt sauerstoffarme „Abluft“ aber ohne zusätzliche Kosten für das Erzeugen einer Brandschutzatmosphäre nutzen.

2 Brandschutz im Tiefkühllager

Auch bei niedrigen Temperaturen existiert ein Brandrisiko, das nicht zu unterschätzen ist. Die trockene Luft im Tiefkühllager, das verwendete Verpackungs- und Lagermaterial sowie die zunehmende Automatisierung, mit der auch das Risiko für Kabelbrände und technische Defekte steigt, sind nur einige Beispiele für mögliche Brandursachen. Brandschutz im Tiefkühllager ist bei der Planung ein essenzielles Thema. Zusätzliche Vorschriften, wie die VdS 2032 „Brandschutz für Tiefkühllager“ und VdS 3572 „Richtlinien für Inertisierungs- und Sauerstoffreduzierungsanlagen“, sind zu beachten.

In einer Tiefkühlumgebung ist Wasser zur Brandbekämpfung wenig geeignet. Eine konventionelle Sprinkleranlage kann nur Anwendung finden, wenn ihre Leitungen erst im Brandfall mit Wasser gefüllt werden. Diese Variante der Trockenleitungen wird in der Praxis jedoch selten umgesetzt. Die gelagerten Produkte sind durch Rauchgasentwicklung und Eisbeschlag im Fall eines Brandes auch nicht mehr verwendbar. Eine mögliche Alternative sind Sprinkleranlagen mit Frostschutzmittel oder die Verfolgung eines anderen Ansatzes: Brandvermeidung durch Sauerstoffreduktion.

In der normalen Umgebungsluft beträgt der Sauerstoffanteil 21 Prozent. Erst dieser Anteil ermöglicht die Entstehung eines Brandes. Mit abnehmendem Sauerstoffgehalt reduziert sich auch die Brennbarkeit von Stoffen. In der Regel sind bei einem Sauerstoffanteil von 17 Prozent keine offenen Brände mehr möglich. In diesem Bereich besteht noch die Gefahr eines Schmorbrandes mit geringer Rauchkonzentration und einem minimierten Restbrandrisiko. In Bereichen, die häufig bzw. für längere Zeit von Mitarbeitern betreten werden, wird der Sauerstoffgehalt maximal auf 17 Prozent reduziert. Der Zugang ist somit für alle Personen uneingeschränkt möglich. Für das Betreten der Bereiche im Tiefkühllager, in denen der Sauerstoffanteil noch weiter abgesenkt wird, um eine vollständige Brandverhinderung zu erreichen, schreibt die Gesetzgebung eine arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung für jeden einzelnen Mitarbeiter vor.

Eine Anlage zur Sauerstoffreduktion besteht im Wesentlichen aus einem Kompressor zur Drucklufterzeugung und einem Stickstoffgenerator. Denn die Reduktion des Sauerstoffanteils erfolgt letztlich durch die Anhebung des Stickstoffanteils. Der entscheidende Vorteil gegenüber anderen Brandschutzkonzepten ist, dass den befugten Personen der Zutritt zu den betroffenen Bereichen gewährt bleibt. Berücksichtigt werden muss jedoch, dass Paletten, Kleinladungsträger und andere Ladeeinheiten trotz einer Trennung von normalen zu sauerstoffreduzierten Bereichen, Sauerstoff eintragen. Auch Pneumatikelemente, von denen Luft in den Raum geblasen wird, sind zu beachten.

3 Das Gebäude rund um das Tiefkühllager

Für ein Lager im Normaltemperaturbereich lässt sich ein Anbau oder eine Erweiterung zu einem späteren Zeitpunkt sowohl im Bereich der Bodenplatte als auch Dach und Wand betreffend mit vertretbarem Aufwand realisieren. Für ein Tiefkühllager sind solche Wand- und Bodenöffnungen oder Gebäudeerweiterungen besonders mit Blick auf Energieeffizienz und Brandschutz deutlich aufwändiger.

TGW Logistics Group - Gebäude Tiefkühllager
© TGW Logistics Group

Boden

Beim Bau eines Tiefkühllagers wird – im Vergleich zum Lagerbau im Normaltemperaturbereich – unter der Bodenplatte eine dickere Dämmschicht verlegt. Diese muss dementsprechend hochbelastbar sein. In der Regel wird unter der Dämmschicht noch eine Unterfrierschutzheizung eingebaut, um ein Gefrieren des Wassers im Boden zu verhindern. Das gefrorene Wasser könnte sonst dazu führen, dass das Tiefkühllager angehoben wird oder sich verformt.

Fassade

Mineralwolle entfällt als Isolationsmaterial für ein Tiefkühllager fast vollständig. Für diesen Anwendungsfall weist das Material einen zu geringen Isolationswert auf. Um unnötige Energieverluste zu vermeiden, werden so genannte PUR-Paneele verwendet. Dahinter verbirgt sich der Kunststoff Polyurethan. Ein ihm verwandter Kunststoff – Polyisocyanurat (PIR) – kann zudem für verschiedene Lösungen im Bereich Hygiene oder Brandschutz verwendet werden, da er eine sehr hohe Feuerfestigkeit vorweist. Auch für Tore und Türen gelten eigene Tiefkühl-Vorschriften, die in Kombination mit Brandschutzbedingungen, Gasdichtheit und Notausgangskonzepten zu bewerten und einzuhalten sind.

Dach

Was für die Fassade gilt, gilt grundsätzlich auch für das Dach. Zusätzlich müssen die Themen Regendichtheit, Zusatzheizungen in Entwässerungsanlagen und Blitzschutz sowie Fragen zur Befestigung von Personensicherungsanlagen, wie z.B. Anschlagpunkte für die Absturzsicherung, berücksichtigt werden.

Torsysteme

Im Tiefkühllager ist die Luft deutlich trockener als im Normaltemperaturbereich. Die zusätzliche Luftfeuchtigkeit außerhalb der heruntergekühlten Bereiche kann an den Übergängen mit Türen und Toren zu Eisbildung führen. Bei der Planung ist zu berücksichtigen, dass Eis Störungen im Lagerbetrieb verursachen kann und deshalb gar nicht erst entstehen sollte. Hierfür kommen Kälteschleusen mit Boden- und Wandheizungen zum Einsatz sowie Türsysteme, deren Einsatz bei niedrigen Temperaturen problemlos möglich ist. So benötigen derartige Türsysteme geeignete Dichtungen zwischen Zarge und Türblatt. Außerdem ist die Entstehung von Zugluft unbedingt zu vermeiden, da die Türen sonst drohen festzufrieren. Die Anbringung von Sicherheitshinweisen, z.B. aufgrund erhöhter Rutschgefahr, ist an diesen Punkten sinnvoll.

4 Ergonomie und Mitarbeiter im Tiefkühllager

Ein Einsatz bei Temperaturen von -18 °C bis -30 °C bedeutet für das Personal zusätzliche körperliche Belastungen. Das ist bei der Planung und Umsetzung von Logistik- und Kommissionierarbeitsplätzen im Tiefkühllager entsprechend zu beachten. So sollte überprüft werden, ob sich zeitlich begrenzte Arbeitsschritte, wie beispielsweise die Defolierung oder Kommissionierung, in einen Temperaturbereich von -2 °C bis +5 °C verlegen lassen. Eine Entscheidung, die in erster Linie von den jeweiligen Produkten und der Luftfeuchtigkeit abhängt.

TGW Logistics Group - Arbeitsplatz Tiefkühllager
© TGW Logistics Group

Generell ist die Durchblutung der Extremitäten wie Nase, Kinn, Ohren, Finger und Zehen zu gewährleisten. Dafür ist den Mitarbeitern geeignete und isolierte Arbeitskleidung zur Verfügung zu stellen. Bei Arbeiten unter -25 °C ist für Mitarbeiter eine Vorsorgeuntersuchung vorgesehen.

5 Handling der Produkte im Tiefkühllager

Oberstes Gebot: Die Kühlkette muss eingehalten werden, was besonders dann eine Herausforderung darstellt, wenn Zwischenstationen ohne ausreichende Kühlung überwunden werden müssen. Vertretbar sind – wenn überhaupt und in Abhängigkeit des Produktes – nur wenige Minuten. Gewünscht ist das allerdings nicht. Denn die Ware darf nicht tauen und an den Produkten dürfen sich keine Eiskristalle bilden. Eine höhere Luftfeuchtigkeit würde zu Kondensat an den Oberflächen der Produkte führen. Für Verbraucher ein Hinweis, dass die Kühlkette unterbrochen wurde.

Besonderheiten Logistikplanung Tiefkühllager - Durchblick MALORG

Das Kondensat kann aber beispielsweise bei automatisierten Kommissionierlösungen auch zu Problemen hinsichtlich einer sicheren Fixierung oder Positionierung der Produkteinheiten führen. Zudem ist bei der Planung eines Tiefkühllagers mit automatisierten Depalettier-, Kommissionier- oder Palettierlösungen die Vielzahl verschiedener Produktverpackungen und -formen zu berücksichtigen: Standardkartonagen, Kartons mit gesicherten oder ungesicherten Deckeln, gebundene oder folierte Produkte stellen individuelle Anforderung an das Handling.

 

Durchblick #2 zum Download: Tiefkühllogistik: 5 Besonderheiten bei der Lagerplanung

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Zur Berichterstattung: Planung eines Logistikzentrums für NORDFROST


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