Wie lange hält die Isolierbox kühl?

Sommer, Sonne, Sommerhitze. Der eine verträgt sie besser, der andere weniger gut. Genauso ist es auch beim Versenden oder Transportieren von wärmeempfindlichen Produkten. Gerade beim Versand von pharmazeutischen Produkten aber natürlich auch bestimmten Lebensmitteln ist die Einhaltung eines bestimmten Temperaturlevels sogar verpflichtend. Lebensmittel etwa, Impfstoffe und bestimmten Medikamente gehören in Thermoverpackungen. Doch wie schütze ich meine wärmeempfindlichen Produkte während des Versands? Wieso hält eine Kühlbox kalt? Und wie lange hält eine Styropor Kühlbox kalt?

Temperaturempfindliche Produkte verpacken

Um temperaturempfindliche Produkte zu versenden, gelten grundsätzlich die drei folgenden Hinweise für die optimale Verpackung:

Außentemperatur berücksichtigen

Verpacken Sie möglichst bei der Temperatur, die Ihr Packgut haben soll. Wenn die Verpackung bedeutend wärmer ist als das Packgut, geht das zu Kosten der Kühldauer des Kühlelements. Denn: Der Kühlakku verwendet wertvolle (Kühl-) Energie darauf, seine Umgebung herunterzukühlen.

Größe der Verpackung

Verwenden Sie die kleinstmögliche Umverpackung. Je weniger Luft „mitverpackt“ und mitgekühlt wird, desto eher kann der Kühlakku seine eigentliche Aufgabe erfüllen: Das Packgut kühl halten.

Geeigneten Kühlakku verwenden

Wählen Sie den richtigen Kühlakku. Abhängig von der Kühlflüssigkeit variiert der eutektische Punkt – und damit die Kühlleistung!

Was ist der eutektische Punkt?

Was klingt wie ein Begriff aus dem klassischen griechischen Drama, hilft bei der Wahl des richtigen Kühlakkus. Jeder Kühlakku ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die bei einer bestimmten Temperatur fest friert. Den allmählichen Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu fest bzw. umgekehrt nennt man Phasenwechsel. Abhängig von der Flüssigkeit, mit der der Kühlakku gefüllt ist, findet dieser Phasenwechsel bei einer anderen Temperatur statt. Wasser gefriert beispielsweise bei 0 Grad Celsius, der eutektische Punkt von Wasser liegt demnach bei null Grad, es beginnt der Phasenwechsel.

Was geschieht während des Phasenwechsels?

Um den Aggregatzustand zu wechseln, benötigt der Akku Energie. Diese entzieht der Akku beim Wechsel von fest zu flüssig in Form von Wärme seiner Umgebung: Das Packgut wird gekühlt! Und das geschieht nicht linear, sondern in drei verschiedenen Phasen: Temperaturanstieg, Temperaturkonstanz, erneut Temperaturanstieg. Zum besseren Verständnis eine Grafik und deren Beschreibung (www.logismarket.at):

1 – Niedrigste Temperatur

Das Phasenwechselmaterial im Inneren des Kühlakkus befindet sich in festem Zustand (gefroren). Die Akkutemperatur steigt allmählich an, da wärmere Umgebungstemperaturen auf ihn einwirken.

2 – Eutektischer Punkt 

Die Temperatur des Kühlakkus steigt weiter an, bis die Temperatur des eutektischen Punktes erreicht wird. Nun absorbiert der Kühlakku Wärme, ohne dass sich die Kühlakkutemperatur verändert. Der Kühlakku gibt in dieser Phase eine bestimmte Temperatur konstant an die Umgebung und somit an das zu transportierende Produkt ab. Ziel des Isoliersystems ist es, dass dieser Phasenwechsel so lang wie möglich andauert. In dieser Phase befindet sich das Akkuinnere in einem fest-flüssigen Zustand.

3 – Phasenwechsel

Der Phasenwechsel ist beendet und die Substanz im Inneren des Kühlakkus ist nun flüssig. Die Kühlakkutemperatur steigt allmählich und nimmt die Umgebungstemperatur an.

Reflektion, Absorption und Transmission

Man kennt das Prinzip von Rettungsdecken: Durch ihre helle, metallisch glänzende Oberfläche wird die Körperwärme des Patienten teilweise reflektiert und somit am Körper gehalten. Das schwarze, matte Gewebe des T-Shirts wiederum wird in der Sonneneinstrahlung wärmer als das weiße. Es absorbiert die Wärme (Absorption), das Gewebe des T-Shirts lässt sie Strahlung passieren (Transmission).

Aktive oder passive Kühlung – was versteht man darunter?

Um Ware kühl zu versenden bzw. zu transportieren, gibt es grundsätzlich zwei „Methoden“. Bei der aktiven Kühlung wird die Ware durch äußere, externe Kühlung dauerhaft heruntergekühlt. Dies geschieht, indem die Wärmeenergie der Umgebungsluft mithilfe eines Lüfters oder einer Pumpe kontinuierlich abtransportiert wird. Das ist sehr effektiv – aber auch sehr teuer. Denn es ist eine Stromquelle vonnöten, die die kühlende Komponente antreibt. Versenden Sie regelmäßig größere Mengen an homogener Kühlware, lohnt sich diese Variante, zum Beispiel der Transport in einem Kühlwagen, also einem LKW mit klimatisiertem Laderaum. Kompliziert wird es allerdings dann, wenn die zu transportierenden Güter nicht dieselbe Temperatur „mögen“. Was für Schokolade ideal ist (um die 15 Grad Celsius), ist für Produkte wie Tiefkühlgemüse (ideal sind -18 Grad Celsius) schon Hochsommer. Bestimmte Gemüsearten wie Blumenkohl, Karotten, Lauch oder Salat mögen es bei 1-2 Grad Celsius, während zum Beispiel Tomaten eine Wohlfühltemperatur von 12-16 Grad Celsius haben. Günstiger und flexibler für den gekühlten Transport ist die passive Kühlung: Mittels geeigneter Verpackungsmaterialien wird die erforderliche Temperatur in jeder Verpackungseinheit gesondert aufrechterhalten.

Passive Kühlung: Isolierende Verpackungen

Isolationsverpackungen helfen den Temperaturanstieg möglichst lange hinauszuzögern. Sie reflektieren die Kälte im Paketinneren (ideal sind hier metallische Oberflächen) und dämmen gegen Wärmeeinflüsse von außen. Wie funktionieren diese „Kühlboxen“ und wie lange halten sie kalt?

Isolierbox – cleverer Aufbau für mehr Temperaturstabilität im Karton

Die Thermobox beispielsweise macht sich die hervorragenden Isolationseigenschaften von extrudiertem Polystyrol (wird auch beim Bau verwendet!) zunutze. Extrudiertes Polystyrol (XPS) ist ein geschlossenzelliger, harter Dämmstoff aus Polystyrol (Kunststoff). das Polystyrol-Granulat wird unter Zusatz eines Treibmittels in einem Extruder aufgeschäumt. Durch die Extrusion (hierbei handelt es sich um eine Verfahrenstechnik, bei der Bestandteile unter Druck geschmolzen und in Form gebracht werden) wird eine Vielzahl kleiner geschlossener Zellen erzeugt, die für die gute Isolierung und die hohe Unempfindlichkeit gegen Feuchtigkeit sorgen.

Isolierboxen aus Styropor

Die Isolierboxen aus Styropor erfüllen in der Regel somit gleich zwei Ansprüche: Eine zuverlässige Kühlleistung während der gesamten Dauer des Versands und durch das geringe Gewicht gleichzeitig geringe Portoposten. Aber wie funktioniert überhaupt so eine „passive Kühlbox“? Anders als bei einer elektrisch betriebenen Kühlbox, die kontinuierlich (Wärme-) Energie entzieht, muss ich meinem Paket die -zeitlich begrenzte!- Kühlleistung direkt mit ins Paket geben. Die Kombination aus dem richtigen Kühlakku und isolierender Umverpackung kann die Temperatur, wenn ich ein paar Regeln beachte, bis zu vier Tage konstant kühl halten. Diese Variante empfiehlt sich also insbesondere für einen Versand der länger dauert. Durch die Trennplatten werden auch empfindliche Produkte vor dem direkten Kontakt mit den Kühlakkus geschützt.

Papier für den Kühl-Versand

Auch Papier hat verblüffend gute Isolationseigenschaften, wenn es richtig verwendet wird. Tatsächlich kann Papier, wenn es richtig verwendet wird, die Isolationseigenschaften von Styropor sogar noch übertreffen. Mehrere Lagen „flaches“ Zeitungspapier können bereits einen ganz guten Unterschied machen. Der Zellstoff bringt also schon von Natur wegen eine gewisse Dämmleistung mit. Das wahre „Geheimnis“ der hervorragenden Dämmeigenschaften liegt in der speziellen Falzung – und den Luftkammern, die damit optimal ihre Arbeit tun können: Nämlich isolieren!

So beeinflussen Anzahl und Anordnung der Schichten sowie die Höhe der Wellen (in z.B. Wellpappe oder aber „Knüllpapier“) die Wärmeleitfähigkeit.

Der richtige Kniff beim Papier

Unser langjähriger Lieferant Ranpak arbeitet und forscht schon seit jeher an den guten Polstereigenschaften von Papier. Und hat mit der WrapPak Protector eine Maschine entwickelt, die den natürlichen Zellstoff so schnell und effektiv „in Falten legt“, dass das Papierpolster zum Schluss nicht nur hervorragend gegen Transportschäden wie Stöße, Kratzer und Bruch schützt, sondern auch ganz nebenbei mit seinen Isolationseigenschaften sogar Styropor in den Schatten stellt! Wie lange hält Papier kalt?

Thermo-Luftpolsterfolie

Aus dem All inspiriert: Um im All immer richtig temperiert zu sein, benötigt ein Raumfahrer einen entsprechenden Schutzanzug. Nur so ist er bei seinem Weltraumspaziergang sowohl vor Auskühlung als auch vor Überhitzung geschützt. Ein solcher Raumanzug ist aus mehreren Schichten aufgebaut, die aus verschiedenen Textilien, Kunststoffen und auch Metallen bestehen. Diese Schutzschichten machen den Anzug widerstandsfähig und sind wichtig für den Temperaturausgleich. Unterstützt werden sie durch die metallische Beschichtung, die die Sonnenstrahlung reflektiert. Integrierte Luftkammern „polstern“ zusätzlich den Astronaut vor Stößen z.B. durch umherfliegende kleine Meteoriten.

Wofür eignet sich die isolierende Luftpolsterfolie:

In gleicher Weise schützt die 3-lagige Thermo-Luftpolsterfolie empfindliche Waren vor Temperaturschwankungen und Stößen. Speziell bei wärme- oder kälteempfindlichen Verpackungsgütern müssen Sie auf eine möglichst konstante Temperatur achten. Genau diese Anforderung erfüllt diese spezielle Folie! Durch die isolierende Funktion eignet sie sich z.B. zum Auskleiden von Transportkisten, Behältern und Kartonagen, in denen empfindliche Waren wie Arzneimittel, Chemikalien oder Kosmetika transportiert werden. Von der Beschaffenheit her ist diese Folie genauso flexibel zu handhaben wie andere Luftpolsterfolien auch: Man kann sie einfach zuschneiden und zum Einwickeln oder Einschlagen der Transportwaren verwenden. Die Thermofolie sorgt hierbei für eine gleichbleibende Temperatur. Ebenso wie der Raumanzug bildet sie eine Schutzschicht um das Produkt herum und ist dabei noch wasserdicht bzw. feuchtigkeitsabweisend.

Wieso ist die Farbe entscheidend für die Isolation?

Die silberne „Raumanzug-Farbe“ erhält die Luftpolsterfolie übrigens durch eine metallisierte Polyesterbeschichtung. Dabei wird mittels eines Bedampfungsverfahrens eine isolierende Schicht auf die Folie aufgetragen. Diese einseitige Kaschierung  bietet eine hervorragende Wärme- und Kälteisolation: Die Metallbeschichtung reflektiert die Sonnenstrahlen und schützt die verpackten Produkte dadurch zuverlässig vor hohen Außentemperaturen. Das bewährt sich nicht nur an heißen Tagen, sondern auch dann, wenn Waren längere Transportwege bewerkstelligen sollen um frisch „zur Landung“ anzusetzen – eben  wie Astronauten in ihren Raumanzügen. 🙂

So funktioniert isolierende Luftpolsterfolie: 

Die Thermoluftpolsterfolie „bedient“ sich dabei gleich doppelt bei der Physik: Zum einen ist Luft ein schlechter Wärmeleiter, das heißt, sie gibt die Erwärmung der außen auftreffenden Sonnenstrahlen nur sehr gemächlich weiter. Für eine gewisse Zeit dient die in den Luftpolstern eingeschlossene, stehende Luft also als natürliche Barriere zwischen Wärme und Produkt: Die Wärmeströmung (Konvektion) wird unterbrochen beziehungsweise verlangsamt .

Und diesen Effekt verstärkt zusätzlich noch die glänzende Oberfläche der Thermoluftpolsterfolie! Denn die auftreffende Wärmestrahlung wird von der silbermetallisch glänzenden Oberfläche zu großen Teilen direkt zurückgeworfen und reflektiert. Die Oberfläche heizt sich also nicht auf (keine Absorption der Wärme) und lässt die Luftisolation so ungehindert ihre Arbeit tun.

Die platzsparenden Alternativen: Thermobox Isostar

Die Thermobox Isostar sieht nicht nur toll aus, sie ist auch als Transportkarton verwendbar. Der Vorteil: Dank der flachen Anlieferung benötigt sie weniger Lagerplatz benötigt im Vergleich zur Thermobox Cool. Die Spezialverpackung hat eine sehr geringe Wandstärke und dabei trotz allem eine gute Isolierwirkung. Bei der Ausstattung mit Kühlakkus, bleibt die Temperatur je nach Ausführung bis zu 24 Stunden im Bereich von 2°C bis 8°C.

Isolierboxen für den Versand von wärmeempfindlichen Lebensmitteln

Die Isolierbox Isopro ist eine Versandverpackung die insbesondere für Lebensmittel geeignet ist. Der extrudierte Schaum ist 3 mm stark und kann damit eine Isolierfunktion leisten, die mit der von 24 mm starkem extrudierten Polystyrol vergleichbar ist. Sie gewährt eine gleichbleibende Transporttemperatur von 0°C bis 4 °C je nach Anzahl der verwendeten Kühlakkus.

Thermobeutel: Direkten Kontakt mit dem Kühlakku vermeiden

Empfindliche Produkte schützen Sie mit Thermobeuteln oder Thermo-Luftpolsterfolie. Wichtig: ein direkter Kontakt zu den Kühlakkus sollte vermieden werden, damit es nicht zu Einfrierungen oder Gefrierbrand am Produkt kommt. Gleichzeitig sorgen aber auch die zusätzlichen Thermoverpackungen für einen Schutz vor Temperaturschwankungen.

Temperaturindikatoren auf der Verpackung ermöglichen eine Überwachung des Temperaturverlauf während des Transports und der Lagerung und zeigen an, ob der Grenzwert während des Transportes unter- bzw. überschritten wurde. Auf diese Weise reduzieren Sie Schäden deutlich.

Für den Versand oder die Lieferung einzelner Produkte oder Medikamente sind Thermobeutel mit Druckverschluss eine empfehlenswerte Alternative. Durch eine integrierte wasserdichte Innentasche für den Kühlakku sind die Produkte vor dem Einfrieren geschützt.

Drei Dämm-Materialien im Test

Im Test wurden drei Schokoladentafeln á 850 Gramm bei 5 Grad Celsius gelagert und verpackt, und zwar jeweils mit zwei GelPacks (680g bei minus 10 Grad Celsius gelagert) und in einem Paket 30x25x18cm. Dreimal identische Bedingungen also, bis auf einen Unterschied: Gepolstert wurde einmal mit Styropor (EPS), einmal mit alubeschichteter Luftpolsterfolie, und einmal mit Papierpolster aus der WrapPak Protector.

Styropor = gelb; alubeschichtete Luftpolsterfolie = rot; Papierpolster = blau

Das Ergebnis des Tests:

Die Temperaturkurven verlaufen zunächst ziemlich parallel. Ungefähr nach 18 Stunden aber geht der Luftpolsterfolie, im Sinne der Kühlleistung, buchstäblich die Luft aus: Ein rasanter Temperaturanstieg auf bis zu 16 Grad Celsius nach 24 Stunden im Paket führt zu einer Unterbrechung der Kühlkette und somit zu möglichen Schäden am Produkt.

Die EPS-Isolierung und das Papierpolster haben im Test auch nach 24h noch vergleichbar gute Werte: Die Temperatur im Paket lag bei beiden nach dieser Zeit bei rund 8 Grad Celsius.

Der Sommer kann also kommen 🙂