Um den Flüssigstickstoffverbrauch in den Griff zu bekommen, muss er zunächst messbar sein. Ohne Messung vor Ort gibt es keine Grundlage für die Diskussion, ob eine Charge eingespart wurde. Die Messung erfordert keine komplexen Geräte – entscheidend ist einheitliche Methodik: Pro Charge dieselben Kennzahlen erfassen und nach demselben Schema berechnen, damit die Daten vergleichbar sind.
Zuerst die Messung klären: Wo wird installiert
Flüssigstickstoff gelangt vom Tank über Rohrleitungen zur Anlage. Der Messpunkt wird in der Regel in der Zufuhrleitung vor dem Anlageneingang gewählt.
| Messmethode | Anwendungsszenario | Erläuterung |
|---|---|---|
| Tankpegel-Differenz + Wägung | Einfache Anlage mit einem Tank und einer Maschine | Umrechnung über Pegel- oder Gewichtsänderung des Tanks, Genauigkeit durch Pegelmessgerät begrenzt |
| Massendurchflussmesser in der Leitung | Kontinuierliche Produktion, Einzelchargendaten erforderlich | Direkte Massenablesung, erleichtert Chargenprotokollierung |
| Chargenweise Wägung (Vorratstank) | Kleine Chargen, diskontinuierliche Produktion | Gewichtsdifferenz eines kleinen Vorratstanks vor und nach der Charge, einfach und zuverlässig |
Die Wahl hängt vom Produktionstakt und der gewünschten Aufzeichnungsgranularität ab. Bei kontinuierlichen Tunneln muss nach Zeitabschnitten oder Chargenanzahl umgelegt werden, bei diskontinuierlichen Kammergeräten ist die chargenweise Erfassung direkter.
Vier Kennzahlen, die pro Charge erfasst werden müssen
| Erfassungsposten | Einheit | Funktion |
|---|---|---|
| Nettogewicht des Materials | kg | Nenner des spezifischen Verbrauchs |
| Einlasstemperatur | ℃ | Beeinflusst die fühlbare Wärme der ersten Phase |
| Ziel-Kerntemperatur | ℃ | Beeinflusst die fühlbare Wärme der Tiefkühlphase |
| Flüssigstickstoff-Ablesung | kg | Zähler des spezifischen Verbrauchs |
Zusätzlich zwei Hilfsaufzeichnungen: Beladungsart (Anzahl der Gestellebenen, Menge pro Tablett) und Betriebsparameter (Zufuhrmodus, eingestellte Temperatur). Mit diesen sechs Posten lassen sich die Daten jeder Charge nachvollziehen.
Berechnung: Flüssigstickstoff-Ablesung dieser Charge (kg) ÷ Nettogewicht des Materials (kg) = spezifischer Verbrauch dieser Charge (kg Flüssigstickstoff/kg Produkt). Beim Chargenvergleich müssen die vier Hauptposten identisch erfasst sein, sonst sind die Werte nicht vergleichbar.
Wie die Aufzeichnungen genutzt werden: Drei Beurteilungen
Mit Aufzeichnungen über mehrere aufeinanderfolgende Chargen lassen sich drei häufig gestellte Fragen beantworten.
Erstens: Hat die Änderung der Beladungsart gewirkt? Bei gleichem Produkt, gleicher Einlasstemperatur und gleicher Zieltemperatur nur den Tablettabstand oder die Beladungsmenge ändern und die Verbrauchsänderung vergleichen. Bei größerem Abstand verkürzt sich die Zeit bis zum Erreichen der Kerntemperatur und die Zufuhrzeit nimmt ab, der spezifische Verbrauch sinkt in der Regel; bei zu dichter Beladung ist es umgekehrt.
Zweitens: Wie groß ist der Kalibrierungsaufwand bei Produktwechsel? Nach Wechsel von Produkt, Verpackung oder Chargengewicht muss die Verbrauchsbasis neu ermittelt werden. Die Aufzeichnungen zeigen, um wie viel die neue Basis über der alten liegt, und dienen zur Beurteilung, ob der Prozess angepasst werden muss.
Drittens: Hat sich der Anlagenzustand verändert? Steigt der spezifische Verbrauch bei gleichem Produkt und gleichen Parametern deutlich an, deutet dies häufig auf anlagenseitige Probleme hin: gealterte Türdichtungen, eindringende Feuchtigkeit in die Isolierung, nachlassende Lüfterdrehzahl, fehlerhaftes Zufuhrventil. Solche Trends sind wertvoller als Einzelwerte.
Zur Zusammensetzung des Flüssigstickstoffverbrauchs und den vor Ort kontrollierbaren Faktoren siehe Flüssigstickstoffverbrauch beim Schnellgefrieren: Welche Faktoren ihn erhöhen und wie man vor Ort steuert.
Energieverbrauch nicht nur als Flüssigstickstoff rechnen
Wenn man den „Energieverbrauch" vollständig darstellen will, gehören noch zwei Posten in die Bilanz:
- Stromverbrauch: Strom für Lüfter, Steuerung und Hilfskühlung. Schätzung über die Gesamtleistung der Anlage und die tatsächliche Betriebsdauer, oder separate Messung mit einem Stromzähler;
- Arbeitszeit und Stillstandverluste: Verlust effektiver Betriebszeit durch Produktwechsel, Reinigung und Störungsstillstände.
Flüssigstickstoff und Stromverbrauch sind die wesentlichen variablen Kosten, Arbeitszeit und Stillstand beeinflussen die Kapazitätsauslastung. Nur bei getrennter Erfassung lässt sich erkennen, in welchem Bereich das Problem liegt.
Abstimmung mit der Abrechnungsmethodik
Wenn der Flüssigstickstoff vom Gaslieferanten nach Tonnen oder nach Kubikmetern abgerechnet wird, muss die Erfassungsmethodik mit der des Lieferanten übereinstimmen: Bei Abrechnung nach Masse vor Ort nach Masse erfassen; bei Abrechnung nach Volumen oder Normkubikmetern die Umrechnungsbedingungen angeben. Bei abweichender Methodik stimmen interne Aufzeichnungen und Rechnung nie überein.
Häufige Fragen
Kann man ohne Durchflussmesser mit der Tankpegel-Differenz genau rechnen?
Ja, die Genauigkeit hängt von der Auflösung des Pegelmessgeräts und der Querschnittsfläche des Tanks ab. Bei großem Tank und kleinem Chargenverbrauch ist die Pegeländerung sehr gering, und der Ablesefehler wird verstärkt. In diesem Fall empfiehlt sich die Wägung eines kleinen Vorratstanks.
Wie oft muss die Verbrauchsbasis neu ermittelt werden?
Nach Wechsel von Produktkategorie, Verpackungsgröße, Chargengewicht, Beladungsart oder Betriebsparametern ist eine Neuerstellung erforderlich. Bei unveränderten Produktionsbedingungen kann die Basis langfristig beibehalten werden, um den Anlagenzustand zu überwachen.
Können Verbrauchsdaten zum Vergleich mit anderen Anlagen herangezogen werden?
Nur wenn Material, Chargengröße, Einlasstemperatur, Ziel-Kerntemperatur und Beladungsart in allen fünf Punkten identisch sind, ist ein Vergleich sinnvoll. Bei unterschiedlichen Bedingungen vor Ort ist der direkte Zahlenvergleich wenig aussagekräftig. In der Auswahlphase sollte geprüft werden, ob die Anlage bei gegebener Chargengröße die geforderte Abkühlkurve erfüllt, statt Verbrauchszahlen zu vergleichen.
Papierformular oder System für die Aufzeichnung?
Papierformulare sind ebenfalls geeignet – entscheidend ist ein festes Format und das Ausfüllen bei jeder Charge. Bei vorhandenem Produktionsmanagementsystem die vier Hauptposten als Pflichtfelder anlegen, ohne die keine Übermittlung möglich ist; die Datenqualität wird dadurch stabiler.
Um den Flüssigstickstoffverbrauchsbereich für Ihre Produkte und Chargengrößen zu schätzen und passende Anlagen zu finden, senden Sie uns Produktname, Chargengewicht, Einlasstemperatur und Ziel-Kerntemperatur – wir geben eine auf die Bedingungen abgestimmte Konfigurationsempfehlung: Kunning Cryo kontaktieren
Die Messmethoden und Berechnungen in diesem Text sind allgemeine ingenieurtechnische Verfahren; die anlagenseitige Zufuhr- und Luftströmungskonfiguration stammt aus den technischen Unterlagen der Flüssigstickstoff-Schnellgefrierkammern und Flüssigstickstoff-Schnellgefriertunnel von Kunning Cryo; für die Daten der einzelnen Modelle gelten die jeweiligen technischen Parameter.