De wetenschap achter vries- en ontdooiprestaties in koelmiddelen
In temperatuurgecontroleerde logistiek bepaalt het vries- en ontdooigedrag van koelmiddelen hoe stabiel een product binnen de vereiste temperatuurband blijft. Toch wordt dit gedrag vaak verkeerd ingeschat. De meeste afwijkingen ontstaan niet door het isolatiemateriaal, maar door variatie in de faseovergang van het koelmiddel zelf. De snelheid waarmee een koelmiddel bevriest, de latente warmte die tijdens de overgang wordt vastgehouden of afgegeven en de uniforme verdeling van kristalvorming bepalen gezamenlijk de thermische efficiëntie. Wanneer preconditioning niet correct wordt uitgevoerd, of wanneer de thermische belasting hoger is dan voorzien, kan het koelmiddel sneller ontdooien en ontstaat een groter temperatuurverschil in de verpakking. Voor sectoren zoals farmaceutische distributie, bederfelijke voeding en geconditioneerde e-commerce heeft een goed begrip van deze processen directe impact op productkwaliteit en risico-beheersing.
Maatwerk voor jouw unieke uitdaging
Kies voor oplossingen die volledig aansluiten op jouw wensen. Bij Coolpack staan we klaar met innovatieve en betrouwbare producten voor geconditioneerd transport. Samen bespreken we graag wat voor jou werkt. Ontdek wat er mogelijk is. Klik hieronder voor meer informatie.
Specialist in de markt
Voor geconditioneerd transport
Altijd een oplossing
Perfect afgestemd op jouw situatie
Snelle levering
Jouw producten veilig en vers
Vertrouwde kwaliteit
Bekend om te presteren, keer op keer
Fysische principes die vries- en ontdooiprestaties bepalen
Latente warmte en de faseovergang
De basis van elk koelmiddel is de hoeveelheid latente warmte die tijdens het smelten of bevriezen wordt uitgewisseld. Latente warmte (kJ/kg) bepaalt hoeveel energie nodig is om de vaste fase om te zetten in vloeistof zonder temperatuurverandering. Tijdens de faseovergang blijft de temperatuur van het koelmiddel vrijwel constant. Bij water gebeurt dit rond 0 graden Celsius. Bij Phase Change Materials (PCM’s) kan de overgangstemperatuur nauwkeurig worden afgestemd op het gewenste temperatuurbereik, bijvoorbeeld 2 tot 8 graden of lagere bevroren waarden. Hoe hoger de latente warmte per kilogram, hoe langer het koelmiddel een stabiele temperatuur kan handhaven in een gesloten verpakking.
Soortelijke warmte en warmtecapaciteit
Naast latente warmte speelt de soortelijke warmte een belangrijke rol. Dit is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur van één kilogram materiaal met één graad te veranderen. Een koelmiddel met een hoge soortelijke warmte warmt langzamer op tijdens transport. Materialen zoals water en bepaalde gel-PCM’s combineren een relatief hoge soortelijke warmte met een bruikbare faseovergang, waardoor zij geschikt zijn voor geconditioneerde logistiek.
Warmtegeleiding en warmteflux
De warmtegeleidingscoëfficiënt bepaalt hoe snel energie door het koelmiddel beweegt. Een pack met hoge warmtegeleiding kan sneller warmte absorberen, maar geeft deze ook sneller door aan het omliggende product. Bij trage warmtegeleiding blijft de koude langer geconcentreerd in de kern van het koelmiddel. In praktische toepassingen betekent dit dat koelmiddelen met verschillende vullingen en dichtheden elk een eigen warmtefluxprofiel vertonen. Dit beïnvloedt de temperatuurverdeling binnen een verpakking en de snelheid van ontdooien.
De invloed van vries- en ontdooisnelheid op prestaties
Invriessnelheid en kristalstructuur
De structuur van het bevroren materiaal heeft directe invloed op de thermische efficiëntie. Bij snelle bevriezing ontstaat een fijnere kristalstructuur die de warmteoverdracht kan verbeteren. Te snelle bevriezing kan tegelijkertijd mechanische spanning veroorzaken, wat bij sommige koelvullingen leidt tot interne breuk of volumetoename. Bij langzame bevriezing vormen grotere kristallen zich, wat kan zorgen voor ongelijkmatige verdeling van koude binnen de pack. In beide gevallen geldt dat een onregelmatig vriesfront later invloed heeft op de smeltcurve.
Ontdooisnelheid en thermische belasting
Het tempo waarin een koelmiddel ontdooit wordt bepaald door de externe warmtebelasting. Factoren die hierop van invloed zijn: isolatiewaarde van de verpakking, omgevingstemperaturen, luchtstroming en fysieke positionering van de packs. Wanneer de warmteflux hoger is dan de hoeveelheid latente warmte die het koelmiddel kan opnemen, zal de temperatuur sneller stijgen. Als er onvoldoende koudebuffer aanwezig is, ontstaat een stijgend temperatuurprofiel dat buiten de toelaatbare bandbreedte kan vallen.
De rol van massa en oppervlak
Een groter volume koelmiddel bevat meer latente warmte en blijft dus langer koud, maar een groter oppervlak versnelt de uitwisseling met de omgeving. Fabrikanten ontwerpen daarom combinaties van volumes, diktes en folietypen die proportioneel aansluiten op de gewenste smelttijd. Voor toepassingen met langere looptijden of wisselende profielen worden vaak grotere elementen of PCM’s met hogere energiedichtheid gekozen.
Praktische strategieën voor optimale prestaties
Correcte preconditioning
Veel afwijkingen in temperatuurgecontroleerde logistiek ontstaan door onjuiste voorbereiding van koelmiddelen. Uniforme preconditioning is essentieel. Packs moeten volledig doorgevroren zijn en voldoende tijd hebben gehad om te stabiliseren. Te snelle rotatie in de vriezer, overvolle vrieslades of onvoldoende luchtcirculatie kunnen leiden tot ongelijk bevroren koelmiddelen. Professionele richtlijnen adviseren gescheiden lagen, een constante vriesomgeving en gecontroleerde stabilisatietijden om variatie te minimaliseren.
Afstemming tussen koelmiddel en temperatuurbereik
Watergebaseerde koelmiddelen zijn functioneel in een bereik rond 0 graden Celsius, maar kunnen te koud zijn voor producten die niet mogen bevriezen. PCM-gebaseerde componenten maken het mogelijk om temperatuurbanden nauwkeurig te beheersen. Hun faseovergangstemperatuur is specifiek afgestemd op het doelproduct, waardoor de ontdooifase meer voorspelbaar verloopt. Bij farmaceutische producten voorkomt dit temperatuurschommelingen die buiten de toegestane bandbreedtes vallen.
Impact van isolatie en verpakkingsconfiguratie
Een koelmiddel functioneert nooit op zichzelf. De totale prestaties worden bepaald door de interactie van koelmiddel, isolatiemateriaal en beladingsconfiguratie. Factoren zoals de dikte van isolatiematig materiaal, geleiding van binnenwanden, vorm van de verpakking en de verhouding tussen koudemassa en productmassa bepalen het thermisch gedrag. In validatietrajecten worden deze elementen gecombineerd getest onder verschillende profielen.
Test- en validatiemethoden
Bedrijven gebruiken gestandaardiseerde temperatuurprofielen om prestaties te beoordelen. Methoden zoals ISTA-profielen analyseren wat er gebeurt bij blootstelling aan temperatuurfluctuaties tijdens transport. Validatie omvat doorgaans metingen van cold life, stabiliteit binnen de temperatuurband en het gedrag van koelmiddelen in extreme scenario’s. In veel sectoren is regelmatige herkwalificatie vereist om veranderingen in productstromen, seizoenen of verpakkingsmaterialen te ondervangen.
Modellen en data om prestaties te voorspellen
Thermische simulaties
Met numerieke modellen kunnen bedrijven voorspellen hoe snel koelmiddelen ontdooien onder specifieke omstandigheden. Simulaties maken gebruik van parameters zoals latente warmte, soortelijke warmte, massa, geleidbaarheid, isolatiewaarden en warmtelekken. Deze modellen worden gebruikt om het optimale aantal packs te bepalen, om scenario’s te bouwen voor zomer- en wintertransport en om risicoanalyse te verbeteren.
Meetdata en praktijkprofielen
Echte thermische data geven een realistischer beeld dan theoretische aannames. Door metingen uit transporten te combineren met klimaatkamermetingen ontstaan nauwkeurige smeltcurves. Deze worden gebruikt om verpakkingen opnieuw te configureren of om koelmiddeltypes aan te passen. Bedrijven die temperatuurregistratie toepassen, kunnen afwijkingen sneller herleiden tot oorzaken zoals incorrecte preconditioning, onvoldoende koudemassa of afwijkende isolatiewaarden.
Coolpack in de praktijk
De besproken principes zijn direct toepasbaar in temperatuurgecontroleerde logistiek. Coolpack produceert watergebaseerde koelelementen, gelpacks en PCM-oplossingen met specifieke smeltpunten die aansluiten op uiteenlopende temperatuurprofielen. Door consistente productiespecificaties, gecontroleerde vullingen en stabiele faseovergangstemperaturen blijven prestaties voorspelbaar tijdens vries- en ontdooifases. In sectoren zoals food, farmacie en e-commerce helpt dit bij het bereiken van een stabiele temperatuurband en het beperken van risico’s in de keten. Organisaties die hun koelconfiguraties willen optimaliseren kunnen technische productdata, thermische meetresultaten en verpakkingsparameters combineren voor een nauwkeurige oplossing. Voor inhoudelijke vragen over toepassingen of productkeuze denken wij graag mee.
Duurzaamheid Coolpack en MVO
Bij Coolpack zijn we ons bewust van onze verantwoordelijkheid om een bijdrage te leveren aan de maatschappij. Zowel op het gebied van duurzaamheid als op het gebied van de samenleving als sociaal orgaan.
We wegen in alle bedrijfsbeslissingen het belang van de klant, milieu en maatschappij en onszelf als organisatie af. Zo realiseren we een gebalanceerde bedrijfsvoering en zorgen we met elkaar voor een steeds betere wereld.
Productgroepen
Klantencases
Contact
- +31 (0)33 457 19 82
- info@coolpack.nl
-
Industrieweg 11b
1566 JN Assendelft
Gerelateerde blogs
In temperatuurgecontroleerde logistiek is het noodzakelijk om te kunnen voorspellen hoe een verpakkingssysteem zich gedraagt onder realistische omstandigheden. Externe temperaturen […]