Een nieuwe koudeketen voor Collect&Go

“We herdachten een volledige koudeketting bij Collect&Go en koppelden er een IoT-oplossing aan”, zegt projectmanager Peter De Bonte die benadrukt hoe uniek het project wel is, niet alleen voor Colruyt Group maar ook voor de bredere retail.

Distributie_Collect&Go Het distributiecentrum van Collect & Go in Londerzeel.

Efficiënt en duurzaam gekoeld transport

“We ontwikkelden zelf een oplossing die met veel innovatie en op een duurzame manier vers- en vriesproducten transporteert met gewone opliggers, zonder gekoelde vrachtwagens.”

Het Collect&Go distributiecentrum (DC) van Londerzeel rolt stapsgewijs een nieuw leveringssysteem uit. Vroeger leverde het versproducten uit met een kar die overgeladen werd in de frigo van het afhaalpunt. Vandaag hoeft het overladen niet meer. De bestelde producten worden rechtstreeks uit het koelmagazijn van het DC in klapkratten gestopt die per twee in een nieuw ontwikkelde koelbox gaan.

Zelf ontwikkelde koelplaten houden er de inhoud koel. Die gevulde koelbox wordt dan naar één van de 210 afhaalpunten van Collect&Go in België getransporteerd. Wanneer de klant er zijn bestelling komt ophalen, leest een winkelmedewerker de temperatuurdata van de betreffende box uit.

De afhaalpunten zijn immers voorzien van ontvangers die automatisch de sensor en de temperatuurgeschiedenis van elke box weergeven. Als die goed zit, volgt de betaling door de klant die zijn gevulde plooikrat meeneemt. Er zijn nu al 5.000 individuele koelboxen voor versproducten bij Collect&Go in gebruik. Hetzelfde concept wordt nu trouwens ingezet voor diepvriesproducten.

Slimme koelbox

Het koelboxconcept bedacht concept-ingenieur Erik Cousaert, die in 2016 bij R&D het initiatief nam om een box met passieve koeling te ontwerpen. Het zou ooit van pas kunnen komen … De koelbox (1.200 x 600 x 400 mm) is uitgevoerd in zwarte expanded polypropyleen (EPP). “EPP is zeer licht en heeft een goede isolatiewaarde. Het materiaal is makkelijk te injecteren en van een valdeur te voorzien. Bovendien is de box bij eindeleven 100% recycleerbaar.” Elke box kan twee vouwkratten naast elkaar bevatten. Bovenaan glijden rvs koelplaten op een rail in en uit de box. Het had nogal wat voeten in de aarde om die gelast te krijgen. Niet alleen was een nauwkeurigheid van 0,2 mm vereist maar ook een perfect glad oppervlak. Bijkomende uitdaging: de koelplaten bevatten water. Eerst worden de hoeken van de voorgevormde grondplaat gelast. Vervolgens wordt de bodem gevuld met een water-grafiet mengsel en wordt het deksel dichtgelast. Het toegevoegde grafiet verhoogt de warmtegeleidscoeëfficient van het water met factor 3. “Door die betere geleiding koelt de plaat niet eerst aan buitenkanten en hoeken maar behoudt ze overal dezelfde (ijs)temperatuur.”

slimme_koelbox De Collect & Go koelbox ontwikkeld door Colruyt Group
grafietplaat Dankzij het grafiet is de plaat ook drie keer sneller in te koelen.

Grafietplaat

Dankzij het grafiet is de plaat ook drie keer sneller in te koelen. De toepassing voor diepvries vergt een zogenaamd phase changing materiaal met een vriespunt van -26°C. In dit geval een zoutoplossing. “Geen van deze materialen is schadelijk bij een mogelijk lek. We kunnen de box ook voorzien van een thermogeleidende aluminiumliner en extra vacuumisolatiepanelen met een lambda.”

In de versbox hebben we vip panelen in de achterwand, bodem en deksel. Voor de diepvriesbox hebben we rondomrond vip panelen.  De liner zorgt in contact met de koelplaten voor een betere spreiding van de koude in de box.  “Zonder liner is de evenwichtstemperatuur 6 à 7 °C”, rekent Cousaert. “Met liner wordt de box vlot langere tijd 2 à 3 °C koeler gehouden.”

De plaatvriezer of het ‘wafelijzer’

Het invriezen van de koelplaat gebeurt door contactkoeling. Dat vergt niet alleen boven en onder een maximaal contact met de plaat maar ook een gigantisch koelvermogen. “Met glycol was dat niet te halen”, zegt Cousaert die op zoek ging naar CO2-oplossingen. Bij een Deense machinebouwer voor de vis- en vleesindustrie vond hij een machine die op ammoniak liep.

“Die pasten we aan onze eisen aan.” Het ‘wafelijzersysteem’ koelt tegelijk achttien platen in. De aluminium contactkoelelementen in het systeem worden naar -35 °C getrokken. De koelelementen worden hydraulisch op de platen gelegd. Boven en onder. De vlakheid van de koelplaten is cruciaal om het contact te verzekeren.

wafelijzersysteem Het ‘wafelijzersysteem’ koelt tegelijk achttien platen in.

Efficiëntie en duurzaamheid

Vrij vroeg in het project liepen workshops om de specifieke noden van Collect&Go te bepalen. Projectmanager Peter De Bonte, die het project twee jaar geleden toegeschoven kreeg: “Aan elk onderdeel is er nog stevig gesleuteld.” Zo zijn sloten en scharnieren, maar ook de eerste koelboxen opnieuw ontworpen om vlot op- en afstapelen mogelijk te maken en om de stapel stabiel te houden tijdens het transport. “Er is ook nog gewerkt aan de connectiviteit van de temperatuursensor in de koelbox die zijn resultaten via bluetooth deelt met het IoT-platform. Onze koelelementen zijn een heel nieuw concept. De engineering van het koelcircuit deden we samen met de machineleverancier.” Focus lag op het snelle invriezen. De plaatvriezer loopt op CO2 in de koudetrap.

“We verdampen daar makkelijk tot -38 °C.” Er zijn geen ventilatorverliezen. Het koelen gebeurt door compressoren in een cascaderegeling. Het vermogen kan naar de vraag gestuurd worden. Het glycolcircuit loopt op propaanchillers die ook de rest van de gekoelde ruimte van het gebouw koelen. De fotovoltaïsche panelen op het dak leveren er de energie voor.

CO2 centrale De CO2 centrale.

Automatisatie

Wanneer de vrachtwagen ’s ochtends vers product levert aan het afhaalpunt, neemt hij de gebruikte boxen terug mee naar het DC in Londerzeel. De operator legt de warme cassettes op een schakelband. ‘Luchtmessen’ blazen de cassettes in de geconditioneerde ruimte droog vooraleer ze in de vriesmachine schuiven. De koelplaten worden visueel gecontroleerd.

De geïntegreerde checkweger controleert of alle cassettes het verwachte gewicht hebben en dus niet lek zijn. “Onze automatisatie verzorgt het transport naar en het behandelen in de vriezer”, zegt Sven Doms, die instaat voor de automatisaties van het machinepark en dus ook het automatisch transport van de koudeketting. De koelplaten worden daags vóór de levering bij -20 °C ingevroren. Het was een uitdaging om vocht uit de machine te houden. “Een dauwpunt van -20 °C  is ideaal. Er zal wat aanrijping zijn maar minimaal.”

Daarna komen de koelplaten in een 5,7 m hoge stockagebuffer die tot 1.500 koelplaten kan bevatten. Dat hele gebeuren gebeurt in een ruimte van 30 m bij 7,5 m en 6,7 m hoog. De omgevingstemperatuur bedraagt er -7 °C. “De automatisering is volledig naar eigen concept”, aldus Doms. “Zo schoven we voor de aanvoer van de koelplaten in de vriezer naar robuustere, mechanische sensoren die bij de passage van de plaat wegklikken. Bij optisch meten was het risico op mistellen te groot.”

Die telling moet ‘correct’ zijn. Altijd. Vandaag wordt de vriesmachine nog manueel geladen en ontladen. Nu zijn de ingenieurs volop bezig met het automatiseren van die aan- en afvoer. De platen zullen automatisch op een rolband gelegd worden en per zes de plaatvriezer in- en uitkomen. In een tweede fase worden ook het laden en ontladen van de koelboxen geautomatiseerd.

“We zijn trots dat we dit konden realiseren”, zegt Doms die wijst op het multidisciplinaire karakter van het project en het samenwerken met externe partners. “Covid legde er een extra boeiende laag bovenop. De onzekerheid over de beschikbaarheid van materialen, prijsschommelingen, levertermijnen … Ook het remote engineeren van een box is niet evident. Op een bepaald ogenblik vergt het wel degelijk hands-on.”

Dit artikel verscheen eerder in Engineeringnet.

Slimme techniek geoctrooieerd

“We ontwikkelden een oplossing met slimme technieken, zoals de temperatuurbewaking, die te commercialiseren was”, zegt conceptingenieur Erik Cousaert. Net zoals bij de eerder ontwikkelde ‘liquid ice container’, die een bevroren maar vloeibaar mengsel van water en ethanol bevat, nam Colruyt Group een octrooi op het hele concept van koelbox en koelplaat maar nu ook op de bijzondere invriesmethode van de rvs koelplaten. De eerste is al gevalideerd. De tweede volgt. Er is ook belangstelling van bedrijven buiten Colruyt Group om deze bijzondere technologie onder licentie te gebruiken.

Interesse om te werken bij Colruyt Group Technics en Engineering?