Auteurs: Dr. Jean-Paul Rodrigue en Dr. Theo Notteboom

De koudeketen omvat het vervoer van temperatuurgevoelige producten langs een toeleveringsketen door middel van thermische en gekoelde verpakkingsmethoden en de logistieke planning om de integriteit van deze zendingen te beschermen.

Hoewel de globalisering de relatieve afstand tussen regio’s in de wereld veel kleiner heeft gemaakt, is de fysieke scheiding van diezelfde regio’s nog steeds een zeer belangrijke realiteit. Hoe groter de fysieke scheiding, hoe groter de kans dat goederen tijdens een van de complexe vervoersoperaties worden beschadigd. Sommige goederen kunnen worden beschadigd door schokken, terwijl andere door te grote temperatuurverschillen kunnen worden beschadigd. Voor een reeks goederen die als bederfelijke waar worden aangemerkt, met name levensmiddelen (producten), geldt dat de kwaliteit ervan met de tijd achteruitgaat omdat zij chemische reacties ondergaan, welke snelheid meestal kan worden gematigd door lagere temperaturen. Het vergt tijd en coördinatie om een zending efficiënt te verplaatsen, en elke vertraging kan negatieve gevolgen hebben, vooral als deze lading bederfelijk is. Om ervoor te zorgen dat de lading tijdens dit proces niet wordt beschadigd of gecompromitteerd, vertrouwen bedrijven in de farmaceutische, medische en voedingsmiddelenindustrie steeds meer op de koudeketen.

De koudeketen omvat het vervoer van temperatuurgevoelige producten langs een toeleveringsketen door middel van thermische en gekoelde verpakkingsmethoden en de logistieke planning om de integriteit van deze zendingen te beschermen. Er zijn verschillende manieren waarop producten van de koudeketen kunnen worden vervoerd, zoals gekoelde vrachtwagens en treinwagons, gekoelde vrachtschepen, koelcontainers en luchtvracht.

De koudeketen is dus een wetenschap, een technologie en een proces. Het is een wetenschap omdat het inzicht vereist in de chemische en biologische processen die samenhangen met bederfelijkheid. Het is een technologie omdat zij berust op fysische middelen om te zorgen voor de juiste temperatuursomstandigheden langs de bevoorradingsketen. Het is een proces aangezien een reeks taken moet worden uitgevoerd om temperatuurgevoelige producten voor te bereiden, op te slaan, te vervoeren en te controleren. De belangrijkste elementen van een koelketen zijn:

• Koelsystemen. Het op de juiste temperatuur brengen van grondstoffen zoals voedsel voor verwerking, opslag en vervoer.
• Koude opslag. Het verschaffen van faciliteiten voor de opslag van goederen gedurende een bepaalde tijd, hetzij in afwachting van verzending naar een verre markt, op een tussenlocatie voor verwerking en distributie, en dicht bij de markt voor distributie.
• Koudetransport. Het beschikbaar hebben van transportmiddelen om goederen te verplaatsen met behoud van een stabiele temperatuur en vochtigheidsgraad en om hun integriteit te beschermen.
• Koude verwerking en distributie. Het verschaffen van faciliteiten voor de transformatie en verwerking van goederen, alsmede het waarborgen van sanitaire omstandigheden. Consolideren en deconsolideren van ladingen (kratten, dozen, pallets) voor distributie.

Vanuit het oogpunt van economische ontwikkeling stelt de koudeketen vele ontwikkelingseconomieën in staat deel te nemen aan de wereldmarkt voor bederfelijke produkten, hetzij als producent, hetzij als consument. De stijging van het inkomen gaat gepaard met een grotere neiging om fruit, groenten, vis en vleesproducten te consumeren. Stijgende inkomensniveaus gaan gepaard met een verandering in eetgewoonten, met onder meer een groeiende vraag naar vers fruit en levensmiddelen met een hogere waarde, zoals vlees en vis. Mensen met een hogere sociaaleconomische status consumeren vaker groenten en fruit, vooral vers, niet alleen in grotere hoeveelheden maar ook in grotere variatie. Consumenten met toenemende koopkracht zijn zich meer en meer gaan bezighouden met gezonde voeding. Daarom hebben producenten en detailhandelaars gereageerd met een reeks exotische verse vruchten van over de hele wereld.

• 

• 

• 

• 

Chain

Geografisch gezien heeft de koudeketen de volgende effecten:

• Wereldwijd. Specialisatie van landbouwfuncties die het vervoer van temperatuurgevoelige voedingsmiddelen naar verafgelegen markten mogelijk maken. Het maakt de distributie mogelijk van vaccins en andere farmaceutische of biologische produkten vanuit afzonderlijke grote faciliteiten naar elke markt in de wereld.
• Regionaal. Het kan de specialisatie van de produktie en schaalvoordelen bij de distributie ondersteunen. Hierbij kan het gaan om grote koelhuizen die regionale kruideniersmarkten bedienen of gespecialiseerde laboratoria die temperatuurgevoelige componenten uitwisselen.
• Lokaal. Tijdige distributie naar de eindverbruiker van bederfelijke waren, namelijk kruidenierswinkels en restaurants.

Voor sommige binnenlandse of transnationale distributieketens is misschien maar één vervoerswijze nodig, maar vaak vormen grondtransporten slechts één schakel in een combinatie van vervoerswijzen. Dit maakt intermodale overbrengingen van cruciaal belang voor de koudeketen. Voor intermodale transporten worden koelcontainers van 40 voet gebruikt, die tot 26 ton voedsel kunnen bevatten. De container maakt de laad- en losperiodes korter en minder vatbaar voor schade aan zowel de container als de lading. De omgeving in deze containers wordt elektronisch geregeld door ze aan te sluiten op een generator of stroombron op het schip of de vrachtwagen en ook op terminals en distributiecentra. De efficiëntie van de koudeketenlogistiek maakte de consolidatie van koelopslagfaciliteiten mogelijk om grote marktgebieden te bedienen.

De opkomst van de koudeketenlogistiek

Sinds de jaren 1950 begonnen derde logistieke dienstverleners op te komen en nieuwe methoden in te stellen voor het vervoer van wereldwijde koudeketengoederen. Vóór hun opkomst werden de cold chain-processen meestal intern beheerd door de fabrikant of de distributeur. In de Verenigde Staten hebben de beperkingen van de Food and Drug Administration en verantwoordingsmaatregelen over de stabiliteit van de koudeketen veel van deze bedrijven ertoe aangezet om een beroep te doen op gespecialiseerde koeriers in plaats van hun supply chain-faciliteiten volledig te herzien.

Specialisatie heeft ertoe geleid dat veel bedrijven niet alleen een beroep doen op grote transportdienstverleners zoals de United Parcel Service (UPS) en FedEx, maar ook op een meer gerichte industrie die een niche heeft ontwikkeld op het gebied van logistieke expertise rond het transport van temperatuurgevoelige producten. Zij hebben inzicht in de plaatselijke regels, gebruiken en milieuomstandigheden en kunnen de lengte en tijd van een distributieroute inschatten, waardoor zij een belangrijke factor zijn in de wereldhandel. Als gevolg daarvan kent de logistieke sector een toenemende mate van specialisatie en segmentatie van de cold chain shipping in verschillende potentiële nichemarkten binnen de wereldwijde toeleveringsketens. Hele nieuwe segmenten van de distributie-industrie zijn zeer actief geweest in het profiteren van de tweeledige ontwikkeling van de ruimtelijke uitbreiding van de bevoorradingsketens ondersteund door de globalisering en de aanzienlijke verscheidenheid van goederen in omloop.

De afhankelijkheid van de koude keten blijft aan belang winnen. In de farmaceutische industrie bijvoorbeeld zijn het testen, de productie en het verkeer van geneesmiddelen sterk afhankelijk van een gecontroleerde en ongecompromitteerde overdracht van zendingen. Een groot deel van de farmaceutische producten die via de koudeketen worden vervoerd, bevindt zich in de experimenteer- of ontwikkelingsfase. Klinisch onderzoek en klinische proeven vormen een belangrijk onderdeel van de industrie, die miljoenen dollars kost, maar ook een faalpercentage kent van ongeveer 80%. Ongeveer 10% van de medische geneesmiddelen is temperatuurgevoelig. Als deze zendingen onverwacht worden blootgesteld aan afwijkende temperatuurniveaus, lopen ze het risico ineffectief te worden of zelfs schadelijk voor patiënten.

In alle toeleveringsketens waarmee het te maken heeft, geeft de cold chain-logistiek de voorkeur aan hogere integratieniveaus, omdat het handhaven van de temperatuurintegriteit een hoger controleniveau van alle betrokken processen vereist. Dit kan derde logistieke dienstverleners er zelfs toe aanzetten elementen van de bevoorradingsketen over te nemen waar tijd en andere prestatiefactoren het belangrijkst zijn, zelfs de landbouw. Dit kan betekenen dat landbouwbedrijven (bv. sinaasappelboomgaarden) worden overgenomen om de betrouwbaarheid van de bevoorrading te garanderen. Temperatuurbeheersing bij het vervoer van levensmiddelen is een onderdeel van de industrie dat in verband met de internationale handel steeds belangrijker is geworden. Aangezien een groeiend aantal landen hun exporteconomie toespitst op de produktie van levensmiddelen en produkten, is de noodzaak om deze produkten gedurende langere perioden vers te houden, om commerciële en gezondheidsredenen steeds belangrijker geworden. De koudeketen is ook een volksgezondheidskwestie aangezien het juiste vervoer van voedselproducten de kans op bacteriële, microbiële en schimmelbesmetting van de zending vermindert. De mogelijkheid om medische goederen over lange afstanden te vervoeren maakt het ook mogelijk doeltreffender te reageren op gezondheidsvraagstukken (bv. de distributie van vaccins).

Providing Temperature Controlled Environments

Het succes van industrieën die afhankelijk zijn van de koudeketen komt neer op weten hoe een product moet worden verzonden met een aan de verzendingsomstandigheden aangepaste temperatuurregeling. De werking van de koudeketen is de laatste decennia aanzienlijk verbeterd en de industrie kan aan de eisen van een brede waaier van producten voldoen. Verschillende producten vereisen de handhaving van verschillende temperatuurniveaus om hun integriteit gedurende de hele transportketen te waarborgen. De industrie heeft daarop gereageerd met de vaststelling van temperatuurnormen die geschikt zijn voor de meeste producten. De meest gangbare temperatuurnormen zijn “banaan” (13 °C), “koel” (2 °C), “diepgevroren” (-18 °C) en “diepgevroren” (-29 °C), die elk betrekking hebben op specifieke productgroepen. Binnen dit temperatuurbereik blijven is van vitaal belang voor de integriteit van een zending in de hele toeleveringsketen, en voor bederfelijke waren maakt het een optimale houdbaarheid mogelijk. Elke afwijking kan resulteren in onherroepelijke en dure schade; een product kan eenvoudigweg elke marktwaarde of bruikbaarheid verliezen.

Het vermogen om ervoor te zorgen dat een zending gedurende een langere periode binnen een temperatuurbereik blijft, komt grotendeels neer op het type container dat wordt gebruikt en de koelingsmethode. Ongeveer 20% van alle energie die in de logistiek van de koudeketen wordt verbruikt, betreft de koeling van de lading. Factoren zoals de duur van het transport, de grootte van de lading en de omgevings- of buitentemperaturen zijn belangrijk om te bepalen welk type verpakking nodig is en hoeveel energie daarmee wordt verbruikt. Het kan gaan van kleine geïsoleerde dozen die droog ijs of gelpacks vereisen, over rollende containers tot een koelcontainer van 53 voet met een eigen aangedreven koeleenheid. De belangrijkste koelketentechnologieën die tijdens het vervoer voor een temperatuurgecontroleerde omgeving zorgen, zijn:

• Droogijs. Vast kooldioxide is ongeveer -80°C en is in staat een zending gedurende langere tijd bevroren te houden. Het wordt met name gebruikt voor de verzending van farmaceutische producten, gevaarlijke goederen en levensmiddelen en in gekoelde unit load-apparaten voor luchtvracht. Droogijs smelt niet. In plaats daarvan sublimeert het wanneer het in contact komt met lucht.
• Gelpacks. Een groot deel van de farmaceutische en medicinale zendingen wordt geclassificeerd als gekoelde producten, wat betekent dat ze moeten worden opgeslagen in een temperatuurbereik tussen 2 en 8°C. De standaardmethode om voor deze temperatuur te zorgen is het gebruik van gelpacks of verpakkingen die faseveranderende stoffen bevatten die van vast naar vloeibaar en omgekeerd kunnen overgaan om een omgeving te regelen. Afhankelijk van de transportvereisten kunnen deze verpakkingen in bevroren of gekoelde toestand beginnen. Tijdens het vervoer smelten zij tot vloeistoffen, terwijl zij tegelijkertijd ontsnappende energie opvangen en een interne temperatuur handhaven.
• Eutectische platen. Ze zijn ook bekend als “koude platen”. Het principe is vergelijkbaar met gelpacks. De platen zijn echter gevuld met een vloeistof en kunnen vele malen worden hergebruikt. Eutectische platen hebben een brede waaier van toepassingen, zoals het handhaven van koude temperaturen voor rollende koeleenheden. Ze kunnen ook worden gebruikt in bestelwagens om de temperatuur gedurende korte perioden constant te houden, een proces dat geschikt kan zijn voor leveringen in geluidsgevoelige gebieden of voor nachtleveringen.
• Vloeibare stikstof. Een bijzonder koude stof, van ongeveer -196°C, die wordt gebruikt om pakketten gedurende lange tijd bevroren te houden en voornamelijk wordt gebruikt voor het vervoer van biologische lading zoals weefsels en organen. Het wordt beschouwd als een gevaarlijke stof voor transportdoeleinden.
• Dekbedden. Geïsoleerde stukken die over of rond vracht worden geplaatst om als buffer te fungeren bij temperatuurschommelingen en om de temperatuur relatief constant te houden. Zo blijft bevroren vracht langer bevroren, vaak lang genoeg om het gebruik van duurdere koelapparatuur niet te rechtvaardigen. Quilts kunnen ook worden gebruikt om temperatuurgevoelige vracht op kamertemperatuur te houden terwijl de buitencondities aanzienlijk kunnen variëren (b.v. tijdens de zomer of de winter).
• Reefers. De generieke naam voor een transporteenheid met temperatuurregeling, die een bestelwagen, een kleine vrachtwagen, een oplegger of een standaard ISO-container kan zijn. Deze eenheden, die geïsoleerd zijn, zijn speciaal ontworpen om een temperatuurgecontroleerde luchtcirculatie mogelijk te maken die in stand wordt gehouden door een aangebouwde en onafhankelijke koelinstallatie. Een reefer is dus in staat de ladingtemperatuur koel en zelfs warm te houden. De term reefer is steeds meer van toepassing op gekoelde ISO-containers van veertig voet, waarbij de overheersende maat 40 high-cube footers zijn (45R1 is de maat- en typecode).

De koelopslagfaciliteit is de meest gebruikte in de logistiek van de koudeketen. Het kan gaan van een enkele temperatuurgecontroleerde ruimte voor een enkele gebruiker en functie tot een groot speciaal distributiecentrum voor meerdere gebruikers en functies. Er zijn ook punctuele voorbeelden, zoals het ombouwen van mijnen tot koelopslagfaciliteiten.

• 

• 

• 

• 

• 

Cold Chain Operations

Om een zending zonder tegenslagen of temperatuurafwijkingen door de toeleveringsketen te loodsen, moet een uitgebreid logistiek proces worden opgezet om de integriteit van de zending te handhaven. Dit proces omvat verschillende fasen, gaande van de voorbereiding van de zendingen tot de laatste controle van de integriteit van de zending op het afleveringspunt:

• Voorbereiding van de zending. Wanneer een temperatuurgevoelig product wordt vervoerd, is het van vitaal belang eerst de kenmerken ervan te beoordelen. Een belangrijke kwestie betreft de temperatuurconditionering en de verpakking van de zending, die al op de gewenste temperatuur moet zijn. Inrichtingen voor de koudeketen zijn gewoonlijk ontworpen om de temperatuur constant te houden, maar niet om een zending op die temperatuur te brengen, zodat zij niet naar behoren zouden kunnen functioneren als een zending niet is voorbereid en geconditioneerd. Een opmerkelijke uitzondering vormen bananen, die rond een temperatuur van 13o Celsius worden vervoerd en waarvoor een koelcontainer kan worden gebruikt om de zending af te koelen. Andere aandachtspunten zijn de bestemming van de lading en de weersomstandigheden in die regio’s, zoals de vraag of de lading tijdens het vervoer zal worden blootgesteld aan extreme koude of hitte. Door gebruik te maken van een koelcontainer met een eigen aggregaat kunnen dergelijke problemen meestal worden vermeden. De laadeenheid die de temperatuurgevoelige lading vervoert, moet ook voorbereid zijn. Een koelcontainer moet bijvoorbeeld met stoom worden gereinigd om het risico van bacteriële besmetting uit te sluiten en op de door de verlader gespecificeerde condities, namelijk temperatuur en vochtigheid, worden gebracht. Een andere kwestie betreft de beheersing van de atmosfeer, d.w.z. het handhaven van de juiste zuurstof- en kooldioxideniveaus, waardoor de rijping wordt beheerst (vertraagd). Deze beheersing kan gelden voor het gehele transportmiddel (reefer), maar gewoonlijk worden de produkten in polyethyleen zakken gewikkeld, waardoor de permeatie van gassen tijdens het vervoer wordt beheerst.
• Modale keuze. Verscheidene sleutelfactoren spelen een rol bij de wijze waarop de zending zal worden vervoerd. De afstand tussen het vertrekpunt en de eindbestemming (die vaak een aantal tussenliggende locaties omvat), de omvang en het gewicht van de zending, de vereiste buitentemperatuur en eventuele tijdsbeperkingen (bederfelijkheid) van het product zijn allemaal van invloed op de beschikbare transportopties. Korte afstanden kunnen worden afgelegd met een bestelwagen of een vrachtwagen, terwijl voor een langere reis een vliegtuig of een containerschip nodig kan zijn. In dit geval wordt de verhouding tussen kosten en bederfelijkheid een factor bij de modale keuze.
• Aangepaste procedures. Als de vracht grenzen overschrijdt, kunnen douaneprocedures zeer belangrijk worden, aangezien koudeketenproducten over het algemeen tijdgevoelig zijn en meer aan inspectie worden onderworpen dan gewone vracht (b.v. producten, farmaceutische producten en biologische monsters). De moeilijkheidsgraad van deze taak verschilt naar gelang van het land (of het economisch blok) en de toegangspoort, aangezien er verschillen zijn in procedures en vertragingen. Een veel voorkomend probleem is de sanitaire inspectie, waarvoor eventueel fumigatie nodig is. Douanekwesties worden algemeen beschouwd als de meest cruciale voor de totstandbrenging van betrouwbare internationale koudeketens.
• De “laatste mijl”. De laatste fase is de feitelijke aflevering van de zending op de plaats van bestemming, die in de logistiek vaak de “last mile” wordt genoemd. De belangrijkste overwegingen bij het regelen van een laatste levering betreffen niet alleen de bestemming, maar ook de timing van de levering, zodat de kritische arbeids- en opslagruimte beschikbaar is. Vrachtwagens en bestelwagens, de belangrijkste transportmiddelen voor deze fase, moeten voldoen aan de specificaties die nodig zijn om de cold chain-zending over te brengen. Aangezien veel leveringen van gekoelde producten, met name kruidenierswaren, in een stedelijke omgeving plaatsvinden, worden zij gehinderd door verkeersopstoppingen en parkeerproblemen. Ook belangrijk is de uiteindelijke overbrenging van de zending naar de koelhuizen, aangezien er kans is op een integriteitsbreuk en schade aan kwetsbare goederen zoals producten.
• Integriteit en kwaliteitsborging. Nadat de zending is afgeleverd, moeten temperatuurregistratieapparatuur of bekende temperatuurafwijkingen worden geregistreerd en bekend worden gemaakt. Dit is de stap in het logistieke proces die vertrouwen schept en verantwoording aflegt, vooral als aansprakelijkheid voor een beschadigde zending ontstaat. Als zich problemen of anomalieën voordoen die een zending in gevaar brengen, moeten inspanningen worden geleverd om de bron te identificeren en corrigerende maatregelen te vinden. Dit is bijzonder relevant voor de hoge waarde van goederen in de koudeketen. Terwijl een standaard containerlading een waarde tussen 50.000 en 100.000 dollar kan hebben, kan een reeferlading oplopen tot 1 miljoen dollar. In het geval van farmaceutische producten kan de waarde van de lading oplopen tot 50 miljoen dollar.

• 

• 

• 

Daarom, zijn de instelling en werking van de koudeketens afhankelijk van de betrokken bevoorradingsketens, aangezien voor elke te vervoeren laadeenheid andere eisen gelden in termen van locatie, vraag, concentratieniveau, integriteit van de lading en integriteit van het vervoer. Vanwege de extra taken die erbij komen kijken, alsook de energie die nodig is voor de koeleenheid, zijn de vervoerskosten voor producten van de koudeketen veel hoger dan voor gewone goederen. De voortdurende stijging van de levensstandaard en de economische specialisatie zullen de komende jaren belangrijke drijfveren blijven voor de groeiende vraag naar bederfelijke goederen en de koudeketenlogistiek die het vervoer daarvan ondersteunt.

Gerelateerde onderwerpen

• Waardeketens en goederentransport
• Logistiek en goederendistributie
• De logistiek van globale voedselsystemen
• Globalisering en internationale handel
• De containerisering van goederen
• Koude havenketens (PEMP – External Link)

Bibliografie

• Coyle, W. W. Hall, and N. Ballenger (2001) “Transportation Technology and The Rising Share of U.S. Perishable Food Trade”, Economic Research Service/USDA, Changing Structure of Global Food Consumption and Trade / WRS-01-1.
• Rees, J. (2013) Refrigeration Nation: A History of Ice, Appliances, and Enterprise in America, Johns Hopkins University Press.