Energieeffiziente Vakuumversorgung bei der Lebensmittelverpackung

Dabei muss die Vakuumversorgung zusammen mit dem kompletten Verpackungsprozess analysiert und alle Parameter optimal aufeinander abstimmt werden. Mit einem speziellen „VakuumAudit“ bietet Busch diesen Service an, der zum Ziel hat, für den Verpacker ein Optimum an Energieeffizienz zu erreichen. Bei diesem „VakuumAudit“ wird der Ist-Zustand bewertet und Lösungsvorschläge für den Kunden erarbeitet.

Vakuumversorgung

Das Herzstück der Vakuumversorgung in einer Verpackungsmaschine ist die Vakuumpumpe. Erstmals präsentierte Busch auf der IFFA die neuentwickelte Vakuumpumpe R 5 RD, die 20 % weniger Motorleistung benötigt als die Vorgängermodelle. Technisch auf der seit Jahrzehnten bewährten Drehschieber-Technologie basierend, ist die neue Vakuumpumpe weiter optimiert worden, so dass diese Energieeinsparung möglich ist.

Ist eine Tiefziehverpackungsmaschine beispielsweise mit der neuen R 5 RD 0360 A (Fig. 1) ausgestattet, liegt bei einem Kammervolumen von 20 Litern und zehn Takten pro Minute bei Zwei-Schichtbetrieb die jährliche Stromkostenersparnis bei 850 Euro (Strompreis = 0,18 Euro/kWh).

Wärmebelastung reduzieren

Vakuumpumpen erzeugen generell Abwärme, die Produktions- und Verarbeitungsräume beziehungsweise deren Klimaanlagen belasten können. Die Abwärme kann nicht nur drastisch reduziert, sondern auch genutzt werden.

Ein Öl/Wasser-Wärmetauscher an einer R 5 Drehschieber-Vakuumpumpe kann die Abwärme deutlich verringern und somit die Energiekosten für die Klimatisierung senken. Außerdem kann der Wärmetauscher zur Erzeugung von Warmwasser genutzt werden, welches wiederum für die Warmwasserversorgung im Betrieb genutzt werden kann. R 5 Drehschieber-Vakuumpumpen können mit Wärmetauschern nachgerüstet werden.

Sind in einem Verpackungsraum vier Verpackungsmaschinen mit je einer R 5 Drehschieber-Vakuumpumpe mit einer Motorleistung von 5,5 kW in Betrieb, beträgt der Energiebedarf zur Kühlung ca. 6,0 kW. Werden die Vakuumpumpen mit einem Wärmetauscher betrieben, reduziert sich der Energiebedarf für die Kühlung auf ungefähr 1,5 kW. Bei einer Betriebszeit von 4.500 Stunden/Jahr und einem angenommenen Strompreis von 0,18 Euro/kWh ergibt dies eine jährliche Energiekostenersparnis von ca. 5.000 Euro.vEine Nutzung des Warmwassers ist bei diesem Beispiel nicht mitgerechnet.

Steuerung von Verpackungsprozessen

Betrachtet man einen Takt im Verpackungsprozess genauer, wird man feststellen, dass die eigentliche Evakuierungszeit, in der Vakuum benötigt wird, nur ein Drittel der Taktzeit ausmacht. In der restlichen Zeit wird transportiert, gesiegelt und belüftet sowie teilweise begast. Durch die Nutzung von intelligenten Technologien bei der Vakuumversorgung, von der optimierten Steuerung über eine Frequenzregelung bis zur Nutzung eines Vakuumbehälters, gibt es mehrere Optimierungsmöglichkeiten, die Busch auf der IFFA aufgezeigt hat oder die bei einem „VakuumAudit“ mit dem Kunden besprochen werden können. Energieeinsparungen von bis zu 60 % sind dabei schon realisiert worden.

Zentrale Vakuumversorgung

Grundsätzlich sollte in jedem Betrieb, der Lebensmittel an mehreren Tiefziehverpackungsmaschinen, Traysealern oder Kammermaschinen verpackt, über eine Zentralisierung der Vakuumversorgung nachgedacht werden. Busch ist weltweit der größte Hersteller solcher Vakuumzentralanlagen (Fig. 2) überhaupt und verfügt deshalb über beste Erfahrungen. Grundsätzlich kann bei einer Zentralisierung von einer Energiekostenersparnis von 50 % und mehr ausgegangen werden. Dies ist möglich, weil grundsätzlich weniger Vakuumpumpen benötigt werden, als dies bei einer dezentralen Vakuumversorgung nötig ist. Außerdem kann durch die Steuerung die Leistung genau auf den Bedarf des Gesamtbetriebes angepasst werden. In aller Regel werden nicht immer alle Verpackungsmaschinen unter Höchstlast laufen, so dass nicht immer alle Vakuumpumpen in Betrieb sind. Außerdem bieten Vakuumzentralanlagen ein Höchstmaß an Sicherheit, da alle systemrelevanten Komponenten redundant ausgeführt sind und beim Ausfall einer Vakuumpumpe oder bei Wartungsarbeiten die volle Vakuumleistung aufrecht erhalten bleibt. Busch Vakuumzentralanlagen können mit verschiedenen Vakuumpumpen ausgestattet sein. Neben ölgeschmierten R 5 Drehschieber-Vakuumpumpen können auch trockene Mink Klauen-Vakuumpumpen oder COBRA Schrauben-Vakuumpumpen als Komponenten eingesetzt werden. Die Investitionskosten können bei der Anschaffung reduziert werden, indem bereits vorhandene Vakuumpumpen in der Anlage verbaut werden. Ein Beispiel aus der Praxis zeigt Fig. 3. Dabei hat ein Hersteller von Fleischwaren durch die Zentralisierung der Vakuumversorgung eine Energieersparnis von 151.000 Euro pro Jahr realisiert.