Eis wird luftig, Schokolade warm

Druckluftstation mit drehzahlgeregelten Schraubenkompressoren rechnet sich

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Durch die Ausweitung der Eisproduktion stieß die Druckluftstation der DMK Ice Cream in Waldfeucht an ihre Grenzen. Die Suche nach einer Lösung, die gleichzeitig effizient sein sollte, ergab ein Konzept mit drei drehzahlgeregelten Schraubenkompressoren von Atlas Copco. Die komplette neue Druckluftstation hat sich aufgrund der höheren Effizienz der Kompressoren und der Wärmerückgewinnung binnen eines Jahres amortisiert.

DMK Ice Cream produziert in Waldfeucht Eis am Stiel, Becher-, Hörnchen-und Waffeleis für mehrere Handelsketten. An insgesamt fünf Linien mit zugehörigen Verpackungsstrecken kann in der Eisfabrik gleichzeitig produziert werden. Der Output beträgt pro Linie derzeit etwa 38 000 Eis pro Stunde – vor knapp 20 Jahren waren es noch ungefähr 8000. Aufgrund der steigenden Nachfrage wurden die Taktzeiten erhöht, womit auch der Bedarf an Druckluft stieg. Während das Eis mit spezieller Reinstluft aufgeschlagen wird, brauchen die Zylinder und Armaturen der Verpackungsanlagen „normale“ Druckluft. DMK unterhält für Reinst-und Arbeitsluft zwei Netze: etwa 30 % des Bedarfs entfällt auf die Reinstluft, 70 % auf die Arbeitsluft. Die Anlage für das Hörncheneis ist einer der größten Druckluftverbraucher im Werk.

Als man sich nach einer neuen Druckluftstation umsah, liefen die vier Kompressoren, die bis dato die Produktion versorgten, fast ständig in Volllast. „Die Messungen an der bestehenden Anlage zeigten über 700 Last-Leerlauf-Zyklen der drei ungeregelten Kompressoren pro Woche. Häufig arbeiteten sie im Leerlauf. Insgesamt wurde schlichtweg zu viel Energie für zu wenig Luft aufgewandt“, befand Dirk Finders, Geschäftsführer der Günter Finders GmbH, die als Atlas-Copco-Vertriebspartner DMK in Waldfeucht betreut. Zusammen liefen die Kompressoren etwa 500 Stunden pro Woche und erzeugten dabei 171 000 m3 Luft. Nur eine der vier Maschinen war mit einer Drehzahlregelung ausgestattet.

Für schwankenden Bedarf

Finders riet zu einer Station mit drei drehzahlgeregelten Schraubenkompressoren der Baureihe GA VSD+ von Atlas Copco. Diese erzeugen nun die gesamte Produktionsluft, die über drei Ringleitungen an die Verbraucher in der Halle verteilt wird. Eine Maschine ist redundant, sodass die Produktion vor Ausfällen geschützt ist. Die zwei GA 90 VSD+ FF und ein GA 55 VSD+ FF sind Kompressoren der neuesten Generation.

Das „+“ im Typenschild weist auf die Bauweise mit einem Permanentmagnetmotor und weiteren konstruktiven Verbesserungen hin, mit denen sich die neuen Maschinen von den Vorgängermodellen unterscheiden und wodurch sie noch einmal an Effizienz gewonnen haben. Hinzu kommt die Drehzahlregelung des Kompressorenantriebs, bei Atlas Copco erkennbar am Kürzel VSD (für „Variable Speed Drive“). Drehzahlgeregelte Motoren können die Bedarfsschwankungen in der Produktion deutlich besser ausgleichen: „Die Motordrehzahl wird automatisch an den Luftbedarf angepasst, sodass immer nur so viel Druckluft produziert wird, wie die Fertigung gerade benötigt“, erklärt Dirk Finders. Eine übergeordnete Steuerung, das Energiesparsystem ES 6, hilft bei der gleichmäßigen Auslastung der Kompressoren.

Ein Blick in die Messungen mit der neuen Anlage zeigt, dass sich die Leerlaufstunden auf null reduziert haben. Für dieselbe Luftmenge verbrauchen die GA-VSD+-Kompressoren außerdem etwa 22 % weniger Energie als die alte Anlage.

Zwei Luftqualitäten für zwei Netze

Die Kompressoren speisen zwei Druckluftbehälter mit 2000 l und 5000 l Volumen. Von diesen aus geht die Luft durch verschiedene Filtersysteme, die sie für ihre jeweilige Aufgabe aufbereiten. Druckluft der Reinheitsklasse 1, die für die Eismaschinen benötigt wird, durchläuft einen Vorfilter und dann den Luftzerleger, der alle Bakterien und Aerosole bei 150 °C verbrennt, sowie einen Feinfilter. An die Arbeitsluft, die die Pneumatikventile und -drehzylinder in den Verpackungsmaschinen betreibt, sind die Qualitätsansprüche nicht ganz so hoch. Ein Aktivkohlefilter ist den beiden Ringleitungen für die Arbeitsluft vorgeschaltet. „Die GA-Kompressoren mit dem Kürzel „FF“ – für „Full Feature“ – sind ab Werk mit einem integrierten Trockner sowie einem Öl-Wasser-Abscheider ausgerüstet“, erklärt Dirk Finders. Die Druckluft, die die Filter durchlaufe, sei also bereits vorbehandelt.

Temperierung der Schokoladentanks

Nach dem Aufschlagen der Milchmixtur mit Reinstluft zur cremigen Masse wird diese aus der Eismaschine zu einer Formdüse gefördert. Das Eis wird hindurchgepresst, ein Metallfaden schneidet die einzelnen Portionen ab, zeitgleich wird ein Holzstiel eingeschossen. Das fertige Eis am Stiel wird nach einem weiteren Gefrierdurchgang mit Schokolade überzogen, die bei 45 °C flüssig und gut zu verarbeiten ist. Bei der Temperierung der Schokoladentanks kommen seit Kurzem auch die neuen GA-Kompressoren ins Spiel.

„Die drei Maschinen waren alle ab Werk für die Wärmerückgewinnung vorbereitet, sodass wir sie sehr einfach an unser System anschließen konnten“, erklärt Andreas Jentgens, ausgebildeter Kälteanlagenbauer bei DMK Ice Cream in Waldfeucht. „2015 haben wir eine Ammoniak-Kälteanlage angeschafft und hierfür eine Wärmerückgewinnung installiert. Etwa 130 m3 Wasser im Heizsystem erwärmen wir damit auf etwa 60 °C.“ Dabei wird die Wärme von insgesamt 16 Schraubenverdichtern zurückgewonnen: den Kältemaschinen und den neuen Kompressoren. „Jährlich können wir auf diese Weise allein über die Kompressoren 745 000 kWh Energie zurückgewinnen“, betont Jentgens, der die Wärmerückgewinnung im Unternehmen nahezu in Eigenregie installiert hat. Die Abwärme der Kältemaschinen und Kompressoren nutzt DMK für die Gebäude- und die Fußbodenheizung, die Vorwärmung von Brauchwasser und um die beiden Schokoladentanklager zu temperieren. „Durch die höhere Effizienz der Kompressoren und die Wärmerückgewinnung hat sich die komplette neue Druckluftstation binnen eines Jahres amortisiert“, sagt Jentgens. „Die Regelung über das Energiesparsystem ES 6 ist super. Die Maschinen arbeiten immer am effizientesten Betriebspunkt, das ist schon faszinierend.“

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: dei0919atlascopco


Autorin: Ulrike Preuss

Freie Fachjournalistin



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