Energieeffiziente Vakuumversorgung bei der Lebensmittelverpackung

Die energieeffiziente Vakuumversorgung beim Verpacken von Lebensmitteln ist für viele Produzenten von Lebensmittel ein Thema, das immer mehr im Fokus der Betrachtung wirtschaftlicher Prozessabläufe steht. Wichtig ist dabei, dass man den kompletten Verpackungsprozess durchleuchtet und sich nicht nur auf die reine Vakuumtechnik beschränkt.
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Kammerverpackungsmaschinen, Traysealer oder Tiefziehverpackungsmaschinen nutzen Vakuumtechnik, um frische Lebensmittel hygienisch und mit langer Haltbarkeit zu verpacken. Je mehr solcher Verpackungsmaschinen in einem Betrieb im Einsatz und je länger die Betriebszeiten sind, desto intensiver sollte man sich mit dem Energiebedarf und den Betriebskosten der Vakuumversorgung auseinandersetzen.

Vakuumversorgung
Das Herzstück der Vakuumversorgung in einer Verpackungsmaschine ist die Vakuumpumpe. Sie evakuiert die Luft aus der Vakuumkammer und sorgt dafür, dass in der Verpackung nach dem Verschweißen ein möglichst niedriger Druck bzw. ein möglichst hohes Vakuum herrscht. Danach kann ein Gas zugeführt werden, das eine Schutzatmosphäre in der Verpackung bildet. Üblicherweise werden zur Evakuierung der Vakuumkammer Drehschieber-Vakuumpumpen eingesetzt. Die Firma Busch Vakuumpumpen und Systeme hat mit der Baureihe von R 5 Vakuumpumpen den weltweiten Standard für die Vakuumversorgung von Verpackungsmaschinen bereits vor über 50 Jahren gesetzt und diesen in der Folgezeit stets weiterentwickelt und perfektioniert. Die neueste Baureihe von Busch, die R 5 RD wurde erstmals auf der IFFA 2016 in Frankfurt präsentiert. Diese Vakuumpumpen benötigen 20 Prozent weniger Motorleistung als vergleichbare Modelle.

Ist eine Tiefziehverpackungsmaschine beispielsweise mit der neuen R 5 RD 0360 A (Fig. 1) ausgestattet, liegt bei zehn Takten pro Minute bei Zwei-Schichtbetrieb die jährliche Stromkostenersparnis bei ca. 1.500 Euro (Strompreis = 0,18 Euro/kWh).
Diese neue Baureihe von R 5 Drehschieber-Vakuumpumpen ist speziell für die Vakuumverpackung von Lebensmitteln konzipiert und lässt sich, durch glatte Oberflächen, ausschließlich innen verlegte Ölleitungen und dem kühlrippenfreien Gehäuse einfach reinigen. Der Wartungsaufwand konnte deutlich reduziert werden, weil alle Wartungselemente auf einer Bedienseite angebracht sind und nur ein einziges Luftentölelement gewechselt werden muss. Das bedeutet, dass auch bei der Wartung Kosten eingespart werden können.


Fig.1: Die R 5 RD 0360 A ist die erste Baugröße der neuen, energieeffizienten Drehschieber-Vakuumpumpen von Busch, die an der IFFA 2016 ihre Premiere hatte

Wärmebelastung reduzieren
Vakuumpumpen erzeugen generell Abwärme, welche die Produktions- und Verarbeitungsräume bzw. deren Klimaanlagen belasten kann. 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 insgesamt 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. 3.700 Euro. Eine Nutzung des Warmwassers ist bei diesem Beispiel nicht mitgerechnet.

Steuerung von Verpackungsprozessen
Durch die Nutzung von intelligenten Technologien bei der Vakuumversorgung, von der optimierten Steuerung über eine Frequenzregelung bis zur Nutzung eines Vakuumbehälters, gibt es mehrere Optionen den Verpackungsprozess wirtschaftlicher zu gestalten. Busch hat dafür ein sogenanntes „VakuumAudit" konzipiert. Dabei untersucht ein Vakuumspezialist die vorhandene Vakuumversorgung direkt beim Kunden und analysiert diese. Danach kann er dem Kunden vorhandene Einsparpotentiale aufzeigen.

Ziel ist es, für den Kunden einen individuellen Lösungsvorschlag für die Vakuumversorgung zu erarbeiten, mit dem ein Optimum an Energieeffizient erreicht werden kann.


Fig.2: Busch Vakuumzentralanlage in einem großen Fleischverarbeitungsbetrieb

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) und verfügt deshalb über beste Erfahrungen. Prinzipiell kann bei einer Zentralisierung von einer Energiekostenersparnis von 50 % und mehr ausgegangen werden. Dies ist möglich, weil grundsätzlich weniger Vakuumpumpen benötigt werden als bei einer dezentralen Vakuumversorgung nötig. Außerdem kann durch die Steuerung die Leistung genau auf den Bedarf des Gesamtbetriebs angepasst werden. In aller Regel werden nicht immer alle Verpackungsmaschinen unter Höchstlast laufen, sodass 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 aus Deutschland 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.


Fig.3: Energiekostenvergleich dezentrale und zentrale Vakuumversorgung
 

Verpacken mit Vakuum
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