Energieeinsparungen durch eine Zentrale Vakuumversorgung bei der Verpackung von Milchprodukten

Maulburg, Germany Die Deutsche Milchkontor GmbH (DMK) produziert am Standort Georgsmarienhütte verschiedene Käsesorten, die nach der Konfektionierung auf mehreren Verpackungslinien vakuumverpackt werden. Die Versorgung der Verpackungsmaschinen erfolgt über eine Vakuumzentralanlage der Firma Busch, die das Vakuum sowohl für das Tiefziehen der Verpackungsfolie als auch für die Verpackung selbst liefert. Nach einjährigem Betrieb konnte mit der Zentralisierung der Vakuumversorgung eine Energieeinsparung von rund 100.000 kW/h realisiert werden, was bei DMK einer Kosteneinsparung von über 15.000 Euro entspricht.
Figure 1:  Cheese production at DMK in Georgsmarienhütte: packaging of sliced cheese with a thermoforming packaging machine. Source: Busch Dienste GmbH
Figure 1: Cheese production at DMK in Georgsmarienhütte: packaging of sliced cheese with a thermoforming packaging machine. Source: Busch Dienste GmbH

Am Standort Georgsmarienhütte werden Schnittkäse (z.B. in den Sorten Gouda, Butterkäse, Tilsiter, Edamer) und Mozzarella hergestellt, die dann konfektioniert und verpackt werden. Diese Produkte werden deutschlandweit aber auch in anderen europäischen Ländern vertrieben. Weitere Produkte sind Milch- und Molkenkonzentrate, die größtenteils innerhalb von DMK weiterverarbeitet werden. Die Produktion läuft üblicherweise im Dreischichtbetrieb mit einer Sieben-Tage-Woche. Insgesamt beschäftigt DMK 350 Mitarbeiter im Werk in Georgsmarienhütte.

Auf drei Tiefziehlinien wird der Schnitt- und Mozzarellakäse für den Endverbraucher konfektioniert und verpackt. Die Verpackung von Mozzarella-Laiben mit 2,5 und 10 Kilogramm für Weiterverarbeiter erfolgt auf zwei weiteren Tiefziehlinien.

Da bei DMK ein aktives Energiemanagement nach ISO 50001 gelebt wird, ist man ständig auf der Suche nach Einsparpotentialen im Energiebereich, zu denen natürlich auch die Vakuumversorgung zählt. Bisher waren an allen drei im Werk vorhandenen Tiefziehverpackungsmaschinen jeweils zwei Vakuumpumpen eingebaut, wobei  jeweils eine für das Tiefziehen der Unterfolie in die Form und die andere für das Absaugen der Luft aus der Verpackungskammer benötigt wurde. Am Standort Georgsmarienhütte entstand die Idee, die Anzahl der Vakuumpumpen zu reduzieren und diese vor allem auch aus den Produktionsräumen zu verbannen, da deren Wärmeabstrahlung einen erhöhten Energiebedarf bei der Raumklimatisierung erfordert. Mit Busch fand man  einen kompetenten Ansprechpartner, der die Installation einer zentralen Vakuumversorgung empfahl. Diese wurde dann von Busch Vakuumpumpen und Systeme individuell für DMK konzipiert, hergestellt, installiert und am 23. September 2014  in Betrieb genommen. Nach einjährigem Betrieb (Stand 1. Oktober 2015) konnte mit der Zentralisierung der Vakuumversorgung  eine Energieeinsparung von rund 100.000 kW/h realisiert werden, was bei DMK einer Kosteneinsparung von über 15.000 Euro entspricht.

Diese Einsparung konnte durch mehrere Faktoren erreicht werden. Hauptanteil hat dabei die Steuerung der Vakuumversorgung, die so ausgelegt ist, dass immer nur  die tatsächlich benötigte Anzahl der Vakuumpumpen in Betrieb ist. Die Versorgung der Verpackungsanlagen erfolgt über ein Rohrleitungssystem mit drei Vakuumkreisen:

1. Grobvakuum
Mehrere Vakuumpumpen sorgen für ein permanentes Anliegen eines Grobvakuums zwischen 50  und 70 Millibar in Pufferbehältern, beziehungsweise in den Rohrleitungen. Dieses Vakuum liegt sofort  an, wenn eine Verpackung evakuiert wird. Wird dieses Vakuumniveau in der Verpackungskammer erreicht, schaltet sich ein Feinvakuumkreis zu.

2. Feinvakuum
Die Feinvakuummodule  evakuieren die Verpackungskammer, bzw. die Verpackung  vom Grobvakuum bis auf einen Verpackungsenddruck von unter fünf Millibar. Diese zweistufige Evakuierung hat den Vorteil, dass der Verpackungsenddruck rasch erreicht wird und somit schnelle Verpackungstakte möglich sind. Außerdem stellt diese zweistufige Evakuierung die energieeffizienteste Möglichkeit dar, ein Vakuum unter fünf Millibar in der Verpackung zu erreichen. Dies wird durch die zusätzliche Verwendung von Panda Wälzkolben-Vakuumpumpen erreicht, die im Feinvakuumpumpstand als Vakuum-Verstärker (Booster) arbeiten.

3. Formvakuum
Dieser Vakuumkreis wird benötigt, um die Unterfolie tiefzuziehen, das heißt in die Form zu saugen, damit eine Schale (Tray) geformt wird. Das Vakuumniveau liegt dabei zwischen 100 und 200 Millibar.

Alle drei Vakuumkreise orientieren sich über die Steuerung permanent an den benötigten Vakuumleistungen  der einzelnen Verpackungslinien. Dabei werden, je nach Bedarf, Vakuumpumpen zu oder abgeschaltet, um in den Pufferbehältern immer das benötigte Vakuumniveau zu halten. Da in den allerwenigsten Fällen auf allen Verpackungslinien gleichzeitig die volle Vakuumleistung abgerufen wird, sind in der Regel nur ein Teil der Vakuumpumpen in Betrieb.

Bei der ursprünglichen dezentralen Lösung waren beim Einschalten der Verpackungsmaschinen beide eingebauten Vakuumpumpen sofort einsatzbereit und wurden permanent mit  der benötigten  Leistung betrieben, die auf höchste Taktzahl und größtes Verpackungsvolumen ausgelegt war.  Mit der zentralen Vakuumversorgung  sinken jetzt die Betriebszeiten der einzelnen Vakuumpumpen , was neben der zweistufigen Verpackungsevakuierung ein weiterer Grund für die  Energieeinsparung ist.

Die Vakuumzentralanlage befindet sich in einem Technikzwischengeschoss über den eigentlichen Produktions- und Verpackungsräumen. Durch den Wegfall der Vakuumpumpen in den Verpackungsmaschinen kann auch deren Abwärme nicht mehr in die Verpackungsmaschine und die Produktionsräume abstrahlen  und die erwärmte Abluft der Vakuumpumpen wird nicht mehr in die gekühlten Räume abgegeben. Dadurch wird weniger Energie sowohl für die Kühlung der Werkzeuge in den Verpackungsmaschinen, als auch für die Klimatisierung der Produktionsräume benötigt. Durch die Aufstellung der Vakuumzentralanlage außerhalb der Produktion ist es auch nicht mehr notwendig, dass Servicepersonal der Werkinstandhaltung die Produktionsräume betritt. Wartungsarbeiten an der Vakuumversorgung können von einem Service-Techniker während der laufenden Produktion durchgeführt werden, da die Anlage über eine Reserve-Vakuumeinheit verfügt. Wird diese zugeschaltet, kann eine andere Einheit vom Vakuumnetz genommen und daran Wartungsarbeiten durchgeführt werden. Auch dies bringt eine Kostenersparnis, weil für Wartungsarbeiten die Produktion nicht mehr unterbrochen werden muss oder Wartungsarbeiten  an Wochenenden zu erhöhten Kosten durchgeführt werden müssen.

DMK hat mit Busch einen „All-Inclusive"-Wartungsvertrag abgeschlossen. Das bedeutet, dass Busch Vakuumpumpen und Systeme die volle Gewährleistung der Anlage für fünf Jahre übernimmt, sämtliche Wartungsarbeiten durchführt und bei einer eventuellen Störung diese sofort behebt.

Die Energiebeauftrage Frau Yvonne Gödeker ist mit der Entscheidung für Busch mit ihrem „Energieeinsparungsprojekt Vakuumversorgung"  zufrieden. Nicht nur, dass Einsparungen erreicht werden konnten, das Projekt konnte auch technisch, von der Konzeption über die Realisierung bis zum alltäglichen Betrieb problemlos abgewickelt werden.

DMK hat mit Busch einen „All-Inclusive"-Wartungsvertrag abgeschlossen. Das bedeutet, dass Busch die volle Gewährleistung der Anlage für fünf Jahre übernimmt, sämtliche Wartungsarbeiten durchführt und bei einer eventuellen Störung diese sofort behebt.

Über Deutsche Milchkontor
Als größtes deutsches Molkereiunternehmen beschäftigt die DMK GROUP an 26 Standorten in zehn Bundesländern rund 7.400 Mitarbeiter. Das aus der Fusion von Humana und Nordmilch entstandene Unternehmen verarbeitet die von 8.900 aktiven Milcherzeugern jährlich angelieferten 6,8 Mrd. Kilogramm Milch zu hochwertigen Qualitätsprodukten. Zum Kundenkreis von DMK zählen nationale und internationale Handelsunternehmen, Lebensmittelhersteller und Großverbraucher. Ihnen bietet das Unternehmen eine breite Produktpalette, die sich von Milchbasisprodukten und Käse über milchbasierte Ingrediens zur Lebensmittelherstellung bis hin zu Babynahrung, Eiskrem und Gesundheitsprodukten erstreckt.


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