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Retrofit der Kälteerzeugung  in der Schokoladenproduktion

Bis zu 50% Energieeinsparung sind möglich

Die Kälteerzeugung gehört zu den großen Energieverbauchern in der Schokoladenproduktion. Das bedeutet aber auch: Hier kann man optimieren und Kosten senken. Bei Retrofit-Projekten sind Einsparungen von bis zu 50% erreichbar – aus Anwendersicht eine Investition mit überschaubarem Amortisationszeitraum.

Ein Riegel Schokolade – und man fühlt sich wieder „fit“ für neue Herausforderungen. So machen es viele Menschen am Arbeitsplatz und zuhause. Dass Schokolade dem Körper Energie zuführt ist ebenso unbestritten wie die Tatsache, dass ihre Herstellung Energie verbraucht. Das liegt auch daran, dass der Produktionsprozess stark temperaturabhängig ist. Zunächst wird die Grundmasse erwärmt und mehrere Stunden lang schonend vermahlen und zerrieben („conchiert“), anschließend gezielt abgekühlt und in vorgewärmte Makrolon-Formen gegossen. Zum Abschluss erfolgt das Abkühlen auf Erstarrungstemperatur und das Verpacken.

Beim vorletzten Produktionsschritt, dem Abkühlen vor der Verpackung, werden die Schokoladenformen durch eine Durchlauf-Kühlanlage geführt. Diese Anlagen erreichen je nach Produktionsausstoß des Herstellers beachtliche Abmessungen und verbrauchen auch erhebliche Mengen an Energie.

Ziel: Die Fortschritte der Kältetechnik nutzen

Da die Kältetechnik in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht hat und zugleich das Bewusstsein der Industrie für Energieeffizienz und nachhaltige Produktionsprozesse stark gestiegen ist, bieten die Kälteanlagen in der Schokoladenproduktion erhebliches Potenzial zur energetischen Optimierung. Während die Mechanik, d.h. die Fördertechnik für die Schokoladenformen, noch dem Stand der Technik entspricht, besteht bei der Kälteerzeugung, der Luftführung und der Isolation der kompletten Anlage häufig erheblicher Verbesserungsbedarf.

Konsortium optimiert vorhandene Kühlanlagen

Dieses Potenzial erschließt das Ingenieurbüro Dipl.-Ing. Achim Krischer, das sich exakt auf solche Aufgaben konzentriert und hier umfassende Erfahrungen vorzuweisen hat. Der Inhaber des Büros arbeitet dabei regelmäßig mit zwei auf die Kältetechnik spezialisierten Unternehmen zusammen, um komplette Retrofit-Projekte zu planen und in die Realität umzusetzen. Beteiligt sind die Unternehmen:

  • Ingenieurbüro Dipl.-Ing. Achim Krischer, Wipperfürth: Beratung & Planung
  • L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG, Sundern: Kälteanlagen
  • Seveso S.p.A, Turate/ Italien: Wärmetauscher/ Kühlregister

 

Jedes Projekt beginnt mit einer sorgfältigen Ist-Aufnahme nicht nur unter dem Aspekt der Energieeffizienz. Auch Faktoren wie Hygiene, Ergonomie, Produktionsausstoß etc. werden berücksichtigt. Auf der Basis dieser Analyse wird ein Vorschlag erarbeitet und anschließend – nach Zustimmung des Kunden – umgesetzt.

Retrofit von Luftführung und Verkleidung

Zu den typischen Anlagenkomponenten, die meistens optimierungsbedürftig sind, gehören die Luftführungen und die Kühlregister. Ein Retrofit führt hier häufig nicht nur zu geringerem Energieverbrauch, sondern auch zu einer Erhöhung des Durchsatzes und damit der Produktionsmengen.

Dasselbe gilt für die Verkleidungen. Eine neue Einhausung verbessert neben der Energiebilanz auch die Hygiene in der Schokoladenproduktion. Und sie vereinfacht die Wartungen, weil die Verkleidungen so gestaltet werden, dass alle servicerelevanten Komponenten wie z.B. Antriebe bei Bedarf gut zugänglich sind.

Kälteanlagen: Viele Stellschrauben für die Optimierung

Die Kälteerzeugung nimmt eine zentrale Funktion beim Retrofit der Kühlanlagen in der Schokoladenproduktion ein, weil sie der größte direkte Energieverbraucher in der Gesamtanlage ist. Entsprechend groß ist das Einsparpotenzial, das sich hier erschließen lässt.

Zu den typischen Maßnahmen gehört zum einen die bedarfsgerechte Dimensionierung. Die  Erfahrungen von L&R zeigen immer wieder, dass Kälteanlagen in der Vergangenheit oft deutlich zu groß dimensioniert wurden und entsprechend viel Energie verbrauchen, die gar nicht benötigt wird. Eine exakt auf die Anforderungen zugeschnittene Leistung kann also schon zu nennenswerten Einsparungen führen.

Drehzahlregelung und gleitende Kondensationstemperaturregelung

Sinnvoll ist auch die Installation  eines zusätzlichen Freikühlers, der in der Übergangszeit und in der kalten Jahreszeit die Kühlung übernimmt. Entsprechend reduziert sich dann die Laufzeit der Verdichter und somit auch der Energiebedarf. Bei den Verdichtern selbst gibt es – ebenso wie bei den Pumpen – inzwischen drehzahl- bzw- leistungsgeregelte Baureihen, die im Schwach- bzw. Teillastbetrieb weniger Energie verbrauchen. Diese Investition rechnet sich oft innerhalb kurzer Zeit. Dasselbe gilt für die von L&R entwickelte Kondensationstemperaturregelung Vari-Kon, die ebenfalls den Verdichter entlastet. Auf diese Weise lassen sich bis zu 40 % der Verdichterantriebsenergie einsparen.

Prozesswärme zum Nulltarif

Wichtig ist beim Retrofit auch, über die eigentlichen Kälteanlagen hinauszuschauen und die temperaturgeführten Prozesse des gesamten Betriebs zu betrachten. An anderen Stellen der Schokoladenproduktion wird nämlich Wärme benötigt. Für ihre Erzeugung kann die von den Kälteanlagen aufgenommene genutzt werden. Der Anwender erhält dann Prozesswärme zum Nulltarif, und er kann z.B. den Heizöl- oder Erdgasverbrauch senken. Alternativ lässt sich die (Ab-) Wärme natürlich auch für die Beheizung von Hallen und Büros oder zur Warmwassererzeugung verwenden.

Auswahl des „richtigen“ Kältemittels

Eine zentrale Bedeutung beim Retrofit der Kälteerzeugung kommt der Auswahl des Kältemittels zu. Sie beeinflusst in hohem Maße die Energiebilanz der Anlage. Und nicht nur das: Anwender, die noch R22 (Freon) einsetzen, sind zum Handeln gezwungen, weil dieses H-FCKW-haltige Kältemittel laut EU-Gesetzgebung vom Markt genommen wird. Ab 2015 sind keine Eingriffe mehr in Kältekreisläufe mit R22 erlaubt, man darf also keine größeren Reparaturen mehr durchführen. Zudem ist zu erwarten, dass sich R 22 deutlich verteuert, weil nur noch Recycling-Material in den Handel gelangen darf.

L&R hat umfassende Erfahrungen mit verschiedensten Kältemitteln und Kälteträgern und setzt bei Anlagen für die Schokoladenproduktion nahezu ausschließlich Propylenglykol ein, das in vollem Umfang den Anforderungen der Lebensmittelproduktion entspricht.

Nicht nur für die Schokoladenproduktion

Generell folgen die Retrofit-Projekte, die das Konsortium plant und umsetzt, der Devise: Ausgetauscht wird, was die Energiebilanz verbessert. Soweit irgend sinnvoll, werden bestehende Komponenten weiterverwendet. Das minimiert die Umbauzeit und senkt auch die Kosten. Selbstverständlich gelten diese Grundsätze nicht nur für die Schokoladenproduktion, sondern auch für andere Bereiche der Lebensmittelproduktion, in denen L&R Kältetechnik und die drei anderen Unternehmen ebenfalls zahlreiche Referenzprojekte vorweisen können. Der „Return on invest“ ist dabei aus Sicht des Lebensmittelproduzenten attraktiv. Denn die Kälteanlagen gehören in vielen Unternehmen zu den zentralen Energieverbrauchern, und die Energiekosten können durch einen gut geplanten Retrofit um bis zu 50% gesenkt werden. Und die Energiekosten werden in Zukunft sicherlich weiterhin steigen.

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