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Vakuumpumpen Kleine Änderung, große Wirkung

Von Dagmar Merger 5 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Busch Vaccum Solutions
Dr.-Ing. K. Busch GmbH
HARTER GmbH
Ruland Engineering & Consulting GmbH

Ein Fleischverarbeiter hat die Vakuumpumpen seiner Verpackungsmaschinen mit einer VSD-Technologie nachgerüstet und so deren wöchentlichen Energieverbrauch um mehr als 64 Prozent reduziert. Pro Maschine erzielt das schottische Unternehmen damit jährliche Einsparungen von rund 11.887 Euro.

Durch Nachrüstung der vorhandenen ölgeschmierten R5 Drehschieber-Vakuumpumpen mit der drehzahlgeregelten Antriebstechnologie Ecotorque von Busch erzielte Kepak McIntosh Donald Energieeinsparungen von bis zu 50 Prozent.(Bild: Busch Vacuum Solutions)
Durch Nachrüstung der vorhandenen ölgeschmierten R5 Drehschieber-Vakuumpumpen mit der drehzahlgeregelten Antriebstechnologie Ecotorque von Busch erzielte Kepak McIntosh Donald Energieeinsparungen von bis zu 50 Prozent.
(Bild: Busch Vacuum Solutions)

Wenn in der Familie ein erstklassiges Stück Rindfleisch auf den Tisch kommt oder in einem Restaurant ein perfekt gereiftes Steak serviert wird, denken nur wenige darüber nach, wie das Fleisch bis zum Verzehr frisch, einwandfrei und geschmackvoll bleibt. Dass diese Qualität bewahrt wird, verdanken wir einer Technologie, die Frische von Beginn an schützt: der Vakuumverpackung. 

Dieser Prozess wird von Kepak McIntosh Donald, einem der größten Verarbeiter von rotem Fleisch in Schottland, nahe Aberdeen genutzt. In der dortigen Anlage laufen mehrere Vakuumverpackungslinien unermüdlich, um sicherzustellen, dass frisches Fleisch sicher verpackt, konserviert und für den Vertrieb vorbereitet wird. Herzstück dieses Großbetriebs ist ein entscheidendes Element: die zuverlässige und effiziente Vakuumversorgung. 

Lebensmittelverpackungen effizienter machen

Mit dem Wunsch, die Leistung zu optimieren und den Energieverbrauch zu senken, wandte sich Kepak an Busch Vacuum Solutions. Die beiden Unternehmen arbeiten bereits seit 15 Jahren zusammen. Gemeinsam implementierten sie Ecotorque – die drehzahlgeregelte Antriebstechnologie (VSD) von Busch, mit der sie die vorhandenen ölgeschmierten R5-Drehschieber-Vakuumpumpen in der Anlage nachrüsteten.  Durch Anpassung des Saugvermögens an den tatsächlichen Vakuumbedarf des Prozesses sank der Energieverbrauch erheblich. Dank des effizienten Vakuumpumpenbetriebs und der reduzierten Belastung des Equipments profitiert der Betreiber in Zukunft von einem geringeren Wartungsbedarf und einer längeren Lebensdauer seiner Vakuumpumpen.

So funktioniert Vakuumverpacken bei Kepak

Im Zentrum des Verpackungsprozesses stehen bei dem Fleischverarbeiter vier Haupt-Vakuumverpackungslinien. Jede Linie ist mit Kammer-Vakuumverpackungsmaschinen ausgestattet, die vor der Abdichtung die Luft aus der Verpackung entfernen. In jedem Zyklus werden Fleischportionen in Barrierebeutel gelegt und in die Kammer transportiert. Dann schließt sich der Maschinendeckel, um die Kammer abzudichten. Eine ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpe evakuiert zusammen mit einem Vakuum-Booster die Luft, bis das erforderliche Vakuumniveau erreicht ist. Anschließend dichten Schweißmaschinen die Beutel hermetisch ab. Danach wird die Kammer wieder auf Atmosphärendruck gebracht, und die fertigen Verpackungen werden zur weiteren Verarbeitung entnommen. 

Den Sauerstoff zu entfernen, verlängert die Haltbarkeit des Fleisches, verhindert Verderb sowie Oxidation und sorgt dafür, dass Farbe, Textur und Geschmack so bleiben, wie die Kunden es erwarten. Stillstandszeiten oder ungleichmäßige Vakuumleistung hätten direkte Auswirkungen auf Produktionsziele und Produktqualität. 

„Unsere Verpackungsmaschinen laufen normalerweise von sechs bis mindestens sechzehn Uhr“, erklärt Malcolm Baillie, Engineering Manager bei Kepak. „Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Vakuumversorgung sind entscheidend, um das Produkt zu verarbeiten.“

Die Herausforderung

In der Vergangenheit liefen die Vakuumpumpen bei Kepak mit einer festen Drehzahl von 50 Hz in einem bedarfsunabhängigen Dauerbetrieb. Selbst wenn die Verpackungskammern stillstanden und kein Vakuum benötigt wurde, verbrauchten die Vakuumpumpen dieselbe Menge an Energie. Mit Ecotorque wurde eine intelligente Drehzahlsteuerung implementiert, die diese Dynamik veränderte. Durch Anpassung des Saugvermögens in Echtzeit verlangsamt das System seine Leistung oder schaltet in Leerlaufphasen in den Eco-Modus. Dadurch werden nicht nur unnötiger Energieverbrauch und CO₂-Emissionen gesenkt, sondern auch der mechanische Verschleiß reduziert, da die Vakuumpumpen nicht mehr durchgehend bei voller Drehzahl laufen.

So hat sich eine scheinbar kleine Veränderung schnell als große Effizienzsteigerung erwiesen. Bei Vakuumpumpen, die während langer Produktionsschichten kontinuierlich in Betrieb sind, führte die Optimierung der Stillstandszeiten zu erheblichen Kosteneinsparungen sowie höherer operativer Effizienz und Nachhaltigkeitsgewinnen.

Einsparpotenzial im Vakuumsystem erkennen und messen

Bei einem Besuch im Werk von Kepak erkannten die Experten von Busch, dass sich der Energieverbrauch des Vakuumsystems senken lässt. Anstatt eine theoretische Lösung zu präsentieren, schlugen sie eine praktische Demonstration vor: die Installation von Ecotorque an einer der Kammer-Verpackungsmaschinen, sodass der Effekt direkt gemessen werden kann. Baillie berichtet: „Sie hatten Daten und einen Versuchsplan dabei, um den tatsächlichen Energieverbrauch vor und nach der Installation zu messen, damit wir den Unterschied selbst sehen konnten.“

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Der Test umfasste die Einrichtung eines Stromzählers zur Überwachung des Grundenergieverbrauchs über einen Zeitraum von einer Woche. Anschließend wurde Ecotorque installiert, sodass die Drehschieber-Vakuumpumpe ihre Drehzahl dynamisch an den tatsächlichen Vakuumbedarf anpassen konnte. Eine zweite Messwoche lieferte den Vorher-Nachher-Vergleich. „Das Technikteam von Busch blieb vor Ort, um die VSD-Steuerungen so abzustimmen, dass sie perfekt mit dem Maschinenzyklus synchronisiert waren“, fügt Baillie hinzu. „Diese praktische Unterstützung war für uns sehr wertvoll.“

Nachweisliche Verbesserung der Energieeffizienz

Die Daten sprachen für sich: Der Testlauf in der Fabrik zeigte, dass der wöchentliche Energieverbrauch um mehr als 64 Prozent zurückging. In der laufenden Produktion wurden Energieeinsparungen von rund 26 Prozent erzielt. Der größte Einfluss zeigte sich während der Pausen: Dank des Eco-Modus sank der Energieverbrauch um erstaunliche 94 Prozent, da die Vakuumpumpe keinen Strom mehr verbrauchte, wenn kein Vakuum benötigt wurde. 

Zuvor betrug die durchschnittliche Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe in der laufenden Produktion 16 Kilowatt. Nach der Installation sank sie auf 11,8 Kilowatt. In der gesamten Versuchswoche beliefen sich die Einsparungen somit auf rund 903 Kilowatt. Basierend auf einem Energiepreis von 23 Pence pro Kilowattstunde ergibt sich daraus ein Wert von rund 207 Pfund Sterling. Bei und 50 Produktionswochen im Jahr entspricht dies jährlichen Einsparungen von rund 10.350 Pfund Sterling für eine Maschine, was etwa 11.887 Euro entspricht. „Die Prognosen von Busch waren bereits vielversprechend“, so Baillie. „Aber die tatsächlichen Versuchsergebnisse waren noch besser.“

Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Maschinen verlängert

Neben den Energieeinsparungen ergaben sich weitere Vorteile. Da die Vakuumpumpen nicht mehr durchgehend bei voller Drehzahl laufen, sind Schieber, Lager und andere Bauteile einer geringeren mechanischen Abnutzung ausgesetzt. Niedrigere Öltemperaturen verlangsamen den Ölverschleiß, was zu längeren Serviceintervallen und geringeren Wartungskosten führt. Gemeinsam steigern diese Maßnahmen die Gesamtzuverlässigkeit und erhöhen die Verfügbarkeit, weil die Vakuumpumpen seltener ungeplant gewartet werden müssen. 

Ecotorque bietet darüber hinaus die Option, die Drehzahl bei Bedarf auf bis zu 60 Hertz zu erhöhen. Das bedeutet, dass bei einer Produktionssteigerung dieselbe Vakuumpumpe bis zu 20 Prozent mehr Leistung liefern kann, ohne dass zusätzliche Investitionen in neues Equipment notwendig sind.

Nachhaltigkeitsziele vorantreiben

Die Optimierung der Maschinen trägt außerdem dazu bei, das Unternehmen nachhaltiger zu machen, wie Baillie erläutert: „Mit diesem Projekt sparen wir nicht nur Energie, sondern reduzieren auch unseren CO₂-Fußabdruck pro Verpackung.“ 

Nach dem erfolgreichen Test hat Kepak Ecotorque an weiteren geeigneten Vakuumpumpen vor Ort installiert und plant, die Lösung auf andere Unternehmensstandorte auszuweiten, um die Vorteile konzernweit zu vervielfachen. „Dieses Projekt hat sich schnell amortisiert und passt perfekt in unsere umfassendere Effizienzstrategie“, fasst Baillie zusammen.

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