Ralf Dunker, Jürgen Lessing
Die ersten CCC-Kühler kommen bei Hans Kupfer & Sohn Wurstspezialitäten zum Einsatz. Dort bestand der Wunsch, die Kühlung im Produktionsbereich zu verbessern. Der Vermehrung von Verderbnis- oder Krankheitserregern sollten Temperaturen um etwa 0 °C Einhalt gebieten. Außerdem strebte der Hersteller an, die Zahl der Keime in der Produktion zu minimieren. Die Motive waren höhere Qualität des Produkts und verringerter Aufwand für Desinfektion und Reinigung der Arbeitsumgebung. Da die mit der Nassreinigung einhergehenden Stillstandszeiten den Produktionsprozess oft für Stunden unterbrechen, wünschte das Unternehmen als Alternative zu den bisher eingesetzten Deckenkühlern eine unterbrechungsfreie Kühlung, die zu weniger Keimen in der Produktion führt. Abhängig von der Keimzahl sollten Art und Häufigkeit der Reinigung neu definiert werden.
Die neue Lösung hatte zudem folgende weitere Anforderungen zu erfüllen: Die Mitarbeiter sollten keiner Zugluft ausgesetzt werden. Gefragt war ein Konzept, das die Abstimmung der Luftgeschwindigkeit und der Luftverteilung zulässt. Die Kühlleistung sollte die durch Mitarbeiter und Maschinen bedingten Kühllasten decken. Aus hygienischen Gründen war eine Lösung außerhalb der Halle gefragt. Herabtropfen von Kondenswasser wird so vermieden, die Reinigung der Kältetechnik vereinfacht. Abtauzyklen dürfen keinen Einfluss auf die Kühlleistung haben.
Diesen Wünschen lässt sich mit einem modifizierten Lüftungsgerät nachkommen, das Abtauzyklen im Kühlbetrieb vornehmen kann. Eine solche Lösung war am Markt nicht verfügbar und wurde speziell für die Fleischfabrik entwickelt. Den CCC-Wechselkühler (Continuous Central Cooling) haben Unternehmen der GEA Lufttechnik und der GEA Kältetechnik auf Basis eines Patents für diese Pilotanwendung umgesetzt. Derzeit sind vier CCC-Geräte in dem Pilotprojekt im Einsatz. Sie bedienen eine Linie mit Schneide- und Verpackungsmaschinen, die in ähnlicher Form auch in einer benachbarten Halle stehen. So können vergleichende Messungen zur Luftqualität (Keimzahl) und Kühlwirkung angestellt werden.
Der CCC-Kühler ist ein modifiziertes Zentrallüftungsgerät mit gehobener Hygieneausstattung und Filtern. In seinem Innern stehen zwei Wärmeaustauscher zur Verfügung. Beide Wärmeaustauscher befinden sich ständig im Luftstrom, wobei einer die Luft kühlt, während der andere sich im Abtaubetrieb befindet. Die Installation der Geräte erfolgte in einem Zwischengeschoss. Kühle Luft gelangt über ein Schlauchsystem in den Raum und kann gezielt geführt werden; Reinigungs- und Wartungsarbeiten an der Kühltechnik finden abseits des Produktionsprozesses statt.
Als Kältemaschine wurde ein Flüssigkeitskühlsatz von GEA Grasso ausgewählt, der mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak arbeitet. Die Kältemaschine wiederum kühlt den Kälteträger Tyfoxit 1.15 (-6 °C/-10 °C). Die Kälteleistung beträgt 900 kW bei der Sollvorlauftemperatur.
Die Zentrallüftungsgeräte basieren auf Seriengeräten des Typs ATplus und wurden bei GEA Happel hergestellt. Der modulare Aufbau der Geräte erleichtert das Integrieren der Luftführung, die Auswahl geeigneter Filter und das Einbringen vieler Fenster, Wartungsklappen und -türen für eine einfache Reinigung. Die Edelstahlinnenausstattung des Geräts bietet Schmutz und Keimen wenig Haftgrund und entspricht den hohen Hygieneansprüchen. Zugunsten eines Energie sparenden Betriebs setzten die Entwickler einen Radialventilator mit freilaufendem Rad ein. In den CCC-Geräten der Pilotanwendung sind Filter der Klasse F7 eingesetzt, die Partikel mit 1 bis 5 µm zurückhalten können. Sie haben eine Filterfläche von über 50 m² und erreichen 99,8 % Abscheidegrad bei 85,1 % Wirkungsgrad.
Die je zwei Wärmetauscher wurden von der Küba Kältetechnik gefertigt. Die abgestimmte Luftführung im Innern des Zentrallüftungsgeräts gewährleistet, dass die Wärmetauscher gleichmäßig durchströmt werden. Jalousienklappen im Zentrallüftungsgerät lenken den Luftstrom wahlweise zunächst an Wärmetauscher 1 und dann an Nummer 2 vorbei oder umgekehrt. Die Umschaltung erfolgt nahezu ohne Unterbrechung, was den kontinuierlichen Betrieb gewährleistet. Der jeweils in Strömungsrichtung vordere Wärmetauscher wird durch die ihn passierende Luft unter Ausnutzen der Latentwärme von Reif befreit, der hintere übernimmt die Kühlfunktion.
Bei dem Pilotprojekt beträgt die Lufttemperatur am Auslass des Schlauchsystems circa -5 °C. Die Luft wird über dem Arbeitsbereich ausgeblasen und besitzt eine Geschwindigkeit von 0,2 m/s. Beim Herabfallen beschleunigt sie auf etwa 0,4 m/s. Dieser Wert ist von den Mitarbeitern wegen ihrer dicken Arbeitskleidung nicht mehr wahrzunehmen. Am Produkt stellen sich etwa 0 bis 2 °C ein.
Nach rund einem Jahr Betrieb der vier CCC-Kühler kann eine positive Bilanz gezogen werden: In punkto Kühlung überzeugen die Geräte und im Vergleich zu den Deckenkühlern, die in einer ähnlichen Halle des Werks arbeiten, bewirken die CCC-Geräte eine massive Reduktion des Luftkeimgehalts. Messungen im Frühjahr 2005 ergaben: Die Zahl der Keime vor der Trockenreinigung erreichte maximal 32 KBE/m³ (Halle mit Arbeitsraumkühler: 112 KBE/m³). Durch Ionisation der Luft konnte eine Entkeimung stattfinden, die den Maximalwert auf 4 KBE/m³ drückt. Nach der Trockenreinigung stellte sich ein Maximalwert von 24 KBE/m³ ein (Halle mit Arbeitsraumkühler: 112 KBE/m³). Zehn Messungen am Filtervlies ergaben höchstens 35 KBE/cm², die meisten Werte lagen bei etwa 10 KBE/cm². Von 14 Proben an Innenwänden des Zentrallüftungsgerätes waren die meisten negativ, nur drei ergaben Werte bis zu 10 KBE/24 cm².
Die Raumtemperatur in Produktnähe schwankt zwischen 0 und 4 °C innerhalb eines engen Toleranzbands. Die Kerntemperatur des Produkts (hier Kochschinken) vor dem Schneiden lag bei durchschnittlich 1,5 °C, Minimum 1,1 °C und Maximum 2,4 °C. Der Taupunkt läge bei der höchsten gemessenen Luftfeuchtigkeit von 70 % bei –1 °C, so dass ein Beschlagen des Produkts vor dem Verpacken ausgeschlossen ist.
Dank der geringeren Keimkonzentration kann in der Verpackung bei Einsatz des CCC-Kühlers nun auf die tägliche Nassreinigung verzichtet werden. Die aufwändigere Reinigung wird nur noch im wöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Dieser Vorteil wiegt besonders schwer, denn Nassreinigung erfordert anschließendes Trocknen und bedingt mehrere Stunden Stillstand. Der Wegfall der täglichen Nassreinigung führt zu ca. 20 % längeren Maschinenlaufzeiten; die Amortisationszeiten der Produktionsmaschinen verkürzen sich somit auf vier Fünftel.
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Weitere Informationen zu den Zentrallüftungsgeräten
Näheres zu den Wärmetauschern
Seminar Lüftungs- und Klimatechnik
Seminar Kälteerzeugung und Anwendung
