FPS sorgt für Kühlung – und Effizienz

Wenn Verbraucher viel Geld für Lebensmittel ausgeben, erwarten sie eine gleichbleibende Qualität. Und egal, ob der Käufer Artikel für eine Restaurantkarte oder den Familientisch auswählt, Tiefkühlkost ist kaum zu übertreffen, wenn es um die Erhaltung von Nährstoffen und Geschmack geht.

Aber Lebensmittel sind launisch.

"Schon eine geringfügige Änderung der Temperatur oder der Zeit während des Gefrierprozesses kann die Qualität, den Geschmack und die Textur von Lebensmittel beeinträchtigen", sagte Sean Cao, Electrical Engineering Manager, FPS Food Process Solutions. "Die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturregelung – und die Maximierung des Durchsatzes – ist in industriellen Anwendungen von entscheidender Bedeutung."

Als weltweit führender Anbieter von Kühl- und Gefriergeräten für die Lebensmittelindustrie,FPS Food Process Solutions bietet innovative Systeme, die den strengen hygienic design-Anforderungen gerecht werden. Das privat geführte Unternehmen hat sich in den letzten Jahren dank seines guten Rufs in der Lebensmittelindustrie ein zweistelliges Wachstum erarbeitet. FPS hat seinen Hauptsitz in Richmond, einem Vorort von Vancouver, British Columbia, Kanada.

Midstream-Herausforderungen – mal zwei

Vor Kurzem wandte sich ein in Idaho ansässiges Lebensmittel- und Agrarunternehmen, das sich auf gefrorene Produkte in Restaurantqualität spezialisiert hat, an FPS, um eine Lösung zu finden. Aufgrund des Erfolgs seiner Kartoffelproduktreihe plante das Lebensmittelunternehmen, die Produktionskapazität in einer neuen Prozessanlage in Winnipeg zu erweitern.

Die neue Anlage wurde für den Betrieb von zwei Verarbeitungsstraßen konzipiert – eine für Pommes frites und eine für geformte Kartoffelprodukte wie Rösti. FPS erhielt den Auftrag für die Gefrieranlagen in jeder Linie.

"Die beiden Produkte haben völlig unterschiedliche Verarbeitungsanforderungen und erfordern unterschiedliche Gefriertechnologien", erklärte Cao.

Ein Tunnelgefrierer ist für Pommes frites geeignet, die schockgefroren werden. Ein Spiralfroster ist ideal für geformte Kartoffelprodukte, die langsamer gekühlt werden müssen. In beiden Fällen findet der Gefriervorgang mittendrin statt – zwischen Kochen und Verpackung.

"Da sich unsere Gefrieranlagen mitten im Prozess befinden, wirken sie sich sowohl auf vorgelagerte als auch auf nachgelagerte Anwendungen aus", sagte Cao. "Daher sind Zuverlässigkeit der Maschine und Betriebszeit von entscheidender Bedeutung – und wirken sich auf die Produktivität der gesamten Linie aus."

Tatsächlich muss bei einem Ausfall eines Gefriergeräts oft die gesamte Linie gestoppt werden.

Individuelle Lösungen bei jedem Projekt

Wie alle FPS-Gefriergeräte wurden auch die Lösungen für die Kartoffelverarbeitungsanlage individuell auf die spezifischen Anwendungsanforderungen zugeschnitten.

FPS baute den Tunnelgefrierer mit einer Kapazität von 56000 Pfund pro Stunde und den Spiralfroster mit einer Kapazität von 13000 Pfund pro Stunde.

Im Tunnelgefrierer senkt ein Individual Quick Frozen (IQF)-Prozess die Temperatur der frisch blanchierten Pommes frites in etwa 20 Minuten von 190 °F auf 0 °F. Das IQF-Verfahren verwendet ein System aus Kühlschlangen und Lüftern, um kalte Luft zu zirkulieren, während die Pommes frites auf einem Förderband durch den Tunnel transportiert werden.

"Der Spiralfroster basiert auf einem ähnlichen Kühlkonzept, verwendet jedoch ein spiralförmiges Förderband, um das Produkt zu transportieren – und die einzigartige Feuchtigkeit und Textur der Rösti zu erhalten", sagte Cao.

Die Zykluszeit im Spiralfroster beträgt etwa 45 Minuten.

Wartungsfreundliche Konstruktion. Effiziente Steuerung.

Um die Reinigungsfähigkeit und Betriebszeit zu maximieren, minimiert FPS die Anzahl der internen Komponenten, indem diese, wenn möglich, extern montiert werden. Darüber hinaus können alle Elektromotoren extern positioniert werden, um die Haltbarkeit zu verbessern – und die Anzahl der zu reinigenden internen Komponenten zu reduzieren.

Ein wartungsfreundliches, hygienic design ist nur ein Teil der Betriebszeit-Gleichung. Der andere ist ein konsistenter und präziser Luftstrom – und ein bedienerfreundliches Steuerungssystem. FPS baute seine neuen Industriegefriergeräte auf PlantPAx® DCS, einem modernes Prozessleitsystem von Rockwell Automation.

"Unser Kunde standardisierte auf PlantPAx in seiner neuen Prozessanlage", sagte Cao. "Er bat uns, PlantPAx zu verwenden, um die Integration in seinem gesamten Betrieb zu optimieren."

Die Steuerungsplattform für beide Gefriergeräte ist mit einer Allen-Bradley® ControlLogix® 5570 Steuerung ausgestattet. Allen-Bradley PowerFlex® 753 und 525 AC-Antriebe steuern die Lüfter und Förderbänder. Die HMIs basieren auf Allen-Bradley PanelView™-Grafikterminals und die Systeme sind in ein EtherNet,IP™-Netzwerk integriert.

Verschiedene RTD-Sensoren sind in das System integriert, um die Gefrier- und Produkttemperatur zu überwachen. PID-Regelkreise werden verwendet, um die Kältemittelventile und Förderbandgeschwindigkeiten an die Anforderungen anzupassen.

Die Lüftersteuerung ist zentral für den Betrieb beider Gefriergeräte – und entscheidend für die Effizienz.

"Im Tunnelgefrierer steuern die PowerFlex®-Antriebe 22 Lüfter", sagte Cao. "Die präzise Anpassung der Lüfterdrehzahl an die Prozessanforderungen jedes Rezepts trägt zur Senkung des Energieverbrauchs bei."

Ein intelligenterer Weg zum Systemdesign

Obwohl FPS mit Rockwell Automation Steuerungssystemen sehr vertraut war, war dies erst das zweite Mal, dass das Unternehmen PlantPAx DCS für das Systemdesign einsetzte.

Die bei der ersten Implementierung – einem großen, standortweiten Projekt – gewonnenen Erkenntnisse ließen sich problemlos auf die beiden kleineren Gefriersysteme übertragen.

"Unabhängig vom Projekt wurde die Grundlage für die gesamte Systemprogrammierung bereits in PlantPAx entwickelt", sagte Cao. "Mit anderen Worten: Die PLC- und HMI-Programmierung ist vordefiniert – und die Add-On Instructions (AOIs) und globalen Objekte machen die Konfiguration viel einfacher."

FPS schätzt, dass das PlantPAx-System die Entwurfszeit um etwa 20 % reduziert hat.

"Mit PlantPAx haben wir unseren Prozess optimiert – und die Anforderungen unseres Kunden an ein konsistentes System erfüllt, das die Integration, den Betrieb und die Wartung erleichtert", sagte Cao.

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