Kleiner Umrichter von Mitsubishi, große Wirkung 1

Ob Klassiker wie Vanille, Erdbeere, Schokolade oder experimentelle Sorten wie Orange-Basilikum, Lindenblüte-Karamell oder Sauerrahm-Kresse – Hauptsache cremig und fest ist das Speiseeis im Eiscafé. Auf der Zunge zart schmelzend soll es intensiv aber natürlich im Geschmack und bloß nicht wässrig sein. Die traditionelle Speiseeisherstellung der Eiskonditoren ist echte Handwerkskunst. Spezielle Eismaschinen sorgen im automatisierten Verfahren für entsprechend hohe Qualität. Auf keinen Fall darf die Eisproduktion ungeplant stoppen. Denn fällt der Motor des Rührwerks aus und unterbricht dadurch den Knet- und Gefrierprozess, ist das Milcherzeugnis nicht mehr zu verwenden. Nicht nur Zutaten wie Milch und Geschmacksmittel, sondern auch Wasser und Strom sind dann verschwendet. Um diese Problematik endgültig zu beheben, setzt die Firma Kälte-Rudi, Marktführer im Segment der Speiseeismaschinen, zunächst versuchsweise einen kompakten Mitsubishi Electric Frequenzumrichter der FR-E700 Serie in ihren Diagonal-Freezer ein. Der leistungsstarke, zuverlässige Umrichter überzeugt nicht nur mit integriertem Kippschutz. Deshalb hat sich das Unternehmen dazu entschlossen, fortan seine Eismaschine serienmäßig mit der Mitsubishi Electric Komponente auszustatten. Der Einsatz des Umrichters in anderen Anlagen des Maschinenbauers ist in Planung.

Kraftakt für den Antrieb

Diagonal-Freezer

Der Diagonal-Freezer, die Speiseeismaschine von Kälte-Rudi, zeichnet sich durch seine patentierte Bauweise mit diagonal eingebautem Produktionszylinder und dem Rührwerk mit Knetfunktion aus.

Speiseeis ist ein schwer zu verarbeitendes Material, das den Antrieb oft bis zum Anschlag fordert. Im Vergleich zum Eis aus der Packung vom Supermarkt  ist handwerklich hergestelltes Speiseeis wesentlich fester, idealerweise mit einem sehr viel geringeren Wasseranteil. Rührt die Maschine mehrere Liter Eismasse, bleibt das Eis nur aufgrund der Bewegung „flüssig“. Fällt das Rührwerk aus, wird aus der zähflüssigen Masse ein fester Eisklotz. Um ihn aus der Maschine zu lösen, müsste man ihn auftauen. Wie jedes Milchprodukt lässt sich einmal aufgetautes Speiseeis nicht mehr einfrieren, da sich durch diesen Vorgang zum Beispiel Salmonellen bilden können. Bleibt der Motor unplanmäßig während des Rührprozesses stehen, ist das Produkt also nicht mehr zu verwenden. Der Eiskonditor muss sämtliche Zutaten sowie Energie für den Antrieb und Wasser zur Reinigung abschreiben.

Kippschutz bei Überlast

KippschutzUm dieses immer wiederkehrende Problem endgültig zu lösen, machen die Automatisierungsexperten von Mitsubishi Electric dem Maschinenbauer den Vorschlag, Umrichter der FR-E700 Serie zu testen. Der integrierte Kippschutz soll dafür sorgen, dass das Rührwerk auch dann weiterdreht, wenn der Motor im Überlastbereich arbeitet. Dazu regelt der Umrichter die Ausgangsdrehzahl kurzfristig zurück. Kälte-Rudi stattet zunächst einen Prototyp mit einem FR-E740 aus und führt zahlreiche intensive Tests durch.

Markus Moosmann erklärt: „Höchste Qualität und Leistung sind Grundlagen unserer Firmenphilosophie. Deshalb waren wir auch offen für einen Testlauf der Mitsubishi Electric Frequenzumrichter, denn sie sollen die Effizienz und Verfügbarkeit unserer Maschinen steigern. Die Tests haben gezeigt: Durch den Kippschutz lassen sich Überlasten gezielt regulieren. Geht der Motor tatsächlich einmal in den Überlastbereich, arbeitet der Umrichter mit reduzierter Drehzahl weiter. Die Eismasse bleibt also in Bewegung und damit erhalten.“

Mit der Umrüstung auf die FR-E700 Serie läuft die Maschine jetzt auch im Grenzbereich der Motorleistung weiter. Dadurch haben sich Maschinenverfügbarkeit und Produktionseffizienz verbessert. Somit trägt der ressourcenschonende Umrichter indirekt zu Einsparungen von Zutaten, Strom- und Wasserverbrauch bei. Dies ist vor allem für kleinere Betriebe wie Eiscafés ein wichtiger Punkt.

Das gewisse Extra

Diagonal-Freezer ModellenIn den Diagonal-Freezer Modellen setzt Kälte-Rudi den FR-E720 im 200- bis 240-Volt-Betrieb ein und den FR-E740 für 380 bis 480 Volt. Die FR-E700 Serie deckt einen Leistungsbereich von 0,55 bis 7,5 Kilowatt ab und hält hohen thermischen Belastungen von bis zu 105 Grad Celsius stand. Die sensorlose Strom-Vektor-Regelung ermöglicht ein besonders hohes Drehmoment größer 1:200 speziell bei Prozessstart und -ende. Die Drehzahl lässt sich über einen großen Bereich exakt einstellen. Zusätzlich verfügt die Serie mit der optionalen Kommunikationskarte FR-A7N über eine Profibus-Anbindung. Karte samt Abdeckung lassen sich problemlos und schnell an den Umrichter anstecken.

Neben dem Kippschutz sorgt der Umrichter für eine messbare Energiereduzierung von je nach Anlage und Konfiguration zwischen 15 und 40 Prozent. „Eine mögliche Stromersparnis von maximal 40 Prozent ist bei Motoren von bis zu sechs Kilowatt durchaus ordentlich“, bemerkt Markus Moosmann und führt weiter aus: „Die Mitsubishi Electric Komponente ist deutlich ausgereifter als das Konkurrenzprodukt, das wir bislang im Einsatz hatten. Integration, Handhabung und Erweiterung um optionale Zusatzfunktionen wie den Profibus-Anschluss sind per Stecksystem kinderleicht. Außerdem sind die Produkte sehr stabil und haben uns auch unter härtesten Einsatzbedingungen überzeugt. Der Service von Mitsubishi Electric ist sehr kundennah und problemorientiert. Die Mitarbeiter verfügen über hohe technische Kompetenz und reagieren umgehend auf unsere Anfragen. Die hohe Verfügbarkeit der Produkte spricht für sich. Außerdem deckt das weltweite Servicenetz von Mitsubishi Electric alle unsere Märkten ab, was bei Bedarf ein großer Vorteil ist.“

Funktionale Anforderungen erfüllt

Safety-Off-Funktion nach EN12855Die Netzwerkfähigkeit mit Profibus-Anbindung war für Kälte-Rudi besonders wichtig. Denn dadurch können die Maschinenbau-Experten jederzeit den Betrieb des Umrichters in Echtzeit überwachen. Sollte sich ein Problem bei Umrichter oder Motor abzeichnen, kann der Service-Techniker vor Ort eingreifen. Dazu wird ein einfaches Programmierkabel bequem an das HMI angeschlossen. Ein spezielles Zusatzkabel ist nicht nötig. Über die Software lassen sich Diagnosebausteine programmieren und sofort alle Daten auslesen.

Die integrierte Safety-Off-Funktion nach EN12855 bietet einen hohen Grad an Betriebssicherheit, denn Steuer- und Regelkreis des Umrichters arbeiten unabhängig voneinander. Dadurch ist im Notfall ein sicherer, sofortiger Halt des Rührwerks gewährleistet.

Ausblick in die Zukunft

Diagonal-FreezerKälte-Rudi arbeitet seit Mitte 2012 mit Mitsubishi Electric zusammen. Der Diagonal-Freezer ist mittlerweile serienmäßig mit Umrichtern der FR-E700 Serie ausgestattet. Eine Erweiterung der Zusammenarbeit ist in Planung. Die Testergebnisse mit einem Pasteurisierer-Prototypen, der ebenfalls mit einem FR-E720 läuft, sind bereits so zufriedenstellend, dass die serienmäßige Ausstattung dieser Anlagenreihe noch im laufenden Jahr 2014 anvisiert ist. Dabei handelt es sich um eine Kompletterneuerung der Maschine, denn bisher war ein Frequenzumrichter im Pasteurisierer nur als kostenpflichtige Option erhältlich. Aufgrund der Leistungsfähigkeit und Stabilität der Umrichter kann bei gleichbleibender Leistung eine kleinere Motorengröße verwendet werden, was zu Kosten- und Energieeinsparungen führt. Im nächsten Schritt ist die Umrüstung des Cremekochers vorgesehen. Dazu soll demnächst ein Prototyp erstellt werden. Mittelfristig plant Kälte-Rudi zudem, das Bedienpanel und möglicherweise auch die Steuerung auf Mitsubishi Electric umzustellen.
Maschinenbauer Kälte-Rudi hat außerdem mit der Entwicklung einer Speiseeis-Abfüllanlage begonnen. Damit können Eiskonditoren ihre klassischen und extravaganten Eiskreationen abgepackt für den Heimverzehr anbieten. Auch dabei will das Unternehmen eng mit Mitsubishi Electric zusammenarbeiten. „Die Abfüllanlage ist eine komplett neue Erfindung, die es so am Markt noch nicht gibt. Da werden die Automatisierungsexperten von Mitsubishi Electric zeigen können, was sie entwicklungstechnisch drauf haben. Denn hochwertiges, festes Speiseeis verkaufsfertig in ein Paket abzufüllen, ist durchaus eine Herausforderung“, so Markus Moosmann.

www.mitsubishielectric.de