Ein-Zimmer-Lösung

Prozessautomation

Maschinen/Anlagen - Die bei Mars Deutschland seit den 80er-Jahren betriebene CIP-Reinigungsanlage war technisch überholt, doch für sie gab es keinen Ersatz von der Stange. Endress+Hauser, das Ingenieurbüro Täschner und der Ventilspezialist Gebr. Rieger haben gemeinsam eine Turn-Key-Lösung erarbeitet und realisiert, die auf den verfügbaren 16 Quadratmetern Platz hat.

01. Oktober 2013

Lägen alle Mars-Schokoriegel, die in Deutschland pro Jahr verspeist werden, in einer Reihe hintereinander, so würden sie zweimal die Welt umspannen. Alle werden in Viersen am Niederrhein hergestellt; 10.000 Snacks pro Minute.

Mars Deutschland ist eine Tochterfirma des amerikanischen Familienunternehmens Mars, Incorporated, das zu den weltweit führenden Markenartikelherstellern gehört. Mit den Geschäftsbereichen Schokolade, Heimtiernahrung, Lebensmittel, Getränke, Kaugummi & Süßwaren sowie Pflanzenpflege erzielte Mars in Deutschland 2012 einen Umsatz von rund 1,8 Milliarden Euro und beschäftigt etwa 2.200 Mitarbeiter. Im Werk Viersen werden die bekannten Schokoriegel Twix und Balisto, sowie die Komponenten Maltesers Teasers und Dove für Celebrations hergestellt.

Bereits in der Vergangenheit konnten aus der Partnerschaft zu Endress+Hauser zahlreiche Projekte erfolgreich umgesetzt werden. Von der Standardisierung der Messtechnik mit einem schlanken Ersatzteilkonzept über das Instandhaltungs-Management bis zum Energie-Monitoring nutzte man in Viersen das Know-how des Prozessautomatisierers. Auch anspruchsvolle Applikationen, wie etwa die Funktionsüberwachung einer Gleitringdichtung in einem Produktionsmischer durch den glasfreien Trübungssensor OUSAF11, konnten gelöst werden.

Die Herausforderungen des Turn-Key-Projekts

Der Bedienkomfort der alten CIP-Anlage war technisch überholt. Ihre Wartung wurde immer zeitintensiver. Gleichzeitig stieß sie durch den jahrzehntelangen Erfolgskurs der Mars-Schokoriegel-Marken an ihre Kapazitätsgrenzen. Um die Produktionskapazitäten weiter steigern zu können, bot sie kein Optimierungspotenzial bezüglich der Reinigungseffizienz mehr. Dieses galt auch für den Energie- und Reinigungsmittelverbrauch. Sie war das Nadelöhr, das der Zukunft im Wege stand.

Ein internes Projektteam stellte den Anforderungskatalog im Hinblick auf Arbeitssicherheit, Ökologie und Wirtschaftlichkeit zusammen. Zur Überprüfung der Altanlage wurden Endress+Hauser und das Ingenieurbüro Täschner zu Rate gezogen. Nach kritischer Betrachtung der Gesamtsituation war klar, dass eine Überarbeitung beziehungsweise Modernisierung die Kosten einer Neuanlage weit überschreiten würde. Das erste Konzept, das einen Neubau außerhalb des bestehenden Gebäudes vorsah, wurde aus Platz-, Zeit- und Kostengründen verworfen. So blieb nur die Möglichkeit, die Neuanlage exakt am alten Platz auf 16 Quadratmetern (8 x 1,75 Meter) zu installieren.

Das Mars-Projektteam fand am Markt niemanden, der sich diesen Herausforderungen stellte. Entweder konnten CIP-Standardanlagen aus Platzmangel nicht an alle bestehenden Rohrleitungssysteme angebunden werden oder die angebotenen Leistungspakete enthielten nicht alle Anforderungen eines Turn-Key-Projekts: Aufbau, Inbetriebnahme, Einweisung, Zertifikate und Erstanlagenkalibration mit Validierung des Reinigungsprozesses.

Endress+Hauser stellte sich als Projektverantwortlicher mit dem Ingenieurbüro Täschner und der Gebr. Rieger GmbH diesen besonderen Herausforderungen.

Konzept der Turn-Key-CIP-Anlage

War die Altanlage das Nadelöhr hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, so erwies sich ihr Aufstellungsort als Nadelöhr für die Neuanlage. Doch das Ingenieurbüro Täschner fand die richtige Lösung: Durch langjährige Projekterfahrung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie war man mit der Leistungsfähigkeit des zur Neumo-Ehrenberg-Gruppe gehörenden Ventilspezialisten Gebr. Rieger bestens vertraut. Deren Lösungsvorschlag, mit Doppelstocktanks und dem so genannten »Reinigungsverteil-Igel« das Platzproblem in den Griff zu bekommen, fand den Zuspruch aller Beteiligten.

Der Reinigungsverteil-Igel ist eine besondere Ventilkonstruktion und der Schlüssel dazu, um alle im CIP-Prozess benötigten Medien auf engstem Raum intelligent in die bestehenden Produktionsbereiche zu leiten. Diese lassen sich in vier Reinigungskreise einteilen: die Teigabteilung, die Karamellbühne, den Rohstoff- und den Milchbereich. Drei dieser Verteil-Igel wurden in der Anlage verbaut.

Die bisherige Reinigungsstrategie der »verlorenen Reinigung«, das heißt dem Verwerfen der gebrauchten CIP-Medien, haben die beteiligten Partner aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen auf eine Stapelreinigung umgestellt. Eine Entscheidung, die jedoch das Platzproblem zusätzlich forcierte.

Insgesamt besteht die Neuanlage aus drei Tanks: ein Vorlagebehälter für Lauge beziehungsweise Desinfektionsmittel, ein Frischwasser- und ein Stapelwassertank. Das neue verfahrenstechnische Konzept erlaubt es nun, zeit- und kostenoptimal zu reinigen. Trotz der sehr kompakten Bauweise der CIP-Neuanlage sind alle sicherheitstechnischen sowie wartungsrelevanten Komponenten frei und schnell zugänglich.

Das Gesamtverfahren der CIP-Anlage gemäß den spezifischen Anforderungen der Mars GmbH hat das Ingenieurbüro Täschner in Zusammenarbeit mit der Gebr. Rieger GmbH entwickelt. Auch die Integration der übrigen Anlagenkomponenten von Drittlieferanten, wie Plattenwärmetauscher, Dosierstation, Pumpen und weiterer Ventile, fiel in diesen Aufgabenbereich.

Wegen der vorgegebenen Umstellungszeit im Viersener Mars-Werk musste die komplette Anlage von der Gebr. Rieger GmbH in deren Aalener Werkhallen montiert werden. 3D-Modelle und Konstruktionszeichnungen dienten dem Mars-Projektteam als Vorschau auf die gesamte CIP-Anlage. Ausgeliefert wurde sie letztendlich vormontiert auf zwei Grundgestellen.

Technische Ausstattung

Zur Erfassung der Durchflussmengen und der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten der CIP-Medien, sowie zur Dosierung von Lauge und Desinfektionsmitteln kommen insgesamt drei magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte Promag P zum Einsatz. Die Chemievorratsbehälter werden wiegetechnisch überwacht, um die Leermeldung rechtzeitig vorausbestimmen zu können und entsprechenden Nachschub planen zu können.

Die Leitfähigkeitsmessung der Medien im Vor- und Rücklauf übernimmt der Smartec S. Zusätzlich sorgt im Rücklauf der Trübungssensor OUSAF11 für die optimale Phasentrennung. Die Druck- und Füllstandmessungen übernehmen ein Deltapilot S und ein Cerabar M, die Temperaturmessungen vier Omnigad-M-Sensoren. Für die Grenzstandmessung und Überfüllsicherung sind acht Liquiphant T verbaut.

Vor-Ort werden die Messwerte am Memograph M visualisiert und gespeichert. Die Steuerung übernimmt ein ControlLogix-System von Rockwell Automation. Der gesamte Projektumfang umfasste neben dem Basic Engineering die Hardware- und Softwareplanung, die Visualisierung (HMI/SCADA-Software Cimplicity) und die Schaltschrankfertigung.

Zum Turn-Key-Paket gehörte auch neben Montage und Inbetriebnahme der Software-Acceptance-Test (SAT) und die Anlagenoptimierung nach vorangegangener Kalibration.

Das Familienunternehmen Mars hat fünf Prinzipien als Eckpfeiler seines Handelns, um etwas zu bewirken: Qualität, Verantwortung, Gegenseitigkeit, Effizienz und Freiheit. Betrachtet man das Turn-Key-CIP-Projekt rückblickend, so hat jeder Beteiligte festgestellt, dass diese Prinzipien auch bei der Realisierung und Umsetzung des Projekts befolgt worden sind.

Hohe Qualitätsansprüche erfüllt

Alle von Mars gestellten Anforderungen konnten im gesteckten Zeitrahmen mit hoher Qualität erfüllt werden. Endress+Hauser hatte zwar die Projekt-Gesamtverantwortung übernommen, bekam den Auftrag aber nur aufgrund des durch die gegenseitige Partnerschaft gewachsenen Vertrauens. Diese Gegenseitigkeit bestimmte ebenso die Zusammenarbeit mit den beteiligten Partnern Täschner und Rieger.

Die neue CIP-Anlage erreicht alle kalkulierten Einsparungspotenziale in Bezug auf Zeit, Chemikalien-, Wasser- und Energieeinsatz und arbeitet deutlich effizienter als die alte. Das Projekt war nicht zuletzt auch deshalb erfolgreich, weil die beteiligten Partner sich die Freiheit ge-nommen hatten, einen kreativen Lösungsvorschlag zu unterbreiten und sich nicht durch die äußerst beengten Platzverhältnisse entmutigen ließen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2013