Reportage

Kosten senken durch Energiesparen

Der Backprozess gehört zu den energieintensivsten Produktionsschritten: Ofenbauer optimieren Backergebnisse und Energiebilanz

Bis zu 30 Prozent eingesetzter Energie lassen sich durch die mathematisch berechnete Optimierung der Wärmeübertragung (Führung der Heizgase) bei Öfen von W&P einsparen.

Die Anforderungen an moderne Backöfen sind groß: hohe Leistungen, niedrige Energiekosten und gleichbleibend hohe Backqualität stehen im Vordergrund. Die Hersteller bieten heute eine Vielzahl von Ofensystemen mit unterschiedlichsten Heizsystemen an, die laut Beschreibungen meist alle universell einsetzbar sind. Ein Anspruch, der vor dem Hintergrund der breiten Produktpalette in Handwerksbäckereien und Backbetrieben kaum erfüllbar scheint. Fachleuten wie Dieter Knost von Werner & Pfleiderer (W&P) ist das Dilemma bekannt. In seinem Fachvortrag auf der diesjährigen Wissenschaftlichen Informationstagung der Berlin-Brandenburgischen Gesellschaft für Getreideforschung e.V. machte er auf einen interessanten mathematischen Lösungsansatz aufmerksam.

Arten der Wärmeübertragung

Backöfen übertragen die Energie an die Backware hauptsächlich durch Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung. Abhängig von der Art der primär oder sekundärseitig eingesetzten Wärmeträger zur Beheizung der Radiatoren oder Wärmetauscher weist deren Prozess-Temperaturniveau unterschiedliche Gradienten zur Backraumtemperatur auf und trägt auf diese Weise zum spezifischen Backcharakter des Wärmeträgers bei. Für das Backklima im Ofen ist dabei zusätzlich die bauartbedingte Lage der Radiatoren im Backraum von Bedeutung. Das erklärt, warum der eine Wärmeträger vermeintlich „trockener“ backt, als der andere.

Mathematik für beste

Backergebnisse

Fest steht, dass sich die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten der Wärmeübertragung bei unterschiedlichen Produkten und Arbeitsabläufen auch unterschiedlich auswirken. Dieter Knost zeigte in seinem Vortrag auf, wie sich die auf der Basis eines mathematischen Modells über den Backprozess gewonnen Erkenntnisse einsetzen lassen, um die technischen Unterschiede der heute verfügbaren Heizsysteme gezielt zu nutzen und so einen gewünschten Produktionscharakter zu erreichen. Auf Basis einer genau definierten und ggf. auch empirisch ermittelten Ziel-Back-Kurve kann der Ofenbauer die erforderlichen Heizzonen (Heizphasen) unter Umständen sogar durch eine Kombination verschiedener Wärmeträger mit ihren spezifischen Vorteilen so kombinieren, dass der gewünschte Temperaturverlauf über der Backzeit gut nachgebildet werden kann. Einmal eingestellt, sind aus Sicht des Experten diese Prozessverläufe dann sicher beherrschbar und garantieren eine gleich bleibende Qualität im Backergebnis. Der renommierte Herstellerbetrieb W&P rät deshalb, die Ofenkonfiguration streng am spezifischen Prozessverlauf der Backkurve zu orientieren.

Energierückgewinnung

In Anbetracht steigender Preise für fossile Brennstoffe standen neben Innovationen im Backofenbau auch Möglichkeiten der Energierückgewinnung an Ofenanlagen und der Einsatz von erneuerbaren Energien im Mittelpunkt des diesjährigen Fachforums der Berlin-Brandenburgischen Getreideforschungsgesellschaft e.V. Joachim M. Meier und Dirk-Siegfried Hübner von der Heuft Thermo-Öl GmbH & Co. KG erläuterten dem Auditorium ihre Problemlösungen.

Grundsätzlich sind alle Hersteller daran interessiert, den Energieverbrauch ihrer Öfen in den Grenzen der gegebenen Möglichkeiten zu reduzieren. Die Verluste durch die verschiedenen Ofensysteme sind stark beeinflusst durch Wirkungsgrade und die unterschiedlichen Möglichkeiten der Energieübertragung. In den Bäckereien entfällt ein traditionell großer Anteil des Energieverbrauches auf den Backprozess. Energieeffizient betrachtet ein teures Verlustgeschäft, denn für die Erhitzung des Teiglings werden nur etwa 35 Prozent davon benötigt. Trotz dieses Dilemmas lassen sich physikalische Prozesse, für die eine erhebliche Energiemenge benötigt wird, nicht einfach außer Kraft setzen. Jeder Versuch, an den Stellrädern des Backprozesses zu drehen, bedeutet in praxi zumeist eine signifikante und damit unerwünschte Prozess- und Produktveränderung.

Wärmespeicher Thermoöl

Eine sinnvolle Lösung sah Joachim M. Meier von Heuft in einer Optimierung der Wirkungsgrade und Energieübertragungswege. Dem Bäcker stehen heutzutage unterschiedliche Ofensysteme zur Verfügung. Eine Entscheidung für den Wärmeträger Thermoöl sei nicht nur aus backtechnischer Sicht, sondern auch unter Aspekten der Energiereduzierung eine äußerst wirtschaftliche Wahl, betonte der Referent. Thermoöl besitzt das dichteste Speicherverhalten aller Wärmeträger und kann somit die Wärme schnell wieder an den Prozess abgeben, wodurch sich nur ein minimaler Unterschied zwischen Wärmeträger- und Backraumtemperatur ergibt. Der Energieumsetzungsprozess eines Thermoöl-Ofens bietet außerdem auch hervorragende Möglichkeiten, einen Großteil (ca. 42%) der zum Backprozess benötigten Primärenergie zurück zugewinnen. So kann z.B. die vorhanden Restwärme des Rauchgases (ca. 10%) sowie das beträchtliche Potenzial der im Schwaden gebundenen Verdampfungswärme (ca. 20 %) genutzt werden. Beim Einsatz eines Wärmerückgewinnungssystems muss vorab allerdings sichergestellt werden, dass weder dessen Betrieb noch dessen Nichtbetrieb das Back- und Produktionsverhalten des Ofens beeinflussen.

Wegen der steigenden Preise für fossile Brennstoffe wie Öl und Gas einerseits und dem zunehmenden Umweltbewusstsein der Gesellschaft andererseits hat Heuft einen Biomasse-Thermoöl-Heizkessel entwickelt. Gerade in waldreichen Regionen wie Bayern und Österreich, sind Bäcker zunehmend daran interessiert, die vorhandenen Möglichkeiten ökonomisch und ökologisch zu nutzen.

Regenerative Energie

Dirk-Siegfried Hübner machte im zweiten Vortragsteil auf die Vorteile aufmerksam. Nachwachsende Energieträger wie Holz sind auf kurzen Transportwegen erhältlich, können sicher gelagert werden und sind im Vergleich zum Strom- bzw. Gasbezug versorgungssicher. Die Verwendung von Biomasse als Energieträger garantiert speziell Bio-Backbetrieben ein ganzheitliches Produktionskonzept.

Im Vergleich zu einem konventionellen Thermoöl-Heizkessel sind die Anschaffungskosten für die Biomasse-Variante zwar doppelt so hoch, amortisieren sich aber aufgrund der hohen Wirtschaftlichkeit innerhalb weniger Jahre. Außerdem machte der Referent auf mögliche Fördermittel aus den Umweltfonds der Länder und Kommunen aufmerksam.