Automatisierung von Verpackungsmaschinen: Flexibilität als wichtigste Anforderung
Da die schonende Behandlung von Lebensmitteln im Vordergrund steht, sind der Beeinflussung der Geschwindigkeit also natürliche Grenzen gesetzt. Das Dosieren und Abfüllen pulvriger, körniger, pastöser oder faseriger Lebensmittel, also generell nicht pumpfähiger Substanzen, kann nur bis zu einem bestimmten Grad beschleunigt werden. Selbst bei der Abfüllung von Getränken kann mehr Wirtschaftlichkeit kaum noch durch die Erhöhung der Taktfrequenz erzielt werden.
Das Volumenstrom-Verfahren sorgt hier bereits für höchstmögliche Geschwindigkeit beim Befüllungsvorgang selbst. Bei diesem Verfahren gibt also nicht die bereits erreichte Füllhöhe im Behälter den Takt vor, in dem sich ein Ventil oder eine Düse schließt. Stattdessen werden vorprogrammierte Durchlaufmengen nach einem Gegendruck- oder Niedervakuum-Verfahren mit Hochgeschwindigkeit in Dosen oder Flaschen gefüllt. Weitere Beschleunigung bei gleichzeitiger Wahrung der Produktqualität erzielen die führenden Hersteller von Dosierungsanlagen eher durch technologische Fortschritte im Bereich der Verfügbarkeit, Flexibilität und neue Verfahrensweisen bei der Reinigung von Abfüllanlagen.
Schnelle Anpassung an unterschiedliche Behältergrößen und -formen
Da die Losgrößen der Lebensmittelbranche zunehmend kleiner werden, bemühen sich die Hersteller von Verpackungsmaschinen und Dosieranlagen vor allem um Verbesserungen in der Umrüstung von Dosierschnecken und Füllorganen. Im Idealfall muss eine Dosierungsanlage alle erforderlichen Gebindegrößen bedienen können, die in einer Produktlinie definiert sind.
Die großen Marktführer der Getränkeindustrie können dank entsprechender Produktionsmengen für jedes Einzelprodukt einer Produktlinie mehrere Transportstraßen mit einer je eigenen Füllmaschine auslasten. Bei mittelständischen Getränkeabfüllern besteht hingegen zunehmendes Interesse an Systemen, die ohne zeitintensiven Umrüstungsaufwand verschiedene Behälter bewältigen – indem sie zum Beispiel die digital gesteuerte Höhenverstellung eines Transporttellers oder die Zentrierung unterschiedlicher Behälterformen unter den Dosierungsventilen erlauben.
Kolben-Füllmaschinen für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet
Die Vorentscheidung über das Verfahren zur Befüllung hängt maßgeblich von der dominierenden Eigenschaft des Füllguts ab. Kolben-Füllmaschinen decken außerhalb der Getränkeabfüllung eine große Bandbreite von Anwendungen ab und sind für dünnflüssige bis hin zu pastösen Substanzen geeignet, präzise Mengen in unterschiedliche Behälter zu füllen. Die Portionsgrößen werden mit einem Kolben aus einer Füllkammer in die Behälter gedrückt. Das Verfahren ist für die Hochgeschwindigkeitsanforderungen der Getränkeindustrie weniger geeignet. Allerdings hat es sich als Standardlösung für viele kleine und mittelständische Abfüller bewährt, weil es sehr einfach auf kundenspezifische Anforderungen hin angepasst werden kann. Der weitere Vorteil besteht darin, dass das klassische Vorportionieren in einer Füllkammer ohne das komplexe Zusammenspiel von Sensoren und Aktoren auskommt. Weder die bereits erreichte Füllhöhe des Behälters noch Durchflussmengen haben Einfluss auf die Portionsgrößen. Die entsprechende Feinabstimmung erfolgt also durch die Voreinstellung des Kolbenhubs.
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Schnelle Anpassung an unterschiedliche Behältergrößen und -formen
Da die Losgrößen der Lebensmittelbranche zunehmend kleiner werden, bemühen sich die Hersteller von Verpackungsmaschinen und Dosieranlagen vor allem um Verbesserungen in der Umrüstung von Dosierschnecken und Füllorganen. Im Idealfall muss eine Dosierungsanlage alle erforderlichen Gebindegrößen bedienen können, die in einer Produktlinie definiert sind.
Die großen Marktführer der Getränkeindustrie können dank entsprechender Produktionsmengen für jedes Einzelprodukt einer Produktlinie mehrere Transportstraßen mit einer je eigenen Füllmaschine auslasten. Bei mittelständischen Getränkeabfüllern besteht hingegen zunehmendes Interesse an Systemen, die ohne zeitintensiven Umrüstungsaufwand verschiedene Behälter bewältigen – indem sie zum Beispiel die digital gesteuerte Höhenverstellung eines Transporttellers oder die Zentrierung unterschiedlicher Behälterformen unter den Dosierungsventilen erlauben.
Kolben-Füllmaschinen für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet
Die Vorentscheidung über das Verfahren zur Befüllung hängt maßgeblich von der dominierenden Eigenschaft des Füllguts ab. Kolben-Füllmaschinen decken außerhalb der Getränkeabfüllung eine große Bandbreite von Anwendungen ab und sind für dünnflüssige bis hin zu pastösen Substanzen geeignet, präzise Mengen in unterschiedliche Behälter zu füllen. Die Portionsgrößen werden mit einem Kolben aus einer Füllkammer in die Behälter gedrückt. Das Verfahren ist für die Hochgeschwindigkeitsanforderungen der Getränkeindustrie weniger geeignet. Allerdings hat es sich als Standardlösung für viele kleine und mittelständische Abfüller bewährt, weil es sehr einfach auf kundenspezifische Anforderungen hin angepasst werden kann. Der weitere Vorteil besteht darin, dass das klassische Vorportionieren in einer Füllkammer ohne das komplexe Zusammenspiel von Sensoren und Aktoren auskommt. Weder die bereits erreichte Füllhöhe des Behälters noch Durchflussmengen haben Einfluss auf die Portionsgrößen. Die entsprechende Feinabstimmung erfolgt also durch die Voreinstellung des Kolbenhubs.
Voraussetzungen für die Beschleunigung von Dosierungsprozessen
Präzise Messdaten sind allerdings in einem sehr hohen Maß überall dort erforderlich, wo die Taktung des Abfüllprozesses von Messdaten wie zum Beispiel der Durchlaufmenge oder dem temperaturabhängigen Volumen einer Masse vorgegeben wird. Für die Getränkeindustrie bildet die Schnelligkeit einer Dosierungsanlage immer noch das entscheidende Kriterium. Daher werden hier Technologien bevorzugt, bei denen alle Parameter an die Grenzen getrieben werden: Die Temperatur des durchlaufenden Getränks wird bis zum Abfüllvorgang konstant gehalten, sodass allein die gemessene Durchflussmenge vor der Dosierungsdüse die Taktung des Füllvorgangs regelt. Gleichzeitig sorgen Gegendruck-Verfahren durch den Gasaustausch zwischen Behälter und Füllgut für eine Beschleunigung des Füllvorgangs. Wie in hoch automatisierten Prozessen üblich, sorgt ein umfangreiches Zusammenwirken von Sensorik und Aktorik dafür, dass auch andere typische Fehlerquellen erkannt und korrigiert werden, die zu einem vorübergehenden Anlagenstopp führen könnten: Verunreinigungen oder Temperaturschwankungen des Füllguts, falsche Mischungsverhältnisse oder – ganz schlicht – das Fehlen eines Füllbehälters unter der Düse.
Hygienische Aspekte: Fortschritte bei der Vermeidung von Verunreinigungen
Die Reinigung von Rohrleitungssystemen „in place“, also ohne aufwendige Demontage seiner Einzelkomponenten, gehört bereits zum Standard von Anlagen, in denen empfindliche Medien den Durchlauf bis zum Verpackungsbehälter einwandfrei überstehen müssen. Vor dem Hintergrund, dass die Sterilisation durch Erhitzung einen unerwünschten Einfluss auf die natürliche Beschaffenheit eines Produkts nimmt, werden bereits Verfahren angeboten, den Füllvorgang selbst mit aktiven aseptischen Verfahren zu begleiten, um auf diese Weise die längere Haltbarkeit von leicht verderblichen Getränken ohne Erhitzung oder Ultrahocherhitzung zu erreichen.
Fazit: Abfüllanlagen folgen dem Profil des zu verpackenden Lebensmittels
Die Verfahrensweisen der Abfüllanlagen für Lebensmittel orientieren an der Beschaffenheit des Füllguts. Um Lebensmittel attraktiv, hygienisch sicher und marktgerecht abzufüllen bzw. zu verpacken, steht eine große Vielfalt an Verfahrensweisen und Automatisierungsmöglichkeiten zur Verfügung. Im Trend liegen vor allem Verfahren, die der gestiegenen Nachfrage des Verbrauchers nach möglichst schonender Behandlung der natürlichen Nähr- und Inhaltsstoffe eines Produkts entgegenkommen. Die Hersteller von Dosieranlagen und Verpackungsmaschinen haben diese Herausforderungen angenommen und betrachten sie als Bestandteil von ganzheitlichen Systemlösungen für die Lebensmittelindustrie.
