Abfüllen in Kleinstchargen: Beim Dosieren von Marmelade in kleinen Gläsern kommt es auf Präziszion an. (Bild: Viscotec)
- Das Zusammenstellen individualisierter Lebensmittel erfordert präzise Dosiersysteme für kleine Mengen und Chargengrößen.
- Die vorgestellten Endloskolben-Systeme ermöglichen im Gegensatz zu Kolbenfüllsystemen ein einfaches und flexibles Anpassen der Dosiermenge.
- Die Dosiersysteme sind widerstandsfähig gegen aggressive Medien sowie für hygienischen Betrieb per CIP/SIP-Prozedur zu reinigen.
Eigens zusammengestellte Müslis oder individuell gestaltete Backwaren oder Süßigkeiten sind nur einige wenige bereits verbreitete Beispiele. Um den enormen produktionstechnischen Aufwand von personalisierten Lebensmitteln zu bewältigen, sind clevere Anlagen und Systeme nötig. Unternehmen müssen in der Lage sein, kleine Losgrößen zu fertigen – absolut flexibel hinsichtlich der Inhaltsstoffe.
Bestimmende Inhaltsstoffe, die dem Lebensmittel die individuelle Note geben, sind Aromastoffe, Farben und auch funktionelle Zutaten, wie Enzyme oder probiotische Flüssigkeiten. Diese müssen präzise und schonend dosiert werden. Aufgrund der hohen Konzentration dieser Inhaltsstoffe erfordert der Dosierprozess hohe Genauigkeit. Schon Geringe Abweichungen verändern das Aussehen, den Geschmack oder die Wirkung der Lebensmittel. Die Dispenser von Viscotec sind eigens für die Dosierung von kleinen Mengen entwickelt. So eignen sich die kleinen Pumpen im Bereich der flüssigen Zusatzstoffe, bei denen meist nur sehr geringe Mengen zu dosieren sind. Sie ermöglichen beim Zusatz von Aromastoffen zu Milchprodukten, Saucen oder Fertiggerichten eine Zuführung in einer exakt definierten Menge. Dies schützt vor falsch dosierten Zutaten und somit vor Produkten, die entweder zu viel oder zu wenig Aromastoffe enthalten.
Endlos präzise
Ein Vorteil der in den Dosierpumpen verwendeten Endloskolben-Technologie ist, dass sich Dosiermengen sehr einfach erhöhen und reduzieren lassen, was bei herkömmlichen Kolbenfüllsystemen in der Regel nicht der Fall ist. Bislang kam diese Technologie vor allem bei großen Transfer- und Förderpumpen zum Einsatz. In kleinen und kompakten Dosierpumpen eignet sich die Technik auch für hochpräzise Dosier- und Abfüllaufgaben.
Die Genauigkeit und die kleinen Mengen die damit möglich sind, resultieren aus der Geometrie der Pumpentechnologie. Diese fördert drehwinkelproportional pro Umdrehung ein konstantes Volumen. Die Förderrichtung ist durch Umkehr der Drehrichtung reversibel. Das Volumen ist somit über die Winkelgrade eindeutig definiert. Aus dieser Technik ergibt sich eine druckstabile, lineare Pumpenkennlinie, und eine klare Aussage über das Verhältnis von Umdrehung, Zeit und Fördermenge ist möglich. Das wiederum stellt eine Dosiergenauigkeit am Pumpenaustritt von 1 % sicher (abhängig vom Medium), die in der Praxis oft unterschritten wird.
Die Dosiermenge lässt sich einfach an verschiedene Volumina personalisierter Verpackungen anpassen.(Bild: Viscotec)
Ein weiterer Nutzen dieser Technologie liegt in der entstehenden Förderkammer, deren Volumen im Verlauf der Bewegung absolut konstant bleibt. Dadurch ist es möglich, feststoffbeladene Medien und sogar stückige Produkte zu fördern und abzufüllen. Außerdem sind in über 95 % aller Anwendungen keine Abfüll- und Dosierventile notwendig, da es durch einen kurzen Rückwärtslauf am Ende des Dosiervorgangs zu einem kontrollierten Fadenabriss kommt, was Nachtropfen verhindert. Somit lassen sich selbst schwierige, hochviskose Flüssigkeiten prozesssicher dosieren oder abfüllen, ohne dass es zu Pulsationen, Fehldosierungen oder einer zu starken Beanspruchung des Materials kommt.
Im Gegensatz zu konventionellen Abfülltechnologien, wie z.B. Kolbenfüllern, ist das Dosiervolumen flexibel anzupassen, und zwar on-the-fly während des Abfüllprozesses. Durch das volumetrische Dosierprinzip wird das ausgebrachte Volumen exakt durch die Anzahl der Umdrehungen der Pumpe definiert. Die einstellbare Umdrehungsgeschwindigkeit der Dosierpumpe ermöglicht eine variable und stufenlos einzustellende Dosiermenge, ohne mechanische Umbauten der Pumpe und ohne den Prozess über längere Zeit anzuhalten. So sind die Dosierungen im Produktionsablauf äußerst flexibel gestaltet. Ist zum Beispiel mehr Erdbeeraroma für Milchmischgetränke nötig, lässt sich mit erhöhter Geschwindigkeit sofort nachjustieren.
Dieses variable Handling und die einfache Ansteuerung ermöglichen es, den Dosierer sowohl für flexible, halbautomatische und individualisierte Produktionsverfahren einzusetzen (mit einer Stand-alone-Steuerung), als auch mühelos in bestehende Abfüllanlagen und Produktionskonzepte mit vorhandener SPS zu integrieren.
Hygienisches Design, hygienischer Prozess
In vielen Fällen sind chemisch-aggressive Produkte (z. B. ätherische Öle oder Fruchtöle) zu verarbeiten, was eine chemische Beständigkeit der Dosierkomponenten erfordert, insbesondere des Rotors und Stators. Speziell entwickelte Elastomere als Werkstoffe verhindern Wechselwirkungen oder chemische Reaktionen mit aggressiven Aromastoffen. Der modulare Aufbau des Geräts ermöglicht es außerdem, es sowohl automatisch zu spülen und reinigen, als auch manuell zu zerlegen. In vollautomatisierten Abfüllanlagen kann dabei eine gängige CIP-oder SIP-Anlage verwendet werden. Gängige CIP oder SIP-Prozeduren, wie Spülung mit Salpetersäure oder Natronlauge bei 70° C oder auch Heißdampfsterilisation bei 143° C, sind möglich. Manuell lässt sich der Dosierer innerhalb weniger Minuten werkzeuglos zerlegen, um sämtliche Bauteile zu reinigen. Das Gerät ist totraumoptimiert und nach den allgemeinen Richtlinien des Hygienic Design konstruiert.
Bewährt hat sich die Technik beispielsweise bei einem Fitnessgetränkehersteller. Dieser produziert all seine Shakes auf derselben Basis an Grundzutaten. Bislang mischte der Hersteller für jede Art an Geschmack und Funktionalität alle Zutaten in einem Produktionsschritt. Jeder Artenwechsel von einem der zehn verschiedenen Produkte zum nächsten erforderte eine Reinigung der kompletten Anlage. Nun mischt er lediglich die Grundzutaten und fügt erst im spätmöglichsten Prozessschritt die individuellen Zusätze mit der kompakten Dosierpumpe hinzu.
Mit der hygienischen Kompaktlösung lassen sich Dosieranwendungen unkompliziert, schnell und flexibel an stetig wandelnde Produktionsanforderungen anpassen. Mit entsprechend umgestellten Prozessen sind flexible Produktionsbedingungen sowie kleinere Produktionsmengen und -batches möglich.
