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Heißabfüllung von stückigen Produkten

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22.03.2012 Das Zweistrom-Konzept zur Herstellung von sehr sensiblen fruchtzellhaltigen Getränken in der Prozesstechnik findet seine direkte Fortsetzung in der Fülltechnik. Nur wenn beide Technologien perfekt ineinander greifen, ist ein durchgängiges Verfahren gewährleistet, das alle notwendigen Parameter sicher berücksichtigt. Jetzt wurde ein schnittstellenfreies Gesamtkonzept von Prozess- und Fülltechnik zur Produktion und Abfüllung von fruchtstück- und fruchtfaserhaltigen Getränken entwickelt.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Um Säfte mit Fruchtfleisch so schonend wie möglich abfüllen zu können, empfiehlt sich eine konsequente Trennung von Saft und fruchthaltigem Anteil sowohl in der Prozesstechnik bei der Hitzebehandlung als auch anschließend in der Fülltechnik.
  • Zur Abfüllung wurde ein einfaches, leicht zu reinigendes, hygienisches System entwickelt, das auch nach dem Dosieren möglichst nicht mehr nachtropft und mindestens so genau arbeitet wie ein Kolbenfüller.
  • Der Vordosagefüller ist auch für große Partikelgrößen und Produkte mit sehr hoher Viskosität geeignet. Er füllt mit hoher Genauigkeit ab und ist für CIP/SIP-geeignet.
  • Ein großer Vorteil des Systems ist, dass der Dosierfüller selbst über kein zusätzliches Messgerät verfügen muss. Vielmehr wird die gesamte Füllmenge im anschließenden Wägezellenfüller gemessen, in dem der fruchtzellenfreie Saft abgefüllt wird.
Heißabfüllung von stückigen Produkten

Schnittstellenfreies Gesamtkonzept von Prozess- und Fülltechnik zur Produktion und Abfüllung von fruchtstück- und fruchtfaserhaltigen Getränken

Um Säfte, die aus Sacs, Fasern, Fruchtstückchen oder Pulpe bestehen, so schonend wie möglich abfüllen zu können, empfiehlt sich eine konsequente Trennung von Saft und fruchthaltigem Anteil sowohl in der Prozesstechnik bei der Hitzebehandlung als auch anschließend in der Fülltechnik. Dazu wird bei der Heißabfüllung ein Vordosagefüller für fruchthaltigen Anteil vor dem eigentlichen Saftabfüllkarussell im Füller eingesetzt.

Ziel der Abfüllung ist es, ein Fruchtfaser- oder Fruchtstückgemisch mit rund 50 % Fruchtanteil bis maximal 10 x 10 x 10 mm Größe sowie 50 % Saft vor dem eigentlichen Freistrahl-Heißfüller in Behälter mit 38er Mündung heiß vorzudosieren. Bislang werden hierzu vornehmlich Kolbenfüller eingesetzt. Diese sind nicht oder nur teilweise mit CIP reinigungsfähig, müssen zum Reinigen teilweise zerlegt werden und sind nicht hygienisch genug. Auch führt ein Nachtropfen und unkontrolliertes Leerlaufen der Füllrohre schließlich zu Tropfen auf der Mündung beziehungsweise zu ungenauerem Dosieren. Deshalb wurde ein einfaches, leicht zu reinigendes, hygienisches System entwickelt, das auch nach dem Dosieren möglichst nicht mehr nachtropft und mindestens so genau arbeitet wie ein Kolbenfüller.

Vordosage mit Membranventilen

In der Forschung und Entwicklung fiel die Entscheidung auf eine Lösung mit Membranventilen. Diese bieten den großen Vorteil, dass sie beim Schließen das Produkt aus dem Dichtspalt verdrängen und so die für viele Anwender wichtige Schädigungsrate („damage rate“) gering halten. Tests im Labor haben bewiesen, dass selbst bei sehr empfindlichen Mandarinen-Sacs, die nach dem Abfüllen noch völlig intakt sein sollen, um dem Verbraucher das entsprechende Geschmackserlebnis zu bescheren, so gut wie keine Beschädigungen verursacht wurden. Ein zweites Membranventil dient zur Zirkulation und zum Heißhalten des Produkts.

Die Dosage des fruchtstückhaltigen Teils erfolgt zeitabhängig. Die benötigte Zeit sowie die anderen Füllparameter ermittelt das System automatisch beim Einrichten eines neuen Produkts. Diese Parameter werden dann für jede Sorte automatisch gespeichert. Um nach der Dosage sicher zu sein, dass kein Produkt nachtropft, wird die Restmenge mit Sterilluft in die Flasche entleert.

Bei einem Füller mit einer Leistung von 36.000 Behältern/h ist der Vordosagestern aus 40 Füllventilen aufgebaut, mit denen eine reine Behandlungszeit für den fruchthaltigen Anteil von 2,8 s sichergestellt werden kann. Der Stern ist im hygienesicheren Monotec-Design mit Servoantrieb konzipiert und benötigt daher keinen Vortisch. Vorhandene Heißfüll-Anlagen können mit dem Vordosagefüller Flexifruit nachgerüstet werden. Der Vordosagefüller ist auch für große Partikelgrößen und Produkte mit sehr hoher Viskosität geeignet. Er füllt mit hoher Genauigkeit ab und ist für CIP/SIP-geeignet. Wird reiner Saft ohne Fruchtstücke abgefüllt, ist der Vordosagefüller außer Funktion.

Homogenität des Produkts von großer Bedeutung

Ein wichtiger Aspekt bei der Fruchtdosage ist die Homogenität des Produkts. Denn die Füllgenauigkeit des Fruchtanteils im Endprodukt hängt im Wesentlichen von der Homogenität der Fruchtkonsistenz ab, kann von schnell sinkenden oder steigenden Partikeln oder unzureichender Entgasung stark beeinflusst werden. Um die Homogenität zu gewährleisten, wurde ein nebenstehender Tank mit Rührwerk eingesetzt. Von dem Tank aus fließt das Produkt durch entsprechend dimensionierte Rohre über einen Verteiler zu einem Ventilträger, der über einen Ringkanal verfügt. Durch die geeigneten Querschnitte befindet sich das Produkt immer in Bewegung. So wird ein Entmischen vermieden, wie es oft in großen Behältern zu beobachten ist.

Ein großer Vorteil des Systems ist, dass der Dosierfüller selbst über kein zusätzliches Messgerät verfügen muss. Vielmehr wird die gesamte Füllmenge im anschließenden Wägezellenfüller gemessen, in dem der fruchtzellenfreie Saft abgefüllt wird. Die abgefüllte Saftmenge hängt also von der Menge des vordosierten Fruchtanteils ab, die während der Produktion ständig optimiert wird. Dies bringt eine Reihe von Vorteilen für die Anwender:

  • Am Touchscreen kann ständig kontrolliert werden, was über welche Vordosageorgane dosiert wurde beziehungsweise wie hoch die Standardabweichung beim Vordosieren liegt.
  • Jedes Organ wird automatisch korrigiert, falls sich beispielsweise die Viskosität des Produkts über den Produktionszeitraum verändert oder das Ventil aufgrund von Verschleiß eine andere Schaltcharakteristik aufweist.
  • Die finale Standardabweichung des Endprodukts liegt niedriger, da der anschließende Wägezellenfüller die Variation der Vordosage ausgleicht.
  • Fehlfüllungen werden vom Wägesystem erkannt. Der Anwender kann über die weitere Vorgehensweise entscheiden, zum Beispiel Grenzen für Überfüllung oder Unterfüllung festlegen und dann die entsprechenden Flaschen ausschleusen.
  • Liegt in einem Ventil die Korrektur im Vergleich zu anderen Ventilen zu hoch, kann der Bediener darauf hingewiesen werden, dieses zu überprüfen.

Bedienerfreundliche Wartung

Im Vergleich zum Kolbenfüller konnte für die Konstruktion eine sehr leichte Bauweise gewählt werden, da bei weitem nicht so hohe Kräfte wie beim Kolbenfüller auf das Karussell wirken. Großer Wert wurde auch auf eine bedienerfreundliche Wartung gelegt. Die komplette Einheit von Dosageblock und Hubelement kann mit lediglich zwei Schrauben aus dem Füller entfernt werden. Diese Einheit kann dann in der Werkstatt überholt werden, während der Füller zwischenzeitlich mit dem Ersatzventil weiterfüllt.

Mit der Entwicklung des Vordosagesystems Flexifruit wurde der Kreis einer gesamtheitlich schonenden Herstellung von fruchtstückhaltigen Getränken erfolgreich geschlossen.

Anuga FoodTec 2012
Halle 6.1 – B 020

 

Heftausgabe: März 2012
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Stefan Pöschl, Leiter Fülltechnik-Entwicklung Krones

Über den Autor

Stefan Pöschl, Leiter Fülltechnik-Entwicklung Krones
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