Pneumatik plus Container

Hygienische Mischerbeschickung

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05.10.2012 Die Anforderungen im Bereich Pharma und Food in Bezug auf Hygiene bei der Mischerbeschickung nähern sich immer mehr an. So kommen sehr viele Komponenten zum Einsatz, und die Produktion muss möglichst flexibel und zukunftsweisend sein. Aufwendige Mischprogramme erfordern häufig die Kombination verschiedener Anlagensysteme, um die Erwartungen an eine hygienische, schonende und kontaminationsfreie Mischerbeschickung zu erreichen.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Immer dann, wenn viele Großmengen vollautomatisch auf eine oder mehrere Aufgabestellen, wie Mischer, Kneter und Rührer gefördert werden müssen, kommen Saugwiegesysteme zum Einsatz.
  • Bei den Saugwiegesystemen unterscheidet man drei Varianten: Einrohrsysteme, Mehrrohrsysteme und Zentralwiegesystemen. Bei Zentralwiegesystemen sind die Vorteile von Saugwiege- und Druckfördersystemen vereint.
  • Wenn seitens des Anwenders kontaminationsfreie Chargenbereitstellung gefordert ist und häufig auch allergenfrei, halal und koscher im Raum stehen, bieten sich verschiedene Containersysteme an.
  • Wenn die Abgabestellen, zum Beispiel Mischer, nicht linear angeordnet sind, ist der Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen eine interessante Variante.
  • Das Shuttledos-System ermöglicht eine optimale Linienanordnung mit separaten Bereichen für Groß-, Mittel- und Klein-Komponenten.

Die Ansprüche an eine moderne Mischerbeschickung werden immer vielfältiger; so stehen produktschonendes Handling, kurze Rüstzeiten und schnelle Reinigung im Vordergrund. Neben den Groß- und Kleinkomponenten gilt es mehr und mehr, auch Flüssigkomponenten in den Zuführprozess zu integrieren. Dabei spielt das Thema Kreuzkontamination aufgrund kultureller Aspekte, wie halal, koscher bis hin zur Trennung von allergenen und nicht allergenen Rohstoffen, eine wichtige Rolle. Trotz all diesen Aufgaben und Anforderungen soll die Bedienung möglichst einfach, intuitiv und schnell erlernbar sein. Alle Komponenten und produzierten Chargen müssen sauber dokumentiert und nachvollziehbar sein.

Bei der Suche nach Lösungen haben natürlich die Gebäudesituation und der Platzbedarf eine besondere Bedeutung. Hinzu kommt die Wirtschaftlichkeit und Finanzierbarkeit solcher Systeme. Zunehmend stehen bei hoher Auslastung auch die Verfügbarkeit der Anlage bzw. die Instandhaltung im Vordergrund. Aufgrund eines schnellen ROI (Return on Investment), müssen die Personalkosten gesenkt werden, und was immer mehr in den Fokus der Anlagenbetreiber rückt, sind Nachhaltigkeit und damit einhergehend die Energiekosten. Fortschrittliche Anlagenbauer haben darauf bereits reagiert und bieten in diesem Zusammenhang nachhaltige Anlagensysteme mit Energiemanagement-Programmen an.

Anforderungen des Anlagenbetreibers

Nicht selten geht es darum, Mischerbeschickungen zu erneuern oder neue Systeme in bestehende zu integrieren. Dies kommt zum einen durch das Erweitern um neue Mischlinien, und zum anderen sollen immer mehr Komponenten in den Zuführprozess integriert werden, hier speziell auch die Kleinstmengen und Flüssigkeiten. CIP-Reinigung im Bereich Mischer und Beschickungssysteme im Allergenbereich sind wichtig, auch muss die Nassreinigung der Container berücksichtigt werden. Ein zusätzlicher Aspekt ist das Kontrollsieben aller Komponenten, die räumliche Trennung der allergenen und nicht allergenen Mischlinien bis hin zu den Abfüllanlagen. Bei der zentralen Produktionssteuerung ist das Umstellen von S5 auf S7 heute bereits Standard. Von der Anwenderseite werden immer kürzere Planungszeiten, Montagezeiten und Inbetriebnahmezeiten erwartet.

Großmengenhandling als Siloware und in Big-bags

Großmengen, häufig sind das Mehle, Stärke, Zucker usw., werden in Silofahrzeugen angeliefert und pneumatisch in große Außensilos umgefüllt. In vielen Fällen ist es sinnvoll, den Befüllprozess mit einer Tankwagen-Siebmaschine zu überwachen. Auch die Big-bags werden per Lkw angeliefert und mit Hilfe von Big-bag-Entleerstationen in Innensilos umgefüllt, oder sie dienen bereits in der Entleerstation als Lagervorrat. Immer dann, wenn viele Großmengen vollautomatisch auf eine oder mehrere Aufgabestellen, wie Mischer, Kneter und Rührer gefördert werden müsen, sind Saugwiegesysteme geradezu prädestiniert.

Bei den Saugwiegesystemen unterscheidet man drei Varianten:

  • Beim Einrohrsystem führt eine Förderleitung von allen Produktaufgabestellen, wie etwa Einfülltrichter, Big-bag-Aufgabestationen oder Außen- bzw. Innensilos bis zur Förderwaage. Die Prozessleittechnik kompensiert die durch verschiedene Entfernungen bedingten, unterschiedlichen Produktnachläufe, dies erhöht die Systemgenauigkeit.
  • Beim Mehrrohrsystem wird von jeder Produktaufgabestelle eine Förderleitung an eine Ventilweiche mit Frischluftventil geführt, die mit der Förderwaage verbunden ist. Dieses System hat den Vorteil, dass der Produktnachlauf ab der Ventilweiche sehr gering ist; so wird eine höhere Genauigkeit als beim Einrohrsystem erreicht.
  • Bei vielen Aufgabestellen und vielen Abgabestellen bietet sich ein Zentralwiegesystem an. Dies vereint die Vorteile von Saugwiege- und Druckfördersystemen. Dabei werden die einzelnen Komponenten von der Produktaufgabestelle in eine zentrale Förderwaage gesaugt, die mit einer elektromechanischen Wiegeeinrichtung ausgestattet ist, und dort gewogen. Die gewogene Charge wird in einen Nachbehälter entleert und von dort aus schließlich per Druckförderung auf die Verbraucher, wie beispielsweise Kneter, Mischer oder Rührer, gefördert. Um hohe Durchsatzleistungen zu erzielen, wird während des Wegförderns bereits in der Zentralwaage die nächste Charge zusammengestellt.

Automatisches Einwiegen von Chargen in Container

Wenn seitens des Anwenders kontaminationsfreie Chargenbereitstellung gefordert ist und häufig auch allergenfrei, halal und koscher im Raum stehen, bieten sich verschiedene Containersysteme an. Diese lineare Copntainereinwaage kommt besonders dann zum Einsatz, wenn kontaminationsfreie Lösungen gefragt sind. Die an der Rezeptur beteiligten Komponenten werden in Rohstoffcontainern zwischengelagert, die mittels einer Andockmanschette staubfrei auf in Reihe stehende Container-Aufgabestationen angedockt, automatisch identifiziert und registriert werden. Wenn in diesem Bereich die Komponenten häufig gewechselt werden sollen, bieten sich Dositainer bzw. Dosiboxen als Wechselgebinde an. Für das sichere Austragen und exakte Dosieren sind die Container-Aufgabestationen mit Dosierschnecken versehen. Unterhalb der Aufgabestationen wird für die Batchzusammenstellung eine fahrbare, rezepturgesteuerte Bodenwaage eingesetzt. Darauf steht ein Batchtainer, in den frequenzgesteuert im Grob- bzw. Feinstrom eindosiert wird. Die Bodenwaage fährt vollautomatisch zu den vorgegebenen Dosierstellen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Kleinmengen mit höchster Genauigkeit über Spezialwaagen zuzuführen. Die Rohrstoffübergabe ist berührungslos und durch optimierte Ringabsaugung staubfrei. Sobald die Gesamtcharge fertiggestellt ist, wird ein Batchreport erstellt und der Container zur Weiterverarbeitung an die Abgabestelle übergeben. Das System arbeitet im Additiv-Verfahren; die aufeinanderfolgenden Wiegevorgänge sind günstiger zu realisieren als bei einem parallelen Verfahren.

Wenn die Abgabestellen – zum Beispiel Mischer – nicht linear angeordnet sind, ist der Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen eine interessante Variante. Hier werden die Dosierstellen über ein optisches oder per Ultraschall gesteuertes, fahrerloses Transportsystem angefahren, das die entsprechend der Rezeptur exakt gewogenen Rohstoffe einsammelt. Bei einer Chargengröße von 500 kg wird eine Genauigkeit von + 100 g erreicht. Die kleineren Mengen werden im Grammbereich eingewogen. Über Transponder und Infrarotschnittstellen erfolgt ein exaktes Positionieren und ein sicherer Datenaustausch zum Leitsystem. Durch zwei Parkstationen werden Wartezeiten der fahrerlosen Transportfahrzeuge bei der Übergabe des vollen bzw. Übernahme eines leeren Rohstoffcontainers vermieden. Die benötigte Anzahl von fahrerlosen Transportfahrzeugen wird mit einer Simulation ermittelt und optimal ausgelegt ebenso wie das eingesetzte Navigationssystem.

Superschnelle Chargenautomation mit bodenfreiem Containersystem

Dort, wo eine vollautomatische Rezepturzusammenstellung von vielen Rezepturen, bestehend wiederum aus vielen Komponenten, im geschlossenen System mit strikter Linientrennung und Kontaminationsvermeidung gefordert ist, kann das Shuttledos-System eingesetzt werden. Es kann bis zu 15 Chargen/h mit bis zu zehn exakt eingewogenen Komponenten in einem Gewichtsbereich von 100 g bis zu mehreren hundert Kilogramm verarbeiten. Mit dem neuen System werden Komponenten vollautomatisch in mobile Container dosiert. Die Rohstoffe können in Silos gelagert werden, in Big-Bags oder Container angeliefert werden bzw. als Sackware über Einfülltrichter zugegeben werden. Die Lagerbehälter sind mit leistungsstarken Austrags- und Dosiersystemen versehen. Für hohe Durchsatzleistungen ist jede Dosierstelle mit einer eigenen Waage ausgestattet. Das System ermöglicht eine optimale Linienanordnung mit separaten Bereichen für Groß-, Mittel- und Klein-komponenten. Die entscheidenden Elemente des neuen Systems sind die mobilen Shuttles. Sie fahren an Gefäßen bzw. Containern außen vorbei, bei denen gerade ein Wiegeprozess abläuft, und transportieren die Gefäße weiter, die bereits fertig gefüllt sind oder an einen Dosierplatz gebracht werden müssen. Durch dieses neue Prinzip werden die Taktzahlen enorm gesteigert. Der gesamte Aufbau des Systems ist bodenfrei. Der vollautomatische Produktionsbereich kann so ausgelegt werden, dass mannloser Betrieb möglich ist. Dieses neue System arbeitet unter Carbon-Footprint-Aspekten sehr energieeffizient.

Staubdichte Andocklösung mit gleichzeitiger Wagenentkopplung

Mit dem neuen Cleandock ist es gelungen, ein kostengünstiges Andocksystem zu entwickeln, das zwei wichtige Funktionen in einem System vereint: das staubdichte Andocken und gleichzeitige Waagenentkopplung. Dadurch wird eine Kontamination durch Vermischen verschiedener Rohstoffe zuverlässig vermieden. Sowohl beim Dosiervorgang als auch beim Transport der Behältnisse gehört Staub­austritt der Vergangenheit an. Im nicht angedockten Zustand sind die Dosierorgane und der zu befüllende Container verschlossen. Erst beim Andocken wird zwischen den beiden eine staubdichte Verbindung hergestellt. Ein flexibles System sorgt für die Waagenentkopplung während des Dosier- und Wiegevorgangs. Bei der Entwicklung wurde Wert darauf gelegt, dass das System für möglichst viele Produktaufgabesysteme geeignet und dadurch universell einsetzbar ist. So kann es bei Dositainer-Systemen ebenso zur Anwendung kommen wie auch bei Dosiboxen, Einfülltrichtern und pneumatisch beschickten Abscheidern mit Dosierschnecken. Durch das einfache, technische Prinzip ist das System eine wirtschaftliche Lösung, auch bei einer sehr hohen Anzahl von Komponenten. Darüber hinaus ist das System wartungsarm und einfach zu reinigen.

Kleinstmengen hochgenau integrieren

Bekanntlich beeinflussen Kleinstmengen die Rezeptur sehr stark, deshalb ist es wichtig, auch diese dokumentiert und bedienergeführt dem automatischen Mischprozess zuzugeben. Hierfür stehen Mandos-Wiegeplätze mit neuem Bediendialog zur Verfügung. Dem Bediener werden alle Wiegeschritte exakt vorgegeben, so dass menschliche Fehler ausgeschlossen sind. Eine permanente Dokumentation aller Wiegeschritte führt dazu, dass eine eindeutige Rezepturdokumentation vorhanden ist.

 

Heftausgabe: Oktober 2012
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Peter Watzal, Geschäftsbereichsleiter Vertrieb AZO Vital

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Peter Watzal, Geschäftsbereichsleiter Vertrieb AZO Vital
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