Kaffeemaschine mit Espresso, im Hintergrund Kapseln

Der kleine Koffeinschub für zwischendurch: Kaffee- und Espressokapseln erfreuen sich weiterhin großer Beliebtheit. (Bild: gioiak2 – Fotolia)

| von Michael Erb, Sales Director Single Serve Solutions, Optima
  • Die Vorgänge der Primärverpackung und Sekundärverpackung mit einer Gesamtlösung inline realisieren – das war die Vorgabe bei einem Lohnhersteller von Kaffeekapseln.
  • Aufgrund positiver Erfahrungen in der Vergangenheit entschied sich der Dienstleister für den Anlagenbauer, der das Projekt als Turnkey-Anbieter umsetzte.
  • Am Ende stand ein Inline-Prozess mit Füllen, Verschließen und Kartonieren. Ein gemeinsamer FAT erfolgte so schon beim Hersteller – wodurch der Lohnhersteller Zeit, Geld und Personal sparen konnte.

Neben der Qualität zählte bei einem Projekt mit Optima vor allem die Systemintegration ab Werk: Füllen und Kartonieren. Produziert wird hier unter anderem die Eigenmarke eines international agierenden deutschen Discounters, aber auch weitere Kunden vertrauen auf das Unternehmen aus Rotterdam, das von der Auswahl der Kaffeequalitäten bis hin zu den Verarbeitungs-
prozessen alle Schritte als Dienstleistung anbietet.

Primär und sekundär in einem

In nur fünf Jahren seit Bestehen hat Euro Caps mehrere Anlagen für Portionspackungen verschiedener Hersteller angeschafft. „Unsere erste gebrauchte Optima CFL 2-8 überzeugt uns bis heute. Das hat uns die Entscheidung bei der neuesten Maschine erleichtert“, erklärt Steve Greenhalgh, einer der Inhaber von Euro Caps. Doch waren die guten Erfahrungen mit dieser Maschine nicht der einzige Grund, den Auftrag für die jüngste Anlagen-Investition an Optima zu vergeben. Ausschlaggebend sollte schließlich die Gesamtlinienkompetenz sein. Denn bei diesem Projekt sollte die Anlage in der Lage sein, die Kaffeekapseln nach der Primärverpackung inline mit einem Kartonierer sekundär zu verpacken. Im Einsatz sind seit Februar 2016 eine Optima CFL 2-12 Füll- und Verschließmaschine in Kombination mit einem Optima CBF Kartonierer.

Dosieren mit Anpressdruck – und der Kaffee „sitzt“

Zunächst ein Blick auf die Primärverpackung: Die zwölf-spurige Anlage verarbeitet aktuell zwei Kapsel-Formate. Diese legt das Personal manuell in ein Magazin ein, wonach die Maschine sie automatisch in Trägerplatten abstapelt. Nun begast das System die Kapseln mit Stickstoff. Zwölf Schneckendosierer portionieren je nach Kaffeesorte zwischen 5,2 und 5,3 g/Kapsel. Mit den unterschiedlichen Mahlgraden der Produkttypen fallen die Volumina unterschiedlich aus, welche in die Kapseln abzufüllen sind. Produkt-Anhäufungen, die über den Kapselrand reichen, würden sich jedoch beim Transport in der Maschine verteilen. Die Lösung dafür: eine kombinierte Dosier- und Pressfunktion, die der Maschinenbauer exklusiv entwickelt hat. Eine Formatauswahl am HMI genügt, und die Anlage drückt den Kaffee schon während des Portionierens mit definierter Kraft in der Kapsel an. Durch diese Funktion kann der Lohnhersteller alle Kaffeesorten unabhängig von Mahlgraden, Volumina und weiteren Produkteigenschaften verarbeiten, ohne Überhäufungen zu riskieren. Der Kaffee verbleibt dort, wo er sein soll – in den Kapseln, gerade auch beim Weitertransport.

Optima CFL 2-12 Füllmaschine Gesamtansicht_preview

Die Anlage verarbeitet 720 Kapseln und 72 Kartons pro Minute. (Bild: Optima)

Heiß gesiegelt, leise aufgerollt

Um den Restsauerstoffgehalt von weniger als ein Prozent ermöglichen zu können, begast die Anlage die Kapseln weiter mit Stickstoff, bis diese mit Lids verschlossen sind. Die Lids werden direkt über der Kapsel ausgestanzt und in einem Schritt heißversiegelt. Anstelle von lauten Vakuumsaugern übernimmt in der Füll- und Verschließmaschine eine zweite Winde den Folienrest und wickelt diesen auf. Optische Sensoren prüfen die Anwesenheit der Lids, bevor diese in der nächsten Station zur Gewichtskontrolle leicht angehoben werden, um unverfälschte Wägeergebnisse zu ermöglichen. Die Wägeergebnisse regeln ihrerseits kontinuierlich die Schneckendosierer, um den Produkt-Giveaway auf ein Minimum zu optimieren. Nur die „gut“ geprüften Portionspackungen erreichen den Kartonierer, fehlerhafte Produkte schleust das System aus. Mitarbeiter fordern zudem von Zeit zu Zeit Stichproben aus der Anlage an, um die Produktqualität individuell kontrollieren zu können. Bei den automatisiert ausgeschleusten Kaffeekapseln prüfen sie dann beispielsweise die Siegelfestigkeit und das Füllgewicht gezielt nach.

Kaffee in Kapsel, Kapsel in Karton

Der Kartonierer übernimmt die Kaffeekapseln inline, setzt diese in aufgerichtete Kartons ein und verschließt sie. Im Detail sieht der Prozess aus wie folgt: Ein erster Roboterarm entnimmt aus einem Zuführband Gruppen von zwei mal fünf Kaffeekapseln, bringt diese auf das vorgesehene Stichmaß und setzt sie in einen Gruppiertisch ein. Ein zweiter Roboterarm übernimmt die nun um 90° Grad seitlich gekippte Gruppierung und legt sie in den parallel aufgerichteten Karton. Der Vorteil dieser Vorgehensweise: Nahezu jede Formation und Ausrichtung lässt sich damit auf einfache Weise einrichten. Das Aufrichten des Kartons beginnt am anderen Ende des Kartonierers. Hier werden flache Kartonzuschnitte dreibahnig zugeführt. Ein Gantry-System transportiert die Kartons zu den Falttischen, wo ein Stempel den Zuschnitt in Kartonform bringt und die Anlage erste Leimpunkte setzt. In der nächsten Station erhalten die Kartons ein U-förmiges Inlay, in die Roboter die Kapseln (wie beschrieben) einsetzen. Nach einer weiteren Leimstation klappt die Maschine den Kartondeckel um und verschließt die seitlichen Laschen. Prozesskontrollen sichern das Gesamtfüllgewicht und damit das Vorhandensein aller zehn Kapseln sowie den Verschluss der Laschen. Vor jedem Einlegen der Kapseln prüft das System zudem die Anwesenheit eines Kartons.

Kann sich sehen und begehen lassen

Die Ingenieure des Anlagenbauers konstruierten einen gut überschaubaren Prozess, was sich auch sich in den zahlreichen Sichtfenstern der Füll- und Verschließmaschine zeigt, die den Blick auf beispielsweise den Kapselinhalt oder den vorhandenen Kaffeevorrat über den Schneckendosierern frei geben. Genauso ist der Kartonier-Prozess für die Bediener gut einsehbar und zugänglich: Der Kartonierer ist „begehbar“. Auch die Ergonomie ist ein wichtiger Aspekt, der dem Bedienpersonal beispielsweise beim Reinigen der Schneckendosierer zugutekommt. Diese lassen sich nach dem Entriegeln ausfahren und entfernen. In Teilen geschieht die Reinigung zudem bereits während der Produktion, ohne diese zu unterbrechen: Die Trägerplatten in der Maschine kann der Betreiber nach eigenem Gusto, sprich: Zeit- oder Produktionsintervall, automatisiert säubern. Beim Rollenwechsel der Lid-Folien genügen wiederum wenige Handgriffe und eine neue Rolle fädelt ein.

Flexibel bleiben: Wir bauen um

Noch in der Projektierungsphase machte sich der flexible Aufbau des Kartonierers bezahlt: Zunächst in Linienform geplant, favorisierte der Dienstleister später aus Platzgründen einen L-förmigen Aufbau, was der Maschinenbauer nahezu ohne Mehraufwand umsetzen konnte. Genauso wäre statt der L-Form ein U-förmiger Aufbau möglich gewesen. Der modulare Aufbau des Kartonierers ermöglichte es zudem, die Anlage ein „Feld“ größer zu bauen und damit Platz für Zusatzfunktionen zu schaffen, die sich in Zukunft einfach ergänzen lassen. Zudem kann der Betreiber mit weiteren Formatteilen unterschiedliche Kartondimensionen und -formen realisieren, sollte sich hierfür Bedarf ergeben. Und die Roboter ermöglichen ohnehin nahezu jede Kapselausrichtung und -gruppierung. Die Vorteile einer konsequenten Linienintegration von Kartonierer und Füll- und Verschließmaschine zeigen sich in der Praxis. Zur einfacheren Bedienung verfügen beide Anlagenteile über ein eigenes HMI; dennoch sind sie miteinander gekoppelt. Wenn nun die Füll- und Verschließmaschine stoppt, produziert der Kartonierer nur so lange weiter, bis keine Kapseln mehr vorhanden sind. Stoppt der Kartonierer, produziert die Füll- und Verschließmaschine, bis die Zuführung des Kartonierers als Puffer mit Kapseln belegt ist. Anschließend starten die Anlagenteile unabhängig voneinander zum optimalen Zeitpunkt, beispielsweise um zunächst den Puffer abzubauen. Auf diese Weise entsteht kein Ausschuss – keine Kapsel und kein Karton gehen unnötig verloren. Zudem kann der Lohnhersteller vorproduzierte Kapseln, die zwischen-
gelagert wurden, kartonieren. Ein weiterer Betriebsmodus sieht vor, die Kapseln aus der Verpackungsanlage entgegen der Kartonier-Richtung zu transportieren. Hier wartet eine weitere Anlage, die die Kapseln in Einzelbeutel verpackt.

Optima CFL Dosieren und Begasen

Die Anlage begast die Kaseln so lange, bis sie versiegelt sind. (Bild: Optima)

Turnkey: Ressourcen sparen, beste Ergebnisse erzielen

Kommen Kartonierer und die Füll- und Verschließmaschine aus einem Unternehmen, ist die Anlage ab Werk mit funktionierenden Schnittstellen ausgestattet – mechanisch, elektrisch sowie in der Steuerungssoftware. Bereits mit dem FAT beim Hersteller wurden die Funktionen Füllen, Verschließen und Kartonieren als Inline-Prozess der Gesamtlinie geprüft. Im Projektmanagement sowie bei der Inbetriebnahme profitierte der Kunde durch den geringeren Personalaufwand. Im gesamten Projektverlauf hatte Euro Caps nur einen zentralen Ansprechpartner bei dem Systemlieferanten, der das gesamte Projekt koordinierte. Weniger Koordination spart im Endeffekt wertvolle Ressourcen. „Das Optima Team hat unser Projekt professionell und effizient gehandelt, von Beginn an bis hin zur Installation und Inbetriebnahme. Die Anlage erfüllt alle unsere Anforderungen. Die Inbetriebnahme und der SAT haben noch vor den Milestones stattgefunden. Die vereinbarten SAT-Kriterien wurden getoppt. Optima hat die gesteckten Ziele perfekt umgesetzt, “ zieht Greenhalgh sein vorläufiges Fazit.

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