Gummibaerchen

Bild: photophonie - Fotolia

  • Stückgenaues Abfüllen ist nie einfach. Wenn das Produkt dann auch noch eine klebrige Oberfläche hat, brauchen Betreiber eine spezielle Lösung.
  • Im Anwendungsfall stellte sich eben diese Problematik einem Hersteller von Gummibärchen, der diese mit hoher Dosiergenauigkeit in unterschiedlich große Gefäße abfüllen wollte.
  • Mit der gefundenen Lösung konnte der Betreiber nicht nur die gewünschte Präzision erreichen, sondern auch schnelle Formatwechsel realisieren.

Bis solche aber beim Konsumenten ankommen, bereiten sie den Herstellern nicht selten Kopfzerbrechen. Denn in der Verarbeitung erfordern anhaftende Oberflächen und zuckrige Bestandteile besondere Dosier- und Verpackungslösungen. Optima hat Projekte für eine Vielzahl an Behältnissen mit hoher Leistung realisiert. Die Füllgenauigkeit kann dabei Stückgenau sein.

Klebt gut, fließt gut

Klebrig anhaftende Oberflächen verschlechtern häufig die „Fließ“-Eigenschaften des Produkts – sich lösende zuckrige Oberflächen, die in Lager oder andere Stellen der Anlage eindringen, würden bald schon der Anlagengesundheit schaden. Zudem sind Gummibärchen – je nach Format – gewissermaßen dickköpfig bis widerspenstig: Vor allem, wenn sie in Behältnisse zu dosieren sind, die einen vergleichsweise kleinen Durchmesser an ihrer Mündung aufweisen. Gleichzeitig ist eine schonende und dabei stückgenaue maschinelle Verarbeitung gefordert, denn die Gummibärchen müssen den Konsumenten in rundum unversehrtem Zustand erreichen. Für stückige und zugleich anhaftende Produkte haben sich Mehrkopfwaagen vielfach als überlegene Dosierlösung erwiesen. Dabei ist die Anlage des Unternehmens für das Flaschenaufstellen, das Ausblasen, den Transport, das Einbringen der Gummibärchen in die Behältnisse, das Kontrollieren sowie das Verschließen zuständig. Die Verpackungsmaschine sowie die Multipond Mehrkopfwaage verfügen regelmäßig jeweils über eigene Steuerungen. Dabei sind beide Maschinen mit-einander synchronisiert.

Bären im Takt

Die vollautomatisierte Verpackungslösung startet mit einem Vorratsbunker, in den der Betreiber die Behältnisse lose in großen Mengen gibt. Per Elevator und Sortierung erreichen die Kunststoff-Gebinde einen Flaschenaufsteller, der diese in die Senkrechte bringt und in Linie für den Weitertransport aufreiht. Nun dreht eine Ausblasmaschine die Behältnisse auf den Kopf und entfernt vorhandene Partikel per Luftstrom, den das System zugleich nach unten absaugt. Gleichzeitig führt ein Zuführband die Gummibärchen kontinuierlich der Mehrkopfwaage zu. Die oberste Ebene, eine sich drehende Verteilscheibe, dient dem gleichmäßigen Verteilen der Gummibärchen in die Wiegeschalen. Auf der Ebene darunter ermittelt die Anlage das Gewicht der Gummibärchen in den einzelnen Schalen. Die nächste Ebene mit Schalen dient als Zwischenspeicher der bereits verwogenen Teilmengen, was die Kombinationsmöglichkeiten der Schalengewichte erhöht. Der Rechner der Mehrkopfwaage ermittelt aus allen zur Verfügung stehenden Teilmengen diejenige Schalenkombination, die dem Zielgewicht innerhalb einer Toleranz entspricht. Auf diese Weise gelingt es, die Bären bei einer Leistung von über 100 Behältnissen/min. stückgenau zu dosieren.

Als Monoblock-Maschine ist die Abfüll- und Dosieranlage mit rund 4 m kompakt. Auf dieser Länge finden Füllen, Verschließen und das Kontrollverwiegen statt. Flexibilität ist bei Formatumstellungen gegeben, die in ungefähr 30 min erledigt sind. Zu wechseln sind lediglich die Sortierscheibe im Flaschenaufsteller und der Transportrechen sowie die Schraubköpfe der Anlage. Im Rezeptspeicher sind alle weiteren servomotorischen Bewegungskurven hinterlegt, beispielsweise auch Parameter für die produktspezifische Rüttel-Funktion. Gleiches gilt für die Mehrkopfwaage, die ebenfalls rezeptabhängig gesteuert ist.

Keilereien im Trichter auflösen

Nun gilt es, die von der Mehrkopfwaage portionierten Gummibärchen in die Behältnisse mit ihren kleinen Mündungen einzubringen. Die Waage ist direkt über einer Optima MPS auf einer Bühne installiert. Somit ist es möglich, die Vitaminbären über ein Übergabe-Segment in mitlaufende Trichter abzuwerfen. Diese Trichter verjüngen sich nach unten bis auf den Flaschenhals-Durchmesser. Hier neigen die Vitaminbären dazu, sich ineinander zu verkeilen. Die mitlaufenden Trichter bewegen sich an der Maschine Oval. Pro Zyklus werden immer zwei Behältnisse befüllt. Synchron zum getakteten Transport der Behältnisse senken sich die Trichter ab, um einen bündigen Anschluss an die Flaschenmündung zu erzielen. Aufgrund der beschriebenen Produkt- und Behältniseigenschaften erfordert der gestaffelte Produktabwurf jedoch – je nach Bärentyp – zusätzliche Maßnahmen: Die Behältnisse, und damit die mitlaufenden Trichter, können über etwa einen Meter gerüttelt werden, um die Verkeilung im Trichter zu lösen. Nachfolgend fahren am Ovalläufer drei unterschiedlich geformte Stopfer von oben in den Zwischentrichter ein. Diese lockern die Position der Gummibärchen auf, sofern sich diese auch nach dem Rüttelvorgang noch im Trichter befinden. Nur die letzte Position dient dazu, die möglicherweise noch im Trichter vorhandenen Produkte mit sanftem Druck ins Behältnis hinein zu befördern – ohne eine Beschädigung der Produkte zu riskieren. Auf diese Weise gelingt es, die Vitaminbären mit hoher Leistung ins Behältnis zu dosieren. Zur Sicherheit überprüft eine zweistellige Kontrollwaage das Gesamtgewicht und ermittelt daraus die tatsächlich vorhandene Stückzahl im Behältnis. Der Verschließ-Station werden die Schraubkappen automatisch zugeführt. Sie setzt diese per Pick & Place auf und schraubt vor. Eine Induktionssiegelung verschweißt die in den Kappen vorhandenen Folien sicher mit dem Behältnis. Dann folgt das Nachverschrauben, das – wie die vorigen Funktionen und Stationen – zweistellig ausgeführt ist, um die hohe Leistung erzielen zu können. 100 Behältnisse und mehr verlassen pro Minute die Anlage.

Wohin mit den Problembären?

Da aufgrund der Produkteigenschaften die Mehrkopfwaage nicht immer eine geeignete Schalenkombination zusammenführen kann, wurde in der Anlagenkonzeption eine weitere Prozessvariante eingerichtet. Hierfür ist eine Schwenkfunktion am Verbindungselement (oberhalb der Zwischentrichter) vorgesehen. Ohne den vollautomatischen Prozess unterbrechen zu müssen, schleust das System an dieser Stelle fehlgewichtig vorportionierte Gummibärchen direkt aus. Entscheidet sich der Betreiber, die Anlage mit durchgängig hoher Ausbringung zu betreiben, kann er fehlgewichtige Dosen genauso über den Schlechtausschub am Ende der Anlage ausschieben. An dieser Stelle schleust das System zudem Behältnisse aus, die beispielsweise den optischen Kontrollen auf korrekten Sitz der Verschlüsse nicht entsprechen.

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Die Maschinenlösung ist einfach zu säubern,was sich positiv auf den Verschleiß auswirkt. (Bild: Optima)

Kampf dem Verschleiß

Die stark gezuckerten Gummibärchen sind zwar weniger anhaftend in den Trichtern, sie weisen jedoch eine andere Problematik auf: Sich lösender Zucker bildet Staub, der in Lagern und anderen Teilen der Anlage zu starkem Verschleiß führen könnte. Um dies zu verhindern, hat der Hersteller am Zwischentrichter eine Absaugfunktion eingerichtet, die den Zuckerstaub zuverlässig aufnimmt. Zudem sind die Trichter zur Behältnismündung formschlüssig angebunden. Beides verhindert, dass der Zuckerstaub sich in der Maschine verteilt. Gleichzeitig ist die Anlage mit speziellen Lagern, einem geschlossenen Maschinenkörper und dem kettenlosen Antrieb robust konzipiert und die Maschine ist leicht trocken zu reinigen.

Gemeinsam für gezähmte Bären

Der Aufbau der Anlagen findet bei dem Maschinenbauer selbst statt, genauso wie die Abnahmen durch Kunden. Im Projektverlauf war insbesondere abzustimmen, auf welche Weise die Gummibärchen ins Behältnis einzubringen sind. Der gestaffelte Abwurf der einzelnen Schalen, der zu einem „Strang“ führt, erwies sich hierbei als die beste Lösung. Auch die Übergabesysteme und die Positionierung der Mehrkopfwaage auf einem Podest über der Anlage war im Vorfeld genau zu klären, sodass beide Maschinen nun frei zugänglich sind. Die Vitaminbären vertreibt der Kunde nun in verschiedenen Flaschen- und Deckelformaten, wobei pro Behältnis 20 bis 120 Stück portioniert werden.

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