Kapselfüllmaschine FEC40 im Einsatz bei Nahrungsergänzungsmittel-Hersteller

Bei Standard Process wird dazu die neue Kapselfüllmaschine von Fette Compacting eingesetzt: Sie erreicht eine Ausbringungsleistung von 400.000 Kapseln pro Stunde. Weltweit wächst der Markt für Nahrungsergänzungsmittel (NEM) in rasantem Tempo. Marktforscher schätzen den globalen Jahresumsatz auf rund 133 Milliarden US-Dollar. Bis 2024 erwarten sie ein Wachstum von 7,5 % pro Jahr. Dabei sollen allein die NEM auf Vitaminbasis bis Ende 2024 fast die Hälfte des Umsatzes ausmachen.

Dieser Trend entwächst einem veränderten Bewusstsein der Konsumenten. „Die Verbraucher sind in den letzten Jahren besser informiert worden. Sie haben sich auf Vollwertkost, natürliche und biozertifizierte Zutaten und Produkte umgestellt“, weiß Andrew Holtz, Maintenance Manager von Standard Process. „Die Kunden erwarten heute hochwertige Zutaten und Qualitätsprodukte von Qualitätsunternehmen, die sich respektvoll gegenüber ihren Mitarbeitern und der Umwelt zeigen.“

Mit der Kapselfüllmaschine FEC40 ist jeder Prozessschritt separat einstellbar. (Bild: Fette)

Seit 1929 setzt der US-amerikanische NEM-Hersteller Standard Process auf vollwertige Inhaltsstoffe. Das Unternehmen verfolgt das Ziel, Nährstoffe weitgehend so bereitzustellen, wie sie in der Natur vorkommen. Dafür baut es mehr als 80 % der verwendeten Zutaten selbst an. Sein 420 Hektar großer Bio-Betrieb in Wisconsin erntet jedes Jahr mehr als 2,5 Millionen Kilogramm Gemüse.

Wie es nach der Ernte weitergeht, erklärt Holtz: „Wir verarbeiten unsere Nutzpflanzen umgehend, um den Verlust von Phytonährstoffen zu minimieren und die wertvollen Nährstoffkomplexe zu erhalten. Bei der Verarbeitung erfolgen permanent Qualitätskontrollen, zum Beispiel eine Prüfung auf Mikroorganismen und auf den Glutengehalt. Schließlich werden die Zutaten präzise gemischt und zu Tabletten oder Kapseln verarbeitet. Im Kapselformat bieten wir rund 50 verschiedene Präparate an, entweder als Gelatine- oder HPMC-Kapseln.“

Produktionskosten um bis zu 30 % gesenkt

Um gleichermaßen den hohen Qualitätsansprüchen und dem wachsenden NEM-Bedarf gerecht zu werden, war Standard Process seit 2015 auf der Suche nach einer effizienten Technologie für die Kapselbefüllung. Fette Compacting suchte gleichzeitig nach einem Feldversuch-Partner für seine erste Kapselfüllmaschine. Scott Anderson, Vice President of Operations von Standard Process, blickt auf die Anfänge zurück: „So kam eines zum anderen und wir schlossen uns zusammen, um die branchenweit leistungsstärkste Kapselfüllmaschine intensiv unter Produktionsbedingungen zu testen. Wir wollten erfahren, ob sich die Grenzen unserer bestehenden Kapselfüllmaschinen überwinden ließen, einschließlich Geschwindigkeit, Flexibilität, Ausfallzeiten und der Fähigkeit, anspruchsvolle Formulierungen zu verarbeiten.“

Die Erwartungen wurden erfüllt: Mit einer Ausbringungsmenge von bis zu 400.000 Kapseln pro Stunde bei 140 Takten pro Minute sinken die Produktionskosten pro 1.000 Kapseln um bis zu 30 %. Um diese Leistungsdimension zu erreichen, haben Ingenieure des Maschinenherstellers die erste Kapselfüllmaschine mit doppelt angeordnetem Füllprozess entwickelt. Das technische Gesamtkonzept der FEC40 hat der Hersteller auch auf eine zweite Maschine für mittlere Batch-Größen übertragen: die FEC20 mit einfacher Anordnung der Füllstationen und einer Ausbringung von 200.000 Kapseln.

Stillstandzeiten können deutlich reduziert werden Ein zentraler Vorteil der FEC-Technologie liegt für Anderson im intelligenten Antrieb durch Servo- und Torquemotoren: „Der Antrieb gibt uns beim Einrichten und Umrüsten eine enorme Flexibilität. Alle anderen Kapselfüllmaschinen sind bei uns kurvengesteuert, was Einstellungen extrem zeitaufwendig oder gar unmöglich macht. Bei der FEC40 ist hingegen jeder Prozessschritt separat einstellbar. Die Parameter werden mit dem Rezept für jedes Produkt gespeichert, um den Einrichtungsprozess zu beschleunigen. Damit sinken Stillstandzeiten von früher mehreren Stunden auf wenige Minuten. Außerdem kann der Bediener noch während des Betriebs Anpassungen vornehmen, um zum Beispiel den Durchsatz zu maximieren“, berichtet Anderson.

Bei der Konstruktion der Maschine wurde auf einfache Bedienung geachtet. Die Kapselfüllmaschine ermöglicht einen 360°-Zugriff auch bei angeschlossenem Prozess-Equipment, sodass die Stationen leicht zugänglich sind. „Was die FEC40 auszeichnet, ist neben dem Output vor allem der einfache Wechsel der Stopfstempelstationen“, betont Anderson. „Der Bediener kann sie außerhalb der Maschine auseinanderbauen und reinigen. Das erspart uns jede Menge Zwischenschritte und Einstellaufwand, bis die Maschine wieder betriebsbereit ist.“ Für eine intuitive Nutzerführung sorgt ein Human-Machine-Interface (HMI) mit 19“ Touchscreen und integrierter Tastatur. Dieses bietet jederzeit einen vollständigen Überblick über die Prozess- und Qualitätsparameter.

Hochvolumige Produkte werden unter Volllast verarbeitet

Die Kapselfüllmaschine ist bei Standard Process standardmäßig mit zwölf Stationen und 24 Kapseln pro Station ausgestattet. Die finale Testphase fasst Anderson zusammen: „Im ersten Halbjahr 2018 haben wir diverse Produkte mit einer Vielzahl von Fließ- und Kompressibilitätseigenschaften in den Kapselgrößen 0 und 00 hergestellt. Zum Jahresende hat die Maschine bereits 41 % unserer gesamten Kapselproduktion übernommen. Wir haben auf dieser Maschine 25 verschiedene Produkte produziert. Der Hauptfaktor bei der Frage, welche Produkte auf diesem Kapselfüller laufen sollen, war die Losgröße. Angesichts der Maschinenleistung hat es sich als sinnvoll erwiesen, unsere Produkte mit dem höchsten Volumen auf dieser Maschine unter Volllast zu verarbeiten.“