Gebäckrezepturen präzise abarbeiten

Dr. Matthias Kruse, Peter Brickenden

Die Herstellung von qualitativ hochwertigen Gebäcksorten mit wechselnden Rezepturen ist ein komplexer Prozess, der besonders für die Zugabe von Kleinstkomponenten genaueste Wiegetoleranzen erfordert. In der für den Gebäckhersteller McVities gebauten Anlage werden 32 Chargen pro Stunde in den Verwiegestationen produziert und anschließend auf acht Mischstationen verteilt. Die konzeptionelle He-rausforderung bestand darin, die Anzahl der Dosierstationen zu minimieren und die Abarbeitung der Rezepte zu optimieren. Auf diese Weise soll eine möglichst hohe Auslastung der Anlagenkomponenten erreicht werden.

Die von Gericke konzipierte Anlage umfasst Außensilos, Big Bag-Entleerstationen, pneumatische Förderanlagen mit integrierten Kontrollsiebmaschinen der Baureihe CSM, Hochleistungs-Dosier- und Verwiegestationen mit GAC-Präzisionsdosiergeräten sowie die Beschickung der bauseitigen Mischer. Weiterhin umfasste das Auftragsvolumen die Lieferung der gesamten Anlage ein-schließlich der gesamten Steuerungstechnik, die mechanische und elektrische Montage, Inbetriebnahme, Probelauf sowie die Schulung des Bedienpersonals.

Um eine zuverlässig arbeitende Anlage mit hoher Produktivität zu schaffen, wurden die verschiedenen Prozessstufen einschließlich der Komponentenzugabe, Aufbereitung der Chargen, Wiegetoleranzen, Produktklassifizierung sowie des pneumatischen Transports und der Mischerbeschickung betrachtet und bewertet. Aufgrund der schwierigen Raumverhältnisse musste bereits frühzeitig mit dem Detailengineering begonnen werden. Das Ziel war, die optimale Anlagenkonfiguration innerhalb der vorgegebenen Gebäudeabmessungen zu erreichen. Gleichzeitig musste für Reinigungs- und Wartungsarbeiten ein bequemer Zugang zu den einzelnen Komponenten sichergestellt werden. Parallel zu diesen Vorbereitungen fanden zusammen mit allen an diesem Projekt beteiligten Unternehmen ausführliche Pilotversuche im Technikum statt.

Die Rohstoffe kommen entweder mit dem Tankwagen oder in Big Bags verpackt ins Werk. Das Salz wird in einem Außensilo mit einem Fassungsvermögen von 30 t gelagert (Abb. 1). Es verfügt über einen Jet-Filter mit pneumatischer Abreinigung und einen eingebauten Trockner. Wägezellen, die an das Hauptprozessleitsystem angeschlossen sind, überwachen den Silofüllstand.

Natrium- und Ammoniumbikarbonat werden in Big Bags angeliefert und in speziell konzipierten Stationen entleert (Abb. 2). Diese Stationen wurden mit integrierten elektronischen Hebevorrichtungen und gefederten Abstützfüßen ausgerüstet, um die Streckung des Big Bags bei der Produktentleerung auszugleichen. Spezielle Austragsvorrichtungen lockern das Produkt auf und gewährleisten eine gleichmäßige und vollständige Entleerung. Minimum-Füllstandsmelder zeigen dem Bedienpersonal an, dass der leere Sack ausgetauscht werden muss. Durch einen integrierten Pufferspeicher ist genügend Zeit für den Sackwechsel vorhanden.

Zur kontrollierten Zugabe der Rohstoffe in die pneumatischen Förderleitungen dienen frequenzgeregelte volumetrische Dosiergeräte. Die Rohstoffe werden dann mit Hilfe von sehr schonend arbeitenden Vakuum-Fördersystemen von jedem Aufnahmepunkt zu drei Vorratsbehältern an der Wiegestation transportiert. Diese Systeme verfügen über ein gemeinsames Sauggebläse. Die Produkttrennung erfolgt durch selbstreinigende Hochleistungs-Jet-Filter, die sich auf den Empfangsbehältern über jedem Abgabepunkt befinden. Da die Reinheit und Qualität des Produktes höchsten Ansprüchen gerecht werden muss, ist eine Klassierung mit Sieben notwendig. Diese erfolgt in Inline Wirbelstromsiebmaschinen der Baureihe CSM. Sie sind direkt in der Vakuum-Förderleitung installiert und arbeiten unter Systemdruck (Abb. 3). Ein Vorteil dieser Anlagenkonzeption ist, dass man ein integriertes Fördersystem einsetzen kann, ohne dass eine Unterbrechung des Vakuums notwendig ist. Darüber hinaus sind die Wirbelstromsiebmaschinen der Baureihe CSM unter begrenzten Raumverhältnissen leichter zu montieren und erlauben bei ebenerdigem Zugang eine schnelle Reinigung und Wartung.

Eine genaue und schnelle Chargenverwiegung ist von entscheidender Bedeutung für das Gelingen des Endprodukts. Deshalb entschied man sich für die Präzisions-Dosiergeräte der GAC-Baureihe. Sie lockern das Produkt in der Dosierkammer auf und stellen eine konstante Schüttdichte ein. Die Rezepte werden vom Host-Rechner auf die lokale SPS überspielt, abgearbeitet und zurückgemeldet.

An der Verwiegestation sind drei Dosiergeräte auf je einer Plattformwaage aufgebaut. Diese Negativ-Batch-Verwiegung ermöglicht eine simultane Chargenaufbereitung aller Komponenten und damit einen hohen Anlagendurchsatz.

Nach der Verwiegung gelangt die Charge über eine zweite Vakuum-Förderanlage ohne Produktverluste automatisch zu einem der acht Vorlagebehälter oberhalb der Mischer. Die Charge verbleibt dort so lange, bis der jeweilige Mischer wieder bereit zur Befüllung ist.

Der braune Rohrzucker wird ebenfalls in Big Bags angeliefert. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse gibt es für diesen Rohstoff jedoch keinen Vorratsbehälter. Da der Rohrzucker allerdings in großen Mengen benötigt wird, stehen für die Big Bag-Entleerung zwei Stationen zur Verfügung. Dadurch bleibt auch genügend Zeit für den Big Bag-Wechsel. Die Chargierung des Rohrzuckers erfolgt durch eine Additiv-Verwiegung mit volumetrischen Dosiergeräten, die direkt unter den Big Bag-Entleerstationen installiert sind. Anschließend wird die Charge über ein separates Vakuum-Fördersystem, in das ebenfalls eine Inline-Siebmaschine eingebaut ist, direkt in die Mischer transportiert.

Bei der Entwicklung und baulichen Ausführung war Gericke der Hauptvertragspartner gegenüber McVities. Der süddeutsche Anlagenbauer übernahm vielfältigste Aufgaben, beginnend bei der Koordinierung aller am Gesamtprojekt beteiligten Unternehmen bis hin zur Zusammenstellung der Verfahrensanweisungen. Alle geltenden Sicherheitsvorschriften wurden bei der Planung und Ausführung der Anlage berücksichtigt. Vorab wurde die gesamte Anlage einer Sicherheitsanalyse unterzogen. Besondere Aufmerksamkeit widmete man dabei der potentiellen Gefahr von Staubexplosionen.

Ausschlaggebend für die erfolgreiche Abwicklung des Projektes war nicht nur die Flexibilität bei der Lösung komplexer verfahrenstechnischer Aufgaben, sondern auch der intelligente Einsatz von Prozesskomponenten anderer Hersteller.

Halle 11.1, Stand F10/18

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