Konzept für Rohmaterialhandling und Chargenmischsystem

Herstellung diätetischer Produkte

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Die Herstellung spezieller Schonkost für Kleinstkinder oder kranke Personen stellt besondere Anforderungen an die Produktionsanlage. Sie muss höchsten hygienischen Ansprüchen genügen. Die Qualität der eingesetzten Rohmaterialien, die Rezeptur einer Charge sowie die speziellen Produktionsbedingungen müssen für jede Verbraucherpackung rückverfolgbar sein.

Dr. Ralf Weinekötter, Peter Brickenden

Farley Health Products in Grossbritannien ist Mitglied der HJ Heinz Firmengruppe. Das Unternehmen stellt diätetische Produkte sowohl für Endverbraucher als auch für den Heim- und Spitalbereich her. Um die gestiegenen Anforderungen der Verbraucher erfüllen zu können, hat Farley beschlossen, den englischen Produktionsstandort Kendal zu reorganisieren. Mit dieser anspruchsvollen Aufgabe wurde der Schweizer Schüttgutspezialist Gericke betraut. Der Lieferumfang von Gericke umfasste Projektmanagement, Design, mechanische und elektrische Ausrüstung, Steuerung, Inbetriebnahme und Schulung.
Projektablauf
Zu Beginn des Projektes wurden die verschiedenen Prozessstufen identifiziert und Möglichkeiten der Verwiegung der Ausgangskomponenten, der eigentlichen Batchherstellung und des Mischprozesses geprüft. Außerdem waren die maximal zulässigen Wiegetoleranzen zu definieren. Für den innerbetrieblichen Transport sowohl der Ausgangskomponenten als auch der Fertigmischung musste ein Konzept erarbeitet werden. Darüber hinaus wurde sorgfältig geprüft, wie jeder Prozessschritt auch bezüglich den hygienischen Anforderungen validiert werden kann. Umfangreiche Versuchsreihen im Technikum von Gericke waren hierzu erforderlich. In diese Versuche wurden auch Unterlieferanten mit einbezogen.
Produktionskonzept
Der erste Produktionsbereich umfasst die Materialannahme der Ausgangskomponenten sowie die Zusammenstellung der Chargen, der zweite den wertschöpfenden Mischprozess sowie eine Zwischenspeicherung der Mischung.
Ausgangsmaterialien sind unter anderem Getreide, Milchpulver und Vitamine. Sie liegen in unterschiedlichen Gebinden vor, so dass spezifische Lösungen für das staub- und kontaminationsfreie Auspacken von Säcken, Kartons und Big Bags zu realisieren waren. Die in Säcken mit PET-Inliner angelieferten Komponenten werden mit einem Vakuumlifter auf eine Sackbühne gehoben. Von dort gelangen sie in die Aufschüttstation. Die Entsorgung der leeren Säcke erfolgt mittels eines Sackkompaktors. Wesentlich für den staubfreien Betrieb ist die Dimensionierung der Aspiration mit der entsprechenden Filteranlage (Abb. 1).
Kartons werden mit einem Gabelstapler auf ein Zwischengeschoss gebracht und in eine automatische Kippstation geladen. Förderbänder erleichtern den Transport der Kartons auf dieser Zwischenbühne. Nach einer Drehung der Kartons um 135° entleert sich der Inhalt in Container.
Die Entladestation für Big Bags ist mit Massierwalzen ausgestattet, um einen gleichmäßigen Produkttransport auch für kohäsive, schwer fließende Produkte zu gewährleisten. Sie besitzt eine integrierte Hebevorrichtung, um den Big Bag genau positionieren zu können. Eine mit einem Endschalter abgesicherte Klappe erlaubt den Zugriff auf den Big Bag-Auslauf. Die Big Bag-Entleerstation befindet sich im Erdgeschoss. Das Material wird mittels einer flexiblen Schnecke eine Bühne höher gefördert und ebenfalls in Container umgefüllt.
Die drei Entladestationen für Säcke, Kartons und Big Bags sind jeweils mit Flachbettsiebmaschinen bestückt, um Fremdkörper aus dem Produktionsprozess auszuscheiden. Aspirations- und Filtersysteme minimieren die Staubbelastung bei der Umfüllung in die Container (Abb. 2).
Auf jedem Container ist ein Barcodeetikett angebracht. Bevor das Material in den zweiten Produktionsbereich (Mischbereich) gelangt, wird es nochmals in einen neuen Container umgefüllt. Die gesamten Ausgangsmaterialien fließen bei diesem Umfüllvorgang (von Container zu Container) an einer Metalldetektion vorbei.
Mischbereich
Der Materialtransport vom ersten in den zweiten Bereich (Chargenmischanlage) erfolgt in den Containern (Matcon). Sie sind mit einem speziellen konusförmigen Auslaufventil ausgerüstet. Dieses Ventil schließt gegen feststehende Dichtungen und stoppt so den Materialfluss. Zur Entleerung wird mittels pneumatischer Zylinder das Ventil angehoben. Es bildet sich ein Ringspalt, aus dem das Material aus dem Container ausfließt. Der Konus im Auslaufbereich wird dabei in Vibration versetzt. Selbst schwer fließende Stoffe lassen sich dadurch austragen und gleichzeitig dosieren.
Zwei Vibrationsdosierer führen die Komponenten dem Chargenmischer zu. Er steht auf Wiegezellen. Das Gesamtgewicht der Charge wird erfasst und auch dieser Teil des Produktionsprozesses validiert. Beim Chargenmischer handelt es sich um einen Mehrstromfluidmischer GMS mit 2000 l Volumen. Dieser horizontale Doppelwellenmischer (Abb. 3) besitzt zwei synchronisiert gegenläufig drehende Mischwerkzeuge, die mit einer Drehfrequenz von 46 Umdrehungen pro Minute rotieren. Die Rotation versetzt das Mischgut in einen wirbelschichtähnlichen Zustand; radialer und axialer Transport sind maximal. So lässt sich höchste Homogenität selbst für schwierige Mischungen mit Mikrokomponenten garantieren. Die kurzen Mischzeiten zwischen 30 s und 90 s erlauben eine hohe Kapazität. Das Produkt wird dabei mechanisch nur gering beansprucht.
Die Entleerung der Mischung erfolgt in 10 bis 15 s. Zur schnellen Reinigung und Inspektion ist der Mischer mit vier Reinigungstüren ausgerüstet.
Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) nimmt Befehle vom übergeordneten Host Computer entgegen. Jeder Prozessschritt, auch die Wiegesequenzen, werden aufgezeichnet. Der Produktionsweg jeder Charge lässt sich rückverfolgen.
Schrifttum
[1] R. Weinekötter, H. Gericke: Mixing of Solids, Kluwer Academic Publishers, Particle Technology Series, Dordrecht 2000
[2] R. Weinekötter, H. Gericke: Mischen von Feststoffen – Prinzipien, Verfahren, Mischer, Fachbuch, Springer-Verlag 1995
E dei 223
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