Turnkey-Abfüllanlage für flüssige Prozesshilfsstoffe

Die im Folgenden vorgestellte Verpackungslinie verarbeitet flüssige Prozesshilfsstoffe, die bei der Herstellung von Getränken Anwendung finden. Auch bei diesen Hilfsstoffen gilt, dass die Natürlichkeit der Endprodukte wie Saft, Sekt, Wein und Bier, denen sie zugeführt werden, nicht durch chemische Zusätze beeinträchtigt werden darf. Die Haltbarkeit der bei der Erbslöh Geisenheim AG verarbeiteten Produkte muss daher durch Hygienefunktionen innerhalb des Herstellungs- und Verpackungsprozesses erzielt werden. Die Produktionslinie ist ein Beispiel dafür, welche Hygienefunktionen dabei zum Einsatz kommen können. Darüber hinaus war eine hohe Dosiergenauigkeit gefordert, da die verarbeiteten Produkte sehr wertvoll sind. Für die Konstruktion und Realisierung der Gesamtlinie war Optima Consumer verantwortlich.

Kieselsole, Gelatine, Enzyme und Flüssig-CMC kommen bei der Herstellung von Säften, Wein, Sekt und Bier zu verschiedenen Zwecken zum Einsatz. Beispielsweise, um die Getränke zu enttrüben (Kieselsole) oder auch um Maische ertrags- und inhaltsreicher entsaften zu können (Enzyme). R & D findet bei Erbslöh im eigenen Haus und in enger Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten statt. Die Produktparameter und die Produktqualität werden in eigenen Labors kontinuierlich geprüft, was neben einer umfassenden Beratung der Kunden und Anwender wesentlich für das Unternehmen ist.

Anne Schmitt, Director Supply Chain Management und Projektleiterin bei Erbslöh, berichtet von weiteren Anforderungen aus dem Lastenheft: „Neben der Desinfektion der Gebinde legten wir Wert auf die Reinigungsfähigkeit der Anlage und auf einen großen Formatbereich zwischen 50- und 1000-ml-Gebinden. Weiterhin waren uns die Versiegelung der Gebinde, eine eichfähige Gewichtskontrolle und eine Datenschnittstelle zum Produktionsleitstand wichtig.“ Da auf der Anlage säure- und enzymhaltige Getränkezusatzstoffe verarbeitet werden, wurde außerdem sehr auf die Korrosionsbeständigkeit und Robustheit der Anlage geachtet. Optima Consumer überzeugte mit einem Turnkey-Anlagenkonzept, das die umfassende Automatisierung von der Gebindeaufgabe bis hin zum Auslaufdrehteller beinhaltet. Die entscheidenden Anlagendetails befinden sich genau zwischen diesen beiden Punkten.

In einem ersten Schritt werden die Behältnisse inline in einem Spezialverfahren entkeimt. Dazu wurde eine frei programmierbare Gantry-achse mit Greifern installiert, die immer vier Behältnisse gleichzeitig aufnimmt. Die Gebinde werden um 180° auf den Kopf gedreht und über Entkeimungslanzen geführt. Von der Spitze der Stifte aus wird mit Reinluft angereichertes Reinigungsmittel auf die Innenseite der Behältnisse gesprüht, während die Lanzen gleichmäßig aus dem Behältnis ausfahren. Wichtig ist, dass der feine Sprühnebel die gesamte Innenfläche des Behältnisses benetzt und sich keine Perlen an der Innenhaut bilden. Letzteres wird auch durch die Viskosität des Mittels erzielt. Nach dem Absetzen dürfen keinerlei Rückstände des Reinigungsmittels am Behältnisboden verbleiben, genauso wie ein Heraustropfen aus dem gedrehten Behältnis in die Anlage absolut zu vermeiden ist. Messungen haben ergeben, dass in der Praxis die Innenseiten der Behältnisse zu 95 % benetzt werden – ein hervorragender Wert.

Nach der Entkeimung folgt die Füll- und Verschließstation, die ebenfalls keimarm ausgeführt ist. Der geschützte Füll- und Verschließbereich wird mit einem gerichteten Laminar Flow überströmt, der Partikel aus den kritischen Zonen fernhält. Als Dosiertechnik kommt ein Massedurchflusssystem zum Einsatz, das die große Bandbreite an Füllvolumina zwischen 50 und 1000 ml, die von Erbslöh gefordert wurden, ohne Formatwechsel bewältigt. Selbst Füllvolumina bis 2500 ml wären damit zu verarbeiten.

Weitere Vorteile sind die wenigen produktführenden Teile des Systems sowie dessen hohe Füllgenauigkeit. Mittels der eichfähigen Kontrollwaage findet zudem eine statistische Auswertung der erzielten Füllgewichte statt. Anhand der registrierten Werte werden wiederum die Dosiersysteme kontinuierlich auf die Mittelwertsregelung (Fertigpackungsverordnung) hin justiert. Damit lassen sich die gesetzlichen Vorgaben einhalten und der sogenannte Produkt-„Give-away“ minimieren.

Noch vor der Verwiegung ist das Verschließen angeordnet, das ebenfalls unter Laminar Flow geschieht. Hierzu werden die Verschlusskappen aus einem Sortierer in den Laminar Flow-geschützten Bereich transportiert. Vor dem Aufsetzen auf die Flasche erfolgt zusätzlich eine Desinfektion der Kappen. Der zweistufige Verschließprozess beinhaltet zunächst einen exakt nach Drehmoment durchgeführten Schraubverschluss. Die Behältnisse werden zudem am Linienende über eine sich im Innern der Verschlusskappen befindende Alufolie per Induktion im Durchlauf versiegelt. Hiervor sind die bereits erwähnte Kontrollwaage sowie ein Etikettierer angeordnet.

In der Ausführung des Laminar Flows sowie der Gebindereinigung über Entkeimungslanzen zeigt sich der Erfahrungsaustausch, der zwischen dem Pharma- und dem Consumer-Bereich von Optima stattfand – ohne, dass es sich bei den realisierten Maschinen heute um Pharmaausführungen handeln würde.

» Bereits heute, in der recht kurzen Zeit seit Inbetriebnahme der Anlage, haben uns die Abfüllergebnisse absolut überzeugt. «

Im Bereich des Laminar Flows ist dies beispielsweise an der strömungsoptimierten Gestaltung des zugehörigen Maschinenschutzes zu erkennen. Auch die an der Anlage installierte Clean-In-Place-Funktion (CIP) ist im Pharmabereich häufig anzutreffen. Jedoch unterscheidet sich die keimarme Ausführung des Lebensmittelbereichs von den pharmazeutischen Sterilanforderungen, beispielsweise durch die nicht vorhandene Sterilisierfunktionalität (SIP). Bei der installierten CIP-Einheit an der Anlage erfolgt die Reinigung inline. Erbslöh muss somit im Betrieb keine Teile austauschen. Die Füllnadeln der Füllstation werden lediglich auf die Reinigungsstation transportiert. Hier werden sämtliche produktführenden Teile durchgespült, beginnend mit dem Produktaufgabebehälter bis hin zur Füllnadel.

Der Reinigungsvorgang ist damit standardisiert und nicht dem von Reinigungsanweisungen möglicherweise abweichenden Verhalten von Mitarbeitern unterworfen. Die Anlage kann eine Ausbringung von 50 Produkten/min über alle Formate hinweg erzielen. Erbslöh wird sie zunächst mit 25 Produkten/min betreiben. Die höhere Leistung lässt sich nachträglich einrichten. Flexibilität ist zudem in der täglichen Praxis gefragt: Formatwechsel sind in ca. 15 Minuten erledigt. Lediglich im Behältertransport sowie am Verschließkopf sind dabei manuelle Arbeiten durchzuführen. Findet ein Produktwechsel statt, sind dafür ebenfalls ca. 15 Minuten zu veranschlagen, wobei diese Arbeiten zum Teil parallel zum Formatwechsel ablaufen können. In der ersten Phase werden nur die Formatgrößen 0,1 und 1 kg verarbeitet. Insgesamt sind es zehn verschiedene flüssige bis viskose Produkte, die Erbslöh mit der Anlage in Behältnisse demnächst dosieren wird.

Bei einem Verkaufspreis von bis zu 100 Euro pro Liter ist die Füllgenauigkeit des Anlagen-Dosiersystems ein wichtiges Argument für die Wirtschaftlichkeit insgesamt. Die Füllgenauigkeit der Anlage wurde auf die Eichgrenzen TU1 hin optimiert. Auch der Wirkungsgrad der Linie kann mit 90 % Gesamtverfügbarkeit überzeugen. Hinsichtlich der keimarmen Umgebung wurden die Vorgaben der Reinraumklasse nach H14 vereinbart, die problemlos erfüllt werden konnten.

Als vorteilhaft erweist sich auch die U-förmige Anordnung der Anlage. Ein Mitarbeiter reicht nun aus, um sowohl die Behältnisaufgabe und das Abnehmen der fertigen Produkte sowie die Versorgung der Anlage mit Schraubkappen zu übernehmen. Zudem hat das Unternehmen eine Schnittstelle zum übergeordneten Produktionsleitstand eingerichtet. Ein weiteres Feature ist die installierte Opal-Software, die im Optima life science-Bereich entwickelt wurde und bereits im Pharmabereich zum Einsatz kam. Mit ihr werden statistische Auswertungen innerhalb der Liniensteuerung durchgeführt, um die einzelnen Funktionen und die Gesamteffizienz der Linie bewerten zu können.

Anne Schmitt: „Die von Optima eingebrachten Ideen zur Lösung unserer Anforderungen zeigten uns, dass man sich mit Erbslöh und unseren Produkten intensiv beschäftigt hat. Die Zusammenarbeit zwischen Konstruktion, Vertrieb und uns war und ist sehr offen, zielführend und partnerschaftlich. Für Langzeiterfahrungen ist es noch zu früh. Wir lassen den Mitarbeitern noch Zeit, sich an die neue, umfangreiche Technik zu gewöhnen. Bereits heute, in der recht kurzen Zeit seit Inbetriebnahme der Anlage, haben uns die Abfüllergebnisse absolut überzeugt, sowohl was die Qualität als auch den Ausstoß betrifft. Die einfache und klar strukturierte Steuerung und Bedienung der Anlage erlaubte es unseren Mitarbeitern, sich mit der Anlage zu identifizieren, und machen neugierig auf das Ausprobieren von weiteren Möglichkeiten.

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