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Exakt dosiert

Abfüllen in kleine Gebinde
Exakt dosiert

Für den Fall, dass dünnflüssige bis viskose Medien volumetrisch in kleine Gebinde abgefüllt werden sollen, ist neben einer schonenden und pulsationsarmen Förderung eine exakte Dosiergenauigkeit zwingend erforderlich. Der Pumpenhersteller Jessberger hat mehrere Abfüllanlagen realisiert, die auf den selbstproduzierten Exzenterschneckenpumpen basieren. Die normierten Anforderungen der EU-Verpackungsrichtlinie wurden dabei umgesetzt.

Autor Tobias Jessberger Geschäftsführer, Jessberger

Zum Dosieren von dünnflüssigen bis mittelviskosen Medien gemäß vorgegebenen Rezepturen wurde eine Drei-Komponenten-Abfüll- und Dosieranlage geliefert, die auf dem Prinzip der Exzenterschneckenpumpe beruht und die unterschiedlichsten Medien zuverlässig abfüllen und dosieren kann. Gemäß der Anwendung des Kunden sollten drei unterschiedliche Komponenten nach vorgewählten Rezepten aus Vorlagebehältern in manuell zugeführte Gebinde dosiert werden.
Ausgangspunkt bei der Ausarbeitung eines Lösungsvorschlags waren zunächst die eigenen Exzenterschneckenpumpen des Pumpenherstellers. Diese verfügen über eine rotierende Förderschnecke aus Edelstahl 1.4571 (Rotor) sowie einen gegenläufigen, feststehenden Elastomer-Stator aus den Materialien NBR, NBR hell, FKM, EPDM oder Hypalon. Beide Bauteile berühren sich im Querschnitt lediglich an zwei Punkten und bilden dadurch über die Längsachse gesehen völlig getrennte Förderkammern, deren Volumen immer identisch ist.
Die Dosierung mittels der Drei-Komponenten-Abfüllanlage erfolgt nach dem volumetrischen Prinzip mithilfe von drei horizontalen, stufenlos regelbaren Exzenterschnecken-Dosierpumpen. Mit jeder Umdrehung des Pumpenrotors wird ein vordefiniertes Volumen gefördert, wobei die gewünschte Abfüllmenge durch die Anzahl der Umdrehungen bestimmt wird. Das Nachtropfen von Medium wird durch Eingabe eines „Rückzugswertes“ verhindert. Hierfür wird am Ende des Dosiervorgangs durch Drehrichtungsumkehr eine minimale Produktmenge in den Abfüllstutzen zurückgesaugt, wodurch auf ein Abfüllventil verzichtet werden kann. Die Eingabe der Rezepte mit den Dosiermengen der einzelnen Komponenten erfolgt über ein Eingabedisplay, das in einem zentralen Schaltschrank untergebracht ist. Dieser befindet sich in diesem konkreten Fall in einem separaten Raum. Um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, ist das Umstellen der Parameter und der Rezepte nur durch ein Passwort möglich und somit vor Änderungen geschützt. An der Abfüllanlage befindet sich ein weiterer Schaltschrank aus Edelstahl mit digitaler Anzeige des derzeit ausgewählten Rezepts. Um den Abfüllprozess zu starten, sind zunächst für jede der Komponenten Probeausgaben zu kalibrieren. Dies geschieht durch die Eingabe der Soll-Mengen und der ermittelten Ist-Mengen der Probeausgaben.
Die Drei-Komponenten Abfüll- und Dosieranlage wurde aufgrund der leichten Zerlegbarkeit und Reinigungsfreundlichkeit anwenderfreundlich konzipiert. Neben einer hohen Dosiergenauigkeit gewährleistet sie eine pulsationsarme, produktschonende Förderung ohne Nachtropfen. Über einen weiten Fördermengen- und Anwendungsbereich hinaus wurde eine passwortgeschützte Rezept- und Fördermengenvorwahl realisiert.
Abfüllen in Flaschen, Becher oder Dosen
Ebenfalls auf dem Prinzip der Exzenterschneckenpumpe basiert eine weitere Anlage mit einem trichterförmigen Vorlagebehälter zum Abfüllen in Flaschen, Becher oder Dosen. Bei dieser Anwendung sollten dünn- bis dickflüssige Medien per Knopfdruck und auf das Gramm genau in manuell zugeführte Gebinde abgefüllt werden. Das Herzstück der Abfüllanlage ist eine vertikale Exzenterschneckenpumpe mit einem trichterförmigen Vorlagebehälter. Die Dosiersteuerung besteht im Wesentlichen aus einer speicherprogammierbaren Steuerung (SPS), einem LCD-Display zur Parametereingabe und dem Leistungsteil für den Antrieb der Pumpe. Sie kann für die Ansteuerung unterschiedlicher Pumpengrößen eingesetzt werden, wodurch ein weiter Bereich der Abfüllmengen möglich ist. Um den Abfüllprozess zu starten, ist zunächst eine Probeausgabe zu kalibrieren. Diese erfolgt durch die Eingabe der Soll-Füllmenge und der ermittelten Ist-Menge der Probeausgabe. Danach kann die kontinuierliche Abfüllung beginnen. Gelegentliche Kontrollen auf Abweichungen der Füllmenge vom Soll-Wert sind erforderlich. Etwaige Abweichungen können an der Bedienbox korrigiert werden. Die Abfüllanlage kann sowohl im Stand-alone-Modus als auch eingebunden in eine übergeordnete Steuerung betrieben werden. Die Abfüllanlage wurde ebenfalls aus Edelstahl 1.4571 gefertigt. Neben der chemischen Beständigkeit hinsichtlich des Fördermediums wurde bei der Konzeption der Maschine auch auf die Kompatibilität hinsichtlich etwaiger Reinigungsmittel sowie den im Reinigungsprozess zu erwartenden Temperaturen geachtet.
Die Anwendung der Exzenterschnecken-Dosierpumpe ermöglicht im konkreten Fall des Kunden ein ventilloses, nachtropffreies Abfüllen unterschiedlicher Medien in Flaschen, Becher oder Dosen. Neben der benutzerfreundlichen Konstruktion (leichte Zerlegbarkeit, schneller Produktwechsel) wurde insbesondere auf eine hohe Dosiergenauigkeit, eine produktschonende Förderung sowie eine pulsationsfreie Abfüllung geachtet. Neben einer FDA-konformen Version kann auch die CIP-Reinigung als Option angeboten werden.
prozesstechnik-online.de/cav0714458
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