Mischer beschicken mit hoher Effizienz

Walter Sonntag

Bei Investitionen in automatische Zuführsysteme zur Mischerbeschickung ist heute neben Produktionssicherheit und -konstanz vor allem auch Energieeffizienz ein wichtiges Entscheidungskriterium. Das bedeutet, für jeden Anwendungsfall die passende Anlage liefern zu können, die am besten geeigneten verfahrenstechnischen Komponenten und eine darauf abgestimmte intelligente, bedienungsfreundliche Prozessleit- und Visualisierungstechnik. AZO bietet dafür drei Anlagensysteme: pneumatische Fördersysteme, Container- und Hybridsysteme. Für die Wahl der Komponenten ist zunächst grundlegend, ob es sich um einen Batch- oder einen kontinuierlichen Prozess handelt.

Saugwiegesysteme setzt man ein, wenn viele Schüttgut-Komponenten vollautomatisch zu den Abgabestellen, z. B. Mischer, Kneter, Rührer, Dissolver oder Extruder, zu fördern sind. AZO bietet drei Varianten. Beim Einrohrsystem führt eine Förderleitung von allen Produktaufgabestellen bis zur Förderwaage. Die Prozessleittechnik kompensiert die durch verschiedene Entfernungen bedingten unterschiedlichen Produktnachläufe, dies erhöht die Systemgenauigkeit.

Mehrrohrsystem bedeutet, dass von jeder mit der Förderwaage verbundenen Produktaufgabestelle eine Förderleitung an eine Ventilweiche mit Frischluftventil geführt wird. Der Produktnachlauf ab der Ventilweiche ist bei diesem System sehr gering, es erreicht eine höhere Genauigkeit als Einrohrsysteme.

Ein Zentralwiegesystem vereint die Vorteile von Saugwiege- und Druckfördersystemen. Die einzelnen Komponenten werden von der Produktaufgabestelle in eine zentrale Förderwaage gesaugt, die mit einer elektromechanischen Wiegeeinrichtung ausgestattet ist. Die gewogene Charge wird in einen Nachbehälter entleert und von dort aus per Druckförderung auf die Verbraucher, z. B. Kneter, Mischer oder Rührer, gefördert. Um hohe Durchsatzleistungen zu erzielen, wird in der Zentralwaage gleichzeitig die nächste Charge zusammengestellt.

Ist die kontaminationsfreie Chargenbereitstellung notwendig oder sind allergenfreie, koschere oder Halal-Produkte gefragt, ist der Einsatz von Containersystemen sinnvoll. Auch hier sind unterschiedliche Varianten möglich. Herzstück ist immer der Componenter. Die lineare Anordnung mit automatischem Einwiegen von Chargen in Container bietet sich besonders an – vor allem wenn die Rohstoffe noch ein schwieriges Austragsverhalten aufweisen. Die an der Rezeptur beteiligten Komponenten werden in Rohstoffcontainern zwischengelagert, die mittels einer patentierten Andockmanschette staubfrei auf in Reihe stehende Container-Aufgabestationen angedockt, automatisch identifiziert und registriert werden. Für die sichere Austragung und exakte Dosierung sind die Container-Aufgabestationen mit Dosierschnecken ausgerüstet. Eine fahrbare, rezepturgesteuerte Bodenwaage unterhalb der Aufgabestation übernimmt die Batch-Zusammenstellung. Darauf steht ein Container, in den frequenzgesteuert im Grob-/Feinstrom eindosiert wird. Die Bodenwaage fährt vollautomatisch zu den vorgegebenen Dosierstellen. Zudem besteht die Möglichkeit, Kleinmengen mit höchster Genauigkeit über Spezialwaagen zuzuführen. Die Rohstoffübergabe ist berührungslos und durch optimierte Ringabsaugung staubfrei. Sobald die Gesamtcharge komplett ist, wird ein Batchreport erstellt und der Container zur Weiterverarbeitung an die Abgabestelle übergeben. Das System arbeitet im Additiv-Verfahren, die aufeinanderfolgenden Wiegegänge sind günstiger zu realisieren als bei einem parallelen Verfahren.

Sind die Abgabestellen nicht linear angeordnet, ist der Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen eine interessante Variante. Hier werden die Dosierstellen über ein optisches oder per Ultraschall gesteuertes, fahrerloses Transportfahrzeug angefahren, das die entsprechend der Rezeptur exakt gewogenen Rohstoffe einsammelt. Bei einer Chargengröße von 500 kg wird eine Genauigkeit von ±100 g erreicht. Die kleineren Mengen werden im Grammbereich eingewogen. Über Transponder und Infrarotschnittstellen erfolgt eine exakte Positionierung und ein sicherer Datenaustausch zum Leitsystem. Durch die Verwendung von zwei Parkpositionen werden Wartungszeiten der fahrerlosen Transportfahrzeuge bei der Übergabe des vollen bzw. Übernahme eines leeren Rohstoffcontainers vermieden. Die benötigte Anzahl von fahrerlosen Transportfahrzeugen wird in einer Simulation ermittelt und optimal ausgelegt.

Für die vollautomatische Rezepturzusammenstellung von zahlreichen Rezepten aus vielen Komponenten im geschlossenen System mit strikter Linientrennung und Kontaminationsvermeidung hat AZO das ShuttleDos-System entwickelt. 20 Chargen/h mit bis zu zehn exakt eingewogenen Komponenten in einem Gewichtsbereich von 100 g bis zu mehreren 100 kg stellen kein Problem dar. Mit dem ShuttleDos-System werden Komponenten vollautomatisch in mobile Container dosiert. Diese Rohstoffe können in Silos lagern, in Big Bags oder Containern angeliefert bzw. als Sackware über Einfülltrichter zugegeben werden. Die Lagerbehälter sind mit leistungsstarken Austrags- und Dosierorganen versehen. Für hohe Durchsatzleistungen ist jede Dosierstelle mit einer eigenen Waage ausgestattet. Das System ermöglicht eine optimale Linienanordnung mit separaten Bereichen für Groß-, Mittel- und Kleinkomponenten. Die entscheidenden Elemente sind die mobilen Shuttles. Sie fahren an Gefäßen bzw. Containern außen vorbei, bei denen gerade ein Wiegeprozess abläuft, und transportieren die Gefäße weiter, die bereits fertig befüllt sind oder an einen Dosierplatz gebracht werden müssen. Durch dieses Prinzip werden die Taktzeiten enorm gesteigert. Der gesamte Aufbau des ShuttleDos-Systems ist bodenfrei. Der vollautomatische Produktionsbereich kann so ausgelegt werden, dass mannloser Betrieb möglich ist. Dieses System arbeitet äußerst energieeffizient.

Das staubdichte Andocken und die gleichzeitige Waagenentkopplung übernimmt das Andocksystem CleanDock. CleanDock vermeidet eine Kontamination durch Vermischen verschiedener Produkte zuverlässig. Sowohl beim Dosiervorgang als auch beim Transport der Behältnisse gehört Staubaustritt der Vergangenheit an. Im nicht angedockten Zustand sind Dosierorgan und der zu befüllende Container verschlossen. Erst beim Andocken wird zwischen beiden eine staubdichte Verbindung hergestellt. Ein flexibles System sorgt für die Waagenentkopplung während des Dosier- und Wiegevorgangs. Bei der Entwicklung wurde Wert darauf gelegt, dass CleanDock für möglichst viele Produktaufgabesysteme geeignet und dadurch universell einsetzbar ist. Durch das einfache technische Prinzip ist das CleanDock eine wirtschaftliche Lösung, auch bei einer sehr hohen Anzahl von Komponenten. Zudem ist die Konstruktion wartungsarm und einfach zu reinigen.

Entscheidend für kontinuierliche Prozesse ist, dass die Zuführung auch wirklich gravimetrisch, kontinuierlich durchgeführt wird. Regelgrößen können hier z. B. die Durchsatzleistung sein. Die Zuführung erfolgt über Azodos-Geräte, die entsprechend der Rezeptur in einem bestimmten Verhältnis einen kontinuierlichen Massenstrom bringen, der sich schnell und komfortabel über die neue Steuerungsgeneration Azocont regeln lässt. Beim Nachfüllen der Behältnisse wird mit dem alten Wert so lange weitergefahren, bis die Nachfüllung erfolgt ist. Bei kontinuierlichen Systemen kann man schnell reagieren, da man kleinere Mengen im Umlauf hat. Jedoch sind solche Systeme aufwändiger einzufahren und erfordern einiges mehr an Know-how. Azocont-Steuerungen ermöglichen durch die intuitive Bedienerführung ein sicheres Betreiben solcher komplexen Anlagen.

Häufig ist die Zahl der Komponenten in einem kontinuierlichen Mischprozess so groß, dass diese physikalisch gar nicht über dem Einlauf angeordnet werden können. In solchen Fällen greift man auf Hybridsysteme zurück. Man kombiniert beispielsweise batchweise Saugwiegesysteme oder Containersysteme mit gravimetrisch, kontinuierlichen Dosiersystemen, die geregelt die Zuführung übernehmen.

Online-Info www.cav.de/1210436