Materialfluss à la carte

Dipl.-Ing. B.Eng.(Hons.) Thomas Ramme

Die Firma Busemann in Bergkamen stellt seit über 30 Jahren Schleckdrinks (Wassereis) und Popcorn her. Je nach saisonaler Auslastung werden mit bis zu 200 Mitarbeitern allein 10 t Popcorn pro Tag produziert. Das klassische Bussy Popcorn entsteht im Nassröstverfahren unter Zusatz von Zucker, wobei auch andere Geschmacksrichtungen realisierbar sind. Diese hohe Flexibilität bei der Erfüllung der Kundenwünsche erfordert in der Herstellung Förderverfahren, die sich an verschiedenen Orten einsetzen lassen und eine einfache Anpassung an die unterschiedlichen Transferaufgaben und -leistungen ermöglichen. Darüber hinaus muss das Fördersystem noch den Anforderungen des IFS (International Food Standard) entsprechen, da der Betrieb danach zertifiziert ist. Es stellte sich somit konkret die Frage nach einem verbesserten Materialfluss für die verschiedenen Maissorten, die geröstet werden, und den zur Popcornherstellung nötigen Kristallzucker.

Das größte Volumen bei dem täglichen Materialumschlag stellen die verschiedenen Maissorten dar, die in Big Bags auf Paletten angeliefert werden. Die verschiedenen Sorten Mais, wie auch der Zucker, müssen den Röstanlagen in der Produktion zugeführt werden. Wie in zahlreichen, traditionell gewachsenen Lebensmittelbetrieben üblich, mussten bisher die Big Bags aufwändig, einzeln nacheinander – über einen Fahrstuhl – vom Lagerbereich in die darüber liegenden Produktionsräume verbracht werden. Dies kostet nicht nur Zeit und Mühe, sondern war auch aus hygienischen Aspekten nicht mehr akzeptabel. Darüber hinaus mussten die Big Bags nach dem Fahrstuhltransport händisch von oben mittels 10-l- Eimern entleert werden, da für aufwändige Big Bag-Entleerstationen und eine direkte Beschickung kein Platz vorhanden war. Die manuelle Big Bag-Entleerung erhöhte zusätzlich den Personalaufwand und war bei den großen Produktionsmengen eine einseitige, körperlich anstrengende Tätigkeit.

Letztlich entstand durch die großen Mengen an zu verarbeitenden Mais eine nicht unerhebliche Ansammlung von Verpackungsmaterial, die in der Produktion natürlich nicht erwünscht war. Ähnlich kompliziert war das Handling des Kristallzuckers, der in 25-kg-Säcken angeliefert wurde.

Daher kam man bei Busemann ziemlich schnell auf die Idee, die vielen Transportzwischenschritte und manuellen Umfüllvorgänge zu eliminieren, und den Transport des Mais und Zuckers direkt aus dem Lagerbereich in die Produktion zu realisieren.

Zur Lösung der Förderaufgabe boten sich auf den ersten Blick verschiedene mechanische Verfahren an. Förderschnecken sind prinzipiell in der Lage, einfaches Schüttgut über eine kurze Entfernung zu transportieren, stellen aber im Lebensmittelbereich häufig ein Problem dar. Bei Busemann wird pro Woche zweimal die gesamte Produktion nass gereinigt. Damit ergibt sich bei Förderschnecken ein unverhältnismäßig hoher Aufwand für die Demontage und Reinigung. Ebenso muss der Mais schonend gefördert werden, was zusätzlich gegen mechanische Förderschnecken sprach. Idealerweise sollten die Big Bags auch von oben zu entleeren sein. Dazu kamen noch die baulichen Gegebenheiten, die einen Transport über 20 m Gesamtstrecke bei 8 m Höhendifferenz verlangten.

Ernsthafter wurde die Variante Becherwerk betrachtet. Dieses Verfahren ist zwar schonender als eine mechanische Förderschnecke, jedoch stellte sich nach wie vor die Frage nach der Beschickung der Becher aus den Big Bags. Unnötiges Handling sollte vermieden werden. Außerdem wäre der Reinigungsaufwand nach wie vor beträchtlich gewesen. Bedingt durch den großen Platzbedarf eines mechanischen Becherwerkes wären darüber hinaus aufwändige Deckendurchbrüche nötig geworden.

Folglich sah die von Busemann erstellte Spezifikation ein Fördersystem vor, die flexibel in der Lage ist, von oben aus den Big-Bags nacheinander die verschiedenen Sorten Mais aufzunehmen und über eine Entfernung von 20 m und eine Höhe von 8 m zu transportieren. Dabei wird eine von den Röstlinien vorgegebene Förderleistung von 500 bis 800 kg Mais pro Stunde benötigt. Gleichzeitig sollten die oben erwähnten Schwächen konventioneller, mechanischer Förderer ausgemerzt werden, damit es nicht durch die Investition nur zu einer Verlagerung der Probleme kommt.

Das Vakuum-Förderverfahren aus dem Hause Volkmann erfüllt die obigen Anforderungen an die Mais- und Zuckerförderung. Mit nur einem Vakuumförderer können nacheinander drei verschiedene Sorten Mais einfach von oben, je nach Bedarf, aus den Big Bags herausgesaugt werden. Dazu wurden spezielle Sauglanzen entwickelt, bei denen der Big Bag selbst nicht mit angesaugt wird. Danach erfolgt der Transport durch Förderschläuche, die nur sehr wenig Platz beanspruchen und flexibel über zwei Etagen in die Produktion verlegt werden. So wird die Förderstrecke von 20 m überbrückt. In den Förderschläuchen gibt es keine Einbauteile, so dass diese einfach gespült und gereinigt werden können. Am Ende der Saugleitung befindet sich der eigentliche Vakuumförderer. Dieser ist produktberührend aus Edelstahlmodulen aufgebaut, die zum einen die optimale Anpassung an die jeweilige Förderaufgabe erlauben und zum anderen ebenfalls einfach zu zerlegen und zu reinigen sind. Entscheidend für den sicheren Betrieb und für die Wartungsfreiheit ist die Wahl der Vakuumpumpe. Die mehrstufigen, druckluftbetriebenen Multijector-Vakuumpumpen erzeugen den zur Förderung nötigen Volumenstrom und Unterdruck intervallweise direkt am Vakuumförderer. Der Wegfall von Verlusten durch lange Vakuumleitungen und der diskontinuierliche Betrieb gewährleisten einen geringen Energieverbrauch. Insgesamt ist damit der Vakuumförderer so kompakt, dass er auch bei beengten Platzverhältnissen in der Produktion überall eingesetzt werden kann. Der Vakuumförderer transportiert sowohl die verschiedenen Maissorten als auch den Kristallzucker.

Obwohl die Vorteile der Vakuumfördertechnik auf der Hand liegen, wurde für die genaue Auslegung des Systems ein Anwendungstechniker von Volkmann hinzugezogen. Es hat sich gezeigt, dass Schüttgüter im Allgemeinen sehr unterschiedliche Verhaltensweisen beim Transport zeigen können. Im Technikum von Volkmann wurden bisher über 2700 Auslegungsversuche durchgeführt. Dieser Erfahrungsschatz ist in Tabellenform dokumentiert und kann gerade bei schwierigen und nicht alltäglichen Fördergütern weiterhelfen, das Vakuumfördersystem richtig auszulegen. Dazu zählen Produkte wie Sahne-Fett-Pulver mit bis zu 70 % Fettanteil bis hin zu in Alkohol eingelegte Sauerkirschen. Für wichtige Parameter wie Schüttdichte, Partikelgröße oder auch Ex-Zoneneinteilung steht eine Checkliste zur Verfügung. Nach dieser Checkliste wurden im Technikum auch die Förderversuche mit den Maissorten durchgeführt. Die grundsätzliche pneumatische Förderbarkeit stand zwar nicht in Frage, es ist jedoch immer empfehlenswert, die Förderversuche im Originalmaßstab (hier 20 m Förderstrecke, 8 m Förderhöhe) durchzuführen, um mit einer wirtschaftlichen Auslegungssicherheit die anvisierte Förderleistung zu treffen und dabei die geringst mögliche Energie zu verbrauchen. Auch der Dauerbetrieb wird bei schwierigen Schüttgütern problemlos durch eine Kreisförderung demonstriert. Im Technikum können Förderstrecken von bis zu 120 m und Förderhöhen bis 50 m getestet werden. In Abhängigkeit von den tatsächlichen Entfernungen, Schüttdichten und Partikelgrößen ergeben sich dabei erreichbare Förderleistungen von 1 bis 6000 kg/h. Im Fall Busemann stellte sich bei der gemeinsamen Betrachtung der Förderaufgabe heraus, dass sich in der Mais-Rohware noch gewisse Mengen an Feinstaub befinden, die in dem nachfolgenden Röstprozess unerwünscht sind. Deswegen wurde der Vakuumförderer um eine Zusatzfunktion erweitert. Nach dem Transport über 20 m wird am Ende der Förderleitung der Feinstaubanteil vom Schüttgut getrennt und praktischerweise in einem zweiten Abscheider gesammelt. Nachträglich wurde der Vakuumförderer um eine zusätzliche Förderleitung erweitert, um damit von einem weiteren, getrennten Lagerbereich den Kristallzucker zuzuführen. Mais und Zucker besitzen damit separate Förderleitungen. Diese Flexibilität stellt einen weiteren Vorteil der Vakuumförderer gegenüber starren mechanischen Transportarten dar.

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Volkmann Vakuumförderer und Systeme zum Schüttguthandling

Volkmann: Firmenseminare Vakuumförderung