Von der Einwaage bis zur Abfüllung

Der steigenden Nachfrage nach pulverförmigen Aromen und Geschmackstoffen ist die Silesia Gerhard Hanke GmbH & Co. KG, international tätiger Hersteller von natürlichen, naturidentischen und künst-lichen Aromen und Lebensmittelfarben, mit dem Bau einer neuen Produktionsanlage in Kalkar nachgekommen. Die spezifischen Anforderungen an das zu realisierende Dosier-, Förder- und Mischsystem ergaben sich zum einen aus den etwa 3000 verschiedenen Rohstoffen, die das Unternehmen einsetzt. Zum anderen variieren die kundenspezifischen Aufträge zwischen Produktionsmengen von 200 kg und 10 t. Zwischen den einzelnen Aufträgen muss eine restmengenfreie Reinigung gewährleistet sein. Mit der Realisierung dieser Produktion wurde die Anag A. Nussbaumer AG beauftragt, die die gesamte Anlagentechnik von der Einwaage bis zur Abfüllung inklusive Entstaubung aus einer Hand anbieten kann. Auch schießende oder schwerfließende Schütt-güter lassen sich mit der Anag-Technologie sicher han-deln. Der Schüttgut-Spezialist wurde bereits bei der Konzeption des Gebäudes hinzugezogen, so dass die Gebäudeplanung an das optimierte Anlagenkonzept angepasst werden konnte. Die wichtigsten Komponenten dieses Systems erläutern die folgenden Abschnitte.

In den meisten Rezepturen befindet sich eine begrenzte Anzahl von Trägerstoffen, die aufgrund des hohen Mengenbedarfs als Big Bag-Ware angeliefert werden. Diese Rohstoffe werden zwischengelagert und bei Bedarf über sieben Big Bag-Entleerstationen in Vorlagesilos eingefüllt. Jede Big Bag-Entleerstation ist mit einem Hebekran, einer staubdichten Andockvorrichtung mit Anpressplatte, einer Walkvorrichtung und einem Entstaubungsanschluss ausgerüstet (Abb. 1). Somit ist eine staubfreie Entleerung auch für schwerfließende Rohstoffe gewährleistet.

Die Vorlagesilos ragen durch die Decke und sind für die Bevorratung von jeweils

zwei Big Bags ausgelegt. Da jede Station über einen eigenen Kran verfügt, wird nach der Befüllung der Vorlagesilos noch ein Big Bag angedockt. Die Vorlage fasst somit drei Big Bag-Füllungen, was ungefähr einem Wochenverbrauch entspricht.

Für die räumliche Trennung der Big Bag-Entleerungen und dem dosierten Entleeren der Vorlagesilos gab es zwei Gründe, erstens die Hygiene und zweitens die Kosten. Durch Aufgabe der Big Bags in einem anderen Geschoss ist eine Trennung der grauen und der weißen Zone gegeben. Außerdem ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil, da eine begehbare Bühne zum An- und Abdocken der Big Bags entfallen konnte.

Die sieben Vorlagesilos sind im konischen Auslaufbereich mit einem kombinierten Multi-Dosimat-Dosier- und Austragsgerät versehen. Der Produktaustrag erfolgt über ein im Auslaufkonus rotierendes Austragsschwert. Ein Dosierschieber, mit dem jeder Öffnungsquerschnitt angefahren werden kann, ermöglicht eine präzise Regulierung der Dosiermenge.

Unterhalb der Vorlagesilos befindet sich eine fahrbare Waage, auf die die Dosicon-Container aufgesetzt werden (Abb. 2). Diese Container werden entsprechend der abzuarbeitenden Rezeptur unter den jeweiligen Vorlagesilos genau positioniert. Für eine staubdichte Ankopplung der Dosierstation an den Container wird die Andockvorrichtung mittels Pneumatikzylinder auf den Containereinlauf abgesenkt. Diese Andockvorrichtung verfügt über einen Nachrieselschutz, so dass anhaftende Produktreste nicht herunterfallen und den Container sowie die Umgebung verunreinigen.

Ist der Container der Rezeptur entsprechend befüllt, fährt der Fahrwagen auf seine Startposition zurück. Für eine Containerverfolgung innerhalb der Produktion sowie für die Zuordnung der eingewogenen Rezepte zu den Auftragsnummern ist jeder Container mit einem Codeträger ausgestattet. Diese Codes werden über die Steuerung verwaltet.

Zusätzlich zu den sieben Großkomponenten existieren mehrere hundert Rohstoffe, die in kleinen Mengen und/oder nur selten benötigt werden. Diese Rohstoffe werden über ein EDV-System verwaltet. Da eine automatische Dosierung hier nicht sinnvoll ist, erfolgt die Verwiegung manuell. Mit Eingabe eines Auftrags erstellt das EDV-System automatisch einen Ausdruck der entsprechenden Rohstoffe und der zugehörigen Mengenangaben. Anhand dieses Ausdrucks werden die Rohstoffe aus dem Lager geholt und zu einem von sechs Handverwiegeplätzen transportiert.

Dort befindet sich je ein Wägeterminal mit Barcodescanner und Anbindung an die Steuerung. Der Mitarbeiter gibt die aktuelle Auftragsnummer in das Terminal ein und auf dem Display wird der erste Rohstoff mit Gewichtsangabe angezeigt. Entsprechend dem angezeigten Gewichtswert erfolgt die Verwiegung entweder auf einer Tischwaage in kleine Fässer oder einer U-Formwaage, auf der ein Sack-Entleermodul positioniert ist.

Die Gewichte <10 kg werden direkt in das Sack-Entleermodul auf der U-Formwaage dosiert. Ist der Gewichtswert innerhalb der vorgegebenen Toleranz, quittiert der Mitarbeiter den Dosiervorgang und die nächste Komponente wird angezeigt. Befindet sich der Gewichtswert außerhalb der zulässigen Toleranz muss der Mitarbeiter die Dosierung zuerst korrigieren, bevor die weitere Abarbeitung des Rezepts möglich ist. Fehldosierungen werden somit ausgeschlossen.

Gewichte <10 kg werden auf der Tischwaage abgewogen, nach dem gleichen Schema wie die Gewichte >10 kg, und nach erfolgreicher Quittierung ebenfalls in das Sack-Entleermodul übergeben.

Sind alle Kleinkomponenten des laufenden Auftrags in dem Sack-Entleermodul enthalten, wird dieses verschlossen und aus der U-Waage entnommen. Zur Chargenverfolgung sind die Sack-Entleermodule ebenfalls mit einem Codeträger ausgestattet.

In der Produktion wird nach süßen und würzigen Aromen unterschieden, die aus Geschmacks- und Geruchsgründen strikt getrennt voneinander verarbeitet werden müssen. In jedem der beiden räumlich getrennten Bereiche befinden sich drei Mischer, aufgebaut auf einer begehbaren Bühne. In dem darüber liegenden Stockwerk, senkrecht über dem Befüllstutzen, befindet sich je Mischer eine Containerentleerstation. Alle Entleerstationen sind mit einem Lesekopf versehen, mit dem die im Codeträger gespeicherte Containernummer eingelesen wird.

Bei Eingabe eines Auftrags in die Steuerung wird bereits festgelegt, in welchem Mischer dieser Auftrag ausgeführt wird. Beim Aufsetzten des Containers auf die Entleerstation wird die Containernummer eingelesen und die Wahl des Mischers über die Steuerung geprüft. Nur bei korrekter Zuordnung wird der Containerinhalt in den Mischer entleert. Nach gleichem Ablauf werden anschließend die Klein- und Mittelkomponenten aus dem Sack-Entleermodul in den Mischer entleert.

Da viele der Rohstoffe und auch der fertigen Mischungen schwerfließend und brückenbildend sind, hat man sich für ein Containersystem mit Kegelventiltechnik entschieden. Hierbei handelt es sich gegenüber den herkömmlichen Klappencontainern um ein aktives System zur garantierten Austragung von kritischen und schwerfließenden Schüttgütern. Der Entleervorgang erfolgt staubfrei. Dafür sorgt eine dicht schließende Lippendichtung zwischen Container und Entleerstation.

Am Auslauf jedes Mischers befindet sich eine Containerandockvorrichtung mit integriertem Nachrieselschutz, in derselben Ausführung wie in der Großkomponenten-Dosieranlage. Zur Zentrierung der Container unter der Befüllposition sind auf dem Boden Zentrierecken mit Einfahrschrägen angebracht, in die der Mitarbeiter die Container mittels Handhubwagen einfährt (Abb. 4 ). Auch dort befindet sich ein Lesekopf zum Einlesen der Containernummer für die weitere Chargenverfolgung.

Ist der Container positioniert und die Andockvorrichtung auf den Container aufgesetzt, erfolgt die Entleerung des gesamten Mischerinhalts in den Container.

Der so befüllte Container wird auf gleicher Ebene in den Bereich der Abfüllanlagen transportiert, auf die Container-Entleerstation aufgesetzt und nahezu kontinuierlich entleert. Um eventuelle Agglomerate zu separieren, befindet sich unterhalb der Entleerstation eine Vibrationssiebmaschine, die auf einem separaten Transportrahmen aufgebaut ist. Mit Hilfe des Transportrahmens kann die Siebmaschine nach Abarbeitung eines Auftrags einfach aus der Anlage entnommen und in der Waschkabine manuell gereinigt werden.

Das Gutprodukt fällt durch ein Fallrohr in einen Vorlagebunker, der in dem darunter liegenden Geschoss in einer Bühne eingebaut ist (Abb. 4). Der Auslauf des Vorlagebunkers ist ebenfalls mit dem kombinierten Austrags- und Dosiergerät Multi-Dosimat ausgestattet. Da die unterschiedlichsten Aufträge über die Abfüllanlage laufen und eine gründliche Reinigung erforderlich ist, kommt hier zusätzlich die patentierte Hygieneabdichtung Dynaform zum Einsatz. Die Dynaform ermöglicht eine restmengenfreie Reinigung ohne Demontage.

Je nach Auftrag variieren natürlich auch die Kartongrößen stark. Zur Höhenanpassung an die Kartons sind die Waage mit aufgesetzter Rollenbahn und die staubdichte Andockvorrichtung auf einem Scherenhubtisch montiert. Die Andockvorrichtung besteht aus einem Blähschlauch, der als Wechselteil schnell demontierbar ist, für eine einfache Anpassung an die unterschiedlichen Sackdurchmesser.

Mit dem Multi-Dosimat sind Dosiergenauigkeiten von ±5 g bei Abfüllgewichten von 20 kg problemlos erreichbar.

Getrennt nach den beiden Produktionsbereichen süß/würzig sind zwei zentrale Entstaubungsanlagen vorhanden, um an allen Übergabestellen und den Handverwiegeplätzen die auftretenden Stäube bzw. die zu verdrängende Luft abzusaugen und zu filtern.

An jeder Entstaubungsanlage sind jeweils vier Handverwiegeplätze, drei Mischerbeschickungen, drei Mischerentleerungen, zwei Kleinstmischer und eine Siebstation angeschlossen. Schnellverschlüsse an den Rohren erleichtern die Demontage der Rohrleitungen zu Reinigungszwecken. Das Filtrat wird in einem Sammelbehälter aufgefangen und über einen Füllstandsmelder als Vollmelder abgefragt. Ist der Behälter voll, erfolgt ein manueller Wechsel, ebenfalls über Schnell-verschluss. Das Filtrat wird anschließend entsorgt.

Die Steuerung der Gesamtanlage erfolgt über ein Prozessleitsystem mit Anbindung an das kundenseitige SAP/R3, auf dem die Rezepturdaten-, Auftragsdaten- und Lagerbestandsdatenverwaltung stattfindet. Die SPS-Steuerung ist in dezentraler Architektur realisiert mit Busankopplung, so dass einzelne Bereiche sehr schnell vor Ort geprüft und Fehlerbehebungen vorgenommen werden können.

www.anag.ch