Gesundheit in Flaschen

Noch vor zehn, 15 Jahren wurde beim Abfüllen deutlich weniger auf eine keimfreie Umgebung geachtet. „Durch das veränderte Kundenverhalten hat sich das vollständig gewandelt“, erläutert Marten Bandowski, Produktmanager für den Bereich Aseptische Abfüllung bei der KHS AG. „Heute sind in großem Umfang sogenannte Wellness-Getränke gefordert, also stille Wasser, Tees und Ähnliches. Hier liegt eine große Bedeutung auf einer hygienisch einwandfreien Abfüllung, die nur mit aseptischer Kaltabfüllung [Aseptic Cold Filling – ACF] möglich ist.“

Bandowski weiß, wovon er spricht. Seit mehr als 20 Jahren beschäftigt er sich mit Abfüllanlagen und ist heute Spezialist für aseptische Maschinen. Deshalb weiß er auch, wie wichtig ein exakter und störungsfreier Betrieb der Anlagen ist. In der neuesten Generation der „Füller“, wie sein Team die tonnenschweren Anlagen in Kurzform bezeichnet, setzt Bandowski deshalb bei den wesentlichen Antriebskomponenten auf pneumatische Ventileinheiten von Rexroth. Diese versprechen auch bei den gewachsenen Anforderungen im ACF-Betrieb eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Die Ansprüche an die Steuerungskomponenten sind vor allem aufgrund der Umgebungsbedingungen so hoch. Die Flaschen – zunehmend aus PET denn aus Glas – durchlaufen in einem ersten Schritt einen Sterilisator, in dem die Behälter innen und außen mit H2O2 angereicherter Luft gereinigt wird. Dieses Wasserstoffperoxid wirkt in hohem Maße keimtötend, ist als schwache Säure jedoch leicht ätzend und zersetzt eine Vielzahl von Materialien, mit denen es in Berührung kommt. In enger Zusammenarbeit mit KHS hat Rexroth für diese besondere Anwendung eine neue Variante der Ventileinheit HF 04 entwickelt: Die Grundplatte besteht nun aus anodisiertem Aluminium und ist dadurch unempfindlich gegen die H2O2-geschwängerte Luft.

Diese Widerstandsfähigkeit ist ein entscheidendes Kriterium der Steuerungskomponenten. „Ausfallzeiten aufgrund technischer Probleme kann sich ein Getränkehersteller heute praktisch nicht mehr leisten. Die Zuverlässigkeit der Anlage ist damit eines der wichtigsten Argumente bei der Kaufentscheidung“, führt Bandowski aus. Bei der KHS hat er seit Jahren Erfahrung mit aseptischer Kaltabfüllung. Das Unternehmen mit seiner 140-jährigen Tradition hat sich zu einem internationalen Hersteller von Abfüll- und Verpackungsanlagen für die Getränke-, Food- und Non-Food-Industrie entwickelt. Weltweit erwirtschaften mehr als 5100 Mitarbeiter des in Dortmund beheimateten Spezialmaschinenbauers einen Umsatz von fast einer Milliarde Euro. Die Niederlassung in Hamburg konzentriert sich mit rund 150 Mitarbeitern im Besonderen auf die Entwicklung und Herstellung von Abfüllanlagen. Für ihre Kunden übernehmen sie die am jeweiligen Bedarf ausgerichtete Anlagenplanung und realisieren diese in einem individuellen Gesamtkonzept. Dabei sind Spezialisten aus dem Maschinenbau, der Mikrobiologie und Verfahrenstechnik beteiligt.

In der neuen Anlage, die sich derzeit im Testbetrieb befindet, übernehmen die Rexroth-Ventile die Ansteuerung der Zylinder zum Eintauchen der Füllernadel in die Flaschen. Hierfür sind die HF 04-Einheiten in Schaltschränken auf dem rotierenden Füllerrundtisch montiert. Weitere Einheiten aus der Modellreihe CL 03 sind direkt an den Außenseiten der Anlage montiert und nicht in herkömmlichen Schaltschränken untergebracht. „Diese leichte Zugänglichkeit ist uns besonders wichtig“, unterstreicht Bandowski. „Unsere Zielstellung war es, den Maschinenbetreibern eine größtmögliche Transparenz bieten zu können, auch weil das Serviceeinsätze enorm erleichtert. Ein einfacher Zugang zu allen Komponenten ist hierfür von großer Bedeutung.“ Nachdem die Flaschen den Sterilisator und Aktivator – in dem sterile Luft das Kondensat in den Flaschen trocknet – durchlaufen haben, füllt sie die Anlage präzise mit naturbelassenen Produkten. Die aseptische Kaltabfüllung erhält sowohl den natürlichen Geschmack und das Aroma als auch die Farbe und erhöht die Haltbarkeit der Getränke. Dennoch kommt das Verfahren vollständig ohne Konservierungsstoffe aus und entspricht so in hohem Maße der wachsenden Gesundheitsorientierung der Verbraucher. Die setzten mehr und mehr auf eine hohe Produktqualität und meiden beispielsweise Verfahren, die mit qualitätsmindernder Erhitzung in einer Fertigverpackung arbeiten.

Der neue Prototyp ist ein echter Dauerläufer. „Die Produktionszyklen umfassen 72 Stunden, anschließend folgt ein Reinigungslauf, dann kann die Maschine weitere 72 Stunden ununterbrochen arbeiten“, erläutert Bandowski. „Damit erreicht die Anlage eine Jahreskapazität von 6000 Stunden, das entspricht einem Dreischichtbetrieb an sechs Wochentagen.“ In dieser Zeit ist sie auch noch richtig fleißig. Ist die Zuführung mit 0,5-Liter-Flaschen bestückt, durchlaufen bis zu 36 000 Flaschen pro Stunde die Anlage. Beim Einsatz größerer Flaschen sinkt die Kapazität leicht ab, vor allem aufgrund des größeren Zeitbedarfs für den eigentlichen Füllvorgang. Aber selbst bei 1,5-Liter-Flaschen schafft die Maschine noch rund 25 000 Einheiten pro Stunde.

Entsprechend hoch ist der Anspruch an die Zuverlässigkeit der Steuerungskomponenten, die der Belastung im Dauereinsatz gewachsen sein müssen. „Aufgrund unserer guten Erfahrung in der Vergangenheit erwarten wir hierbei keinerlei Probleme“, sagt Andreas Stanislawski, der bei KHS die elektrische Konstruktion der ACF-Anlagen betreut. „Hier in Hamburg arbeiten wir seit 2002 mit Rexroth sehr gut zusammen, unser Mutterkonzern in Dortmund schon viele Jahre länger. Bei der gemeinsamen Anpassung der Ventileinheit an unsere Bedürfnisse hat Rexroth immer verstanden, worum es uns geht. Für Absprachen genügte ein kurzer Anruf, dann war unser Kundenbetreuer vor Ort.“

In enger Kooperation feilten die Verantwortlichen an der optimalen Lösung, die neben der geforderten Wasserstoffperoxid-Verträglichkeit auch eine hohe Prozesssicherheit umfassen musste. Denn viele der beliebten Milchprodukte haben eine vergleichsweise kurze Haltbarkeitsdauer. Diese Getränke müssen bei Bedarf schnell und störungsfrei in ihre Behälter gefüllt werden, bei einem Produktionsausfall aufgrund einer technischen Störung drohen sie rasch Schaden zu nehmen und würden einen nicht unerheblichen Verlust verursachen. Außerdem soll die Anlage mit genau kalkulierbaren Produktionsmengen dazu beitragen, die hohen Investitionen von bis zu fünf Millionen Euro langfristig zu amortisieren.

Das Ventilträgersystem HF 04 eignet sich außerordentlich gut für diesen hoch spezialisierten Maschinenbau, weil es sich von zwei bis auf 28 Ventilplätze modular erweitern lässt – je nach Kundenanforderung. Auch Anlagenbetreiber ohne Spezialkenntnisse können einzelne Ventile austauschen oder hinzufügen und brauchen hierfür nicht die Einheit zu demontieren. Der Durchfluss von 400 l/min ist optimal dimensioniert für die geforderten Steuerungsaufgaben. Diese umfassen beispielsweise die exakte Ansteuerung besonderer Ventile, die daraufhin sterile Luft in die Anlage geben, sowie das hermetisch dichte Ansetzen der Flaschenöffnung an das Abfüllventil. Das kompakte Design und die bedarfsgerechte Abstimmung der Zylinderdurchmesser spart im Einsatz rund 15 % des Luftvolumens – und damit wertvolle Energie. Nicht zuletzt sind die geringen Ausmaße des Ventilträgers ein entscheidender Vorteil, weil so eine größere Flexibilität bei der Montage der Ventileinheit gegeben ist.

Gleiches gilt auch für das zweite Ventilsystem, das zur pneumatischen Steuerung der Anlage eingesetzt wird. Da die Ventile der Baureihe CL 03 aufgrund ihres hygienischen Designs ohne Schaltschränke auskommen, können sie direkt an die Anlage montiert werden. Das schafft Platz und minimiert die Kosten, stellt an die pneumatischen Komponenten aber anspruchsvolle Bedingungen. Beispielsweise an die Bauweise, die eine gründliche und vollständige Reinigung ermöglichen muss. Oder an die Oberfläche, an der sich keine Partikel in Vertiefungen oder Schlitzen ablagern sollten. Darüber hinaus hat KHS auch diese Ventileinheit auf H2O2-Beständigkeit getestet. Obwohl ein direkter Kontakt damit eher unwahrscheinlich ist, wurden die Kunststoffteile für mehrere Wochen in eine 35-prozentige H2O2-Lösung eingelegt – ohne jede Beeinträchtigung. Selbst diesen Härtetest haben die Rexroth-Komponenten anstandslos bestanden.

Ihre Zuverlässigkeit und Robustheit, die sie für den Einsatz in einer ACF-Anlage prädestinieren, demonstrieren die Ventileinheiten auch nach außen hin. Rexroth hat sie nach der höchstmöglichen Schutzklasse IP 69K zertifiziert und damit belegt, dass die Geräte selbst den Einsatz von Hochdruckreinigern schadlos überstehen. Die Norm DIN 40 050 legt dieser Schutzklasse ein besonders hartes Prüfverfahren zugrunde, das die Ventileinheiten ebenfalls erfolgreich absolviert haben.

„Die Steuerungskomponenten von Rexroth bringen alles mit, um im Dauereinsatz unserer Anlage zu bestehen“, ist Stanislawski zuversichtlich. „Rexroth ist seit Jahren unser Standardlieferant. Daher gab es auch bei der Neuentwicklung keinen Anlass, Experimente zu machen. Schließlich wussten wir: Rexroth kann das.“ Nach erfolgreichem Testbetrieb wird die Anlage interessierten Kunden präsentiert – und anschließend wohl bald Zehntausende keimfrei abgefüllte Flaschen an die Verbraucher liefern.

Halle 8, Stand D10

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