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Verfahrenstechnik 3/2016

Verfahrenstechnik 3/2016

POWTECH I VORBERICHTE

POWTECH I VORBERICHTE Großer Zeitgewinn Förderung und Chargendosierung von Nahrungsmittelzutaten Sharon Nowak Das korrekte Wägen und genaue Einbringen von Zutaten ohne manuellen Eingriff kann im Prozess mehrere Vorteile haben, unter anderem größere Nahrungsmittelsicherheit im Gesamtprozess, reduzierte Fehlerrate, höhere Genauigkeit, niedrigere Materialkosten, verbesserte Produktqualität und Einsparungen bei den Produktionskosten. Autorin: Sharon Nowak, Business Development Manager, Coperion K-Tron, Niederlenz, Schweiz Die Herstellung von gemischten Produkten in der Nahrungsmittelindustrie umfasst üblicherweise Prozessschritte für den Transport und die Wägung oder Chargenwägung einzelner Zutaten gemäß ihrem prozentualen Gewichtsanteil in einer Mischung. Abhängig von diesem Gewichtsanteil werden Rohmaterialien in der Regel in die Kategorien Haupt-, Klein- und Mikrokomponenten eingeteilt. Das korrekte Einbringen dieser verschiedenen Bestandteile in den jeweiligen Teilprozess einschließlich Transport und Wägung kann arbeitsintensiv sein. Um Prozesseffizienz und Produktqualität zu steigern, kann der komplette Chargenprozess automatisiert werden. Der Transport der Rohmaterialien zum Chargensystem erfolgt dann mittels pneumatischer Förderung. Um die einzelnen Rohmaterialien genau und effizient dem Prozess zuzuführen, werden Chargendosiergeräte eingesetzt, die nach dem Gain-in-Weight-Prinzip (GIW – Prinzip der Gewichtszunahme) oder dem Loss-in- Weight-Prinzip (LIW – Prinzip der Gewichtsabnahme) arbeiten. Förderung der Rohmaterialien von der Quelle Der Transport der einzelnen Komponenten hängt von unterschiedlichen Prozess parametern ab, wie etwa von den Materialeigenschaften, der Transportdistanz, der benötigten Förderrate und der Art der Behälter, in denen die Rohmaterialien angeliefert werden. Materialien, die z. B. in Säcken angeliefert werden, werden oft zu Sackentleerstationen transportiert. Diese komplett mobilen Stationen bestehen aus einem Absaug behälter mit Staubhaube und Sackauflage, um pulverförmiges Schüttgut staubfrei zu fördern. Die hygienegerechte Konstruktion enthält ein Sicher heitsgitter, das verhindert, dass der Sack in den Materialstrom gerät. Nach Austritt aus dem Trichter fließt das Schüttgut in eine Zellenradschleuse, die das Schüttgut direkt in ein pneumatisches Fördersystem einbringt. Die hochwertigen und hocheffizienten Zellenradschleusen von Coperion sind für Systeme mit Gravitationsprinzip oder für Durchblassysteme erhältlich. 16 VERFAHRENSTECHNIK 3/2016

VORBERICHTE I POWTECH Hohe Durchsatzraten bei minimierter Brückenbildung Die Spezialschleusen sind mit EHEDG-Zertifikation oder Atex-Version sowie Ausführungen für die Schnellreinigung erhältlich, was schnelle Produktwechsel erlaubt. Zudem ermöglicht der vergrößerte Einlauf hohe Durchsatzraten bei minimierter Brückenbildung. Für den Einsatz in pneuma tischen Fördersystemen kann bei niedrigen Leckluftraten ein Betriebsdruck von 1,5 bar erreicht werden. Als zusätzlicher Vorteil in Bezug auf Lebensmittelsicherheit können Coperion Zellenradschleusen auch mit der Rotorcheck-Designoption ausgestattet werden, die einen Kontakt der Metalloberflächen von ro tier enden Messern und Gehäuse detektiert. Diese Zellenradschleusen werden ebenfalls eingesetzt, um Hauptkomponenten wie Mehl, Zucker oder Stärke direkt von größeren Silos in pneumatische Fördersysteme zu transportieren. Für alle Förderschritte können pneumatische Vakuum- oder Druckluft- Fördersysteme eingesetzt werden. Nach der Förderung von der Quelle werden die Zutaten zunächst der Chargendosier station zugeführt. Diese Station kann volume trische Dosiergeräte enthalten, z. B. Schneckendosierer oder Ventile, die das Produkt in einen Trichter auf Wägezellen überführen (GIW-Chargendosierung). Alternativ kann die Station gravimetrische Dosiergeräte enthalten, z. B. Schnecken- oder Vibrations dosierer, die auf Lastzellen oder Waagen montiert sind und das Produkt dem Prozess mittels LIW-Dosierung zuführen. Wenn, wie unten ausgeführt, nur kleine Mengen von Mikrokomponenten für die Gesamtcharge benötigt werden, können bei- de Methoden kombiniert werden: LIW-Dosierer für Mikro- und Kleinkomponenten mit GIW-Systemen für Hauptzutaten. Chargendosierung mit volumetrischen Dosiergeräten Bei der GIW-Chargendosierung dosieren volumetrische Dosierer nacheinander die einzelnen Zutaten in einen auf Wägezellen montierten Sammelbehälter. Dabei werden die ersten 90 % des Gewichts anteils einer jeden Zutat mit hoher Geschwindigkeit zugegeben. Gegen Ende des Zyklus wird die Beschickung verlangsamt, um bei den letzten 10 % eine genaue Dosierung zu gewährleisten. Das GIW-Steuergerät überwacht kontinuierlich das Gewicht der einzelnen Zutaten und gibt für jeden volumetrischen Dosierer die Signale für Start bzw. Stopp sowie Beschleunigung bzw. Verlangsamung aus. Sobald alle Zutaten zugegeben wurden, ist die Charge vollständig und die Mischung wird an den nächsten Prozess übergeben. Diese Methode hat den Vorteil, dass für verschiedene Zutaten auch verschiedene Dosierer verwendet werden können. Jedoch ist die Gesamtchargenzeit bei einer großen Anzahl Zutaten höher, da die Dosierer sequenziell arbeiten. Sind die Anforderungen an die Genauigkeit der einzelnen Zutaten hoch und/oder muss die Gesamtchargenzeit kurz gehalten werden, sind LIW-Chargendosiergeräte zu bevorzugen. Gravimetrische Dosierer, die gleichzeitig im Chargenmodus arbeiten, dosieren mehrere Zutaten in einen Sammeltrichter. Die Dosiergeräte sind auf Lastzellen oder Waagen montiert und die Materialabnahme wird im Dosierer gewogen. Da alle Zutaten gleichzeitig dosiert werden, reduziert sich die Gesamtchargenzeit massiv. Dank Chargenwägestation in hygienegerechter Ausführung, bestehend aus Abscheider mit Chargenwägung für Hauptkomponenten und Differenzial-Doppelschneckendosierer für Zusatzstoffe Lastzellen, die spezifisch für die Chargengewichte der einzelnen Zutaten ausgelegt sind, arbeitet dieses System sehr präzise. Diese Methode wird für Mikrokomponenten wie Spurenelemente und Probiotika verwendet, da hier hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Gewichtsanteile in der Mischung gestellt werden. Halle 4, Stand 290 Fotos: Pixabay, Coperion K-Tron www.coperionktron.com igus ® dry-tech ® ... schmierfrei Lagern leicht gemacht ... Millimeterweise online konfigurieren xiros ® Umlenkrollen-Komplettlösung Aus leichten Aluminiumrollen und wartungsfreien & günstigen Polymer-Flanschkugellagern. In 1mm- Schritten (25-1500 mm) online konfigurieren und bestellen. Diese motion plastics ® News finden Sie unter igus.de/xiros-komplettloesung plastics for longer life ® igus ® GmbH Spicher Str. 1a 51147 Köln Tel. 02203-9649-145 info@igus.de Besuchen Sie uns: IFFA, Frankfurt - Halle 11 Stand C37, Hannover Messe - Halle 17 Stand H04 Igus.indd 1 01.03.2016 11:57:25 VERFAHRENSTECHNIK 3/2016 17

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