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Einkaufshelfer: Automatische Mischerbeschickung

Einkaufshelfer: Automatische Mischerbeschickung

Einkaufshelfer: Automatische Mischerbeschickung

Bild Haken

Auswahlkriterien für den Einkauf von Mischsystemen:

Die Auswahl der richtigen Mischtechnik und automatisierter Systeme hängt vor allem von den gewünschten Funktionen und den zu bearbeitenden Rohstoffe ab. Eine automatisierte Beschickung erhöht die Dosiergenauigkeit und die Wirtschaftlichkeit.

nter Automatischer Mischerbeschickung versteht man das Zuführen von Schüttgütern, Rohstoffen, Additiven, Zutaten und Farben in pulverförmiger und flüssiger Form mit modernster Prozessleit- und Visualisierungstechnik. Die Faustregel lautet dabei, die richtigen Rohstoffe zur richtigen Zeit in der richtigen Menge und Toleranz automatisch für den richtigen Mischer bereitzustellen. Mischprozess und Rohstoffzuführung hängen wechselseitig unmittelbar zusammen. So gibt der Mischprozess meist die Art der Beschickung vor, während die automatische Rohstoffzuführung immer ein ausschlaggebender Faktor für die Produktqualität darstellt.

Bild Saugwiegsystem von AZO

Saugwiegesystem zur staubarmen Mischerbeschickung (Bild: AZO).

Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens hängt von den verschiedensten Faktoren ab, Qualitätsanforderungen und Wirtschaftlichkeitsüberlegungen bilden dabei immer die Grundlage. Neben den Eigenschaften der eingesetzten Rohstoffe, wird die Qualität eines Produkts maßgeblich durch eine exakte Einhaltung der Rezeptur und des Verfahrensablauf bestimmt. Je stärker ein Prozess automatisiert ist, umso geringer ist das Fehlerpotenzial.

Aufgrund häufiger Rezepturwechsel, sind Batchmischprozesse in der schüttgutverarbeitenden Industrie sehr weit verbreitet. Bei dieser Betriebsweise wird eine Charge mit allen an der Rezeptur beteiligten Rohstoffen zusammengestellt und im Mischer homogen gemischt. Danach wird die komplette Charge für den weiteren Prozess bereitgestellt. Theoretisch könnte hier, mit entsprechender Reinigung, jede Charge mit einem anderen Rezept gefahren werden. Bei Monoproduktionen sind kontinuierliche Mischprozesse auf dem Vormarsch, da diese nach der Einlaufphase sehr konstant laufen. Die Umstellung auf ein neues Rezept erfordert jedoch einen erhöhten Aufwand. In manchen Fällen ist auch eine Kombination aus beiden Systemen sinnvoll. Dabei wird aus mehreren Rohstoffen im Batchverfahren eine Vormischung erstellt, die dann dem weiteren, kontinuierlichen Prozess als einzelne Komponente zugeführt wird. Der Mischprozess entscheidet also darüber, ob die Zuführung der Rohstoffe batchweise oder kontinuierlich erfolgen muss.

Einflussgrößen für Beschickungssysteme

Steht die Betriebsart des Mischers fest, müssen weitere Kriterien genauer betrachtet werden. So sollte gesichert sein, dass bei einem Rezepturwechsel keine kritischen Komponenten verschleppt und eine Kontamination der nachfolgenden Chargen stattfindet. Nur so kann die geforderte Produktsicherheit eingehalten werden. Ein weiterer Faktor bei der Auswahl des richtigen Systems ist die Durchsatzleistung und der Mischertyp. Hier spielen Kriterien eine Rolle wie die Konsistenz der Rohstoffe, flüssig oder pulverförmig, oder ob unter Vakuum oder atmosphärisch gemischt werden soll. Dazu kommen die gewünschten Mischfunktionen wie Mischen/Verschneiden, Dispergieren, Granulieren, Agglomerieren/Coaten oder Homogenisieren. Diese beeinflussen die Mischzeiten entscheidend.

Bei der automatischen Mischerbeschickung kommt entsprechend zu den genannten Vorüberlegungen noch ein weiterer wichtiger Faktor dazu, nämlich die Frage, in welcher Form und in welchen Mengen die Rohstoffe benötigt werden: ob sie als Großmengen in Silofahrzeugen, als Mittelkomponenten in Big-Bags oder als Kleinkomponenten in Säcken und Kartons angeliefert werden, muss bei der Auswahl des richtigen Zuführsystems schon im Vorfeld feststehen. Kriterien wie Durchsatzleistung, Kontaminationsfreiheit und Rückverfolgbarkeit sind ebenfalls zu berücksichtigen. Nur so kann das geeignete System mit den passenden Förder- und Wiegeeinrichtungen optimal ausgelegt werden.

Hybride Beschickung von Kontimischprozessen

Auch bei der Mischerbeschickung rückt die Energie-Effizienz immer mehr in den Mittelpunkt. Die CO2-Reduzierung steht mittlerweile bei vielen Branchen im Fokus. Bei Investitionen in automatische Zuführsysteme zur Mischerbeschickung gewinnen auf einmal Kriterien an Bedeutung, welche vor Jahren noch fast bedeutungslos waren. Zur Auswahl stehen drei verschiedene Anlagenkonzepte: pneumatische Saugwiegesysteme, Containersysteme und Hybridsysteme. Grundsätzlich ist es wichtig, ob es sich beim Mischprozess um einen Batch- oder Kontiprozess handelt.

Immer wenn die Aufgabenstellung lautet, viele Schüttgutkomponenten vollautomatisch auf eine oder mehrere Abgabestellen wie Mischer, Kneter, Rührer, Dissolver oder Extruder zu fördern, sind die Saugwiegesysteme geradezu prädestiniert. Bei diesen Systemen unterscheidet man drei Varianten: Beim Einrohrsystem führt eine einzige Förderleitung von allen Produktaufgabestellen bis zur Förderwaage. Die Prozesssteuerung kompensiert die durch die verschiedenen Entfernungen bedingten, unterschiedlichen Produktnachläufe, dies erhöht die Systemgenauigkeit. Beim Mehrrohrsystem wird von jeder Produktaufgabestelle eine Förderleitung an eine Ventilweiche mit Frischluftventil geführt, die mit der Förderwaage verbunden ist.

Dieses System hat den Vorteil, dass der Produktnachlauf ab der Ventilweiche sehr gering ist; so wird eine höhere Genauigkeit als beim Einrohrsystem erreicht. Das Zentralwiegesystem ist bei vielen Aufgabestellen und vielen Abgabestellen besonders geeignet und vereint Vorteile von Saugwiege- und Druckfördersystemen. „Wir haben die Erfahrung gemacht, dass Saugwiegesysteme wesentlich staubärmer arbeiten als Druckfördersysteme”, betont Dr. Uwe Bretschneider, Leiter Engineering und Technologie, Bahlsen GmbH & Co. KG. „der wesentlich verringerte Staubaustritt im Produktionsbereich wirkt sich sehr positiv auf die Vermeidung von Mehlstauballergien aus.”

Bild Grafik automatische Mischerbeschickung von AZO

Sichere, automatische Mischerbeschickung mit Trockenstoffen und Flüssigkeiten (Bild: AZO).

Wenn die Anforderung an die Mischerbeschickung eine kontaminationsfreie Chargenbereitstellung beinhaltet und auch die Kriterien allergenfrei, halal oder koscher im Raum stehen, bieten sich ausschließlich Containersysteme an. Bei Systemen in linearer Anordnung, werden die Rohstoffe automatisch in einen Container eindosiert und gewogen, der auf einer fahrbaren Waage steht. Die Waage mit dem Container fährt die einzelnen Dosierstellen an und sammelt entsprechend der Rezeptur die Komponenten ein. Für flexiblere Aufgaben bieten sich statt einer linear fahrbaren auch ungebundene, fahrerlosen Transportsystemen an. Die Kleinstmengen können mit Hilfe des ManDos zum bedienergeführten, manuellen Wiegen, mit hoher Genauigkeit und exakt dokumentiert zugegeben werden. „Aufgrund des ausgeklügelten Konzeptes im Bereich der Rohstoffbereitstellung können wir auf jeden Rohstoff in der gewünschten Menge und der erforderlichen Genauigkeit automatisch zugreifen”, sagt Achim Rauch, Produktionsleiter und Leiter Herstellung HMG/sterile Lösungen, Fresenius Medical Care. Steht die Betriebsart des Mischers fest müssen weitere Kriterien genauer angeschaut werden.

So sollte beispielsweise gesichert sein, dass bei einem Rezepturwechsel keine kritischen Komponenten verschleppt und eine Kontamination der nachfolgenden Chargen stattfindet. Nur so kann eine Produktsicherheit erhöht werden. Ein weiterer Faktor bei der Auswahl des richtigen Mischsystems ist die Durchsatzleistung, die vorab berechnet werden muss. Dann sollte der Mischertyp festgelegt werden. Sind die zu verarbeitenden Stoffe Pulver oder Flüssigkeiten, müssen sie im Vakuum gemischt werden oder atmosphärisch? Dazu kommen die gewünschten Mischfunktionen wie Mischen/Verschneiden, Dispergieren, Granulieren, Agglomerieren/Coaten oder Homogenisieren. Je nach gewünschter Funktion muss die Auslage des Mischsystems bestimmt werden und die Mischzeiten und Mischzyklus werden dadurch entscheidend beeinflusst.

Entscheidend für die kontinuierlichen Prozesse ist, dass auch die Zuführung gravimetrisch, kontinuierlich durchgeführt wird. Regelgrößen können hier z.B. die Durchsatzleistung sein. Die Zuführung kann über Dosiersysteme wie AZODOS von AZO erfolgen, die entsprechend der Rezeptur in einem bestimmten Verhältnis einen kontinuierlichen Massenstrom erzeugen, der sich schnell und komfortabel über eine neuentwickelte Steuerung regeln lässt. Häufig müssen so viele Komponenten in einen kontinuierlichen Mischprozess eingebracht werden, dass diese physikalisch gar nicht über dem Einlauf angeordnet werden können. In solchen Fällen greift man auf Hybridsysteme zurück und kombiniert zum Beispiel batchweise arbeitende Saugwiegesysteme oder Containersysteme mit gravimetrisch, kontinuierlichen Dosiersystemen, die geregelt die kontinuierliche Zuführung übernehmen.

von Walter Sonntag,
Bereichsleiter Marketing/Dokumentation
A´ZO GmbH + Co. KG


 Einkaufskriterien für Mischer

  • Gewünschte Mischfunktion
    – Mischen/Verschneiden
    – Dispergieren, fein verteilen
    – Agglomerieren/Granulieren
    – Coaten/Beschichten
    – Homogenisieren
    – Kneten, Auflösen
  • Betriebsart
    -Konti- oder Batchprozess
    – Teilchargenbeschickung
  • Mischertyp
    – Pulvermischer
    – Flüssigmischer
    – Vakuummischer
    – Atmosphärischer Mischer
  • Durchsatzleistung und Batchgröße
  • Vermeidung von Kreuzkontam,ination
    – alergenhaltig/allergenfrei
    halal, koscher

Einkaufshelfer in Zusammenarbeit mit:

Azo GmbH + Co. KG
Vom ersten Konzeptentwurf über innovative Einzelkomponenten für das Lagern, Austragen, Sieben, Fördern, Dosieren und Wiegen von Rohstoffen bis zur Turn-Key-Lösung, der schlüsselfertigen Gesamtanlage, bietet Azo alles aus einer Hand. Seit über 60 Jahren bietet das Unternehmen aus Osterburken mit mehr als 900 Mitarbeitern und einem Umsatz von 140 Mio Euro Umsatz Lösungen in der automatischen Materialzuführung. Rund um den Globus besitzt die Azo-Gruppe ein flächendeckendes Netz von Tochterfirmen und Vertriebsgesellschaften. Mehr unter: www.azo.de

Autor: Kathrin Irmer

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