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Auto­ma­ti­sier­tes Dosie­ren und Abfül­len in der Süßwarenfertigung

18. Dezember 2015
in Food, Pumpen & Kompressoren
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FACHWELT VERLAG Stuttgart Fachzeitschriften Magazin Messen Prozess Industrie Technik Pharma Food Chemie Meldungen News Nachrichten Fokus

Neu­er Ein­satz­be­reich der Exzenterschneckentechnologie

F_Lebkuchenherz_RoboterDer Ein­satz von Exzen­ter­schne­cken­pum­pen als typi­sche Trans­fer- oder För­der­pum­pe im Lebens­mit­tel- oder Kos­me­tik­be­reich ist seit lan­ger Zeit Tra­di­ti­on. Die Pum­pen wer­den zum Bei­spiel im Mol­ke­rei­be­reich, Brau­we­sen und auch in der Back­wa­ren­in­dus­trie ver­wen­det, um Milch­pro­duk­te, Teig- oder Zucker­mas­sen zu för­dern. Die­se Tech­no­lo­gie ist dabei sehr erprobt und lie­fert bes­te Ergeb­nis­se. Neu ist jetzt der Ansatz, Exzen­ter­schne­cken­pum­pen als Dosier­pum­pen oder Dis­pen­ser ein­zu­set­zen, um damit Deko­ra­ti­ons­auf­ga­ben oder Abfül­lun­gen in der Süß­wa­ren­in­dus­trie zu rea­li­sie­ren. Somit kom­men nun erst­ma­lig alle Vor­tei­le der Exzen­ter­schne­cken­pum­pen zum Ein­satz und der Ein­satz­be­reich wird nicht nur durch die rei­ne För­der-oder Trans­fer­an­wen­dung beschränkt. In vie­len ande­ren Berei­chen und Bran­chen, z.B. Elek­tro-und Auto­mo­bil­in­dus­trie wer­den Dosier­sys­te­me auf Basis der Exzen­ter­schneck­n­tech­no­lo­gie schon sehr lan­ge ein­ge­setzt, um genaue, wie­der­hol­ba­re Dosie­r­er­geb­nis­se mit Kleb­stof­fen, Dicht­ma­te­ria­li­en und Che­mi­ka­li­en zu erzielen.

Das End­loskol­ben Prinzip/Exzenterschneckenpumpe

Die Exzen­ter­schne­cken­pum­pe gehört zu der Grup­pe der rotie­ren­den Ver­drän­ger­pum­pen und basiert auf einer volu­metri­schen Pum­pen­tech­no­lo­gie. Die Funk­ti­ons­wei­se ist ver­gleich­bar mit einem End­loskol­ben, der das Pro­dukt von der Saug­sei­te zur Druck­sei­te för­dert und dabei eine Druck­dif­fe­renz auf­baut. Das Zusam­men­spiel eines sich exzen­trisch bewe­gen­den Rotors und Sta­tors ergibt eine För­der- und Dosier­cha­rak­te­ris­tik, die der eines sich end­los bewe­gen­den Kol­bens entspricht.

Vor­tei­le des End­loskol­ben Prinzips

Auf­grund der Dosier­geo­me­trie wird dreh­win­kel­pro­por­tio­nal pro Umdre­hung immer ein kon­stan­tes Volu­men geför­dert. Die För­der­rich­tung ist durch Umkehr der Dreh­rich­tung rever­si­bel. Das Volu­men ist somit über die Win­kel­gra­de ein­deu­tig defi­niert. Aus die­ser Tech­nik ergibt sich eine druck­sta­bi­le, linea­re Pum­pen­kenn­li­nie. Wodurch eine kla­re Aus­sa­ge über das Ver­hält­nis von Umdre­hung, Zeit und För­der­men­ge ermög­licht wird. Das wie­der­um führt zu einer gewähr­leis­te­ten Dosier­ge­nau­ig­keit am Pum­pen­aus­tritt von 1% (abhän­gig vom Medi­um), die in der Pra­xis oft unter­schrit­ten wird. Ein wei­te­rer Nut­zen die­ser Tech­no­lo­gie liegt in der ent­ste­hen­den För­der­kam­mer, deren Volu­men im Ver­lauf der Bewe­gung abso­lut kon­stant bleibt. Dadurch ist es mög­lich, fest­stoff­be­la­de­ne Medi­en und sogar stü­cki­ge Pro­duk­te zu för­dern und abzu­fül­len. Ein wei­te­rer Vor­teil gegen­über ande­ren För­der­me­cha­nis­men: In über 95 % aller Anwen­dun­gen kann auf Abfüll- und Dosier­ven­ti­le ver­zich­tet wer­den, da es durch einen kur­zen Rück­wärts­lauf am Ende des Dosier­vor­gangs zu einem kon­trol­lier­ten Faden­ab­riss kommt bzw. ein Nach­trop­fen ver­hin­dert wird. Somit kön­nen selbst schwie­ri­ge, hoch­vis­ko­se Flüs­sig­kei­ten pro­zess­si­cher dosiert oder abge­füllt wer­den, ohne dass es zu Pul­sa­tio­nen, Fehl­do­sie­run­gen oder einer zu star­ken Bean­spru­chung des Mate­ri­als kommt.

Gebäck­be­schrif­tung 2.0

Die­se Vor­tei­le als Dosier­pum­pe – oder auch Abfüll­pum­pe macht sich nun auch die Süß­wa­ren­in­dus­trie zu Eigen. Spe­zi­ell für hoch-vis­ko­se oder schwie­ri­ge Medi­en, wie zum Bei­spiel Zucker­guss, Fondant oder stü­cki­ge Frucht­so­ßen bie­tet die Exzen­ter­schne­cken­pum­pe ganz neue Mög­lich­kei­ten und Ansät­ze. Dort, wo klas­si­sche Kol­ben­do­sier- und Abfüll­sys­te­me ihre Schwie­rig­kei­ten besit­zen, kann die Exzen­ter­schne­cken­pum­pe als Dosier­pum­pe ein­ge­setzt wer­den, um schwie­ri­ge Medi­en pro­zess­si­cher auf­zu­tra­gen. Durch das ein­fa­che Hand­ling kann die Dosier­pum­pe hier in Auto­ma­ti­sie­rungs­lö­sun­gen ein­ge­setzt wer­den und zum Bei­spiel mit allen gän­gi­gen Robo­ter­sys­te­men inte­griert wer­den. Eine typi­sche Anwen­dung ist dabei das voll­au­to­ma­ti­sier­te Ver­zie­ren von Kek­sen und Gebäck mit Zucker­guss. Eine Pro­dukt­zu­füh­rung des hoch­vis­ko­sen Zucker­gus­ses wird durch Fas­sent­leer­sys­te­me ver­wirk­licht, deren Grund­la­ge eben­falls eine Exzen­ter­schne­cken­pum­pe ist. Zusam­men mit einer Fol­ge­plat­te ent­leert die­se Pum­pe nahe­zu rück­stands­los das Fass in einem sehr scho­nen­den Ver­fah­ren. Die Ent­lee­rung wird dadurch haupt­säch­lich durch die Saug­wir­kung der Exzen­ter­schne­cken­pum­pe rea­li­siert, als durch das Anset­zen von hohen Drü­cken auf die Fol­ge­plat­te  und der dadurch ver­bun­de­nen Scher-und Druck­be­an­spru­chung des Zucker­gus­ses (wie z.B. bei Kol­ben­pum­pen). Durch die scho­nen­de För­de­rung kann der Zucker­guss der Dosier­pum­pe per­fekt zuge­führt wer­den, ohne dass sich des­sen Eigen­schaf­ten ver­än­dern. Im Anschluss dar­an wird der Zucker­guss auf die Kek­se dosiert und kann dabei im Zusam­men­spiel mit der Robo­tik und Soft­ware in jeg­li­cher Form, Mus­ter und Schrif­ten auf die Kek­se auf­tra­gen wer­den. Der krea­ti­ven Gestal­tung und Phan­ta­sie sind hier kei­ne Gren­zen gesetzt: so kön­nen zum Bei­spiel sai­son­be­ding­te Ver­zie­run­gen wie Weih­nachts­mus­ter auf Leb­ku­chen oder auch Moti­ve zu Ostern, wie auch klas­si­sche Tor­ten­ver­zie­run­gen rea­li­siert wer­den mit kom­plett neu­en Moti­ven und auch mit schwie­rigs­ten Schrif­ten oder Lini­en.  Die­ser auto­ma­ti­sier­te Auf­trag und Deko­ra­ti­on bie­tet Groß­bä­cke­rei­en und Süß­wa­ren­her­stel­ler kom­plett neue Mög­lich­kei­ten und Chan­cen ihre Pro­duk­ti­on zu auto­ma­ti­sie­ren und pro­zess­si­cher zu gestal­ten, um ein­heit­li­che Qua­li­täts- und Pro­dukt­stan­dards zu garan­tie­ren. Da die­se Anwen­dungs­mög­lich­keit der Exzen­ter­schne­cken­pum­pe erst am Anfang steht, ver­heißt die Zukunft span­nen­de Auf­ga­ben in der Auto­ma­ti­sie­rung und erheb­li­ches Ein­spa­rungs­po­ten­ti­al bei die­sen Pro­zes­sen für heu­te noch sehr arbeits­in­ten­si­ve Tätigkeiten.

Keksproduktion
Keks­pro­duk­ti­on

Per­fek­te Abfüllergebnisse

Eine ande­re Mög­lich­keit, bei der Exzen­ter­schne­cken­pum­pen in einem kom­plett neu­en Umfeld ein­ge­setzt wer­den, sind Abfüll­an­wen­dun­gen im Süß­wa­ren­be­reich: wo heut­zu­ta­ge ein­fa­che Kol­ben­do­sier­sys­tem auf Ihre Gren­zen sto­ßen (z.B. durch zu hohe Vis­ko­si­tä­ten) wer­den die­se Anwen­dun­gen ent­we­der unter extre­men tech­ni­schem, und dadurch auch kos­ten­in­ten­si­ven Auf­wand rea­li­siert oder ganz auf­ge­ge­ben. Hier bie­tet sich eben­falls an, die Exzen­ter­sche­cken­pum­pe als Dosier- bzw. Abfüll­pum­pe (-dis­pen­ser) ein­zu­set­zen: schwie­ri­ge und hoch­vis­ko­se Medi­en, wie z.B. Honig­mi­schun­gen kön­nen pro­blem­los dosiert und abge­füllt wer­den. Neben­bei bie­tet sich den Süß­wa­ren­her­stel­lern der Vor­teil, dass evtl. ganz neue Pro­duk­te und Mischun­gen ent­wi­ckelt und jetzt end­lich auch pro­du­ziert wer­den kön­nen, weil in der Ver­gan­gen­heit schlicht die tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten fehlten.

Die Exzen­ter­schne­cken­pum­pe rea­li­siert dabei die­se Abfüll­auf­ga­be mühe­los und kann die spe­zi­el­len Mischun­gen, wie zum Bei­spiel Honig, Kara­mell oder Scho­ko­la­den­pas­ten  hoch prä­zi­se abfül­len. Pro Umdre­hung der Pum­pe wird dabei ein fest defi­nier­tes Volu­men dosiert. Die Abfüll­men­ge kann dabei sehr ein­fach ver­än­dert wer­den – nur durch die Ver­än­de­rung der Dreh­zahl des Motors wird die Men­ge den Anfor­de­run­gen angepasst.

Die hoch­vis­ko­sen Flüs­sig­kei­ten, wie z.B. Pas­ten oder Cremes wer­den extrem scho­nend dosiert und in ihrer Struk­tur nicht ver­än­dert. Hier kön­nen eben­falls stü­cki­ge Mischun­gen, z.B. Frucht­stück­chen oder klei­ne Keks­stück­chen mühe­los gepumpt wer­den. Je nach Anwen­dungs­fall kön­nen die Dosier­pum­pen direkt auf einer voll auto­ma­ti­sier­ten Abfüll­sta­ti­on mon­tiert, oder auch z.B. in einem sta­tio­nä­ren und semi-auto­ma­ti­schen Sys­tem ver­baut wer­den. Es kön­nen auch ver­schie­dens­te Anwen­dun­gen rea­li­siert wer­den: von der Fül­lung von Süß­wa­ren mit ver­schie­den Cremes bis hin zu „wirk­li­chen“ Abfüll­an­wen­dun­gen in klei­nen Beu­teln oder Bechern.

Sowohl Deko­ra­ti­ons-und Ver­zie­rungs­an­wen­dun­gen, als auch die Abfüll­an­wen­dung sind neue Ein­satz­ge­bie­te für Exzen­ter­schne­cken­pum­pen im Lebens­mit­tel­be­reich, die es den Anwen­dern ermög­li­chen Pro­zes­se zu auto­ma­ti­sie­ren und kom­plett neu zu struk­tu­rie­ren. Erst durch den Ein­satz der Exzen­ter­schne­cken­tech­no­lo­gie im Süß­wa­ren­be­reich als Dosier- und Abfüll­pum­pe wird sie ihrer Bedeu­tung gerecht und hat jen­seits der rei­nen Trans­fer-und För­der­pum­pe eine Berech­ti­gung und eine glor­rei­che Zukunft.

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