Unter Mischerbeschickung versteht man die automatische Zulieferung von Grundstoffen für industrielle Misch-, Knet- und Rührprozesse.
Wenn in der Nahrungsmittel-, Pharma-, Kunststoff- und chemischen Industrie automatische Zuführsysteme für Schüttgüter und Flüssigkeiten eingesetzt werden, bietet das diese Vorteile:
konstante Produktqualität durch eng tolerierte Produktionsabläufe Reduzierung der Produktionskosten Frischegarantie – "first in-first out"-Prinzip wird realisiert HACCP- und foodgerechtes Anlagendesign große Sortenvielfalt möglich durch kurze Umrüstzeiten Rohstoff- und Chargenrückverfolgbarkeit hohe Verfügbarkeit durch linienstrukturierte Steuerungskonzepte Erfüllung von Vorschriften und Richtlinien, wie z. B. ATEX, EHEDG etc.
Da sich die Zuführtechnologien für Trockenstoffe und Flüssigkeiten in diesen Mischbetrieben teilweise überschneiden oder spezielle Lösungen in den Nischen verlangt sind, ist die Erfahrung und das Know-how des Anlagenbauers gefordert.
Lagerung und Austragung von Großmengen
Die Anlieferung erfolgt in Silofahrzeugen, die an Silobefüllleitungen gekoppelt werden, welche die Großmengen mit Druckfördertechnik in die Außensilos blasen. Um bei der Anlieferung sicherzugehen, dass nur einwandfreie Produkte eingelagert werden, ist es sinnvoll, Probenahmegeräte einzubauen. In diesem Fall stehen die Rohstoffe erst für den weiteren Verarbeitungsprozess zur Verfügung, wenn vom Labor die Freigabe erteilt wurde. Bei Nichterteilung der Freigabe besteht die Möglichkeit, Produkte auszuschleusen und wieder in das Silofahrzeug zurückzufördern. Die Außensilos sind mit entsprechenden Begehungssystemen, Filtern und Füllstandsanzeigegeräten ausgestattet. Bei Außensilos haben sich runde Silos aus Aluminium weitestgehend durchgesetzt. Vereinzelt werden noch lackierte Normalstahl-Silos eingesetzt (trotz späterer Folgekosten) oder aus Preisgründen zum Teil GFK-Silos (aus Kunststoff). Edelstahl-Silos, die zwar sehr teuer aber auch äußerst wertbeständig sind, kommen weniger zum Einsatz.
Bei den Außensilos kommt es aufgrund der temperierten Tankwagenförderluft und der Sonneneinstrahlung häufig zu Kondensbildung. Daher können Silos entsprechend mit einer Kopfraumtrocknung ausgestattet werden. Des Weiteren wird bei Produkten, die zu Staubexplosionen neigen, entsprechender konstruktiver Explosionsschutz vorgesehen.
Als Austragssystem hat sich der Vibrationsboden weitestgehend durchgesetzt, da er universell einsetzbar ist. Er hat glatte Flächen und keine mechanisch bewegten Teile und ist dadurch sehr reinigungsfreundlich. Vereinzelt werden noch Belüfungsböden verwendet, welche jedoch den Nachteil haben, dass die Auflockerungsluft aufbereitet werden muss, da es sonst zu Kondensbildung im Silo kommt.
Nach dem Austragsorgan befinden sich Dosierorgane zum Einschleusen der Rohstoffe in die pneumatischen Fördersysteme. Man unterscheidet hier grundsätzlich zwei Arten von Dosierorganen: Schleusen mit einem sternförmigen Rotor oder Dosierschnecken mit einem Schneckengewinde, die kontinuierlich die Produkte in die Förderleitung übergeben. Bei Saugförderung gestaltet sich die Produkteinschleusung wesentlich einfacher als bei der Druckförderung, da es zu keinerlei Schleusenfalschluft kommt, die aufwändig über Filter abgeführt werden muss, um einen gleichmäßigen Füllungsgrad in der Schleuse oder der Dosierschnecke zu gewährleisten. Dosierschneckensysteme sind aufwändiger, bieten jedoch den Vorteil einer höheren Abschaltgenauigkeit durch die Schneckengeometrie und ermöglichen auch, Distanzen zu überbrücken, um in verschiedene Rohrführungen zu dosieren. Dies ist besonders interessant, wenn von einem Silo auf mehrere Förderlinien verzweigt werden soll.
Bei Innensilos mit kleineren Tonnagen werden, neben runden, häufig rechteckige oder quadratische Silos eingesetzt. Hier werden aufgrund von Raumhöhenbegrenzungen häufig Belüftungsboden mit Auflockerung eingesetzt.
Anlieferung, Entleeren und Lagern von Mittelkomponenten
Im Materialbereitstellungsbereich stehen Entleerstationen für Bigbags und Einfülltrichter-Stationen für die Aufgabe von Säcken. Zur Aufgabe der Säcke werden Einfülltrichter mit Aspiration verwendet. Nach dem Öffnen des Einfülltrichterdeckels beginnt die Aspiration, wodurch eine staubarme Aufgabe sichergestellt wird. Nach dem Entleeren der Säcke in den Einfülltrichter werden die Rohstoffe über Dosierorgane in pneumatische Druckfördersysteme eindosiert und in Innensilos gefördert.
Derselbe Prozess findet bei den Big-Bag-Aufgabestationen statt. Big-Bags werden mit einem Hebezeug in die Big-Bag-Entleerstation gefahren und an ein Big-Bag-Anschlusssystem staubdicht angedockt. Über Dosierorgane werden die Schüttgüter in eine Förderleitung eindosiert und in die Innensilos gefördert. Die Auswahl der Innensilos geschieht über einen zentralen, barcodeüberwachten Kupplungsbahnhof.
Entleersysteme für Big-Bags
Da der Trend zu mittleren Anlieferungsgebinden nach wie vor zunimmt, kommen immer mehr Entleersysteme für Big-Bags zur Anwendung, mit einem Doppelring-Anschlusssystem, bei dem der Auslaufstutzen des Big-Bags über ein Rohr gestülpt wird. Durch einen Anpressdeckel entsteht eine staubdichte Verbindung; erst dann wird die Schnur des Big-Bags geöffnet. Besonders wenn der Big-Bag abgedockt und zusammengelegt wird, kann es zu Staubbildung kommen. Hier gibt es vorbeugende Maßnahmen, wie z. B. das Evakuieren des Big-Bags durch eine installierte Aspiration. Sie stellt sicher, dass der Big-Bag weitestgehend ohne Produkt und Luft ist.
Kontrollsieben aller eingehenden Rohstoffe
Aufgrund der neuen Lebensmittelhygieneverordnung und der HACCP-Vorschrift ist es sinnvoll, bei der Rohstoffannahme Kontrollsiebungen vorzunehmen. Diese Kontrollsiebungen können nach der Austragung aus Außensilos, nach den Big-Bag Entleerstation oder den Einfülltrichter-Stationen stattfinden. Vorzugsweise werden Wirbelstrom-Siebmaschinen eingesetzt. Diese haben einen Einlauf mit einer Zuführschnecke, die das Produkt in den Siebraum transportiert, wo Grobgut automatisch ausgesiebt wird. Der Feinanteil wird durch den Feingutauslauf direkt in die pneumatische Förderung eingeschleust.
Die Wirbelstrom-Siebmaschine wurde weiterentwickelt. Bei der neuen Variante ist die Zuführseite von der Siebseite entkoppelt, was viele Vorteile bietet: So kann auf ein zusätzliches Dosierorgan verzichtet werden, was eine geringere Bauhöhe zur Folge hat; eine individuelle Einstellung der Drehzahl auf das jeweilige Produkt ist möglich; zudem ist diese Maschine im eingebauten Zustand durch Schnellspanneinrichtungen zerlegbar, so dass der Siebkorb einfach und schnell inspiziert werden kann, ohne dass die Maschine ausgebaut werden muss.
Fördern, Dosieren und Wiegen von Großkomponenten
Im Vergleich mit mechanischen Fördersystemen, wie Schnecken, Spiral-förderschnecken und ähnlichem, haben sich pneumatische Fördersysteme weitestgehend durchgesetzt.
Saugfördersysteme sind vor allem dort sinnvoll, wo von vielen Produktaufgabestellen (Silos) auf wenige Abgabestelle (Mischer) gefördert werden soll. Die Produkteinschleusung gestaltet sich bei der Saugförderung äußerst einfach und staubfrei, da kein Überdruck entsteht. Das Gebläse befindet sich immer am Ende des Systems und erzeugt Unterdruck, mit dessen Hilfe das Fördergut durch die Leitungen gesaugt wird. Der Rohstoff wird nicht durch „warme“ Förderluft belastet.
Druckfördersysteme sind dort sinnvoll, wo von einer Produktaufgabestelle (z. B. Einfülltrichter) über weite Wege auf viele Abgabestellen (Silos) gefördert werden soll. Da das Produkt gegen den Luftstrom eindosiert werden muss, sind zur Produktaufgabe Schleusen oder Druckbehälter erforderlich. Die Produktabgabe ist dagegen einfacher. Das Gebläse befindet sich hier immer am Anfang des Systems und erzeugt den Druck, mit dessen Hilfe das Fördergut durch die Leitungen geblasen wird.
Eine Kombination aus Saug- und Druckfördersystemen ist hauptsächlich dort sinnvoll, wo von vielen Produktaufgabestellen (Silos, Big-Bag-Entleerstationen, Einfülltrichter) auf viele Abgabestellen (Mischer) gefördert werden soll.
Für empfindliche Rohstoffe werden in letzter Zeit vermehrt Impulsfördersysteme eingesetzt, die mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 4 m/s arbeiten (normale Flugförderung: 20 m/s), dadurch wesentlich schonender fördern und weniger Energie verbrauchen. Sie sind aber aufgrund des apparativen Aufwandes wesentlich teurer.
Entscheidend für die erzielte Wiege- und Dosiergenauigkeit sind die Dosierorgane bei der Produktaufgabe, die zuvor beschrieben wurden, wie z. B. Zuteiler, Schleusen und Schneckensysteme. Bei komfortablen Anlagen sind diese Dosierorgane frequenzgeregelt, d. h. der Förderstrom wird kurz vor Erreichen des Sollgewichtes ausgedünnt (ca. 1:10), so dass sehr hohe Genauigkeiten erreicht werden.
Im nachfolgenden werden drei Varianten von Saugwiegesystemen beschrieben (bei Druckwiegesystemen gibt es ähnliche Varianten):
Einrohrsystem Bei dem Einrohrsystem führt eine Förderleitung von allen Produktaufgabestellen – seien es Einfülltrichter, Big-Bag-Aufgabestation oder Außen-/Innensilos – bis zur Förderwaage. Durch die unterschiedlichen Entfernungen der Produktaufgabestellen (z. B. Silos) gibt es unterschiedliche Produkt-nachläufe, die sich auf die Wiege-Dosiergenauigkeit auswirken können und bei der Steuerung berücksichtigt werden müssen.
Mehrrohrsystem Beim Mehrrohrsystem wird von jeder Produktaufgabestelle eine Förderleitung an eine Ventilweiche mit Frischluft- oder Feindosierventil geführt, welche mit der Förderwaage verbunden ist. Dieses System hat den Vorteil, dass der Produktnachlauf ab der Ventilweiche immer gleich ist, so dass eine höhere Genauigkeit als beim Einrohrsystem erreicht wird.
Zentralwiegesystem Bei vielen Aufgabestellen und mehreren Abgabestellen bietet sich aus Leis-tungsgründen ein Zentralwiegesystem an. Bei dieser Lösung werden im Mehrrohrsystem die einzelnen Komponenten von den Produktaufgabestellen in eine zentrale Förderwaage, die mit einer elektromechanischen Wiegeeinrichtung ausgestattet ist, gefördert und dort gewogen. Die gewogene Charge wird an einen Nachbehälter übergeben und von dort aus per Druckförderung an mehrere Verbraucher (Kneter, Mischer etc.) gefördert. Um hohe Durchsatzleistungen zu erzielen, wird parallel dazu in der Zentralwaage bereits mit der Zusammenstellung der nächsten Charge begonnen.
Ein horizontaler Materialfluss bietet sich bei Neubauten an, da die einzel-nen Rohstoffaufgaben auf derselben Ebene wie der Mischer stehen. Dies wirkt sich natürlich ganz entscheidend auf die Investitionskosten aus. Beim vertikalen Materialfluss werden Rohstoffkomponenten auf Ebene 0 angeliefert, während sich der Mischer z. B. auf Ebene 2 oder 3 befindet. Die ebenerdig (auf Ebene 0) angelieferten Rohstoffe müssen möglichst staubarm ins geschlossene System übergeben und dann anschließend auf die Ebene 2 oder 3 gefördert werden. Die Saugwiegetechnik hat eindeutig Vorteile, da sie wesentlich staubärmer arbeitet als die Druckpneumatik. Auch gestaltet sich die Produktaufgabe wesentlich einfacher, da keine Falschluft auftritt und somit die Schleusenentlüftung entfällt.
mini|Beispiel 1 – Lebensmittelindustrie – Beschicken eines Präzisionsmischers – Mischen in der Gewürzindustrie mini|Beispiel 2 – Pharmaindustrie – Automatische Einwaage der Träger- und Wirkstoffe mit fahrerlosen Transportfahrzeugen mini|Beispiel 3 – Kunststoffindustrie – Beschicken von Heiz-Kühlmischern bei der Herstellung von PVC-Dryblend mini|Beispiel 4 – Chemie – Beschicken eines Dissolvers bei der Klebstoffherstellung
Saugwiegesysteme