Produktionsleiter Bütikofer (r.) freut sich über flexibel und schnell produzierte Kleinchargen.

Verfahrenstechnik Kleine Chargen ganz groß

08.06.2012

Egal ob Pharma-, Chemie- oder Lebensmittelindustrie - überall ist die wirtschaftliche Produktion von Kleinchargen eine Herausforderung. Ein Schweizer Hersteller von Saucen und Mayonnaisen hat nun eine Vakuum-Prozessanlage im Einsatz, die ihm hilft, diese zu meistern, und zudem schnelle Rezepturanpassungen möglich macht.

Mit einer Jahresproduktion von 3.200 Tonnen stuft sich die Firma Gautschi als Spezialitätenanbieter ein. Und das im Wortsinn, denn von Gautschi gibt es Sandwichcremes, Brotaufstriche, Ketchup, Salatsaucen und vieles mehr. Der Schweizer Hersteller stimmt Produkte und deren Verpackung auf die Kundenbedürfnisse ab. Denn die Produkte werden sowohl unter Kundenlabels als auch unter eigenem Namen vertrieben. Bestätigung erhält Gautschi durch steigende Nachfrage - die wiederum eine Leistungserhöhung der Anlagen notwendig machte. Da war es naheliegend, auch gleich eine weitere Anforderung durch die anstehende Investition zu erfüllen: Auch Kleinchargen wollte man wirtschaftlich produzieren können. Das bedingt eine besonders hohe Flexibilität der Technologie sowie schnelle Rezepturanpassungen und vereinfachte Prozesse. „Als dynamisches Unternehmen produzieren wir individuelle Kundenwünsche schnell und in höchster Qualität, daher brauchen wir reinigungsfreundliche Maschinen“, ergänzt Urs Bütikofer, Produktionsleiter bei Gautschi. Eine weitere Anforderung war die saubere Dokumentation der Chargen. Die Produktionsanforderungen sind von Produkt zu Produkt recht unterschiedlich. Bei Mayonnaise und Dressing spielen Farbe und Stabilität eine große Rolle. Die homogene Konsistenz soll über einen definierten Zeitraum erhalten bleiben. Kurze Homogenisierzeiten, die das Produkt schonen und die appetitliche Farbe und Konsistenz erhalten, sind gefragt . Bei der Herstellung von Ketchup kommt es auf die schnelle Erhitzung des Produkts an. Dies kann durch eine gute Wärmeübertragung im Prozessbehälter erreicht werden. Für alle Prozesse gleichermaßen gilt: Die automatisierte Produktion sichert eine hohe Wiederholgenauigkeit, Rezepturtreue und Reproduzierbarkeit. Mit einer neuen Batch-Vakuum-Prozessanlage von Zoatec können diese Anforderungen erfüllt werden. Sie verfügt über einen Mischbehälter mit 400 Liter Nutzvolumen und einen Doppelmantel zum indirekten Heizen und Kühlen. Der Isoliermantel verhindert Kälteübertragung, Kondensieren und Anbrennen an der Behälteraußenwand. Im Behälterdeckel befindet sich ein Abstreifrührwerk, das über einen Getriebemotor mit Frequenzumrichter angetrieben wird. Dieser ermöglicht eine optimale Anpassung der Mischgeschwindigkeit an die Produkteigenschaften. Die PTFE-Abstreifplatten sind ohne zusätzliche Befestigungselemente über passgenauen Formschluss am Rührwerk angebracht und verhindern das Überhitzen beim Heizen beziehungsweise das Auskristallisieren beim Abkühlen an der Behälterinnenwand. Im Deckel sorgt ein Strömungsbrecher für optimale Durchmischung. Zusätzlich sind Sprühdüsen installiert, die eine rückstandsfreie CIP-Reinigung ohne manuelle Eingriffe ermöglichen. Sien werden über den Homogenisator mit einem Druck von 2 bis 3 bar und einer Strömungsgeschwindigkeit >2m/s gespeist. Dadurch ist keine zusätzliche Druckerhöhungspumpe für die Reinigung erforderlich. Die Anlage kann bei Bedarf über einen Stickstoffeinlass in der Belüftungsleitung am Deckel begast werden. Sicherheitseinrichtungen wie Endschalter und Überdruckventile sind ebenfalls am Behälterdeckel angebracht, der sich über eine Hubvorrichtung um 800 mm anheben lässt. Dies ermöglicht eine leichte Inspektion der Behälterinnenteile und die manuelle Beschickung über die Behälteroberseite. Bevor sich Gautschi für die neue Prozessanlage entschied, wurden im Customer Process Center bei zoatec zahlreiche Versuche mit verschiedenen Rezepturen gefahren. „Das hat uns mehr als überzeugt. Wir haben ein Rezept getestet, bei dem 10 mm große Gurkenstückchen in die Anlage gesaugt wurden. Bei diesem Vorgang wurden die Stücke weder zerstört noch zerkleinert“, so Bütikofer. Zudem war das Upscaling von der zoatec-Labormaschine auf die schließlich in der Produktion eingesetzte Anlage Typ BG400 absolut korrekt. Für die Produktzugabe von Flüssigkeiten befindet sich rechts vom Prozessbehälter ein Flüssigvorlagetrichter auf Wiegezellen mit einem Nutzvolumen von 200 Litern. Über ihn können verschiedenste Flüssigkeiten exakt gewogen bereitgestellt werden. Der Pulvervorlagebehälter auf der linken Seite fasst 75 Liter. Dort gibt der Bediener die vorgewogenen Trockenstoffe und den Flüssigpremix zu. Aus beiden Trichtern wird schließlich das Produkt durch Vakuum im Prozessbehälter über den Homogenisator eingezogen. Die zwei weiteren Einläufe werden jeweils mit verschiedenen Flüssigkeiten belegt, die dem Homogenisator über automatische Zähler zudosiert werden.Neben der Prozesseinheit steht das modular aufgebaute Versorgungsmodul. Darin befinden sich die Vakuumpumpe, die Steuerung für den Heiz-Kühl-Kreislauf, die Komponenten für die Pneumatik-Versorgung sowie die automatischen Flüssigkeitszähler. Der Produktionsleiter betrachtet die strikte Trennung von Versorgungs- und Prozessmodul als klaren Vorteil: „Die Aufstellung ist dadurch flexibler und die Reinigung ist erheblich erleichtert.“ Zudem lobt Bütikofer den optimalen Austrag des Produkts, aus dem sich eine deutlich reduzierte Restmenge gegenüber anderen Ausführungen von Vakuum-Prozessanlagen ergibt. Dadurch könnten auch Kleinchargen äußerst wirtschaftlich hergestellt werden. Auch die Tröpfchenverteilung, Farbe und Stabilität der hergestellten Produkte beeinflusst der Homogenisator positiv. Er ist am Behälterauslauf installiert und wird über einen Frequenzumrichter geregelt. Dadurch lässt sich seine Fahrweise bei der Herstellung von Suspensionen und Emulsionen optimal an die Produkteigenschaften anpassen. Der innovative Pumpmodus des Homogenisators bietet einige signifikante Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen. Er ermöglicht das zerstörungsfreie Einmischen von stückigen Gütern ohne den Einsatz einer zusätzlichen Pumpe mit Verrohrung. Des Weiteren ersetzt er auch eine kostenintensive Austrags- und Rezirkulationspumpe, da er für einen schnellen Produktaustrag, auch bei großem Batchvolumen und scherempfindlichen Produkten, sorgt. Unterm Strich lassen sich die Homogenisierzeiten deutlich verkürzen. Bütikofer wirkt rundum zufrieden: „Der Homogenisator von zoatec hat alle unsere Erwartungen übertroffen. Die bessere Homogenität des Produktes ist mit bloßem Auge sichtbar, Farbe und Stabilität sind einwandfrei.“ Die neue Vakuum-Prozessanlage ist mit einer zoamatic-smart-Steuerung auf Basis eines 10“ Touch-Panels von Siemens ausgestattet. „Diese zeichnet sich durch ihre professionelle Bedienerführung und sehr einfache Rezepteingabe und -pflege aus. Sie sichert permanente Produktionstransparenz“, attestiert Bütikofer. Der gesamte Prozess wird übersichtlich visualisiert und lässt sich manuell bedienen. Über einen Programm-Editor hat der Kunde die Möglichkeit, bis zu 300 Rezepturen zu hinterlegen und die Produktion im Automatikbetrieb ablaufen zu lassen. Am Touchpanel wird das Programm gestartet - beispielsweise mit der Rezeptur für French Dressing. Der Prozess beginnt mit der Vorlage von Wasser und Milch, wobei eine Pumpe über die Wiegezellen am großen Flüssigbehälter automatisch die gewünschte Menge eindosiert. Der Bediener legt manuell die benötigten Gewürze in einem Flüssigpremix aus Eigelb und Essig im Kleinmengentrichter vor und quittiert diesen Arbeitsschritt an der Steuerung. Anschließend erfolgt der automatische Einzug des Flüssigpremix (ohne Homogenisator) sowie der Milch und die Homogenisierung wird automatisch gestartet. Direkt im Anschluss werden Öl, Wasser und Essig über Durchflusszähler automatisch eingezogen. Währenddessen legt der Bediener die Kräuter gemäß Rezeptur manuell im Kleinmengentrichter vor und bestätigt auch diesen Schritt an der Steuerung. Mit dem automatischen Einzug der Kräuter startet der Mischprozess beziehungsweise das Rezirkulieren im Pumpmodus. Während des anschließenden Austrags können Probenahmen erfolgen. Gautschi hat Vakuum-Prozessanlagen verschiedener Hersteller im Einsatz, der Produktionsleiter hat also den Vergleich, wenn er erklärt: „Das zoatec-Konzept hat uns überzeugt, da keine zusätzlich Pumpe für stückige Rohstoffe und zur CIP-Reinigung erforderlich ist. Dies ist für uns ein nicht unerheblicher Kostenvorteil.“ Die Folge: Gautschi hat prompt eine weitere Vakuum-Prozessanlage vom Typ BG 400 bestellt.zoatec stellt die neue Vakuum-Prozessanlage BG 2000 auf dem Azo-Messestand aus: Halle 6, Stand C50

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