Die Nachfrage nach Backwaren steigt weltweit. Immer mehr ins Zentrum rücken dabei gesunde und vegane Produkte.

Bild: Minebea Intec

Wäge- und Inspektionssysteme Wiegen und röntgen beim Brötchenbacken

09.03.2020

Die Produktion von Backwaren zählt innerhalb der Lebensmittelindustrie zu den größten und am stärksten wachsenden Segmenten. Bis das Brötchen beim Endverbraucher ist, müssen jedoch vier große Prozessschritte durchlaufen werden. Welche das sind und welche Aufgaben dabei der Wäge- und Inspektionstechnik zukommen.

In vielen Ländern werden die Umsätze der Backwarenherstellung nur von denen der Fleisch- und Geflügelproduktion übertroffen. Zu den Herausforderungen der Branche zählen vor allem ein steigender Bedarf – auch nach gesünderen, veganen oder vegetarischen Produkten – sowie eine klare Kennzeichnung der Inhaltsstoffe auf den Verpackungen.

Backwarenhersteller müssen sich zudem steigenden ökologischen Anforderungen stellen und ihre Produkte umweltbewusster präsentieren. Auch gesellschaftliche Veränderungen wie die steigende Zahl an Single-Haushalten oder die zunehmende Mobilität haben Auswirkungen auf die Backwarenindustrie. So verändern sich dadurch etwa Packungsgrößen und Zubereitungsformen.

Backwarenproduktion in vier Schritten

Bis der Endverbraucher seine Backwaren kaufen und genießen kann, sind viele Prozessabläufe erforderlich. Sie lassen sich grob in vier Schritte unterteilen.

Zunächst erfolgt im Wareneingang die Anlieferung der erforderlichen Rohstoffe. Die eigentliche Produktion stellt den zweiten Schritt dar und wird entweder manuell oder automatisiert durchgeführt. Sie umfasst zahlreiche Einzelprozesse vom Dosieren, Mischen und Kneten der Ingredienzien über die Formgebung bis hin zum Backen, Kühlen und eventuell Schneiden der Backwaren.

Danach erfolgt die Verpackung der Produkte, während der in der Regel diverse Inspektionen und Kontrollverwiegungen stattfinden. Den letzten Schritt bildet der Warenausgang mit der Kommissionierung und Auslieferung der fertigen Backwaren an Händler oder Endkunden.

Steigende Anforderungen an die Produktionstechnik

Der weltweit stark steigende Bedarf an Lebensmitteln erfordert auch bei der Herstellung von Backwaren einen deutlich zunehmenden Automatisierungsgrad. Für nahezu jeden der zuvor genannten Arbeitsschritte ist hochgenaue und zuverlässige Technik zur Kontrolle der Backwaren erforderlich, um die großen Stückzahlen bei gleichbleibend guter Produktqualität garantieren zu können.

So erfassen unter anderem Silowägelösungen und Bodenwaagen während der unterschiedlichen Herstellungsphasen sowie Fahrzeugwaagen im Warenein- und -ausgang die exakten Materialmengen. Kontrollwaagen messen das Produktgewicht zur Qualitätssicherung.

Metall- und Röntgeninspektionssysteme stellen in verschiedenen Prozessstufen sicher, dass nur die gewünschten Bestandteile in den Endprodukten enthalten sind. Jede Komponente, die mit den Lebensmitteln in direkten Kontakt kommt, muss dabei die strengen Richtlinien des Hygienic Design erfüllen, um Sicherheitsrisiken für die Verbraucher zu minimieren.

Röntgeninspektion: Fremdkörper zuverlässig aufspüren

Für Minebea Intec zählt die Backwarenindustrie zu einem wichtigen Kundensegment. Das Angebot des Unternehmens biete „für diesen speziellen Markt vom Eingang der Rohmaterialien bis hin zum fertigen Endprodukt weltweit eine große Bandbreite an Lösungen“, sagt Willy-Sebastian Metzger, Director Marketing, Strategy and Business Development, bei Minebea Intec.

Als aktuelle Beispiele nennt Metzger die Systeme Dymond und Dylight: „Die Röntgeninspektionssysteme unserer Dymond-Serie sind außerordentlich vielseitig und eignen sich beispielsweise zur Inspektion verpackter Backwaren am Ende des Produktionsprozesses. Die Systeme erkennen zuverlässig Fremdkörper im Produkt und ermöglichen es, Hohlräume in Produkten zu erkennen oder durch die Verpackung hindurch zu prüfen, ob der Inhalt vollständig ist.“

Es spielt dabei keine Rolle, ob die enthaltenen Lebensmittelprodukte trocken oder flüssig oder in Kartons, Beuteln oder Portionspackungen verpackt sind. Um die individuellen Anforderungen der jeweiligen Produktionslinie abdecken zu können, bietet Minebea Intec drei unterschiedliche Dymond-Modelle mit Bandbreiten von 200 bis 800 mm an. Auch Mehrspur-Anwendungen mit maximal acht Spuren lassen sich realisieren.

Mit Dymond Bulk hat der Hersteller zudem ein Röntgeninspektionssystem für Schüttgut entwickelt. Es überprüft vor allem im Wareneingang Rohstoffe wie Gemüse, Nüsse, Trockenfrüchte oder Getreide auf Fremdkörper. „Bei Waren, die sozusagen direkt vom Feld in den Produktionsprozess eingeführt werden, dient die Röntgeninspektion insbesondere auch dem Maschinenschutz nachgelagerter Geräte wie zum Beispiel Mahlwerke“, erklärt Metzger.

Als echte Plug-&-Play-Lösung vereint Dylight dabei alle Funktionen zum Überprüfen verpackter Lebensmittel und wird oft als Einstiegsmodell in die Röntgeninspektion genutzt. „Unser System Dylight löst ähnliche Aufgaben wie die Dymond-Modelle und bietet aufgrund der extrem kompakten Bauweise und der zeitsparenden Bedienung eine intuitive Lösung“, sagt Metzger. Lediglich einen Meter Platz sollen die Dylight-Modelle in den Produktionslinien erfordern, was ein Design-in in bestehende Produktionslinien begünstigt.

Kontrollverwiegung: Fehlerhaftes ausschleusen

Verpackte Backwaren werden nach dem eigentlichen Produktionsprozess im Rahmen des Qualitätsmanagements verwogen, um Produktgewicht und Produktvollständigkeit sicherzustellen. Viele Produzenten überprüfen ihre Produkte durch Stichproben, die mithilfe einer statischen Waage kontrollverwogen werden.

Minebea Intec bietet für diese Aufgabenstellung mit Combics eine Serie eichfähiger industrieller Tischwaagen, die sich auf die erforderlichen Laststufen und Auflösungen zuschneiden lassen. Zur Fertigpackungskontrolle von Backwaren bietet die Serie auch eine spezielle Einzelplatzlösung, welche vor allem in kleineren Produktionen zum Einsatz kommt.

Mit automatischen Statistiken, Ausdrucken und grafischen Auswertungen direkt auf dem Waagendisplay unterstützen die Geräte den Anwender in seiner täglichen Arbeit. Sie lassen sich flexibel an eine Expandierung der Produktion anpassen oder in eine Netzwerklösung wie SPC@Enterprise integrieren.

Für eine 100-prozentige Stichproben-Sicherheit an der Verpackungslinie werden dynamische Kontrollwaagen verwendet. Ihre integrierten Ausscheidesysteme gewährleisten, dass fehlerhafte Produkte aus dem Produktstrom genommen werden, ohne den Produktionsprozess aufzuhalten. Zusätzlich können sie, basierend auf den von ihnen gesammelten Daten der Kontrollverwiegung, dabei helfen, die Effizienz der Produktion steigern.

Minebea Intec bietet diverse dynamische Kontrollwaagen für diese Aufgaben an. Metzger hebt hierbei besonders die Produktfamilien Flexus und Essentus hervor. „Mit Flexus stellen wir Anwendern eine hochauflösende Wägezellen-Technologie zur Verfügung, die selbst bei hohen Prozessgeschwindigkeiten bis 2,6 m/s einen maximalen Durchsatz mit höchster Präzision ermöglicht“, sagt der Marketing Director.

Im Namen Flexus deutet sich außerdem eine weitere Stärke der Kontrollwaagen an: ihre Flexibilität. Sie soll sich insbesondere dann auszahlen, wenn Linienkonfigurationen aufgrund von Produktwechseln möglichst schnell und einfach angepasst werden müssen, beispielsweise für schnelllebige Trendprodukte wie vegane Snacks.

„Dank eines intelligenten Designs ermöglicht Flexus Umstellungen mit minimalem Aufwand“, erklärt Metzger. Die Breite des Transportbandes sei variabel und auch die Höhe des Systems könne durch verstellbare Füße schnell an neue Gegebenheiten angepasst werden. „Über die obere Rahmenkonstruktion ist sogar für Fälle vorgesorgt, bei denen Zusatzmodule oder beispielsweise Inspektionslösungen montiert werden müssen.“

Dazu wurde die Kontrollwaage nach den Richtlinien der EHEDG im Hygienic Design entwickelt.

Einstiegs- und Fortgeschrittenenmodell in einem

Die aktuellste Erweiterung des Inspektionsangebots von Minebea Intec trägt den Namen Essentus. Diese dynamische Kontrollwaage bietet diverse Optionen, um sich an individuelle Anwendungsprofile anzupassen. Sie eignet sich daher für einfache, aber auch anspruchsvollere Anwendungen in der Backwarenherstellung.

Metzger führt aus: „Zum einen werden wir häufig nach einem einfachen, preiswerten Einstiegsmodell gefragt, das eine zuverlässige und präzise Gewichtskontrolle und Klassierung an der Verpackungslinie ermöglicht. Hier können wir nun mit der Essentus Efficiency grundlegende Wägefunktionalitäten bereitstellen. Wer weitergehende Ansprüche hat, erhält mit der Essentus Performance eine dynamische Kontrollwaage mit fortgeschrittenen Möglichkeiten.“

So ermöglicht Letztere eine Regelung vorgeschalteter Abfüllanlagen und liefert im Standardumfang eine für die meisten Anwendungen ausreichende Vielfalt an Statistiken. Die detaillierten Analysen werden auf dem integrierten oder separat von der Waage angebrachten LCD-Farbgrafikdisplay angezeigt und erlauben das Abspeichern von bis zu 100 verschiedenen Produkten.

Beide Systeme sind in Varianten für unterschiedliche Gewichtsklassen bis 6 sowie bis 60 kg verfügbar. Sie lassen sich laut Hersteller intuitiv bedienen und sollen unter anderem mit einer Dehnungsmessstreifen-Technologie der neuesten Generation maximal zuverlässig sein.

Schon in naher Zukunft sollen laut Metzger eichfähige Essentus-Varianten verfügbar sein. „Damit vergrößern wir die Zahl möglicher Applikationen noch einmal signifikant“, so seine Prognose.

Software: Prozessoptimierung und Rezepturmanagement

Neben der Hardware stellt die zugehörige Software einen weiteren wichtigen Faktor für die Herstellung qualitativ hochwertiger Backwaren dar. Hier stellt Minebea Intec SPC@Enterprise zur Verfügung, eine Software zur statistischen Prozesskontrolle. Sie soll Herstellern dabei helfen, ihre Produktqualität, Lebensmittelsicherheit und Produktivität zu sichern.

In der aktuellen Version 4.0 erhalten Anwender ein Tool, das das Erfassen von Stichproben mit automatischen In-Prozess-Kontrollen für die Lebensmittelindustrie kombiniert. Dazu gehört die Vernetzung von Geräten und Systemen von Minebea Intec und anderen Anbietern, ein leistungsfähiges Monitorprogramm, das Erstellen von Produktions- oder Eichstatistiken sowie einfache Wege zur Datensicherung, um das Risiko von Datenverlusten zu minimieren.

Zum Rezepturmanagement eignet sich die Software ProRecipe XT. Mit ihr dokumentieren Bäckereien den Verwiegungsprozess und erhalten vielseitige Reporting-Optionen, die die Transparenz im Rezepturprozess erhöhen sollen. Zudem lassen sich durch Eingabe mit Barcode-Lesern potenzielle Fehler der manuellen Eingabe verhindern.

Sowohl SPC@Enterprise als auch ProRecipe XT können mit ERP- oder MES-Systemen kommunizieren und lassen sich somit in schon vorhandene Strukturen und Systeme integrieren. Durch ihren modularen Aufbau sind beide für den Ausbau der Produktion beliebig erweiterbar.

Bildergalerie

  • Die Röntgeninspektionssysteme der Dymond-Serie spüren Fremdkörper in Verpackungen aller Art auf.

    Bild: Minebea Intec

  • Auch lässt sich per Röntgeninspektion durch die Verpackung hindurch prüfen, ob der Inhalt vollständig ist.

    Bild: Minebea Intec

  • Die dynamischen Kontrollwaagen der Flexus-Serie verwiegen verpackte Backwaren bei Prozessgeschwindigkeiten bis zu 2,6 m/s.

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  • Die dynamische Kontrollwaage Essentus ist an individuelle Anforderungen anpassbar und wird häufig als Einstiegslösung verwendet.

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  • Die Software SPC@Enterprise erlaubt eine umfangreiche statistische Prozesskontrolle. Sie hilft Herstellern, ihre Produktqualität, Lebensmittelsicherheit und Produktivität zu sichern.

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