Pulverabfüllsysteme: Schnecken- & Becher-Dosierung (Kleinpackungen wie Beutel, Sachets, Sticks): Übersicht

1. Einführung

Bei der Vermarktung ihrer Produkte in Pulver- oder Granulatform entscheiden sich Industrieunternehmen oft für kleine Verpackungseinheiten, die den Verkauf an Endkunden – etwa in Supermärkten oder im E-Commerce – ermöglichen. Lebensmittelhersteller (Kaffeepulver, Gewürze, Getreide usw.), Pharma- oder Chemieunternehmen (Waschmittel etc.) wählen typischerweise Sachets (wenige Dutzend Gramm) oder Beutel (von einigen Hundert Gramm bis zu wenigen Kilogramm). Der Abfüllprozess ist dabei besonders kritisch, da er schnell, präzise (weder Unterdosierung, die regulatorisch unzulässig wäre, noch Überdosierung, die wirtschaftliche Verluste bedeutet) und produktschonend erfolgen muss.

Diese Seite konzentriert sich auf die gängigsten Technologien, die von Abfüll- und Verpackungsherstellern für die Befüllung von Pulvern in Einzelhandelsverpackungen angeboten werden. Die Abfüllung von Schüttgut in 25-kg-Säcken oder größeren Big Bags wird hier nicht behandelt.

2. Funktionsweise einer Schneckenfüllmaschine

Einer der am weitesten verbreiteten Abfüllmaschinentypen ist die Schneckenfüllmaschine. Bei diesem System wird das Pulver mittels einer Schnecke (Archimedische Schraube) in die Verpackung (Sachet, Beutel, gelegentlich Sticks) dosiert. Ein Teil der Schnecke befindet sich im Pulvervorrats-Trichter, während der andere Teil in einem Füllrohr verläuft, um die Dosierung zu ermöglichen.

Eine solche Abfüllmaschine arbeitet volumetrisch, d. h., die Dosierung erfolgt ausschließlich über die Anzahl der Schneckenumdrehungen, die ein Volumen – und damit ein Gewicht (relevant für den Kunden) – basierend auf der Schüttdichtedes Materials abgeben.

Der Trichter kann verschiedene Formen aufweisen: typischerweise einen konischen Trichter bei einer einzelnen Schnecke (1 Füllkopf) für Beutel- oder kleine Sachet-Maschinen oder einen keilförmigen Trichter bei mehreren Schnecken (mehrere Füllköpfe).

Die Rotation der Schnecke fördert das Material in das Füllrohr, wodurch die Dosierung in die darunter positionierte Verpackung erfolgt (ein Mechanismus formt die Verpackung aus Laminatbahnen). Die Befüllung erfolgt sequenziell, nicht kontinuierlich: Die Maschine bringt eine neue Verpackung in Position (bzw. formt sie), die Schnecke dosiert das Produkt, das in die offene Verpackung fällt, diese wird verschlossen und abtransportiert. Der Zyklus beginnt von Neuem.

Abbildung 1: Funktionsprinzip eines Schnecken-Dosiersystems

Um eine möglichst präzise volumetrische Dosierung zu gewährleisten und ein abruptes Stoppen des Materialflusses zu sichern, ist die Schnecke eng im Füllrohr eingepasst. Die Steuerung erfolgt über einen Servomotor, dessen Umdrehungszahl einstellbar ist. Dies kann problematisch sein, wenn die Schnecke unsachgemäß behandelt wird – insbesondere während Reinigung oder Wartung, da der minimale Spalt zwischen Schnecke und Rohr bei leichter Verbiegung zu Metall-Metall-Kontakt führen kann.

3. Funktionsprinzip einer volumetrischen Becher-Dosiermaschine

Das Grunddesign eines Becherfüllers besteht aus einem Trichter, dessen Boden mit einer rotierenden Platte ausgestattet ist, die kleine Becher trägt. Bei der Rotation füllt sich der Becher unter dem Materialtrichter, wird dann abgedeckt und in die offene Verpackung entleert.

Das Volumen des Bechers ist anpassbar, um das erforderliche Füllvolumen und -gewicht zu erreichen. Im Vergleich zur Schneckendosierung ist dieses System eher passiv: Das Pulver muss selbstständig in den Becher ein- und ausfließen. Daher eignet sich diese Dosiertechnik besonders für sehr gut fließfähige Produkte , verliert jedoch an Genauigkeit, wenn das Produkt kohäsiv ist, schlecht in den Becher fließt oder sich darin verdichtet und nicht vollständig in die Verpackung entleert.

Andererseits ist dieser Abfüllprozess besonders schonend und eignet sich ideal für Produkte mit bruchempfindlichen Stückgutanteilen (die bei einer Schneckenförderung teilweise beschädigt werden könnten).