Worum es geht

Die Konditionierung des Pulvers in eine für den Kunden praktische Verpackung ist ein entscheidender Prozessschritt. Das Pulver muss in den richtigen Bedingungen zu einer Abfüllmaschine gebracht werden, um typischerweise entweder in Kleinpackungen (Einzelhandel), Säcke oder Big Bags abgefüllt zu werden, wenn das Produkt an andere Industrien geliefert wird.

Abfüllmaschinen sind recht komplexe Maschinen, die auch empfindlich auf kleine Schwankungen im Pulver reagieren können, insbesondere wenn kleine Beutel oder Sachets abgefüllt werden.

1. Arten von Abfüllmaschinen

Bei kleinen Verpackungen, hauptsächlich für den Einzelhandel, gibt es 2 Haupttypen von Abfüllmaschinen:

• Vertikale Form-Füll-Verschließ-Maschinen (VFFS)
• Horizontale Form-Füll-Verschließ-Maschinen (HFFS)

Für größere Verpackungen wie Säcke oder Big Bags existieren andere Maschinentypen.

2. Schnittstelle Prozess / Abfüllmaschinen

Abfüllmaschinen vertragen Start- und Stoppvorgänge nicht gut. Die Hauptaufgabe des Prozesses, der die Abfüllmaschinen speist, besteht darin, sicherzustellen, dass den Abfüllmaschinen immer Produkt zur Verfügung steht. Der Prozess muss so ausgelegt sein, dass der Engpass die Abfüllmaschinen sind und nicht ein vorhergehender Prozessschritt. Die Abfüllmaschinen müssen unter einem Puffer platziert werden, der sicherstellt, dass immer Pulver verfügbar ist. Der Prozess muss so gestaltet sein, dass der Puffer nie leer läuft. Wenn der Prozess kontinuierlich ist, sollte der Puffer so bemessen sein, dass er Prozessstörungen absorbieren kann (dies ist bei der Auslegung abzuschätzen). Wird chargenweise gearbeitet, muss der Puffer groß genug sein, um nicht zwischen der Lieferung von Charge n und Charge n+1 leer zu laufen.

Sack- und Big-Bag-Abfüllmaschinen

Bei Big-Bag-Abfüllmaschinen oder Sackabfüllmaschinen ist dieser Aspekt nicht so entscheidend. Ziel ist es hier, den Sack so schnell wie möglich zu füllen. Dies erfolgt oft einfach durch Schwerkraft oder mit einer sehr schnellen Dosiervorrichtung. Wichtig ist, dass das Befüllen des Sacks nicht verzögert wird – insbesondere muss die falsche Luft aus dem Sack entfernt werden, wenn das Pulver eingefüllt wird. Ein Filter muss dann am Füllkopf installiert werden, groß genug, um die Luft abzuführen und einen Rückstrom von Luft in den Prozess zu vermeiden, der den Materialfluss reduzieren könnte.

Abfüllmaschine kann mit folgenden Merkmalen ausgestattet sein:

• Förderbänder zum Zuführen und Abtransportieren der Säcke
• Aufblasgebläse, um den Sack vor dem Befüllen zu formen
• Klemmsystem, Filter und Gebläse für staubfreies Abfüllen
•  Wägezellen zur Gewichtsbestimmung des Sacks
• Rütteltisch zum Verdichten des Sacks und Befüllen mit mehr Pulver

Es ist auch möglich, die Säcke/Big Bags zu begasen, wenn die Verpackung für diesen Zweck ausgelegt ist.

Kleinpackungen (Sachets...) Abfüllmaschinen

Solche Abfüllmaschinen unterscheiden sich stark von Sack- oder Big-Bag-Abfüllmaschinen. Die Pulverzufuhr ist hier von primärer Bedeutung, da jede Störung zu Verlusten und/oder Stillständen führen kann. Solche Abfüllmaschinen sind in der Regel mit einem kleinen Trichter ausgestattet, der eine fast konstante Pulverversorgung der Abfüllmaschine gewährleistet, indem sichergestellt wird, dass der Füllstand zwischen zwei definierten Niveaus leicht variiert. Der vorgelagerte Prozess muss so ausgelegt sein, dass er das Pulver sanft in diesen Trichter fördert, wenn es benötigt wird, ohne ihn zu überfüllen. Daher ist es unerlässlich, das zugeführte Pulver zu dosieren. Typische Systeme zur Speisung der Abfüllmaschine sind Schneckenförderer, Zellenradschleusen oder Vibrationsventile. Das einfachste System besteht darin, das Pulver sehr grob nach dem Ein-Aus-Prinzip zuzuführen (typischerweise durch ein Absperrklappe).

Dosierung des Pulvers auf sanfte Weise setzt voraus, dass das Pulver oberhalb der Dosiervorrichtung verfügbar ist: Der Puffer über der Dosiervorrichtung muss so ausgelegt sein, dass immer mindestens ein Mindestfüllstand an Produkt vorhanden ist. Wichtige Auslegungskriterien sind dabei folgende:

• Die Unterbrechungszeit der Pulverzufuhr zum Puffer muss abgeschätzt werden, um das Volumen des Puffers berechnen zu können
• Ein Einzelauslass-Puffer ist vorzuziehen, um Segregationseffekte (bei empfindlichen Pulvern) zu vermeiden
• Auslassdurchmesser und Konuswinkel müssen für das zu verarbeitende Produkt bestimmt werden

3. Wechselwirkung Produkt / Abfüllmaschinen

Die Schüttdichte des abzufüllenden Produkts ist für die Auslegung des Abfüllprozesses von Bedeutung. Eine grundlegende, aber oft herausfordernde Anforderung ist, dass das Pulver in die vorgesehene Verpackung passen muss. Die Schüttdichte ist zu berücksichtigen; wenn die Abfüllmaschine mit einem Vibrator ausgestattet ist, kann sich die Dichte nach dem Vibrieren der Klopfdichte annähern.

Der Feinanteil im Produkt ist ein weiteres wichtiges Element. Abgesehen davon, dass der Verarbeitungsbereich verschmutzt werden kann, wenn Staub nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird (siehe ATEX-Seite), können Staubablagerungen auf dem Verpackungsmaterial die Versiegelung stark beeinträchtigen. Staubige Produkte können Versiegelungsprobleme verursachen, die wiederum die Effizienz der Linie verringern. Falls dies ein Problem darstellt, müssen Feinanteile abgesaugt und gefiltert werden.