Abfülltechnik

Modulare Anlage für die präzise Abfüllung von Kosmetik

| Autor / Redakteur: Werner Schäfauer / Benedikt Hofmann

Während des Füllvorgangs werden die Füllnadeln je nach Produkt (Über- oder Unterspiegel) nach oben gesteuert.
Während des Füllvorgangs werden die Füllnadeln je nach Produkt (Über- oder Unterspiegel) nach oben gesteuert. (Bild: Schubert)

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Der hohe Stellflächenbedarf herkömmlicher Abfüllanlagen ist ein großer Kostenfaktor. Auch der Lärmschutz für die Mitarbeiter hat seinen Preis. Dazu kommen die geringe Flexibilität vieler Maschinen und die mangelnde Effizienz von Dosiersystemen. Ein Füllvorgang mit mehr digitaler Intelligenz soll Abhilfe schaffen.

Die Ursache des extremen Geräuschpegels liegt im Fördersystem der zu füllenden Behälter. Es beruht in der hier beschriebenen Ausgangslage auf Pucks, also Trägern aus Kunststoff. Beim Aufstauen schlagen die Träger gegeneinander und das erzeugt ein tönendes „Klack-Klack“ als permanenten Klangteppich. Für einen durchschnittlichen Leistungsbereich müssen mehrere Hundert Pucks zirkulieren. Das notwendige Kreislaufsystem nimmt in erheblichem Maße Stellfläche ein. Dieser Flächenverbrauch wird noch gesteigert, wenn die Anlage einzelne Prozessschritte mit Staubändern und Eintaktvorrichtungen verbindet. Bei vielen Abfüllanlagen für Kosmetik ist dieser hohe Platzbedarf in der Praxis zu beobachten. Ein weiterer Aspekt kommt hinzu. Das Fördersystem mit Pucks und Schnittstellen mit mechanischen Vorrichtungen führen zu einem Mangel an Flexibilität. Staubänder und Eintaktvorrichtungen lassen sich je nach Mechanik mal schneller, mal weniger schnell umstellen. Auf jeden Fall braucht ihre Synchronisation Aufmerksamkeit, sonst hakt es beim Wiederanfahren. Je nach Produkt und Wettbewerbssituation reicht eine solche Abfüllanlage aus, um einen positiven Ertrag zu erwirtschaften.

Volumetrisch Dosieren: Fehlerquellen

Der Anteil der Hersteller, die mit diesem Standard für ihr Portfolio keine ausreichende Produktivität erreichen, wächst jedoch ebenso wie ihr Handlungsdruck. Eine ungenügende Produktivität hat die Tendenz, mit der Zeit noch unrentabler zu werden, weil der Markt nach Flexibilität hungert und die Kosten drücken. Dasselbe gilt bei der Dosiermethode. Für viele Anlagen im mittleren und hohen Leistungsbereich ist das volumetrische Verfahren der Standard. Die Technik ist in der Anschaffung günstig. Der Hersteller nimmt jedoch in Kauf, dass der erreichbaren Genauigkeit Grenzen gesetzt sind. Die Unschärfe beim Dosieren hängt grundlegend mit der Messmethode zusammen. Das volumetrische Verfahren bestimmt die abgefüllte Menge über eine Volumenmessung. Kommt es zu Verwirbelungen oder Bläschen in der Flüssigkeit, täuscht das Volumen dieser Lufteinschlüsse eine größere Flüssigkeitsmenge vor, als tatsächlich vorhanden ist. Die Dosierung wird ungenau. Industrielle Abfüllanlagen arbeiten mit selbstansaugenden Hubkolben, die Flüssigkeit in den Hubraum ziehen und sie im Verdrängerprinzip wieder ausstoßen. Kolbenhub und Zylinderdurchmesser bestimmen das Abfüllvolumen. Lufteinschlüsse lassen sich dabei nicht ausschließen. Da bei mehrköpfigen Dosiersystemen die einzelnen Kolben gemeinsam angesteuert werden, ist eine Regelung der Dosiermenge einer einzelnen Füllstation in der Regel nicht möglich oder nur sehr aufwendig einstellbar. Um die gesetzlich vorgeschriebene Toleranz bei der Füllmenge einzuhalten, muss der Hersteller folglich mit einer Produktzugabe arbeiten. Dieser Verlust schlägt besonders zu Buche, wenn es sich um hochwertige Kosmetik handelt.

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