In der Nahrungsmittel- und Tierfutterindustrie werden zur Mischung von trockenen, pulverförmigen Zutaten wie Additive, Geschmackstoffe, Makrozutaten, Körner oder Cerealien oft konti-nuierliche Mischprozesse eingesetzt. Sie bieten dem Anwender eine Reihe von Vorteilen, zum Beispiel die kompakte Abmessung der Gesamtanlage, das schonendere Mischen des Produkts durch kürzere Verweilzeiten des Materials und der geringerer Energieaufwand, da nur kleine Gemischmassen bewegt werden müssen. Zudem besteht eine geringere Entmischungs- oder Trenngefahr, da weitere Dekantierungs- oder Lagerungsschritte entfallen, die für Chargenpro-zesse typisch sind. Daher lässt sich der Mischer unmittelbar vor den letzten Verarbeitungsschritten, wie zum Beispiel dem Verpacken oder dem Abfüllen des Produkts, integrieren. Dadurch entstehen niedrige Energie- und Betriebskosten und außerdem werden durch einen kontinuierlichen, automatisierten Anlagenbetrieb die Arbeitskosten gesenkt.
Bei kontinuierlichen Mischer sind Mechanismen zum Längs- und Quermischen vorhanden. Dabei ist Längs-mischen als das Mischen von Masseneinheiten definiert, die gleichzeitig zugeführt werden. Quermischen ist dementsprechend das Mischen von Masseneinheiten, die zu unterschiedlichen Zeiten zugeführt werden. Grundsätzlich ist beim Quermischen ein längerer Mischer mit höheren Verweilzeiten erforderlich, um ein homogenes Ergebnis zu erzielen. Ein kontinuierlicher Mischer lässt sich um so kompakter konstruieren, je gleichförmiger und stabiler die dosierten Masseströme sind. Dies hängt unmittelbar von der Genauigkeit der Dosiervorrichtung ab, da nur eine kurze, intensive Quermischung ohne ausgeprägte Längsmischung erforderlich ist, um das gleiche homogene Gemisch zu erhalten.-
Bei der Auslegung eines kontinuierlichen Mischprozesses entscheidet die Zufuhrmethode der einzelnen Zutaten über die resultierende Produktqualität. Daher sind genaue gravimetrische Dosierer hier gefragt. Definitionsgemäß messen diese das Gewicht des Materialstroms und passen die Abgabemenge so an, dass der gewünschte Sollwert erreicht wird. Dabei stehen verschiedene Wägemethoden zur Wahl. Volumetrische Dosierer messen nicht das abgegebene Material, sondern geben ein konstantes Materialvolumen pro Zeiteinheit ab, aus dem nach erfolgter Kalibrierung das abgegebene Gewicht pro Zeiteinheit bestimmt werden kann.
In kontinuierlichen Prozessen wird häufig eine Differential-Dosierwaage eingesetzt. Diese misst und regelt die Förderrate direkt und kann das Material so innerhalb der Betriebsgrenzen des Dosierers halten. Sie ist in der Regel an Waagen montiert oder an Wägezellen aufgehängt. Die Wägezelle ist ein Beispiel für einen genauen Aufnehmer, der speziell für die Mengen- und Genauigkeitsanforderungen von dynamischen Dosiersystemen konstruiert wurde und eine hohe Auflösung von 1 : 4.000.000 in 80 ms bietet.
Dosierer abgekoppelt vom Prozess
Eine Differential-Dosierwaage besteht aus einem Trichter und einem Dosierer, die vom Prozess abgekoppelt sind. So kann die gesamte Anlage kontinuierlich gewogen werden. Das Gewicht des Systems nimmt in dem Maße ab, wie der Dosierer Material abgibt. Die Geschwindigkeit der Dosiervorrichtung wird so geregelt, dass der Gewichtsverlust des Systems pro Zeiteinheit mit der gewünschten Dosiermenge übereinstimmt. Dosiertrichter lassen sich prinzipiell auf zweierlei Weise nachfüllen: manuell oder automatisch. Beim manuellen Nachfüllen gibt der Bediener in der Regel eine bestimmte Schüttgutmenge in den Trichter, und der Prozess wird fortgesetzt. Im automatischen Modus führt die Dosiervorrichtung unter Steuerung des Dosiersystems Material aus einem vorgelagerten Vorratsbehälter in den Dosiertrichter.
Eine speziell entwickelte Methode zum Speichern und Berechnen der Beziehung von Gewicht und Geschwindigkeit sorgt über den Nachfüllvorgang hinweg für eine hohe Dosiergenauigkeit. Diese Methode wird als Smart Refill Technology (SRT) bezeichnet und verzichtet bewusst auf eine konstante Dosiergeschwindigkeit. Beim automatischen Nachfüllen schaltet die Steuerung des Dosierers auf eine volumetrische Regelung, die auf den Trenddaten basiert, die beim Entleeren des Produkts im gravimetrischen Modus erfasst wurden. Beim Leeren des Trichters werden die entsprechenden Motordrehzahl-Trends protokolliert. Während des Nachfüllvorgangs werden dann die gleichen Drehzahlen für das entsprechende Trichtergewicht verwendet.
Die SRT ermöglicht eine schrittweise Abnahme der Dosiergeschwindigkeit beim Nachfüllen, um die Auswirkungen der steigenden Materialdichte im Dosierbereich bei steigendem Trichtergewicht auszugleichen. Die geringere Geschwindigkeit wird ermittelt, indem eine Gruppe mit Indices, die so genannten Dosierfaktoren, im Regler gespeichert werden. Diese Werte entsprechen im Wesentlichen der Materialdichte und den mechanischen Eigenschaften im Dosierer. Sie werden während des gesamten Dosierzyklus erfasst. Basierend auf dem ermittelten Trichtergewicht an jedem Abschnittspunkt kann die Materialdichte im Dosierbereich abgeleitet werden. Daraufhin kann die Geschwindigkeit ermittelt werden, die dem Bereichswert des Dosierfaktors entspricht. Auf diese Weise kann die Genauigkeit bei der gravimetrischen Dosierung während eines kurzen Nachfüllvorgangs aufrechterhalten werden.
Mit pneumatischer Förderung aus Säcken nachfüllen
Für die Nachfüllgeräte über dem Trichter stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl. Dazu gehören Flachschieber, Drehklappenventile oder Zellenradschleusen. Für Anwendungen in denen eine besonders genaue Regelung erforderlich ist können alternative Dosiervorrichtungen wie volumetrische Schneckendosierer eingesetzt werden. Häufig werden über einem Flachschieber oder Drehklappenventil pneumatische Förderer eingesetzt, die das Material in den Dosiertrichter überführen.
Als Nachfüllgeräte werden oft pneumatische Abscheider mit dem Funktionsprinzip der Dünnstrom-Saugförderung eingesetzt, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb. Das System saugt das zum Auffüllen erforderliche Material mit Unterdruck in einen separat montierten und befestigten Saugabscheider. Der Abscheider wird bis zu einem festgelegten Füllstand aufgefüllt und hält das Material so lange, bis der darunter befindliche Dosierer einen Nachfüllvorgang anfordert. Der Füllstand des Abscheiders wird von Füllstandssensoren ermittelt. Dann wird das Austragventil geöffnet und der Inhalt des Abscheiders wird in den Dosiertrichter überführt. Gleichzeitig mit dieser Übergabe wird ein Gasstoß durch den Filter im Saugabscheider geleitet, um eventuelle mitgeführte Feststoffe oder abgesetztes Material im Filter zu lösen. Es sind verschiedene Filtermaterialien möglich, z. B. laminierte membranenartige Materialien, aus denen sich Partikel schnell lösen und deren Reinigung einfach ist.
Nach dem Überführen des Materials in den Dosiertrichter wird das Ventil wieder geschlossen, und der Saugzyklus des Abscheiders beginnt sofort, um den pneumatischen Abscheider gleich für die nächste Nachfüllanforderung vorzubereiten. Der Einsatz von pneumatischen Abscheidern als Nachfüllgeräte ermöglicht eine ununterbrochene Nachfüllquelle aus Säcken, Behältern, Trommeln oder IBCs.
K-Tron auf der Powtech
Halle 4 Stand 259
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