TITEL-THEMA

 


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Pumpensystem für die Süßwarenproduktion

Farb- und Aromastoffe dosieren

Die Herausforderungen bei der Produktion von Süßwaren brachten die Dosiersysteme eines weltweit tätigen Süßwarenherstellers zunehmend an ihre Grenzen. Die Experten von LEWA Italien entwickelten deshalb eine Lösung mit zwölf einzelnen einköpfigen Pumpen, die jeweils über einen eigenen elektrischen Hubantrieb verfügen. 

LEWA GmbH

Die Vielzahl von Aroma- und Farbstoffen, die für die Herstellung von bunten Süßigkeiten verwendet werden, weisen völlig unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. Insbesondere natürliche und biologische Lebensmittelfarben haben eine hohe Viskosität von bis zu 3.000cps. Wenn die eingesetzte Dosiertechnologie bei der Zufuhr mit kleinen Leitungsquerschnitten arbeitet, wird nur eine geringe Durchflussmenge erreicht, was schnell zu einem hohen Druck von bis zu 45 bar führt. Dieselben Systeme müssen jedoch in der Lage sein, sehr flüssige Farb- und Aromastoffe auf Wasserbasis bei hohen Durchflussraten von bis zu 6.000g/h zu verarbeiten. 

Ein weltweit tätiger Süßwarenhersteller von Lutschern, Fruchtgummis und anderen Bonbons, wendete sich an LEWA, um die komplexen Anforderungen bei der Produktion ihrer Süßwaren zu erfüllen. Durch die Entwicklung eine Lösung mit zwölf einzelnen einköpfigen Pumpen können nun sechs Farbstoffe und ebenso viele Aromastoffe mit unterschiedlicher Viskosität und Fördermenge parallel dosiert werden. Aufgrund des begrenzten Platzes innerhalb der Produktionslinie realisierte LEWA das neue System in einem engen Installationsraum mit 2,8 Meter in der Länge und 1,2 Meter in der Breite.

Der Hersteller setzte zuletzt ein Einspritzsystem mit einer zwölfköpfigen Pumpe und einem einzelnen Motor eines bekannten Wettbewerbers von LEWA ein. Das bereits aus den 1990er-Jahren stammende System konnte jedoch nur manuell bedient werden, was bedeutete, dass es rund um die Uhr von Bedienpersonal überwacht werden musste. Außerdem war es nicht mehr möglich, die Dosiermenge mit der erforderlichen Präzision einzustellen. Dies lag daran, dass die heute verwendeten natürlichen und biologischen Lebensmittelfarbstoffe eine hohe Viskosität von etwa 2.500 bis 3.000cps haben. Im Gegensatz zu Farbstoffen auf Wasserbasis und den meisten Aromastoffen ist ihre Handhabung mit kleinen Bohrungsöffnungen und einer entsprechend niedrigen Fördermenge sehr schwierig und erfordert einen hohen Gegendruck.

Dies brachte einerseits Schwankungen bei den Anteilen der Farb- und Aromastoffe in der fertigen Zuckermasse für die Fruchtgummis mit sich. Andererseits führte die fehlende Automatisierung zu einem hohen Verbrauch an Trinkwasser und Energie sowie zu einem relativ hohen Produktionsausschuss, der vor allem bei teuren Aromastoffen ins Gewicht fiel. Schließlich hatte der Hersteller die technische Unterstützung für das rund 30 Jahre alte System eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt war völlig klar: Um die hohe Qualität der Süßigkeiten auch künftig sicherzustellen, musste ein Dosiersystem für die verschiedenen Farben und Geschmacksrichtungen angeschafft werden. Im letzten Jahr wandte sich der Kunde an LEWA Italien, woraufhin die Experten des Unternehmens speziell für diese Anwendung ein kundenspezifisches Dosiersystem mit zwölf Einzelpumpen entwickelten.

Unterschiedliche Viskositäten und Durchflussmengen

„Die größten Herausforderungen bei dem neuen Dosiersystem waren die strikten Platzanforderungen“, erklärte Andrea Boccotti, Vertriebsleiter bei LEWA Italien. „Als Teil der Produktionslinie durften die Abmessungen nicht die Maße des alten Systems überschreiten.“ Mit einer Größe von 2,8 x 1,2 Meter wurde das System in der Mitte der Produktionslinie installiert und konnte nur von vorn bedient und gewartet werden. Um sechs Farb- und sechs Aromastoffe mit jeweils sehr unterschiedlichen Eigenschaften bei der Förderung unabhängig voneinander handhaben zu können, empfahlen die Pumpenspezialisten ein kompaktes, aber dennoch hochflexibles System aus insgesamt zwölf LEWA ecoflow LDB-Dosierpumpen mit jeweils eigenem Triebwerk. Natürlich wurden alle Komponenten in Edelstahl 316L (lebensmitteltauglich) geplant. „Dieses Pumpenmodell ist extrem kompakt und platzsparend“, erläutert Boccotti, „aber gleichzeitig leistungsstark genug, um verschiedene Flüssigkeiten mit Viskositäten von 10 bis 3.000 cps ohne Einschränkungen zu dosieren.“

Die verwendeten Farb- und Aromastoffe unterscheiden sich aber nicht nur in ihrer Viskosität: Je nach Rezeptur müssen die Zutaten mit einer Durchflussrate zwischen 100 und 6.000g/h in die Zuckermasse dosiert werden. Um die hohe Qualität der bunten Fruchtgummis für jede Geschmacksrichtung zu gewährleisten, durfte die Präzision nicht gefährdet werden. Deshalb verfügen alle zwölf ecoflow Dosierpumpen über eine separate elektrische Hubverstellung und einen automatisierten Regelkreis mit dem bewährten Coriolis-Durchflussmesser. „So lässt sich die Einspritzmenge für jeden der sechs Farb- und Aromastoffe präzise regeln“, so Boccotti weiter. „Damit wird nicht nur die Produktqualität gesichert, sondern auch der Produktionsausschuss minimiert und die Vergeudung teurer Inhaltsstoffe vermieden.“

Hoher Automatisierungsgrad erhöht die Produktivität

Die größte Verbesserung gegenüber dem alten System ist der hohe Automatisierungsgrad: Die neue Dosierlösung überprüft kontinuierlich den Füllstand der Lagertanks und die Durchflussmenge der Pumpen und gibt bei Abweichungen oder Problemen rechtzeitig eine Warnung aus. Da das System nicht mehr manuell überwacht und geregelt werden muss, kann es problemlos rund um die Uhr an bis zu sieben Tagen in der Woche laufen. Die rezepturspezifischen Parameter werden über ein übersichtliches 15-Zoll-Touchpanel eingegeben. Dort können auch bis zu 150 Rezepturen gespeichert und später mit wenigen Klicks abgerufen werden. Darüber hinaus ist das System Industrie 4.0-ready, kann ferngesteuert und in eine übergeordnete SPS integriert werden. „Für diese Art der Süßwarenproduktion benötigt der Hersteller ein kundenspezifisches Dosiersystem, das so viele Farben und Geschmacksrichtungen wie möglich verarbeiten kann. Mit dem flexiblen modularen Konzept konnten wir eine kundenspezifische Lösung entwickeln, die allen Anforderungen gerecht wird: vom geringen Installationsraum über die hohe Flexibilität bei der Dosierung bis hin zur zuverlässigen und automatisierten Steuerung der Fördermenge“, fasst Boccotti zusammen. 

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