Trockenpulver-Abfüllsysteme (VFFS/HFFS): Häufige Probleme beheben

1. Einführung

Das Abfüllen eines Materials in eine Verpackung ist meist der letzte Schritt in einem Herstellungsprozess. Das Material, das in vorherigen Prozessschritten produziert oder verarbeitet wurde, wird in eine Verpackung gefüllt, die dessen Schutz sowie sicheren Transport und Handhabung gewährleistet. Probleme in dieser Phase können jedoch schwerwiegende Folgen für die gesamte Anlage haben, da ein Leistungsabfall im letzten Schritt bedeutet, dass der gesamte Prozess in Durchsatz oder Qualität beeinträchtigt wird.

Die Steuerung des Abfüllprozesses ist daher ein zentraler Fokus für jeden Anlagenbetreiber, der Schüttgüter verarbeitet. Diese Seite konzentriert sich auf Abfüllmaschinen mit Schneckenfüllsystemen oder Becher-Dosiersystemen und erörtert typische Probleme, die in der Linie auftreten können, sowie deren Lösungen.

2. Fehlersuche bei Trockenabfüllsystemen

2.1 Fließeigenschaften des Materials

Die meisten der unten aufgeführten Probleme lassen sich auf eine gemeinsame Ursache zurückführen: die Fließfähigkeit des kohäsiven Produkts. Abfüllanlagen für Pulver – insbesondere bei kleinen Verpackungen – reagieren sehr empfindlich auf Pulver mit schlechten Fließeigenschaften. Dies gilt besonders für Becher-Dosiersysteme, die ausschließlich auf die Schwerkraft angewiesen sind, um die Becher zu füllen und zu entleeren.

2.2 Fließen in Trichtern

Beobachtetes Problem

Der Materialfluss im Trichter direkt über den Füllköpfen muss gleichmäßig sein. Andernfalls erreicht das Schüttgut den Füllkopf unregelmäßig, was zu starken Abweichungen im tatsächlichen Abfüllgewicht führt.

Lösungsansatz

Um den Fluss zu verbessern, muss sichergestellt werden, dass der Konuswinkel des Trichters (oder die Neigung bei keilförmigen Trichtern) ausreichend steil ist. Falls erforderlich, sollten Rührwerke eingesetzt werden, um Produktbrücken oder Rattenlöcher aufubrechen. Auch der Einsatz kleiner Vibratoren kann eine Option sein.

2.3 Gewichtskontrolle

Der Abfüllprozess erfolgt (in den meisten Fällen) volumetrisch. Das bedeutet, dass das vom Dosiersystem in eine Verpackung geförderte Produktvolumen präzise gesteuert werden muss, um ein konstantes Gewicht zu gewährleisten – denn dies ist die Menge, für die der Kunde bezahlt.

Beobachtetes Problem

Viele Anlagenbetreiber beobachten jedoch Schwankungen im tatsächlichen Füllgewicht (Netto-Füllgewicht). Dies kann zu Reklamationen oder sogar Nichteinhaltung von Vorgaben führen und dem Hersteller Verluste bescheren, da er das Abfüllgewicht höher als das Zieltgewicht einstellen muss, um sicherzustellen, dass das deklarierte Gewicht erreicht wird.

Ursache

Eine mögliche Ursache ist eine falsche Einstellung des zu dosierenden Pulvervolumens, das von einem Hub zum nächsten variieren kann. Dies trifft besonders auf Becher-Dosierer zu.

Typische Gewichtsabweichungen sind jedoch meist auf die Fließeigenschaften des Produkts zurückzuführen: Wenn das volumetrische Dosierwerkzeug nicht jedes Mal gleichmäßig befüllt wird, ändert sich das Gewicht. Unregelmäßige Befüllung kann durch kohäsive Pulver oder schlechten Fluss im Puffertrichter verursacht werden. Ein weiteres mögliches Problem ist ein schwankender Produktstand über dem Dosiersystem, wodurch sich der Materialfluss in Abhängigkeit von der Füllhöhe im Trichter verändert.

Lösungsansatz

Das Problem der Fließfähigkeit kann durch Anpassung der Produktformulierung (z. B. durch Zugabe von Fließmitteln) oder durch Überarbeitung des Maschinendesigns behoben werden, etwa durch den Einbau von Austragshilfen wie Rührwerken in Trichtern oder kleinen Vibrationssystemen. Falls festgestellt wird, dass sich der Füllstand im Abfülltrichter im Laufe der Zeit stark ändert, kann dies durch Anpassung der Steuerung der Trichternachfüllung verbessert werden.

2.4 Undichtigkeiten der Verpackung

Die Versiegelung der Verpackung muss ohne Pulver zwischen den beiden Seiten des Verpackungsmaterials erfolgen.

Beobachtetes Problem

Wird Pulver eingeschlossen, erfolgt die Versiegelung nicht korrekt, was zu mehr oder weniger starken Undichtigkeiten führt. Dies kann im Extremfall (selten) zu Austritt führen, insbesondere wenn die Siegelbacken defekt sind, oder zu Mikrolecks, die je nach Produkt mehr oder weniger kritisch sind. Bei verderblichen Waren wie Lebensmitteln müssen solche Undichtigkeiten unbedingt vermieden werden.

Ursache

Eine typische Ursache für eine fehlerhafte Rückversiegelung ist, dass das Produkt beim Fallen in die Verpackung Staub erzeugt. Wenn sich dieser Staub zum Zeitpunkt des Schließens der Siegelbacken noch nicht abgesetzt hat, können Undichtigkeiten entstehen.

Lösungsansatz

Um dieses Problem zu vermeiden, sollte das abzufüllende Material weniger staubig sein (geringerer Feinanteil) und/oder ein Staubabsaugsystem vom Hersteller der Abfüllmaschine integriert werden.