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Zukünftige Herausforderungen und Lösungsansätze

Herstellung von Fischfutter

Extrusion von Fischfutter
Extrudiertes Fischfutter

Von 1960 bis 2010 ist der weltweite Pro-Kopf-Verbrauch an Fisch von 9,9 kg auf 18,6 kg gestiegen. Die Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) geht davon aus, dass dieser Trend sich fortsetzt. Bis zum Jahr 2020 werden weitere 23 Millionen Tonnen Fisch pro Jahr benötigt, um alleine den derzeitigen Pro-Kopf-Verbrauch decken zu können. Da der Fischfang das Angebot an Fisch nicht nachhaltig erhöhen kann, muss die steigende Nachfrage über die Aquakultur abgedeckt werden. Dabei ist die Aquakultur stark von der Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Futtermittel in den benötigten Mengen abhängig (FAO, 2012). Dies stellt Fischfutterhersteller vor die Herausforderung, höhere Produktionskapazitäten zu realisieren.

Fischfutter wird heutzutage hauptsächlich durch Extrusion hergestellt. Dieser kontinuierliche Prozess erlaubt die Produktion von sehr großen Mengen. Einwellenextruder erreichen ihre Kapazitätsgrenzen bei einem Durchsatz von ungefähr 15 t/h, wohingegen mit Doppelschneckenextrudern noch höhere Durchsätze möglich sind. Coperion zählt zu den Pionieren in der Entwicklung des gleichsinnig drehenden und dichtkämmenden Doppelschneckenextruders und hat in anderen Anwendungsbereichen bereits zahlreiche Großanlagen mit Schneckendurchmessern von bis zu 420 mm und Durchsätzen von bis zu 100 t/h realisiert.

Der maximale Durchsatz allein ist jedoch nicht entscheidend. Es muss auch sichergestellt sein, dass mit dem gewählten Extrusionssystem eine Vielzahl von Rezepturen in der gewünschten Qualität hergestellt werden kann. Dank ihres modularen Aufbaus sind die ZSK Doppelschneckenextruder von Coperion besonders flexibel einsetzbar. Ihr Verfahrensteil und die Schneckenkonfiguration können individuell an die jeweilige Prozessaufgabe angepasst werden.

Mit einem für Nahrungs- und Futtermittelanwendungen ausgelegten Technikum stellt Coperion Fischfutterherstellern einen speziell auf ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Versuchsraum zur Verfügung. Das Technikum ist mit einem ZSK Mv PLUS Doppelschneckenextruder mit 43 mm Schneckendurchmesser sowie der passenden Peripherie ausgestattet. Zahlreiche Kunden nutzen das Technikum um im kleinen Maßstab sowohl bestehende als auch neue Prozesse und Rezepturen zu optimieren und verlässliche Daten für das Scale-up auf den Produktionsmaßstab zu gewinnen.

Kunden aus der Fischfutterindustrie konnten auf dem ZSK 43 Mv PLUS-Extruder Durchsätze von über 500 kg/h bei sehr guten Produkteigenschaften erzielen. Diese hohen Durchsätze sind vor allem auf das hohe freie Volumen im Verfahrensteil der ZSK Mv PLUS-Baureihe zurückzuführen. Bei einem Scale-up auf einen bereits realisierten ZSK Mv-Extruder mit 248 mm Schneckendurchmesser entspräche dies einem Durchsatz von mehr als 40 t/h. In den selben Versuchen konnte bei gleichbleibend hoher Produktqualität mehr als 10 % Dampf direkt in das Verfahrensteil des Extruders injiziert werden, so dass der Einsatz eines sonst üblichen Preconditioners entfiel.

Ihr Ansprechpartner:
Stefan Gebhardt, Tel.: +49 (0)711 897 3048, e-Mail

Doppelschneckenextruder ZSK 43 Mv PLUS von Coperion
Doppelschneckenextruder ZSK 43 Mv PLUS für die Extrusion von Fischfutter
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Detailreicher Einblick in die Vielfalt der Nahrungsmittelextrusion

„Food Extrusion Seminar 2014“ bei Coperion

Das „Food Extrusion Seminar 2014“, das wir zusammen mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik (DIL), Quakenbrück, am 6. und 7. Mai 2014 bei uns am Standort Stuttgart ausgerichtet haben, fand sehr guten Zuspruch. Wir konnten zu diesem zweitägigen Intensivseminar rd. 40 Teilnehmer aus Deutschland, den Niederlanden, Dänemark und der Schweiz begrüßen. Überwiegend nahmen Mitarbeiter aus der Produktion und der Produktentwicklung von Nahrungsmittelunternehmen teil. Referenten von Coperion, Coperion K-Tron, DIL und Gastreferenten von der Neuhaus Neotec Maschinen- und Anlagenbau GmbH, Reinbek, sowie von Mars Petcare Deutschland, einem Unternehmen der Mars GmbH, Verden, beleuchteten die vielfältigen technologischen Aspekte der Nahrungsmittelextrusion. Ergänzend zu den Fachvorträgen wurde in unserem neuen Food-Technikum als Praxisteil-Highlight dieses Seminars die High Moisture Extrusion von texturiertem Soja als Fleischersatz vorgeführt. Die im letzten Jahr beim DIL gestartete Veranstaltungsreihe soll auch 2015 weitergeführt werden.

In den Vorträgen behandelten Experten den gesamten Prozessablauf bei der Nahrungsmittelextrusion. Sie vermittelten sowohl Grundlagenwissen als auch neueste Entwicklungen und Trends. Am Beispiel unseres Doppelschneckenextruders ZSK wurden detailliert Aufbau und Funktion dieser bei der Nahrungsmittelherstellung vielseitig einsetzbaren kontinuierlichen Produktionsanlage aufgezeigt. Diese Vielseitigkeit ergibt sich aus den unterschiedlichen Prozessschritten, die innerhalb des Extruders ablaufen – vom Mischen, Aufschließen, Kochen, Denaturieren und Sterilisieren bis hin zum Formen, Kühlen und Schneiden des Endprodukts. Somit reicht der Einsatzbereich des ZSK von der Herstellung direktexpandierter Frühstückscerealien und Snacks über das Modifizieren von Mehlen und Stärken, das Herstellen von Schoko- und Karamellmassen und Süßwaren sowie die Mikroverkapselung und die Maillard-Reaktion von Aromen bis hin zur Produktion von Heimtiernahrung (z.B. Trockenfutter). Aufgezeigt wurde bei diesem Seminar die herstellbare Produktbandbreite ebenso wie der Einfluss der jeweiligen Rezeptur sowie der Geometrie- und Verarbeitungsparameter des Extruders auf die Produkteigenschaften. Möglichkeiten zur Prozessoptimierung bei der Verarbeitung von Naturprodukten mit ihren herkunftsbedingt schwankenden Ausgangseigenschaften standen ebenfalls im Fokus.

Ihr Ansprechpartner:
Stefan Gebhardt, Tel.: +49 (0)711 897 3048, e-Mail

„Food Extrusion Seminar 2014“ bei Coperion
Das Food Extrusion Seminar 2014 kombinierte Expertenvorträge mit Praxisvorführungen und -übungen.
„Food Extrusion Seminar 2014“ bei Coperion
Der im Food-Technikum von Coperion installierte ZSK 43 Mv PLUS extrudierte beim Seminar direktexpandierte Cerealien. Zusätzlich wurde auf einem ZSK 26 die neuartige High Moisture Extrusion von pflanzlichen Fleischanalogen gezeigt (rechts).
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Bald in Salina, Kansas, USA

Das Kansas State University Bulk Solids Innovation Center

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Spatenstich für das BSIC
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Todd Smith, General Manager Coperion K-Tron Salina

Am Donnerstag, 10. Juli 2014 fand der Spatenstich für das Kansas State University Bulk Solids Innovation Center (BSIC) statt, das sich in direkter Nähe zu Coperion K-Tron befinden wird und im April 2015 fertig gestellt werden soll. Die Kansas State Universität hat im vergangenen September zusammen mit verschiedenen öffentlichen Einrichtungen und einigen Unternehmen der Industrie die Zusage über die staatliche Förderung des BSIC in Kansas bekommen. Die Förderung umfasst die finanzielle Unterstützung für den Grunderwerb, den Bau, die Ausstattung und den Betrieb des Centers. Die Gesamtkosten werden auf ca. 2,5 Mio. € geschätzt. Neben der Universität wird Coperion K-Tron Hauptbetreiber des Innovation Centers werden.

Bei der Veranstaltung rund um den Spatenstich sprachen Vertreter der Stadt Salina, der CEO & Dekan der Kansas State University Salina und der General Manager von Coperion K-Tron Salina, Todd Smith. Man konnte die Begeisterung in den Augen aller Teilnehmer sehen. Die harte Arbeit und der große Einsatz rund um die Planungen werden nun Realität.

Auf einer Fläche von über 1.200 m² soll das Verhalten verschiedenster Schüttgüter erforscht und die Fördertechnik weiterentwickelt werden, um mit dem Know-how Unternehmen zu unterstützen, die Schüttgüter fördern, lagern oder dosieren. Die Forschungsarbeiten des BSIC werden sich hauptsächlich an die verarbeitende Kunststoff-, Food- und Chemieindustrie wenden. Das BSIC wird weltweit das vierte Forschungszentrum für Schüttguthandling sein, das in Kooperation einer Universität mit Unternehmen betrieben wird. Es ist das erste Forschungszentrum dieser Art in Nordamerika und umfasst Räumlichkeiten für Wissenschaftler sowie fünf flexible Labore, in denen die Betreiber sowohl übergreifende als auch geheime Forschungsprojekte durchführen können. Der größte Raum ist knapp 10 m hoch. Darin können das Verhalten von Schüttgütern im Originalmaßstab überprüft und anwendungsspezifische Tests durch wissenschaftliche Mitarbeiter der Universität, Studenten oder durch die Betreiber durchführt werden. Darüber hinaus soll das Innovation Center ein Ort sein, an dem Universität und Industrie gemeinsam an neuen Entwicklungen arbeiten können. Ein großer Lehrsaal ermöglicht die Durchführung von Lehrveranstaltungen zum Thema Schüttguthandling. Die Universität hat zugesagt, mit Wissenschaftlern und Studenten sowohl an eigenen als auch an Industrieprojekten zu forschen.

Unternehmen wie Exxon Mobile, Dow, DuPont, Cargill, P&G und ADM haben bereits angedeutet, Forschungsprojekte mit der Universität durchführen zu wollen. Darüber hinaus haben sich einige Unternehmen bereit erklärt, Equipment für das BSIC kostenfrei zur Verfügung zu stellen.

Das Kansas State University Bulk Solids Innovation Center auf einen Blick:
Über 1.200 m² Nutzfläche auf zwei Etagen
Fünf Labors für Forschungsarbeiten der Universität und der Industrie
Konferenzräume und Lehrsaal für Schulungen und Weiterbildung
Labor zum Testen von Materialeigenschaften: Die Eigenschaften von Schüttgütern und Partikeln werden in einer geeigneten Umgebung getestet und nachgestellt
Testumfeld für Schüttgüter im Originalmaßstab: Die Testeinheit im Originalmaßstab umfasst Vakuum- und Druckförderung als Dicht- oder Dünnstrom, Saugfördersysteme, Langsamförderung über Schleusen, Saugwaagen, Zonenmischer für Silos, Fallrohre, Luftreinigung, Dosierungen, Mischer und Silos
Wissenschaftliche Mitarbeiter, Doktoranten und Studenten
Laufende Lehrveranstaltungen und Kurse zu Schüttgütern
In direkter Nähe zu Coperion K-Tron in Salina gelegen

Ihr Ansprechpartner:
Todd Smith, Tel.: 001 785 825 3868 , e-Mail

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Saratoga Food Specialties

Automatisierte Dosierung und Materialförderung für mehr Effizienz und bessere Produktqualität

Saratoga Food Specialties in Illinois, USA, beauftragte Coperion K-Tron mit der Automatisierung seiner Herstellung von Trockenwürzmischungen. Saratoga entwickelt und produziert bereits seit über 60 Jahren einzigartige Trockenwürzmischungen. Die Produktpalette umfasst mehr als 500 verschiedene Mischungen. Ziel der Automatisierung des Produktionsprozesses war es, höhere Mengen bei gleichbleibender Qualität realisieren zu können.

Die Produktionsmethode, die Saratoga bisher für die Herstellung von Würzmischungen einsetzte, umfasste die arbeitsintensive, manuelle Chargenwägung und den händischen Transport der Einzelzutaten. Darüber hinaus mussten der endgültigen Mischung vor dem Verpacken Fasern zugefügt werden. Diese sehr aufwendige Produktionsmethode konnte auch in ihrer Kapazität nur in geringem Maße angepasst werden. Wurde bei verschiedenen Mischungen das Rezept geändert, verlängerte sich die Produktionszeit durch die Umstellung erneut.

Zur Automatisierung stattete Coperion K-Tron die Produktionsanlage mit einem zweistufigen Mischprozess aus. Die Vorabmischung der Gewürze erfolgt jetzt in einem Chargenmischer. Diese Mischung wird im nächsten Schritt mittels Dichtstromsaugförderung über eine Differential-Dosierwaage zum Coperion K-Tron-Saugabscheider transportiert.

Über eine zweite Verarbeitungslinie werden die Fasern direkt zu einer weiteren Differential-Dosierwaage transportiert. Beide Dosiereinheiten lassen sich mit Hilfe der Coperion K-Tron-Steuermodule (KCMs) bzw. dem K-Vision™ Line Controller mit Rezepturregelung steuern.

Abhängig von der gewünschten Rezeptur werden die Gewürzmischung und die Fasern im richtigen Verhältnis von den Differential-Dosierwaagen zu einem kontinuierlichen Mischer gefördert. Die äußerst präzisen Wägezellen der Dosierungen stellen sicher, dass die richtigen Mengen an Zutaten weitergeleitet werden – ohne Überschuss oder Abfälle. Bei den beiden Differential-Dosierwaagen handelt es sich um eine Ein- und eine Doppelschneckendosierung, wobei eine der Dosierungen ständig von einer flexiblen Schnecke befüllt und die andere über ein pneumatisches Fördersystem bestückt wird. Das kontinuierliche Nachfüllen der Differential-Dosierwaage und die richtige Integration in den Gesamtprozess sind entscheidend, um die gewünschte Produktqualität erzielen zu können.

Über die Coperion K-Tron-Steuerungseinheit lassen sich die erforderlichen Sollwerte und Zutatenanteile schnell und einfach regulieren. Dies schafft mehr Vielseitigkeit bei der Umsetzung der Rezepte. Vor allem aber verringert die automatische Verarbeitung aller Zutaten den Arbeitsaufwand und die Gesamtverarbeitungszeit. Im Falle von Saratoga konnte die Produktionskapazität mehr als verdreifacht werden – von ca. 900 kg/h auf ca. 2.800 kg/h.

Nahrungsmittelhersteller suchen fortwährend nach Methoden zur Verbesserung der Produktqualität bei gleichzeitiger Kontrolle der Gesamtproduktionskosten. Saratoga Food Specialties ist ein hervorragendes Beispiel für einen Lebensmittelhersteller, der durch den Einsatz hochpräziser Coperion K-Tron-Differential-Dosierwaagen sowie durch die Automatisierung der Materialverarbeitung seine Produktionskapazität deutlich steigern konnte. Durch die präzise Steuerung der Gewürzzutaten fallen weniger überschüssige Zutaten an. Kosten werden eingespart und die Qualität des Endprodukts verbessert sich.

Jim Bejna, Director of Operations bei Saratoga Food Specialties, erläutert: „Das präzise und effiziente System von Coperion K-Tron hat die Vielseitigkeit des Angebots an Würzmischungen verbessert und ermöglicht es uns, der steigenden Kundennachfrage gerecht zu werden. Das Coperion K-Tron-Steuerungssystem gibt darüber hinaus ein validierbares Feedback, mit dem sowohl die Produktqualität als auch die erforderlichen Mengen überprüft werden können.“

Ihr Ansprechpartner:
Sharon Nowak, Tel.: +1 (856) 589-0500, e-Mail

Automatisierte Dosierung und Materialförderung von Coperion K-Tron
Steuermodule KCM von Coperion K-Tron
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