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Was kann ich tun, um die Betriebseffizienz meines Dosiersystems zu verbessern?

Optimierungspotenziale für Ihre Dosiersysteme.

Wie Sie das richtige Zutaten-Dosiersystem für Ihre Anwendung auswählen

Dosiersysteme werden aufgrund ihrer relativ geringen Anschaffungskosten in vielen Branchen eingesetzt. Hersteller sehen sich dabei mit einer großen Auswahl verschiedenster Technologielösungen auf dem Markt konfrontiert und wollen gleichzeitig die effizienteste Lösung für ihre individuellen Rahmenbedingungen finden. Die Betriebseffizienz des jeweiligen Dosiersystems spielt hierbei eine zentrale Rolle. Diese hängt von mehreren Faktoren ab, wie z.B. der Auflösung und Genauigkeit der Wägevorrichtung bzw. der Dosiertechnologie, die benötigte Zeit für den Dosiervorgang und dem zur Verfügung stehenden Platz für das Dosiersystem.

Typischerweise werden bei Chargen-Dosiersystemen drei verschiedene Technologien unterschieden:

Gain-in-Weight Chargenverwiegung

Gain-in-Weight (GIW)-System mit Saugwaage

Ein Wiegebehälter ist ein Aufnahmetrichter, der an Lastzellen aufgehängt ist. Dieses System basiert auf der Gain-in-Weight (GIW)-Methode. Demnach befindet sich das Material solange im Waagebehälter bis das genaue Gewicht, die richtige Materialkomposition oder beide Parameter gleichermaßen erreicht sind. Diese Art von Wägesystem kann typischerweise eine Wägegenauigkeit von ±0,5 Prozent der vollen Waagenkapazität erreichen (einschließlich des Material- und Trichtergewichts). Sobald das gewünschte Gewicht erreicht ist, öffnet sich ein Ventil am Boden des Trichters und das Material wird in den darunter liegenden Prozess entladen. Dieses System ist ideal für größere Materialmengen, wie etwa Hauptkomponenten, wo eine präzise Genauigkeit der Bestandteile nicht entscheidend ist.

Hierbei ist es wichtig, dass das Material freifließend ist und keinerlei Feuchtigkeit beinhaltet, um ein optimales Effizienzlevel sicherzustellen. Nur so lassen sich Ablagerungen in den pneumatischen Leitungen, dem Ventil oder dem Trichter verhindern. Bei schlechtfließenden Produkten kann ein Vibrator das Entleeren des Trichters unterstützen. Sollte sich das Material allerdings leicht verdichten, können externe Vibrationen unter Umständen dazu führen, dass sich das Material an den Trichterwänden festsetzt und nicht die richtige Dosiermenge abgibt.

Gain-in-Weight Chargenprinzip - Deutsche Grafik

Gain-in-Weight-Batch (GWB)-System mit volumetrischer Dosierung und gewogenem Sammeltrichter

Die GWB-Methode ist auch dann möglich, wenn volumetrische Dosierer mehrere Inhaltsstoffe sequenziell in einen Sammelbehälter dosieren, der auf Lastzellen montiert ist. Die Verwendung einer Bulk-and-Dribble-Dosierung ermöglicht dabei eine höhere Genauigkeit. Sobald alle Zutaten zugeführt wurden, ist der Dosiervorgang abgeschlossen und die Mischung wird an den nachfolgenden Prozess übergeben. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass mehrere Dosiergeräte für unterschiedliche Zutaten verwendet werden können. Allerdings arbeitet jedes Dosiersystem sequenziell, was insbesondere bei der Dosierung mehrerer Zutaten eine längere Gesamtdosierzeit zur Folge hat. Des Weiteren punktet diese Methode mit einer höheren Dosiergenauigkeit als bei der GIW-Dosierung mit Wiegesystem. Grund hierfür ist die höhere Kontrolle in Bezug auf die Zufuhr der Bestandteile zum Wiegebehälter.

Prinzip des Gain-in-Weight Batch (GWB)-Systems

Loss-in-Weight (LIW) Dosierprinzip -Deutsche Grafik

Loss-in-Weight-Batch (LWB)-System mit gravimetrischer Dosierung

Sollten Sie auf eine besonders hohe Dosiergenauigkeit der einzelnen Zutaten, eine niedrige Gesamtdosierzeit oder beides angewiesen sein, ist die LWB-Methode die bessere Alternative. Bei dieser Methode dosieren gravimetrische Dosierer im Batch-Modus gleichzeitig mehrere Zutaten in einen Sammeltrichter. Jeder der Dosierer ist mit einem Wägesystem ausgestattet, welches die Abnahme im Systemgewicht misst und somit das Gewicht des dosierten Materials erfasst. Da alle Zutaten gleichzeitig dosiert werden, wird die Gesamtchargenzeit stark reduziert. Darüber hinaus erhöhen die hochpräzisen Lastzellen des Systems die Genauigkeit der Charge, da diese speziell auf die Gewichte der einzelnen Inhaltsstoffe abgestimmt sind. Diese Methode wird häufig für teurere Mikrozutaten verwendet. Da hierbei für jede Dosiereinrichtung individuelle Wägevorrichtungen erforderlich sind, kann dieses System allerdings kostenintensiver sein.

Prinzip des Loss-in-Weight Batch (LWB)-Systems

Kombinierte Systeme

In vielen Fällen bietet sich darüber hinaus eine Kombination aus der GWB- und der LWB-Methode an, um den gesamten Dosiervorgang kostengünstiger zu gestalten. Die GWB-Methode wird hier meist für die Makrokomponenten verwendet, während eine separate LWB-Methode für die Dosierung von Mikrokomponenten eingesetzt wird, deren Chargengewichte möglicherweise zu klein sind, um von den GWB-Wiegebehältern erfasst zu werden.

Welche Variante ist die Richtige für mich?

Jede der oben beschriebenen Varianten hat ihre Vor- und Nachteile. Um das für Ihre Rahmenbedingungen effizienteste System auswählen zu können, sollten Sie alle für Ihre Situation relevanten Kriterien genau prüfen. Dies schließt die Chargenzeit, die benötige Genauigkeit, die Umrüst- und Reinigungszeit sowie die Gesamtkosten ein.

Das Optimierungspotenzial der Dosiergenauigkeit hängt außerdem von der verfügbaren Lastzellenauflösung ab. Wenn z.B. bei der GWB-Methode das Material in einen Trichter oder Empfänger auf Lastzellen dosiert wird, richtet sich die Dosiergenauigkeit nach der vollen Skalenlast des Empfangsgefäßes und des Produkts. Mit anderen Worten: Ein System, das dafür ausgelegt ist, sowohl Makro- als auch Mikrobestandteile in denselben Behälter zu dosieren, ist möglicherweise nicht in der Lage, die kleineren Mengen genau zu erkennen. Daher wird häufig eine Kombination aus der GWB- und der LWB-Methode empfohlen, um den gesamten Dosiervorgang kostengünstiger zu gestalten.

Sobald Sie sich für eine Variante entschieden haben, können verschiedene andere Designoptionen integriert werden, um das System noch effizienter zu gestalten. Dazu gehören leicht zugängliche und leicht zu reinigende Stützvorrichtungen und Rahmen, Schnelltrennsysteme sowie eine Wash-in-Place-Option, um einen schnellen Produktwechsel bzw. eine schnelle Reinigung zu ermöglichen. Besprechen Sie all diese Optionen mit dem Hersteller des Dosiersystems, um einen möglichst effizienten Gesamtdosierbetrieb erzielen zu können.

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