Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Verpackung: Ausgabe 07-08/2014, 11.08.2014

Leistung deutlich steigern

Zur Steigerung der Effizienz beim Verpacken gibt es zwei verschiedene Konzepte. Welches davon das bessere ist, hängt unter anderem vom jeweiligen Produktionsumfeld ab.

Autor: Birgit Christmann Marketing & PR

Die Ausbringungsleistung von Thermoformern spielt beim Verpacken von frischen Lebensmitteln eine wesentliche Rolle. Sie muss mit den ständig steigenden Anforderungen Schritt halten, damit Lebensmittel produzierende Unternehmen wettbewerbsfähig bleiben. Um die Effizienz beim Verpacken zu steigern, gibt es zwei verschiedene Konzepte. Welchen Weg Unternehmen schliesslich wählen, hängt unter anderem vom jeweiligen Produktionsumfeld ab.

Qual der Wahl.

Zum Steigern der Ausbringung gibt es generell zwei verschiedene Ansätze. Sie lauten, mehr Packungen pro Takt beziehungsweise mehr Takte pro Minute. «Es gibt keinen Königsweg. Beide Möglichkeiten haben spezifische Vor- und Nachteile», erläutert dazu Stefan Krakow, Leiter Produktmanagement Thermoformer der GEA Food Solutions. «Verpacker müssen zunächst klären, welches Verpackungskonzept zum jeweiligen Produktionsumfeld passt.»

«Eines ist allerdings auch sicher, wenn die vor- und nachgelagerten Prozesse der Leistungssteigerung beim Verpacken nicht folgen können, stimmt auch das Endergebnis nicht», gibt Krakow zu bedenken. «Es geht immer um den ganzheitlichen Blick auf alle Einflussfaktoren, sonst scheitert die Entscheidung für ein neues Maschinenkonzept an den Randbedingungen.» Um bei steigenden Taktzahlen beim Verpacken von Wurst, Käse, Fleisch oder sonstigen Frischeprodukten ein stimmiges Ergebnis zu erzielen, müssen Unternehmen vielfältige Kriterien beachten. Nur so lassen sich nachhaltig Prozesssicherheit, Qualität, hohe Produktausbeute und Portionsqualität garantieren.

Einflussfaktoren auf den Verpackungsprozess.

Ein wichtiger Fokus beim Verpacken von Lebensmitteln liegt auf den externen Faktoren. Dazu zählt das Verhalten des Verpackungsmaterials, das sich unmittelbar auf die Bereiche Heizen, Formen und Siegeln auswirkt. In diesem Zusammenhang spielt die enge Zusammenarbeit mit dem Folienhersteller eine wesentliche Rolle. Aber es kommt auch auf die Produkteigenschaften und die vor- und nachgeschalteten Funktionen im Verpackungsprozess an. Darunter sind die Themen Schneiden, Fördern, Beladen, Vereinzeln, Prüfen, Auszeichnen, Gruppieren, Sammelpacken zu verstehen, die die steigende Ausbringungsmenge bewältigen müssen. Zu den von aussen einwirkenden Faktoren zählt die Medienversorgung mit Druckluft, Vakuum, Strom und Wasser. «Und gerade im Bereich Vakuum herrschen oft Gegebenheiten, die einer Leistungssteigerung entgegenwirken», so der Spezialist.

Eine Reihe maschinenspezifischer Faktoren nehmen ebenfalls Einfluss auf die Verpackungsleistung. Dazu zählen vor allem die Prozesszeiten. Sie hängen von der Schnelligkeit der Signalverarbeitung sowie dem Erzeugen und Halten von Drücken und Temperaturen ab. Dazu Krakow: «Nur stabile Systeme ohne gros­se Schwankungen führen zu einer Leistungssteigerung.» In diesem Umfeld sind auch die Themen Packungsevakuierung und Packungsbegasung bedeutsam.

Bei der konzeptionellen Auslegung der Thermoformer-Verpackungsmaschine geht es unter anderem um das Thema Universalität. Eine steigende Ausbringungsleistung durch Erhöhen der Taktgeschwindigkeit steht dazu allerdings im Widerspruch. Wer vor allem effizient und schnell verpacken möchte, kommt nicht umhin, spezifisch in der Auslegung zu werden. Wichtige Themen in diesem Zusammenhang sind die Bereiche Kinematik, Bewegungszeiten, Werkzeugvolumina und -gewichte, Drücke sowie Druckdifferenzen, die Betriebe bei der Ventilauslegung wie auch beim Verpackungsvorgang beachten müssen.

Fokus auf die Prozesszeiten.

Bei dieser Vielfalt an unterschiedlichen Einflussgrössen stellt sich die Frage, an welchen Stellen konkret Leistungssteigerungen bei Tiefziehmaschinen realisierbar sind; schliesslich handelt es sich um ein seit vielen Jahren ausgereiftes Maschinenkonzept. Lassen sich die Maschinensteue­rung oder einzelne Komponenten noch intelligenter auslegen, um die Geschwindigkeit beim Verpacken deutlich zu erhöhen?

Es zeigt sich, dass es im Bereich des Siegelns und bei den Prozesszeiten − hier vor allem bei der Produktevakuierung − noch gestaltungstechnischen Spielraum gibt, um den Gesamtprozess deutlich zu beschleunigen.

Konzept 1: Mehr Packungen pro Takt.

Der modulare Thermoformer Power­PakNT steht für hohe Verpackungsansprüche und hohe Ausbringungsanforderungen. Diese lassen sich durch lange Abzüge und relativ breite Folienbahnen erfüllen, die die erforderliche Fläche zum Belegen mit vielen Packungen pro Taktformat generieren. Beispielsweise können für eine typische Präsentationspackung für geslicte und geschindelte Ware bei einem 4.6-Format − 24 Packungen pro Takt − Abzugslängen von rund 1,2 m mit Folienbreiten von zirka 700 mm eingesetzt werden. Bei etwa 10  Takten/min. erreichen Verpacker damit bis zu 240  Stück/min. Bei mehr quadratischen Packungen kommen Unternehmen durch die höhere Belegung der zur Verfügung stehenden Fläche mit Packungen auf knapp über 300 Packungen/min.

Die Gesamtwerkzeuglängen können dabei bis circa 2,5 m betragen. Das Gewicht des Formataufsatzes liegt bei rund 280 kg, der Tiefziehdeckel wiegt ungefähr 450 kg. Das Gesamtgewicht der Formate beträgt bei diesem Modell rund 1,8 t. «Beim Werkzeugwechsel müssen Mitarbeiter Masse bewegen», sagt dazu Krakow. «Das verlangt entsprechende Hilfsmittel, ein ausreichendes Zeitpolster und eine hohe Sorgfalt.»

Es handelt sich dabei um Sondermaschinen in einem höheren Preissegment, mit möglichen Nachteilen bei der Versorgung mit spezifischen Ersatzteilen. Der Thermoformer benötigt ausserdem relativ viel Platz. Er ist vergleichsweise lang und die Formatteile sind ziemlich schwer. Zudem können die Sonderfolien­breiten dazu führen, dass die Anzahl der Lieferanten beschränkt ist. Alle genannten Komponenten haben Einfluss auf die gesamte Kostenstruktur. «Die Verpackungsmaschine ist trotzdem auf dem Markt realisiert», erläutert der Fachmann. «Mittels konfigurierbarer Funktionsmodule lässt sie sich kundenspezifisch zuschneiden, jederzeit erweitern und erzielt beim Thema Ausbringung einen Spitzenplatz.»

Konzept 2: Mehr Takte pro Minute.

Dagegen hat der Hersteller den Power­PakSpeed-Thermoformer, einen Schnell­läufer, spezifisch auf zwei Anwendungsbereiche zugeschnitten: für geschindelte Aufschnittwaren in typischen SB-Portionsgrössen sowie für Hotdogs in einzelnen oder doppelten Lagen, verpackt in flachen MAP-Schalen oder Vakuumpackungen.

Maschinentechnische Vorteile sind die insgesamt gute Handhabung des Modells mit gängigen Abmessungen und Formatteilen im Bereich von Standardabmessungen und -gewichten. Bei einer Folienbreite von 560 mm kommen Standardfolien mit einer breiten Lieferantenauswahl zum Einsatz. Die Ausbringung liegt, bezogen wieder auf eine typische SB-Verpackung, bei 200 bis maximal 240 Packungen.

Bei dem Thermoformer ist die Vielzahl an Funktionen eines Standard-Thermoformers für die allgemeine Verwendung nicht erforderlich. Die Spezifikationen für Mehrzwecksysteme umfassen im Allgemeinen einen Kompromiss zulasten der Durchsatzraten. Um die höhere Geschwindigkeit zu erreichen, hat der Hersteller für die zeitaufwendigsten Verfahrensschritte verbesserte Techniken entwickelt, die Geschwindigkeitserhöhungen, abhängig vom Umfeld, von bis zu 50 Prozent im Vergleich zu Standardmaschinen erzielen. «Die Verpackungsmaschine ist auf die Geschwindigkeit für geslicte und geschindelte Ware ausgelegt, die die hohe Leistung erbringen kann. Die vor- und nachgelagerten Komponenten müssen allerdings zwingend damit Schritt halten können», macht Krakow deutlich.

Vom Evakuieren bis zum Siegeln.

Im Vergleich

einer typischen Standard­maschine mit dem Schnellläufer

reduziert sich der Evakuierungsprozess von cirka 1,3 s auf ungefähr 0,5 s. «Das ist schon die halbe Miete bei der Packgeschwindigkeitsbeschleunigung», macht der Produktmanager klar. Die Zeitersparnis funktioniert über eine stabile, ausreichend dimensionierte Vakuumversorgung, realisiert über ein Zentralvakuum mit konstant maximal 4 mbar im Puffer; das ist abhängig von den notwendigen Restsauerstoffwerten. Bei der Packungsevakuierung in der Siegelstation der Verpackungsmaschinen wird ein schlagartiger Druckausgleich in einen vorevakuierten Raum herbeigeführt. Dazu kommen weitere konstruktive Änderungen im Bereich der Ventilanordnung und Verschlauchung, die sich ebenfalls auf den Prozess auswirken.

Eine weitere deutliche Zeitersparnis der Gesamtprozesszeiten erfolgt beim Siegeln. Die kurze Siegelzeit ist wichtig. Sie liegt bei dem schnelllaufenden Thermoformer unter 0,5 s. «Das funktioniert nicht mit allen Materialien. Hier kommt es in der Realisierungsphase auf den intensiven Dialog mit den Folienlieferanten an. Der Packstoff muss die schnelle Siegelung umsetzen können», macht Krakow klar. «Entsprechende Verpackungsmaterialien stehen bereits von einer grösseren Anzahl möglicher Lieferanten zur Verfügung.»

Ein weiterer Fokus liegt auf der Servotechnik für alle Hub- und Stanzbewegungen. Sie realisiert bei beiden Modellen schnelle Taktzeiten und eine perfekte energieeffiziente Abstimmung der einzelnen Bewegungen.

Reibungsloses Zusammenspiel.

Das erklärte Entwicklungsziel war, die gesamte Prozesszeit bei der PowerPakSpeed um rund 2 Sekunden zu verkürzen, um den geforderten Taktleistungsunterschied zu gewährleisten. Die Taktfolge bei einer Standardmaschine liegt bei zirka 10 bis 13  Takten/min. Das Speed-Modell kommt dagegen auf eine Leistung von 22 bis 24  Takten/min. «Wenn Produkt und Logistik stimmen, rechnet sich in vielen Fällen das Verpackungskonzept mehr Takte pro Minute eher als mehr Packungen pro Takt», bilanziert der Experte abschliessend.

Die betriebswirtschaftlichen Vorteile für den Anwender liegen dann auf der Hand. Es kommen im Arbeitsablauf für viele Unternehmen gut beherrschbare Komponenten zum Einsatz. Auch die Integration in bestehende Linien ist aufgrund des eingeschränkten Platzbedarfs einfach realisierbar. «Und in Kombination mit den leistungsfähigen Aufschneide-, Belade-, Vereinzelungs- sowie Druck- und Kennzeichnungssystemen aus unserem Hause stellen wir ein innovatives Konzept zur Verfügung, dessen Zusammenspiel reibungslos klappt und dauerhaft eine hohe Verfügbarkeit garantiert.»


Weitere Informationen:
GEA Food Solutions Germany GmbH



Die Aufschneidemaschine in Kombination mit dem Thermoformer PowerPakSpeed sorgt für hohe Ausbringungsleistung



Das Verpackungskonzept «mehr Takte pro Minute» eignet sich für MAP-Schalen oder Vakuumverpackungen