Neue KHS-Füller-Baureihe für Dosen

Ludwig Clüsserath*

Mit dem elektronisch gesteuerten Volumenfüller Innofill Can DVD bringt KHS eine neue Füller-Baureihe für Dosen auf den Markt. Wie die vor etwa zwei Jahren eingeführte und zwischenzeitlich bestens etablierte Füllmaschinen-Generation Innofill Glass zeichnet sich auch der Innofill Can DVD durch optimiertes Hygienic Design aus. Zu hoher Abfüllqualität kommt der Vorteil der nochmals gesteigerten Anlagenverfügbarkeit, die sich aufgrund verkürzter Reinigungszyklen und verlängerter Wartungsintervalle ergibt. Zudem profitiert das System durch minimierte Wasser-, Energie- und Reinigungskosten. Ebenfalls ein wesentlicher Pluspunkt des Innofill Can DVD: Hier kommt vor der Abfüllung ein neu konzipierter Inertgas-Spülprozess (CAN+) zum Tragen, der nicht nur für den verminderten Verbrauch an CO2 sorgt, sondern zudem den Restsauerstoffgehalt in der Dose stark reduziert. Weitere herausragende Vorteile der Neuentwicklung betreffen die aus hygienischer Sicht deutlich verbesserte Zentriertulpengestaltung zum Abdichten der Dose und den Einsatz von aromaresistenten Werkstoffen in den Füllventilen. Insgesamt gesehen handelt es sich beim Innofill Can DVD um eine neue Dosenfüller-Generation, die auf Bewährtem aufbaut und die – wo immer möglich – nochmals deutlich optimiert wurde. 

Für unterschiedlichste Getränkevarianten mit einer Leistung bis zu 120.000 Dosen/h

Ob Bier, Bier-Mischgetränke, Erfrischungsgetränke, Wasser, Wein, Perlwein oder auch Wellness-Drinks – mit dem Innofill Can DVD lassen sich unterschiedlichste Getränkevarianten abfüllen. Optional realisiert der Füller auch die beispielsweise für Saft-, Tee- und Kaffeegetränke so wesentliche Heißabfüllung. Für besonders schaumintensive Getränke ist die Ausstattung des Systems mit einer druckgeregelten Vorentlastung möglich. Die Abfüll-Leistung liegt bei bis zu 120.000 Dosen/h. Behälter dürfen zwischen 0,1- und 1 Liter-Fassungsvermögen variieren.

Vortischlos gestaltet

Die Füllmaschinen-Generation Innofill Can DVD ist wie der neu vorgestellte Glasfüller vortischlos gehalten. Der Antrieb von Transporteur und Einlaufschnecke, Transferstern, Füllerkarussell  sowie Verschließer geschieht hier über separate Servomotoren, die im  Hygienebereich edelstahlgekapselt oder außerhalb des Hygienebereichs geschützt in

*   Leiter Entwicklung Füll- und Prozesstechnik, KHS GmbH, Bad Kreuznach, 

    Tel.: 06 71/8 52 25 01

Sternsäulen untergebracht sind. Die 

Höhenverstellung der Kurvenbahn zum Anheben der Dosen-Zentriertulpen erfolgt über Linearantriebe in Edelstahl, die sicher geschützt in VA-Säulen positioniert werden. Die bisher erforderlichen Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen entfallen. Offene Zahnräder und Verschraubungen im Hygienebereich kommen nicht mehr vor. Wartungs-, Instandhaltungs- sowie Energiekosten reduzieren sich. Sternsäulen und Tragelemente für Einlaufschnecke und -band  werden beim Innofill Can DVD durch flanschlos ausgeführte Querrohre direkt miteinander sowie mit dem Füllerkarussell verbunden. Ihre Absicherung nach außen erfolgt über hygienisch gestaltete Dichtungssysteme. Kabel und Leitungen sind innerhalb der Verbindungsrohre verlegt. Die Trägerkonstruktion des Füllerkarussels ist auf Wunsch in Edelstahl erhältlich. Sie ist – ebenso wie alle weiteren verwendeten Materialien – beständig gegenüber branchenüblichen Schaumreinigungsmitteln.

Konsequente Umsetzung von Hygienic Design

Die konsequente Umsetzung von Hygienic Design beginnt bereits beim Transport der Dosen zum Füller. Ein beidseitig offener Zutransporteur bietet optimale Voraussetzungen für die Reinigung und Desinfektion. Auch der Transporteur mit Transferkette zum Dosenverschließer ist in einer offenen hygienischen Ausführung verfügbar und für Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen bestens zugänglich. Optional lässt sich in die Transferkette ein automatisches Reinigungssystem integrieren, bei dem Spritzdüsen auf sämtliche kritische Stellen ausgerichtet sind. Eine Schnecke bringt die Dosen auf Teilung, bevor sie in den Einschubstern gelangen. Formatteile wie Schnecke und Stern zeichnen sich im Innofill Can DVD dadurch aus, dass Flüssigkeiten zügig an ihnen ablaufen. Zudem verfügen sie über ein geringes Gewicht und lassen den einfachen und schnellen Austausch ohne Werkzeugeinsatz zu. 

Rohrringkessel steht für Energie-, Wasser- und Reinigungsmitteleinsparung

Hygienic Design bei gleichzeitig realisierter Energie-, Wasser- und Reinigungsmitteleinsparung – diese Vorteile trägt auch der Rohrringkessel des Innofill Can DVD in sich. Bedingt durch seine Form ist der CIP und SIP-Prozess hier besonders einfach und mediensparsam zu verwirklichen. Die Leichtbauweise des Rohrringkessels reduziert im Vergleich zum klassischen rechteckig gestalteten Ringkessel Aufheiz- und Abkühlzeiten. Zudem verringern sich die notwendigen Antriebskräfte. Das wiederum hat weitere positive Auswirkungen auf den Energieverbrauch. 

Füllventile einfach anzuflanschen und leicht zu lösen

Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, dass sich jedes Füllventil durch ein An- bzw. Abschrauben von nur drei Hutmuttern am Ventilträger befestigen bzw. von diesem lösen lässt.  In dieser kompakten Ventileinheit  sind alle Steuerzylinder, die Dosentulpe mit Hubstange sowie die Tulpen-Absenkvorrichtung integriert. Beim Anflanschen der Füllventile werden automatisch alle pneumatischen Verbindungen sowie die Verbindungen für Getränk und Prozessgase hergestellt, beim Abnehmen werden sie automatisch gelöst. Folglich finden sich innerhalb des Hygienebereiches keinerlei Verschlauchungen und Verkabelungen. Die erforderlichen Magnetventile zum Ansteuern des Füllprozesses liegen außerhalb des Hygiene- und Nassbereiches im Füllerkarussell und sind dort hygienisch sicher gekapselt. 

Medienzuführung über hygienisch gestaltete Scherengelenke

Bei Umstellung auf eine neue Dosengröße muss das Fülleroberteil in der Höhe verstellt werden. Um eine sichere und hygienische Medienzuführung von den starr verlegten Zulaufrohren zur in der Höhe variablen Drehdurchführung sicherzustellen, werden beim Innofill Can DVD Verbindungsrohre in Form von Scherengelenken mit aseptischen Dichtungssystemen eingesetzt. Eine neuartige Drehdurchführung erlaubt den besonders sicheren Medientransfer. Die Dichtungen arbeiten ganz ohne Fettschmierung, die Schmierung der  Lager ist sicher vom hygienisch sensiblen Medienbereich getrennt. Selbst bei einer Überschmierung der Lager kann Lebensmittelfett nicht in den Bereich der Abdichtungen von Getränk und Prozessgasen gelangen.

Kompaktventilknoten spart bis zu 50 Prozent Aufstellfläche

Der Dosenfüller verfügt über einen Kompaktventilknoten. Gegenüber dem herkömmlichen Ventilknoten bedeutet das eine Einsparung von etwa 50 Prozent an Aufstellfläche. Diese Platzreduzierung wird erreicht, weil Armaturen hier statt in die Breite in die Höhe gebaut sind. Ein weiterer Pluspunkt des Kompaktventilknoten stellt dessen hohe Wartungsfreundlichkeit dar, lassen sich die einzelnen Komponenten doch gerade durch deren neue Anordnung noch besser erreichen als bislang. Der Kompaktventilknoten ist direkt neben der Füllverkleidung positioniert. Das bedeutet kurze Medienwege zum Füllerkarussell. 

Aromaresistenz auf höchstem Niveau 

Sämtliche Dichtstellen in den Füllventilen sind beim Innofill Can DVD mit aromaresistenten Dichtungen, Membranen und Faltenbälgen ausgestattet. Die Aromaresistenz gewährleisten hier PTFE-Werkstoffe oder spezielle Elastomere. Ein Aromatransfer ist bei einem Wechsel des abzufüllenden Produkts im Anschluss an die Reinigung des Systems auf ein Minimum reduziert. Nach dem Cola-Getränk die Abfüllung von stillem Mineralwasser oder im Anschluss an den Energy-Drink die Abfüllung von Radler – alles das ist nun möglich, ohne ein geschmackliches Risiko einzugehen. 

Pneumatikluft hermetisch abgeschottet

Um das dem Füllprozesses vor- bzw. nachgeordnete Spülen, Vorspannen und Entlasten wie vorgegeben zu steuern, sind pneumatische Antriebskolben mit in das System integriert. Bislang eingesetzte gleitende Dichtmanschetten wurden hier durch gasdichte Faltenbälge ersetzt. Pneumatikluft bleibt somit hermetisch vom Außenbereich abgeschottet. Ein Austreten von Leckageluft in den Hygienebereich ist nicht länger möglich. 

Zentriertulpenführung mittels Faltenbalg

Generell verfügen Dosenfüller über spezielle Zentriertulpen, die vor dem Spül-, Vorspann- und Füllprozess auf die Dosen abgesenkt werden, um sie abzudichten. Bislang üblich: Die Tulpenführung geschieht bei Einsatz einer Schiebedichtung, die sich zwischen dem unsterilen und dem sterilen Bereich bewegt. Diese Ausführung birgt hygienische Risiken in sich, die bisher ein besonderes Hygienemanagement erforderte. Weiterhin ist für diese Ausführung eine Wasserschmierung über der offenen Dose notwendig. Folge: Das Füllventil wird über der offenen Mündung mit Wasser beaufschlagt. Ein Kontaminationsrisiko ist insbesondere dann gegeben, wenn Dosen nach vollzogenem Abfüll- und Verschließprozess nicht pasteurisiert werden. Zudem kann Abrieb in die Dosen gelangen. Eine in diesem Zusammenhang ganz wesentliche Neuentwicklung beim Innofill Can DVD betrifft die hier erstmalig verwirklichte Zentriertulpenführung mittels Faltenbalg. Er realisiert die Abdichtung der Dosenmündung unter aseptischen Bedingungen, benötigt keine Schmierung und ist hygienisch in jeder Hinsicht sicher. Gleichzeitig lässt er sich in den CIP-Reinigungs- und Sterilisationsprozess mit einbeziehen. Das war bei der ehemaligen Lösung so nicht möglich. Eine Reinigung der Tulpenführung mit Schiebedichtung konnte nur eingeschränkt von außen stattfinden.  

Innovativer CAN+-Spülprozess sorgt für minimierten Restsauerstoffgehalt in der Dose und gezielte CO2-Einsparung

Der Anpressdruck der Tulpendichtung auf die Dosenmündung ist über den Faltenbalg stets ganz auf die jeweilige Dosengröße und Dosenfestigkeit hin  pneumatisch einstellbar. Nach vollzogener Abdichtung der Dosenmündung erfolgt als nächster Schritt die CAN+-Inertgasspülung, um Restsauerstoff aus der Dose auszutragen. Bislang üblich: Aus dem Gasraum des Ringkessels wird über den Vorspannkanal reines CO2 mit einem dem Vorspanndruck entsprechenden Spüldruck, der bei Bier beispielsweise zwischen zwei und drei bar liegt, in die Dose geleitet. Im Anschluss an den Spülprozess gelangt das Gas über einen Spülgaskanal entweder in Richtung Ventilknoten und von dort aus in die Atmosphäre oder wird über ein spezielles Ableitsystem aus der Halle heraus geführt. Der bei dieser  Vorgehensweise in der Dose herrschende hohe Spüldruck führt zu dem heute üblicherweise hohen CO2 -  Verbrauch. Beim Spülprozess von mit Bier zu befüllenden Dosen beträgt er beispielsweise pro Hektoliter zwischen 500 und 1.000 Gramm. 

Der für den Innofill Can DVD neu entwickelte CAN+-Spülprozess setzt auf eine gezielte Drosselung der Gaszufuhr und damit auf einen Spüldruck in der Nähe des Atmosphärendrucks. Die dabei erreichte Verringerung der Gasdichte in der Dose führt  zu  einem vergleichsweise deutlich reduzierten CO2-Verbrauch, und/oder auch zu einem vergleichsweise signifikant reduzierten Restsauerstoffgehalt in der Dose. Laborversuche zeigen, dass sich der Restsauerstoffgehalt nach dem Vorspannen bei Anwendung des neuen Verfahrens für eine 0,5-l-Dose beispielsweise um bis zu 50 Prozent mindern lässt und das bei um 20 Prozent weniger CO2-Einsatz. Akzeptiert man die heute üblichen Werte für die Sauerstoffaufnahme, ist noch weniger an CO2 nötig.  CO2 gelangt hier wie bislang aus einem separaten Kanal, der mit dem Gasraum des Rohrringkessels, in dem stets eine reine CO2-Atmosphäre herrscht, in Verbindung steht, in die Dose. Um während des gesamten Spülprozesses in der Nähe des Atmosphärendrucks zu bleiben, wird der Zustrom von Gas über einen definierten Strömungsquerschnitt  eingeschränkt. Das geschieht durch eine im Ventilsitz integrierte Drosseleinrichtung. Diese lässt sich durch die Bewegung des Flüssigkeitsventils automatisch mit steuern, ohne dass eine zusätzliche Schaltfunktion erforderlich ist. Das bedeutet, dass weder ein eigenes Ventil noch ein weiteres Magnetventil oder ein Elektronikausgang benötigt werden. Folglich ist das neue vorteilhafte Spülverfahren realisierbar, ohne die Komplexität innerhalb des Füllventils zu erhöhen. Um beim Abführen von CO2 während des Spülvorgangs einen rückwärtigen Druckaufbau zu vermeiden, sind im Füllventil große Querschnitte vorhanden. Bohrungen, die den Rückgasstrom ableiten, sind gleichmäßig über dem Dosendurchmesser verteilt. Spülgas wird – wie bislang üblich – über den Spülgaskanal, hier allerdings bei Einsatz von zwei separaten Gasventilen, aus dem System geleitet. 

Beste Füllgenauigkeit durch magnetisch induktive Durchflussmessung 

Auch während des Vorspannprozesses ist die Drosseleinrichtung ganz an den jeweiligen Vorgaben orientiert im Einsatz. Für den Füllprozess wird die Drosselwirkung  aufgehoben. Die Dose steht unter dem gleichen Druck wie der Rohringkessel. Die optimale Fließgeschwindigkeit des abzufüllenden Produkts wird durch den Niveaustand im Rohrringkessel gebildet. 

Höchste Füllgenauigkeit durch magnetisch induktive Durchflussmessung lautet beim Innofill Can DVD die Devise. Produktersparnis ist auf diese Art und Weise so gut wie vorprogrammiert. Hier spielt es keine Rolle mehr, ob Dosen, die von unterschiedlichen Herstellern geliefert wurden, exakt identisch gestaltet sind. Ist eine Abfüllmenge von 0,5 Litern programmiert, befinden sich auch 0,5 Liter in den vom Innofill Can DVD befüllten Dosen. Dem gegenüber müssen bei klassischen Höhenfüllsystemen mögliche Toleranzen von bereitgestellten Dosen bei der Füllhöhenanwahl berücksichtigt werden. Eine Überfüllung ist hier keine Seltenheit. Ebenfalls äußerst vorteilhaft: Bei dem Verfahren der volumetrischen Durchflussmessung berühren keine mechanischen Teile das abzufüllende Produkt. Aseptische Dichtungssysteme und Membranen finden sich in allen Getränke- und Gaswegen. Nach Füllende erfolgt die  Entlastungsphase. Vorhandener Druck wird auf atmosphärischen Druck abgebaut, Gas über einen separaten Restentlastungskanal abgeführt. Optional ist auch eine  druckgesteuerte schaumarme Entlastung machbar.                                                                     

Minimale Umrüstzeiten

Die Möglichkeit einer Umrüstung der Füllventile auf Knopfdruck ist beim Innofill Can DVD sowohl bei einer Abfüllung neu vorgegebener Produkte als auch bei einer Umstellung auf neue Dosenhöhen und andere Dosendurchmesser (von der 200er bis hin zur 206er Mündung ist kein Tulpenwechsel erforderlich) gegeben. Kürzeste Umrüstzeiten für die Dosenführungsteile  sind realisiert. Der Bediener ruft programmierte Werte ab und produziert mit dem neu vorgegebenen Produkt bzw. mit der neuen Dosenvariante einfach weiter. 

Doppelventilansteuerung der Füllventile für noch mehr Einfachheit

Beim Innofill Can DVD ist eine Doppelventilansteuerung der Füllventile Standard. Das bedeutet, dass jeweils zwei Füllstellen zu einer verfahrenstechnischen Einheit zusammengefasst sind. Der Steuerungsaufwand innerhalb der Maschine reduziert sich dadurch deutlich. Betrachtet man beispielsweise einen Dosenfüller mit 164 Füllstellen, sind hier pro Füllstelle zur Steuerung der Gasprozesse üblicherweise drei Magnetventile und drei Elektronikausgänge mit entsprechenden Verkabelungen und Verschlauchungen nötig. Das heißt, dass sich hier insgesamt 492 Magnetventile und die gleiche Anzahl an Elektronikausgängen mit entsprechenden Anschlüssen im Einsatz befinden. Mittels Doppelventilansteuerung ist diese Anzahl nun auf jeweils 246 reduziert. Zur verminderten Komplexität und Teileanzahl kommen hier Vorteile wie reduzierte Wartungs- und Instandhaltungskosten, ohne dass die Qualität der Abfüllergebnisse beeinträchtigt wird.

Optional die vollautomatische CIP-Platten-Lösung

Soll bei der neuen Dosenfüller-Generation die CIP-Reinigung stattfinden, übernehmen die Abdichtung der Füllventile so genannte Spülplatten. Optional ist die Ausstattung des Füllsystems mit automatisch betätigten CIP-Platten machbar. Fällt die Entscheidung für die vollautomatische CIP-Platten-Lösung, sorgen integrierte Sprühdüsen hier auch für die gezielte Außenreinigung von Füllventilen und CIP-Platten. Generell lassen sich mittels CIP-Reinigung sämtliche Produkt- und Prozessgas führende Wege sicher reinigen. Auch der hygienisch kritische Innenbereich der Zentriertulpen wird gänzlich mit in die Reinigung einbezogen. Der CIP-Prozess ist sogar bei Füllerstillstand möglich. Die Außenreinigung des Innofill Can DVD unterstützen die durch gezieltes Hygienic Design gegebenen glatten Oberflächen, wenige Teile und die gute Zugänglichkeit. 

Minimierte Montage- und Inbetriebnahmezeiten

Die gegenüber bisherigen Lösungen deutlich verringerte Komplexität des Innofill Can DVD sorgt unter anderem für verringerte Montage- und Inbetriebnahmezeiten. Ein weiterer Vorteil, von dem KHS-Kunden, die bereits auf die Plattform-Lösung Innofill Glass setzen, profitieren: Hier bestehen gerade aufgrund des für beide Füller-Baureihen konsequent praktizierten Hygienic Designs zahlreiche Parallelen. Das bedeutet für die Bediener die besonders schnelle Einarbeitung in das System. Zudem sind in vielen Bereichen gleiche Ersatz- und Verschleißteile im Einsatz. Folge: reduzierte Lagerhaltung und eine damit verbundene Kostenreduzierung.

Transparente Außenverkleidung ermöglicht den hervorragenden Einblick

Für den Innofill Can DVD und das mit ihm geblockte Verschließsystem ist eine aus Glas bzw. Makrolon bestehende Außenverkleidung vorgesehen, die den hervorragenden Einblick in das Füllgeschehen gewährleistet und eine permanente Kontrolle der Hygienesituation zulässt. Außerdem wurde hier großer Wert darauf gelegt, dass für Reinigungs- und Wartungsmaßnahmen ausreichender Zugangsraum zu den jeweiligen Baugruppen vorhanden ist. Auf Wunsch lässt sich ein Teil des Deckenbereiches der Verkleidung mit Filtereinheiten ausstatten, die die Hallenluft direkt reinigen. Bei leichtem Überdruck besteht hier eine Luftströmung von der Decke zum Boden. So wird der Bereich der offen transportierten Dosen stets mit frisch gereinigter Luft versorgt und das Eindringen unfiltrierter Hallenluft gezielt unterbunden. 

Innovatives Bediensystem lässt keine Wünsche offen

Als Bediensystem für die neue Füller-Baureihe Innofill Can DVD befindet sich das KHS Human Machine Interface im Einsatz. Die benutzerfreundliche Bedienerführung geschieht hier über Buttons, farbliche Abbildungen, einprägsame Icons und interaktive Handlungsanweisungen. Allen gemeinsam: Sie sind einfach und selbsterklärend. Das System ist mehrstufig gestaltet und erlaubt so - ganz an den jeweiligen Anforderungen orientiert - den Zugriff auf unterschiedlich detaillierte Ansichten und Bedienebenen. Ein Aufrufen nutzerbasierter Profile via ID-Card, die einen Zugriff auf für den Anwender jeweils relevante Daten zulässt, ist realisiert. 

Das Vorteilspaket

Fazit: Die neue Füller-Baureihe Innofill Can DVD bietet der Brau- und Getränkeindustrie eine ganze Reihe überzeugender Vorteile. Sie ergeben sich zum einen aus konsequent gelebtem Hygienic Design. Erstmalig kommt eine lupenreine hygienische Ausführung ohne Wasserschmierung der Dosenzentriertulpe zum Einsatz. Zum anderen sind hier deutliche Verbesserungen im Bereich der Abfülltechnik realisiert. Von großer Bedeutung für Unternehmen, die auf höchste Füllqualität Wert legen, dürfte der signifikant reduzierte Restsauerstoffgehalt in der Dose sein – bei einer gleichzeitigen deutlichen Einsparung von CO2. Zudem wesentlich: Aromaübertragungen kommen bei der Abfüllung von wechselnden Produkten mit dem Innofill Can DVD kaum noch vor. Und: Durch die Doppelventilansteuerung ergeben sich – ebenso wie durch zahlreiche weitere Verbesserungen im Bereich Hygienic Design, die größtenteils auch Energie- und Wassereinsparungen mit sich bringen – geringere Betriebskosten sowie  weniger an Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen.