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Oct 06, 2023

Mit dem Becherfüller können Sie dicken, klebrigen Frischkäse schnell verarbeiten

J&L Food Specialties investiert in eine Rotationskolben-Füll- und Verschließmaschine

J&L Food Specialties investiert in eine Rotationskolben-Abfüll- und Verschließmaschine, die seine viskosen Frischkäseaufstriche schnell und präzise verpackt, was zu einer Ersparnis von über 75.000 US-Dollar pro Jahr führt.

Frischkäse zu verpacken ist keine leichte Aufgabe. Fragen Sie einfach J&L Food Specialties. Der in Glassboro, New Jersey, ansässige Hersteller aromatisierter Frischkäseaufstriche beschäftigte sich mehrere Jahre lang mit der hohen Viskosität des Produkts, die sich für die Originalverpackungsausrüstung als problematisch erwies. Doch diese betrieblichen Probleme gehören nun der Vergangenheit an, da J&L den Waldner DOSOMAT einsetzt, eine automatisierte Rotationskolben-Füll- und Verschließmaschine, die für eine gleichmäßige und zuverlässige Verpackung seiner Frischkäseprodukte sorgt, indem sie den Durchsatz deutlich erhöht, die Füllgenauigkeit gewährleistet und Ausfallzeiten reduziert.

J&L produziert als Co-Packer und unter seiner eigenen Marke jährlich etwa 750.000 Pfund Spezial-Frischkäseaufstriche. Das Familienunternehmen stellt 42 Arten von Frischkäseaufstrichen her, darunter die beliebten Aufstriche Cajun Crab Dip, Cheddar mit Meerrettich und feuergeröstete rote Paprika, und vertreibt diese in den letzten Jahren im gesamten Mittleren Westen, Osten und Südosten der USA ist die Nachfrage nach den Produkten von J&L gestiegen. Zusätzlich zum Kauf der traditionellen 5-Pfund-Behälter der Frischkäseaufstriche begannen die Kunden von J&L, die Produkte auch in 8-Unzen-Einzelhandelsbechern anzufordern.

Im Stau

Um seine Frischkäseaufstriche in 8-Unzen-Bechern zu verpacken, kaufte J&L im Jahr 2013 zunächst eine zweispurige, halbautomatische Inline-Kolbenfüllmaschine. Allerdings erwies sich die dicke Konsistenz der kalten Frischkäse als schwierig für das Unternehmen zu handhabende Ausrüstung. Aufgrund der Viskosität des Produkts und der Kavitation in den Rohrleitungen der Anlage kommt es oft zu Blockaden oder einer Verlangsamung. Die Folge war, dass die Becher oft ungenau befüllt wurden, Umstellungen schwierig und zeitaufwändig waren und der Verpackungsprozess oft ins Stocken geriet. Letztlich gelang es der Verpackungsanlage nicht, die nötige Geschwindigkeit, Flexibilität und Effizienz zu bieten, die J&L benötigte, um die Bestellungen der Kunden zu erfüllen.

„Wir verpacken wahrscheinlich das am schwierigsten zu verpackende Produkt überhaupt. Die meisten Frischkäsehersteller verarbeiten ihren Frischkäse, aromatisieren ihn und verpacken ihn heiß in den Becher“, sagt John Esh, Eigentümer und Geschäftsführer von J&L. „Wir führen eine Kaltabfüllung durch und unser Produkt ist steif. Hier liegt ein Viskositätsproblem vor. Man kann es nicht pumpen. Es fließt nicht. Aber es ist auch kein Feststoff. Es ist nur eine Paste, und das ist das Schlimmste.“ Erdnussbutter ist einfacher zu füllen als das.“

Nachdem Esh ein Jahr lang mit dieser Verpackungsanlage zu kämpfen hatte, begann er, nach einem geeigneten Ersatz zu suchen, der der hohen Viskosität der Frischkäse gut gewachsen war. 2014 stieß er auf der internationalen Verpackungsmesse PACK EXPO in Chicago auf PTI – Packaging Technologies & Inspection, den nordamerikanischen Distributor von Waldner, einem in Deutschland ansässigen Hersteller vollautomatischer Abfüll- und Verschließanlagen. Nachdem Esh die Herausforderungen erläutert hatte, mit denen seine Verpackungsausrüstung bei den Produkten von J&L konfrontiert war, schlug PTI ihm vor, den Waldner DOSOMAT zum effizienten Verpacken der Frischkäse zu verwenden.

Esh konnte das DOSOMAT-System in Aktion sehen. In Begleitung von Waldner-Geschäftsführer Karl Angele reiste Esh zu einer Käserei in Deutschland, die mit derselben Ausrüstung ein Produkt mit ähnlicher Viskosität und Textur wie die Frischkäse von J&L verpackt. Er war beeindruckt davon, wie der DOSOMAT die Produkte automatisch verpackte, schnell und ohne Personal an der Anlage. „Ich konnte meinen Augen nicht trauen. Hier ist niemand, der dafür sorgt, dass die Becher herunterfallen. Es ist niemand hier, der dafür sorgt, dass die Heißsiegelungen richtig durchgeführt werden. Alle Becher wurden zu einer Kontrollwaage geschickt und wogen sie alle innerhalb des angegebenen Bereichs. " sagt Esh. „Dieses Ding summte einfach vor sich hin, klickte Tasse für Tasse nach Tasse. Es war einfach perfekt.“

Effizienz anpassen

Esh bestellte den DOSOMAT im Jahr 2017. Waldner brauchte neun Monate, um die Ausrüstung an die Spezifikationen von J&L anzupassen. Im April 2018 wurde im Werk von J&L ein zweispuriges, rotierendes DOSOMAT-System installiert, das Geschwindigkeit, Präzision und Vielseitigkeit in den Verpackungsprozess von J&L bringt.

J&L betreibt die DOSOMAT-Ausrüstung zweimal pro Woche. Arbeiter laden manuell etwa 400 gestapelte Polyethylenbecher in das Magazin, das während des Betriebs der Maschine nachgefüllt werden kann. Anschließend gießen sie mit einem Lift 400 Pfund Frischkäse in den Trichter. Vakuumgreifer platzieren die Becher in Lamellen auf einem Drehtisch, der den Transport der Becher von Station zu Station sicherstellt. Ein Ultraschall-Fotozellensensor überprüft die Anwesenheit der Becher. Fehlt ein Becher auf einer der Lamellen, stoppt die Maschine und alarmiert den Bediener über das HMI.

Das Dosiersystem besteht aus einer Kolbenpumpe, die das Produkt aus dem Trichter über eine Zellenradschleuse in einen Dosierzylinder fördert. Sobald die Flasche voll ist, dreht sich das Drehventil um 90 Grad. Anschließend drückt der Kolben das Produkt durch das Drehventil in das Auslassrohr, das den Frischkäse in die 8-Unzen-Behälter abgibt. Da sich das Volumen des Zylinders von Füllzyklus zu Füllzyklus nicht ändert, tritt bei jedem Hub das gleiche Produktvolumen mit dem Kolben ein und aus, wodurch eine hochpräzise volumetrische Füllung gewährleistet wird.

Anschließend wandern die gefüllten Becher zur Schneidestation. Im Verteiler sind Schneidmesser untergebracht, die alle an den Rändern der Behälter haftenden Speisereste entfernen, um eine saubere Oberfläche zum Verschließen zu schaffen. An der Siegelstation versiegelt eine Siegelschiene Rollmaterial-Deckelfolie mit den Bechern. In der gleichen Bewegung entfernen integrierte Folienschneidemesser die überschüssige Folie von den Bechern. Anschließend gelangen die Becher in die Verschließstation, wo die Deckel mechanisch auf die versiegelten Becher aufgesetzt werden. Vakuumgreifer heben die Becher aus dem Drehtisch und stellen sie zur Sekundärverpackung auf ein Förderband.

Den Vorteil verschaffen

Seit J&L den DOSOMAT einsetzt, konnte das Unternehmen laut Esh die Abfüllgenauigkeit verbessern und Produktverluste minimieren. „Wir sind in der Lage, unsere Gewichte mit einer viel engeren Toleranz zu laufen, was uns 0,02 Pfund pro Tasse einspart“, sagt er. „Wenn wir 10.000 Tassen pro Tag laufen lassen, sparen wir 300 US-Dollar pro Tag oder weit über 75.000 US-Dollar pro Jahr.“

Esh führt die Produkt- und Kosteneinsparungen auf das Zellenradschleusensystem des DOSOMAT zurück. Da das Ventil im DOSOMAT den Frischkäse direkt vom Zylinder zum Ausgaberohr befördert, besteht keine Möglichkeit, Kavitation zu erzeugen, in der sich Produkt und Luft ansammeln können.

Auch die Umrüstung ist mit der DOSOMAT-Ausrüstung jetzt ein Kinderspiel: Die Vorbereitung auf das nächste Produkt dauert nur etwa 10 Minuten. Die Bediener spülen, waschen und desinfizieren einfach den Tankstellenbereich der Ausrüstung. Anschließend wählen sie das passende, im HMI hinterlegte Rezept aus. Basierend auf dem gewählten Rezept passt die SPS die Komponenten der Ausrüstung automatisch an, um die spezifische Textur, Partikel und Viskosität des nächsten zu verpackenden Frischkäseprodukts zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der DOSOMAT die Becher präzise und schnell füllt.

Bei der vorherigen Verpackungsmaschine verbrachten die J&L-Mitarbeiter mindestens 30 Minuten damit, sie für die Umstellung vorzubereiten. Sie mussten es nicht nur abspülen, sondern auch die Länge des Kolbenhubs mit einem Begrenzer manuell anpassen, um Variationen im Produkt, einschließlich der Zugabe von Früchten, Nüssen oder Gemüse sowie der Textur, Rechnung zu tragen . Anschließend ließen sie einige Testbecher laufen, um festzustellen, ob sie den Kolben richtig eingestellt hatten, um das richtige Gewicht des Produkts auszugeben. Wenn das Gewicht nicht stimmte, mussten die Bediener den Kolben neu einstellen, bis er die Becher genau füllte. Dieser Versuch-und-Irrtum-Prozess führte zu Produktverlusten und Ausfallzeiten.

Während Esh die Reduzierung von Ausfallzeiten und Produktverlusten sowie die Verbesserung der Abfüllgenauigkeit schätzt, freut er sich auch darüber, dass der DOSOMAT Servotechnologie von Schneider Electric Elau und Allen-Bradley verwendet, um sicherzustellen, dass die Maschine reibungslos und präzise läuft und maximale Leistung erzeugt. Laut Esh verpackt der DOSOMAT etwa 75 Tassen/Minute, während die vorherige Ausrüstung, die J&L verwendet hat, aufgrund der ständigen Ausfallzeiten nur etwa 30/Minute produzierte. „Wir betreiben den DOSOMAT hinsichtlich der Geschwindigkeit mit etwa 60 Prozent seiner Kapazität“, sagt er. „Aber damit schafft man locker etwa 75 Tassen pro Minute, was für ein kleines Unternehmen wie unseres extrem schnell ist.“

Nachdem das DOSOMAT-System nun dazu beigetragen hat, seine Verpackungsabläufe zu optimieren, plant J&L, es zu nutzen, um sein Geschäft auszubauen, indem es mehr seiner Frischkäseaufstriche in 8-Unzen-Einzelhandelsbechern verkauft. „Obwohl die Maschine mehr gekostet hat, als wir ursprünglich erwartet hatten, haben ihre Geschwindigkeit und Präzision die Verpackungsseite unseres Geschäfts völlig verändert“, sagt Esh. „Es hat sich gelohnt. Jetzt sind wir in der Lage, unsere Aufträge zu erfüllen, unsere Fristen einzuhalten und nach neuen Geschäften zu suchen. Wir sind zuversichtlich, dass wir mit der Inbetriebnahme dieser Maschine einen erfolgreichen Lauf haben werden.“