Verpackungen sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie tragen durch ihre Schutzfunktion zum Erhalt der Produktqualität bei, ermöglichen eine effektive Logistik und minimieren die Kosten in der Lieferkette. Der aktuell am weitesten verbreitete Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen (Biokunststoff) ist Polymilchsäure (PLA, englisch polylactic acid).

Der Beitrag berichtet, wie im Rahmen eines Forschungsvorhabens, welches durch das BMWi über einen Zeitraum von zwei Jahren gefördert wurde, ist untersucht worden, inwieweit der nachwachsende Rohstoff Miscanthus zur Herstellung von Verpackungen genutzt werden kann. Hierbei wurden zwei Verfahren, das Fasergussverfahren und das additive Fertigungsverfahren 3D-Printing, betrachtet. Beteiligt waren drei KMU und zwei gemeinnützige Forschungseinrichtungen.

Die Anwender von Reinigungstechnik stehen vor ständig neuen und wachsenden Herausforderungen. Steigende Qualitätsansprüche und zunehmender Kostendruck verlangen ein sicheres Beherrschen der Reinigungsprozesse und deren Steuerung für stabile Sauberkeit. Der folgende Tagungsbeitrag beschäftigt sich mit diesem Thema.

Meine Präsentation beschreibt die „Einsparpotentiale bei der CIP-Reinigung von Produktionsanlagen durch konsequentes Hygienic Design“ und basiert auf der Diplomarbeit von Andreas Dorner, Technische Universität München. Es ist eine Analyse des möglichen Einsparpotentials für die Lebensmittelindustrie bei Verwendung von neuesten, hygienegerecht konstruierten Anlagenbauteilen gegenüber herkömmlichen, industriell verwendeten Bauteilen mit Hygienerisiken . Durch vergleichende Reinigungsversuche werden Ventile und Einbaugehäuse von Sensoren miteinander verglichen, um so dem Nahrungsmittelproduzenten eine Hilfestellung bei der Auswahl dieser Bauteile bei einer Neuanschaffung bzw. beim Austausch von Anlagenkomponenten hinsichtlich der Reinigbarkeit geben zu können. Bei den Untersuchungen wurden die Reinigungs- und Verschmutzungsparameter für die zu vergleichenden Bauteile konstant gehalten, um nur den Einfluss der Konstruktion auf die Reinigung zu ermitteln. Um deine gesundheitliche Bedrohung von Lebensmittel-Konsumenten zu reduzieren, bzw. so gering wie möglich zu halten ist eine gründliche Reinigung von Produktionsanlagen wichtig. Das lässt sich jedoch nur mit hygiene gerechten, totraum-freien Bauteilen erreichen, die nach der CIP-Reinigung keim arm sind. Korrektes hygienisches Design verbessert die Reinigung und Sterilisation durch verbessertem Massen- und Wärmeübergang des CIP-Reinigungsmittels. Mangelhafte Reinigung sind heute Auslöser von bis zu 20% der GMP-Beanstandungen Reinigungsschritte sind essentiell für die Lebensmittelsicherheit und können bis zu 70% des gesamten Wasserverbrauchs und der Abwassermenge eines Werkes ausmachen. Reinigung ist nicht nur aus Sicherheitsgründen ein zu beachtender Prozess, sondern birgt auch ein großes finanzielles Einsparpotential, nicht nur hinsichtlich der Wasserkosten. In der Lebensmittelindustrie werden zum Teil immer noch sinnvolle Investitionen in Hygienic Design konforme Anlagenbauteile gescheut, da sie aufgrund hoher Anschaffungskosten vermeintlich teurer erscheinen. Dabei werden jedoch die gesamten Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs) oftmals außer Acht gelassen.

Es wird gezeigt, dass mit dem Fluoreszenzmesssystem sowohl die Schichtdicke als auch die Aushärtung detektiert werden kann. Durch das Erstellen von Eichkurven ist es so möglich, vollflächig, die genaue Schichtdicke der Beschichtung im laufenden Prozess inline zu bestimmen und Abweichungen in Echtzeit entgegenzuwirken. Zudem können so Unregelmäßigkeiten bei der Aushärtung der Lacke direkt erkannt und bei unzureichender Aushärtung der Anteil von Fehlproduktionen minimiert werden. Auch bei hochvernetzten Acrylatklebstoffen konnte gezeigt werden, dass mit dem System eine genaue Analyse der inneren Festigkeit vorgenommen werden kann. Diese Klebstoffe, mit teilweise unterschiedlichem chemischen Aufbau, aber gleichem E-Modul, emittieren dasselbe Maß an Fluoreszenz. Somit konnte gezeigt werden, dass mit der Fluoreszenzmessung, unabhängig von der chemischen Struktur, gleichbleibende Intensitäten gemessen und damit der Aushärtegrad bestimmt werden kann. Zur genauen Bestimmung der Schichtdicken mit dem Fluoreszenzmesssystem ist es notwendig genaue Eichkurven für jedes einzelne System zu erstellen. Auch ist es, im Falle der Molkeprotein Beschichtungen notwendig weitere Formulierungen zu testen um eine exakte Vorhersage des Vernetzungsgrads zu gewährleisten. Durch die Ergebnisse die mit den Acrylatklebstoffen erzielt wurden stellt sich die Frage, inwieweit eine Korrelation zwischen der chemischen Struktur des untersuchten Materials und der gemessenen Fluoreszenz dabei besteht. Es sollte die Fluoreszenz von weiteren Materialien, unterschiedlicher chemischer Struktur, gemessen und überprüft werden, ob ein Zusammenhang zu deren E-Modul besteht. Außerdem sind Materialien wie z.B. Klebstoffe und Lacke auf Polyurethanbasis, deren Aushärtung erst nach mehreren Tagen oder Wochen abgeschlossen ist, interessant. Dabei stellt sich die Frage, ob Abweichungen der Aushärtung schon direkt nach der Beschichtung, durch das Fluoreszenzmesssystem, detektiert und somit Fehlproduktionen schon frühzeitig erkennt werden können. [... aus Zusammenfassung und Ausblick]

Die moderne Lebensmittel- und Verpackungsindustrie stellt hohe Anforderungen an den Umgang mit den Produkten und die Prozesshygiene. Transportbänder sind gängige Werkzeuge in der Produktion und unterliegen je nach Einsatzart den verschiedensten Anforderungen. Atmosphärische Plasmen stellen eine innovative Technologie zur gezielten Modifizierung von Oberflächen dar. Die Behandlung von Transportbändern mit atmosphärischen Plasmen verspricht eine Optimierung der Reinigungszyklen in der Lebensmittelindustrie und eine Verbesserung der Hygiene beim Transport von Lebensmitteln auf Transportbändern allgemein. [Zusammenfassung]

Karton ist ein aus nachwachsenden Rohstoffen hergestelltes Halbzeug, biologisch abbaubar und mit sehr guter Wiederverwertbarkeit. Damit stellt Karton eine zukunftsträchtige Grundlage für die Herstellung von Verpackungen für die Lebensmittel- und Konsumgüterproduktion dar. Schon heute werden in vielen Verpackungslösungen Kunststoffe durch naturfaserbasierte Halbzeuge ersetzt, um von den genannten Vorteilen zu profitieren. Um die Verbreitung dieses Naturstoffes weiter zu unterstützen, werden intelligente und effektive Herstellungsverfahren benötigt, die eine Massenfertigung von Packmitteln in hoher Qualität ermöglichen. [... aus der Einleitung]

Produzierende Unternehmen benötigen Lösungen, um neue Produkte immer schneller auf den Markt zu bringen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Herausforderung dabei ist, dass die drei OEE-Komponenten Verfügbarkeit, Performance und Qualität im Vergleich zur reinen Serienproduktion nicht sinken. Es muss zudem ein attraktiver Return of Investment (ROI) und eine möglichst niedrige Time-to-Market (TTM) für neue Produkte oder Produktänderungen gewährleistet sein. Nur so lässt sich die Individualisierung von Massenprodukten im großen Stil wirtschaftlich umsetzen. Die Digitalisierung aber reicht nicht aus, um beide Anforderungen zugleich umzusetzen. Dazu gehören auch intelligente Transportsysteme, mit denen sich adaptive Maschinen und Anlagen für eine flexible und wirtschaftliche Produktion herstellen lassen. [... aus dem Text]

Der ständig steigende Bedarf an Lebensmitteln und Getränken insbesondere in Schwellenländern wie China, Indien und Brasilien fordert von der Verpackungsindustrie eine Leistungssteigerung in gleichem Maße. Um den Durchsatz einer einzelnen Verpackungs- und Füllmaschine unter Beibehaltung von Verpackungsqualität und -form zu steigern, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Die eine Verbreiterung der Maschine nach sich ziehende Erhöhung der Anzahl der gleichzeitig bearbeiteten Verpackungen, sowie die weitestgehend bauraumneutrale Verringerung der Taktzeit. Letzteres wurde von der SIG Combibloc Systems GmbH, einem der weltweit führenden Systemanbieter von Packstoff und entsprechenden Füllmaschinen für Getränke und Lebensmittel, für eines ihrer Verpackungssysteme in Angriff genommen. Ziel war die Erhöhung des Durchsatzes um 50 % von 24.000 auf 36.000 Verpackungen pro Stunde. [... aus der Einleitung]

Die Entwicklung moderner produktionstechnischer Systeme, z. B. Verpackungs- oder Werkzeugmaschinen, erfolgt aufgrund derer steigender Komplexität zunehmend in interdisziplinären Projektteams. Diesen gehören Entwickler unterschiedlichster Fachbereiche (Domänen) an, wie beispielsweise Vertriebsmitarbeiter, Konstrukteure, Arbeitswissenschaftler, Informatiker oder Designer. Sie alle generieren im iterativen Entwicklungsprozess Inhalte, die wiederum für andere Entwickler als Arbeitsgrundlage notwendig sind und an diese übergeben werden müssen. Der erforderliche, interdisziplinäre Informationsaustausch stellt heute immer noch ein Kernproblem bei der Maschinenentwicklung dar. In der vorliegenden Arbeit wird die aktuelle Situation bei der Informationsübergabe im Entwicklungsprozess analysiert, der Bedarf nach Assistenzsystemen abgeleitet und eine neue Herangehensweise zur Unterstützung der interdisziplinären Entwicklung als theoretische Basis für die Erstellung der Software „Smarte Werkbank“ vorgestellt.