Ein neues Multitalent zur Herstellung von Nahrungsmittelprodukten

Kompaktabzweige vereinfachen die Konstruktion von Lebensmittelmaschinen

  • Abb. 1: Die Maschine zum Zerkleinern, Mischen und thermischen Behandeln von Nahrungsmitteln hat eine Reihe technischer Finessen. Abb. 1: Die Maschine zum Zerkleinern, Mischen und thermischen Behandeln von Nahrungsmitteln hat eine Reihe technischer Finessen.
  • Abb. 1: Die Maschine zum Zerkleinern, Mischen und thermischen Behandeln von Nahrungsmitteln hat eine Reihe technischer Finessen.
  • Abb. 2: Der Bediener kann über das Siemens Touch Panel Prozessanpassungen bzw. den Aufruf bestimmter Chargen-Programme sehr einfach durchführen.
  • Abb. 3: Die Kompaktabzweige 3RA6 sind eine hervorragende Alternative zu Schütztechnik. Sie sind sehr Platz sparend und liefern sogar wichtige Diagnosemeldungen.
  • Abb. 4: Heinrich Wilhelm Redeker, Automationsspezialist bei Stephan Machinery vor der 3RA6 von Siemens
  • Abb. 5: Artur Krummradt, Siemens Industry Automation & Drive Technologies, Hannover.
  • Abb. 6: Dipl. Ing. Jürgen Werning, Siemens Industry Automation & Drive Technologies, Hannover.

Die Stephan Machinery GmbH, ein renommierter Hersteller von Lebensmittelmaschinen hat zur Messe Anuga Food Tec ein neues Multitalent zur Herstellung von Nahrungsmittelprodukten vorgestellt, das funktional viel zu bieten hat. Aber nicht nur die Prozesstechnik wurde dabei weiter optimiert, sondern auch die Elektrik. Denn moderne Technik schafft einen nicht zu unterschätzenden Mehrwert, der zum sprichwörtlichen Salz in der Suppe wird.

Ein deutlicher Trend in der Lebensmittelindustrie ist die kontinuierliche Technisierung von Maschinen und Anlagen. Die Ansprüche und Wünsche der Verbraucher steigen, was dazu führt, dass Pasteten, Brotaufstriche, Babynahrung, Dressings, pürierte Kost und vieles mehr zusehends extravaganter bzw. schmackhafter zubereitet sein müssen. Der Hersteller Stephan Machinery GmbH in Hameln hat deshalb auf der Anuga Food Tec 2009 seinen neu entwickelten Stephan Combitherm vorgestellt, der ein hohes Maß an Funktionalität besitzt. Mit ihm lassen sich Nahrungsmittel unterschiedlichster Konsistenz zerkleinern, mischen und thermisch behandeln. Um die Maschinen bzw. Prozesse möglichst gut optimieren zu können und gleichzeitig das gewünschte Endergebnis bei den fertigen Lebensmitteln zu erreichen, vertraut der Hersteller mit knapp sechs Jahrzehnten Erfahrung auf moderne elektrotechnische Lösungen. Heinrich Wilhelm Redeker, Automationsspezialist bei der Stephan Machinery GmbH, betont: „Neben den prozesstechnischen Aspekten einer Maschinenentwicklung ist vor allem die Schaltschrankgröße bzw. -geometrie für uns ein bestimmender Faktor.“

Schon beim Hauptschalter Platz sparen

Beim Stephan Combitherm ist der Schaltschrank in die Maschinenkonstruktion integriert und ermöglicht damit Endkunden eine kompakte Aufstellung der Maschinen. Die Platzoptimierung beginnt beispielsweise schon beim Hauptschalter. Dieser wirkt nicht wie üblich über ein Gestänge direkt auf den Leistungsschalter Sentron 3VL von Siemens, sondern ist über Seilzüge mit ihm verbunden. Heinrich Redeker kommentiert: „Aufgrund der flexiblen Verbindung erreichen wir eine hohe Flexibilität und brauchen deshalb keine bestimmten Schwenkradien an den Schaltschranktüren mehr beachten.“ Zum ersten Mal haben die Konstrukteure bei Stephan auch die Schütztechnik bestimmter direkt gestarteter Elektroantriebe gegen so genannte Kompaktabzweige Sirius 3RA6 von Siemens ausgetauscht.

Heinrich Redekers Begründung: „Diese Multifunktionsgeräte weisen eine hohe Funktionsintegration auf, so dass wir dadurch nicht nur Platz sparen, sondern auch zusätzliche Vorteile gewinnen.“ Die Geräte signalisieren z. B. ein bevorstehendes Ende der Lebensdauer der Schützkontakte und liefern auch Diagnoseinformationen, wenn eine Überlast- bzw. Kurzschlussauslösung stattgefunden hat. Ob danach ein manueller oder automatischer Reset ausgeführt wird, lässt sich im Gerät beliebig einstellen. Die Stephan Combitherm-Maschinen gibt es mit einem Fassungsvermögen von 800, 1.200 und 1.600 Liter. Der Behälter ist schräg gestellt und mit einem großflächigen Deckel verschlossen. Über einen Elektrohubzylinder mit einer Anschlussleistung von 0,75 kW lässt sich dieser öffnen und verschließen. Außerdem hat die Maschine eine Hebe-Kipp-Vorrichtung, die über eine Kette und einen 1,4-kW-Motor betrieben wird. Den Antrieb dafür übernehmen Kompakt- Wendestarter 3RA6 mit einer Baubreite von 90 mm. Die Vakuumpumpe, die das Vakuum zum schonenden Mischen der einzelnen Nahrungsbestandteile aufbaut, sowie weitere Nebenantriebe an der Maschine werden über die Kompaktstarter mit einer Baubreite von 45 mm bewegt. Beide haben die gleiche Bauhöhe. In diesem Zusammenhang verweist Heinrich Redeker auf einen nicht sofort ersichtlichen, aber dennoch sehr entscheidenden Vorteil der Kompaktstarter: „Die Kompaktabzweige sind gegenüber den Schützen manipulationssicher.“ Denn es ist schon vorgekommen, dass Schütze einfach per Hand betätigt worden sind und der daran angeschlossene Elektrohubzylinder wurde vom Anwender mit voller Kraft in die Endlage gefahren und damit beschädigt bzw. zerstört. Die Kompaktabzweige dagegen lassen sich nur mit einem separaten Zusatzbaustein manuell bedienen.

Heinrich Redeker erklärt:

 „Ein weiterer Vorteil ist auch, dass hier zusätzlich Motorschutzschalter Sirius 3RV von Siemens als Absicherung für nichtmotorische oder zusätzliche, externe Verbraucher mit eingefügt bzw. daran angereiht werden können, ohne dass zusätzlicher Verdrahtungsaufwand entsteht.“ Im Stephan Combitherm werden so beispielsweise das 24-V-Netzteil oder auch die fehlersicheren Frequenzumrichter in der Maschine zusätzlich abgesichert.

Modulares Sammelschienensystem: eine saubere Sache

Für die Kompaktabzweige 3RA6 gibt es ein modular aufgebautes Sammelschienensystem, das mit Modulen für zwei bzw. drei Steckplätze über Steckverbindungen bedarfsgerecht zusammengestellt werden kann. Aufgrund der zentralen Einspeisung spart man sich Verdrahtung und durch die integrierte PE-Schiene können die Motoranschlussleitungen direkt an das Einspeisesystem angeschlossen werden. Aufwändige Reihenklemmen entfallen damit, was den Platzbedarf und den Verdrahtungsaufwand minimiert. Bei den Kompaktabzweigen wie auch bei den anderen eingesetzten Niederspannungs-Schaltgeräten Sirius schätzen die Konstrukteure von Stephan Machinery die Federzug-Klemmtechnik (Cage Clamp). Heinrich Redeker erklärt weshalb: „Diese Art der Leitungsmontage lässt sich sehr schnell ausführen, ist besonders rüttelfest und erfolgt von vorne, was uns zusätzliche Platzersparnis bringt.“ Das ist auch deshalb ein wichtiges Qualitätsargument, weil diese Lebensmittelmaschinen viele Jahre, teils sogar Jahrzehnte störungsfrei produzieren müssen. Ob alles richtig verdrahtet ist und die Motoren in die richtige Richtung drehen, kann bei den Kompaktabzweigen sogar über einen Control Kit überprüft werden – und zwar ohne, dass sie mit Steuerstrom beaufschlagt sein müssen. Die Kompaktabzweige 3RA6 integrieren einen Leistungsschalter, ein Schütz und ein elektronisches Überlastrelais. Durch die weiten Bemessungsstrom-Einstellbereiche genügen fünf Varianten (Direkt- und Wendestarter) bis zu einem Maximalwert von 32 A. Gleichzeitig lassen sich Überlast-Auslöseklassen Class 10 und Class 20 einstellen. Außerdem besitzen die Geräte drei Weitspannungsbereiche für AC/DC 24 V, 42 – 70 V und 110 – 240 V. Dadurch reduziert sich die Teilevielfalt in den Maschinen erheblich und optimiert so die Lagerhaltung und den Ersatzteilservice. Ein wichtiges Entscheidungskriterium war natürlich auch die weltweite Verfügbarkeit der Niederspannungs-Schaltgeräte.

Frequenzumrichter mit integrierten Sicherheitsfunktionen

Weitere konstruktive Highlights der neuen Stephan Combitherm-Maschinen sind die Zerkleinerungs- und Mischbereiche. Über einen drehzahlgeregelten Motor werden mehrere Messer angetrieben. Mit einer einstellbaren Drehzahl von bis zu 3.000 Umdrehungen pro Minute werden die Rohwaren zerkleinert und dispergiert. Eine Vorzerkleinerung ist aufgrund der möglichen Drehzahlanpassung im Prozess nicht mehr notwendig. Die Steuerung des 55-kW-Motors übernimmt ein fehlersicherer Frequenzumrichter Sinamics G120 von Siemens. Dieser hat den Vorteil, dass die benötigten Sicherheitsfunktionen bereits integriert sind. Ein Umrichter mit 7,5 kW übernimmt das Mischen und ein weiterer Frequenzumrichter die Steuerung der Entleerungspumpe.

Fazit

Die Möglichkeit der flexiblen Drehzahl macht den Stephan Combitherm universell einsetzbar. Dabei kann der Bediener die Prozessparameter über das Touch Panel von Siemens individuell eingeben, oder aber eine vorab gespeicherte Charge aufrufen. Über die Maschinensteuerung, einen Siemens Box PC, lässt sich eine Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsabläufe komfortabel speichern und abrufen. Falls doch mal eine Störung auftritt, ist am Display ersichtlich, was passiert ist. Der eingangs geschilderte Vorteil der zunehmenden Technisierung in der Lebensmittelindustrie kommt damit direkt beim Endkunden an. So kann er schnell reagieren und die Verfügbarkeit bzw. seine Produktionsleistung kontinuierlich hoch halten.

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