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Sensor mit Durchblick

Siegelprüfung von Beutelverpackungen mit Pulvermischungen

Zu den möglichen auftretenden Defekten bei GB Foods gehört Produkt in der Siegelnaht.
Zu den möglichen auftretenden Defekten bei GB Foods gehört Produkt in der Siegelnaht.
(Bild: Engilico)

GB Foods ist eines der führenden Lebensmittelunternehmen Europas mit Niederlassungen in Belgien, Finnland, Frankreich, Deutschland und Schweden. Der Lebensmittelkonzern vertritt traditionsreiche Marken mit Produkten, die seit mehr als 100 Jahren in den meisten Küchen täglich verwendet werden. Zu den bekannten Marken gehören Devos-Lemmens, Royco, Heisse Tasse, Liebig, Aïki Noodles, La Gallina Blanca, Blå Bland und Imperial.

Für die beiden letztgenannten Marken suchte GB Foods Belgium mit Sitz in Puurs nach einer Inspektionslösung, die offene oder undichte Papierbeutel besser erkennt. Diese Einzelverpackungen werden normalerweise in einem Sechserkarton verpackt. Wenn bestimmte Beutel nach dem Befüllen nicht zu 100 % verschlossen sind, besteht ein hohes Kontaminationsrisiko im weiteren Verlauf der Verpackungslinie, was zu Produktionsunterbrechungen und Nacharbeiten führt. Wenn eine geöffnete Verpackung an der Qualitätskontrolle nicht erkannt und ausgeliefert wird, besteht ein zusätzliches Risiko des schnelleren Verderbs und der Rufschädigung, wenn der Verbraucher aufgrund offener Beutel mit einer Schachtel mit einer Pulverschicht konfrontiert wird. Bart de Bont, Engineering Manager bei GB Foods Belgium, bestätigt dies: „Es ist äußerst wichtig, dass offene oder undichte Beutel erkannt und von der Verpackungslinie entfernt werden.“ 

Staub versus Inspektionssystem

GB Foods verpackt die Beutel auf HDG-Drehbeutelmaschinen, die die Beutel in verschiedenen Stationen öffnen, füllen und schließlich versiegeln, wobei immer drei Beutel gleichzeitig verarbeitet werden. Am Ende der Linie befindet sich ein Ausleitsystem, bei dem fehlerhafte Verpackungen vom Transportband entfernt werden. Anfänglich wurde die Siegelprüfung durch ein Kamerasystem durchgeführt, das die Anzahl der Rillen in der Siegelnaht analysierte und – basierend auf dieser Analyse – den Beutel freigab oder aussortierte.

Das feine Staubpulver verunreinigte jedoch das Kameraobjektiv, was zu fehlerhaften Analysen mit unnötigem Ausschuss oder Ausfällen führte, um fehlerhafte Verpackungen auszuscheiden. Um die Kameralinse zu reinigen, musste die Linie jedes Mal angehalten werden, was zu erheblichen Produktionsausfällen führte. Die Kamera wurde zudem kurz vor dem Auswerfersystem montiert, was häufig dazu führte, dass die Reaktion zum Entfernen einer fehlerhaften Packung zu spät kam. In der Praxis wurde die Kamera oft abgeschaltet und dann durch eine manuelle Inspektion ersetzt. Um ein vollautomatisches Inline-Inspektionssystem zu implementieren, suchte GB Foods daher nach einer neuen, zuverlässigen Lösung. Gleichzeitig entschied man sich aufgrund der gestiegenen Kapazitätsanforderungen für die Investition in eine neue Verpackungsmaschine.

Abstandssensoren an den Schweißbalken erkennen, ob sich Produkt oder Falten in der Schweißnaht
befinden.
Abstandssensoren an den Schweißbalken erkennen, ob sich Produkt oder Falten in der Schweißnaht befinden.
(Bild: Engilico)

Automatische, 100%ige Siegelprüfung

Es war der deutsche Maschinenlieferant HDG, der das System Engilico Sealscope bei GB Foods Belgium einführte. Nach einer Präsentation von Sealscope durch das Engilico-Team wurde beschlossen, zunächst eine bestehende Maschine mit dem Inspektionssystem auszurüsten. Die Sealscope-Lösung besteht aus speziellen Abstandssensoren, die an den vorhandenen Schweißbalken montiert sind, dem industriellen Controller, der alle ein- und ausgehenden Daten verarbeitet, und der HMI, die die Ergebnisse in einem Dashboard präsentiert.

Beim Verschließen und Versiegeln der Verpackung wird der Abstand zwischen den Siegelschienen mit hoher Präzision gemessen. Diese Messung wird dann mit einer guten Referenzsiegelmessung verglichen. Wenn sich Falten oder ein Produkt im Siegelbereich befinden, wird dies sofort erkannt und Sealscope sendet ein Signal an die Schiebeluke, um das fehlerhafte Produkt aus der Verpackungslinie zu entfernen.

Mit der vorhandenen HDG-Maschine wurden früher drei Beutel gleichzeitig auf einer einzigen Schweißleiste verschweißt. Da nicht mit 100%iger Sicherheit festgestellt werden konnte, in welchem der drei Beutel ein Defekt vorhanden war – und daher im Prinzip alle drei Beutel manuell verifiziert oder entfernt werden mussten – wurde er in drei einzelne, synchronisierte Siegelschienen umgewandelt, die jeweils mit separaten Sealscope-Sensoren ausgestattet waren. Durch die Umstellung auf nur einen einzigen Beutel pro Siegelstation konnten sie den einzelnen Beutel mit Defekt aussortieren – und nicht mehr.

Die Beutel werden auf einem HDG-Triplex-Rotationsverpackungssystem befüllt und versiegelt.
Die Beutel werden auf einem HDG-Triplex-Rotationsverpackungssystem befüllt und versiegelt.
(Bild: Engilico)

Integration auf Verpackungsmaschinen

Die Ursache für fehlerhafte Siegel liegt in der Art des zu verpackenden Produkts: Weil Pulver beim Befüllen viel Staub erzeugen, werden die Beutel beispielsweise durch verschmutzte Greifer nicht immer korrekt von Station zu Station transportiert oder weil ein Teil der Maschine nicht mehr richtig abgestimmt ist. Infolgedessen kann es während des Siegelns zu Faltenbildung oder zu einer Schrägstellung des Siegels kommen. Darüber hinaus kleben die Beutel manchmal an den Siegelschienen, weil sich im und um den Siegelbereich herum (Vanille-)Zucker befindet, der dann auf den heißen Siegelschienen schmilzt.

Anfangs gab es aufgrund des vorhandenen Puderstaubs eine gewisse interne Skepsis, ob dieses sensorbasierte System funktionieren würde. Aber es stellte sich bald heraus, dass Sealscope zuverlässiger und effizienter war als das ursprüngliche Kamerasystem. Nachdem sich Sealscope in umfangreichen realen Produktionstests bewährt hatte, wurde beschlossen, auch die neue HDG-Triplex-Maschine mit dem Dichtungsinspektionssystem auszurüsten. Diese Nachrüstung wurde bei HDG in Lindlar durchgeführt, bevor die Maschine in Puurs installiert wurde. „Wir sind sehr zufrieden mit dem Service der Engilico-Ingenieure und ihrer perfekt abgestimmten Zusammenarbeit mit HDG“, kommentiert de Bont weiter. „Die Anpassung des Sealscope-Systems verlief reibungslos, und auch unter den staubigen Bedingungen arbeitet das System weiterhin zuverlässig. Die neue Beutelverpackungsmaschine arbeitet auch viel effizienter als das bestehende Modell von 2012. Auf der neuen Maschine haben wir eine Rückweisungsrate von ein pro tausend Beutel, während wir auf der alten Maschine oft eine Rate von einem bis manchmal fünf Prozent hatten.“

Vorbeugende Wartung optimiert Prozess

Das Inspektionssystem bringt einen weiteren wichtigen Vorteil: Da die Sensoren direkt auf den Schweißschienen montiert sind, kann auch der Zustand des Schweißprozesses überwacht und verfolgt werden. Wenn der Ausschuss zu irgendeinem Zeitpunkt zunimmt, liegt es oft daran, dass mit der Einstellung der Maschine etwas nicht stimmt oder Wartungsarbeiten, wie die Reinigung der Siegelschienen, erforderlich sind. Aufgrund der sofortigen Berichterstattung und der durch die Nutzung des Sealscope-Systems neu gewonnenen Erkenntnisse entschied sich GB Foods, die Siegelschienen einmal pro Stunde zu reinigen. Durch die richtige Planung dieser vorbeugenden Wartung wird die Maschine in einem optimalen Zustand gehalten und der Ausschuss deutlich reduziert.

Auf den Verpackungslinien werden mehrere Produkte mit unterschiedlichen Papierstärken verpackt, was für das Inspektionssystem kein Problem darstellt. Sealscope verfolgt alle Verpackungsstatistiken pro Produkttyp, wie die Anzahl richtiger und falscher Verpackungen, Gesamtzahl der kontrollierten Beutel pro Stunde oder pro Charge und sogar pro Bediener. Diese Daten ermöglichen es, Vergleiche zwischen Bedienern und Verpackungsmaschinen für verschiedene Produkte anzustellen. Auf der Grundlage dieser Informationen ist es möglich, zu bestimmen, was die optimalen Betriebseinstellungen sind – die dann von allen Bedienern und für alle Maschinen angewendet werden können.

Die Installation des Inspektionssystems hat sowohl die Produktionsqualität erhöht als auch das System robuster gemacht. Mit dem alten Kamerasystem kontrollierte eine Person kontinuierlich die Qualität der Beutel, eine herausfordernde und geistig anstrengende Aufgabe, die eine 100%ige Inspektion nicht garantieren kann.

Über den Autor
Autorenbild
Renaat Van Cauter

Marketing Director, Engilico

Über die Firma
Engilico
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