SEATTLE, WA — Theo Chocolate gehört zu den ersten in den USA ansässigen Schokoladenherstellern, die eine Zertifizierung für Bio- und Fairtrade-Produkte erhalten haben. Das Unternehmen fördert nachhaltige Anbaumethoden und gewährleistet gleichzeitig höchste Schokoladenqualität, indem es seine Kakaobohnen direkt von Bauern im Kongo und in Peru bezieht, die Preise über dem Marktpreis erhalten. Theo produziert jährlich etwa 3 Millionen Pfund (1,36 Millionen kg) Schokoladenprodukte, darunter Schokoladentafeln, Ganache-Pralinen und Kekse, die alle von den Mitarbeitern in Seattle von Grund auf selbst hergestellt werden.
Der neue Röster hat die manuelle Dosierung im Vorfeld überflügelt
Die Schokoladenherstellung beginnt damit, dass 120 lb (55 kg) schwere Säcke mit getrockneten Kakaobohnen in eine Entsteinungs- und Reinigungsmaschine geleert werden, um etwaige Fremdkörper zu entfernen. Die Bohnen werden anschließend geröstet und abgekühlt, bevor sie durch einen Windsichter geleitet werden, der die Schalen von den ölreichen Nibs, dem „Fruchtfleisch“ der Bohne, trennt. Die Nibs werden zermahlen und so zu einer Masse verarbeitet, ähnlich wie bei der Herstellung von Erdnussbutter. Der Masse wird dann Zucker hinzugefügt, wodurch Schokolade entsteht, die anschließend abgekühlt und temperiert wird.
Bis 2018 war Theo aus seinem kugelförmigen Röster herausgewachsen, der zu klein und in schlechtem Zustand war. „Die Räder fielen schon ab“, sagt Marc de Faye, Leiter der Instandhaltung. „Er wurde zu einem Engpass.“ Die Geschäftsleitung beschloss, ihn durch einen dreimal so großen Röster zu ersetzen, wodurch die Chargenkapazität auf 616 lb (280 kg) erhöht wurde. Das veranlasste Theo dazu, nach einer besseren und schnelleren Methode für den Umgang mit den Kakaobohnen zu suchen.
Damals schleppten die Arbeiter Fässer mit rohen und fertigen Kakaobohnen von einem Verarbeitungsschritt zum nächsten. An der Röstanlage blies ein leistungsstarker Ventilator Luft über die Kakaobohnen und wirbelte dabei Staub auf. Eine Modernisierung war unumgänglich.
„Wir brauchten viel größere Behälter, um den neuen Röster zu befüllen“, sagt de Faye. „Außerdem mussten wir eine Möglichkeit finden, diese größeren Behälter zu befüllen – das war der Anstoß für unser neues Schüttgut-Handhabungs- und Dosiersystem.“
Das von der Flexicon Corporation hergestellte neue halbautomatische System umfasst zwei Entleerungsvorrichtungen für Großsackbehälter, Bodentrichter, vier flexible Schneckenförderer, einen Rohrkabel-Förderer sowie programmierbare Steuerungen. Das System erfüllt nicht nur die aktuellen und zukünftigen Kapazitätsanforderungen von Theo, sondern senkt auch den Personalaufwand, erhöht die Arbeitssicherheit und verhindert unerwünschte Staubentwicklung.
Der Vorgang reduziert den manuellen Arbeitsaufwand
Der Prozess beginnt mit dem Entleeren der Rohbohnen aus Jutesäcken in die Reinigungs- und Entsteinungsmaschine, die in einen 5 cu ft (142 l) großen Bodentrichter entleert. Der Auslass des Trichters beschickt einen flexiblen Schneckenförderer mit einem Durchmesser von 4,5 in. (115 mm) und einer Länge von 20 ft (6,1 m), der über eine spezielle Schneckengeometrie verfügt, um die empfindlichen Bohnen schonend und mit minimalem oder gar keinem Qualitätsverlust zu befördern.
Das um 45 Grad geneigte Förderband entlädt den Inhalt über einen Y-Verteiler, mit dem der Bediener über einen HMI-Touchscreen abwechselnd zwei Schüttgutsäcke befüllt. Dadurch entfallen die Stillstandzeiten, die sonst für das Entfernen gefüllter Säcke und das Anschließen leerer Säcke anfallen würden.
Bei Bedarf werden gefüllte Schüttgutsäcke mit einem Hubwagen aus einem Lagerbereich zu einemBULK-OUT®-Schüttgutsack -Wiege- und Dosierentleerer vom Typ BFC gerollt. Der auskragende I-Träger der Anlage mit einer über ein Handbediengerät gesteuerten Hebe- und Laufkatze ermöglicht es dem Bediener, einen Sackheberahmen abzusenken, die Schlaufen des Sacks einzuhängen und den Sack anschließend im Rahmen des Entleerers zu positionieren.
Der Schlauch des Sacks wird durch ein manuelles Irisventil mit einem Durchmesser von 12 in. (300 mm) geführt, sodass ein Bediener den Schlauch festziehen, den Kordelzug lösen und das Ventil schrittweise öffnen kann. Dadurch wird verhindert, dass unkontrollierte Materialströme Staub verursachen, während sich der Zwischenbehälter mit Material füllt. Das Ventil kann zudem die Durchflussrate der Bohnen schrittweise drosseln oder den Schlauch erneut festziehen, um teilweise leere Säcke wieder zu verschließen und zu entfernen.
Wägezellen messen das Gewicht des gesamten Entleerungssystems für Schüttgutsäcke, einschließlich des integrierten Ausgleichstrichters und des 5 ft (1,5 m) langen, flexiblen Schneckenförderers mit einem Durchmesser von 6,6 in. (170 mm), der in einem Winkel von 30 Grad geneigt ist.
Wenn das Förderband Bohnen in den Einlauf einesFLEXI-DISC®-Rohrkabel-Förderers (TCC) abgibt, senden die Wägezellen des Auslaufs Signale über den Gewichtsverlust an eine SPS, die das Förderband auf eine Tröpfchenfördergeschwindigkeit verlangsamt, bevor sie es zum Stillstand bringt, sobald das genaue Chargengewicht abgenommen wurde.
Der flexible Schneckenförderer dosiert nicht nur die gewünschte Menge an Bohnen, sondern versorgt den TCC auch mit einer einstellbaren volumetrischen Förderrate, die erforderlich ist, um jede TCC-„Kammer“ mit dem gewünschten Füllgrad an Bohnen zu befüllen.
Der TCC ist mit reibungsarmen Polymerscheiben ausgestattet, die an einem Seil befestigt sind und die Kakaobohnen sanft durch glatte Edelstahlrohre mit einem Durchmesser von 4 Zoll (100 mm) gleiten lassen. Die Scheiben und das Seil werden von einem Rad am Auslassende des Kreislaufs angetrieben und durch ein Rad am Einlassende unter Spannung gesetzt. Der Förderkreis bei Theo befördert die Bohnen 17 ft (5,2 m) vertikal und anschließend 45 ft (13,7 m) horizontal zum Röster, wobei der Weg über zwei Bögen mit einem Radius von 48 in. (1.220 mm) und einen 32 in. (813 mm) langen freien Abschnitt führt, um die Förderleistung und den Füllgrad der Taschen visuell zu überwachen.
Nach dem Rösten werden die Bohnen abgekühlt, in einen Trichter geleitet und über eine Strecke von 20 ft (6,1 m) mittels eines hitzebeständigen, flexiblen Schneckenförderers mit einem Edelstahlrohr von 4,5 in. (115 mm) Durchmesser zu einem Windsichter befördert, der die Bohnenhüllen von den Nibs trennt.
Die Nibs werden in einen vorhandenen Kratzförderer abgeführt, der sie zu einer Abfüllstation für Schüttgutbeutel transportiert. Die befüllten Schüttgutbeutel werden anschließend in einen zweiten, freitragenden Schüttgutbeutel-Entleerer mit integriertem, 10 ft (3 m) langem Schneckenförderer geladen, um die Nibs volumetrisch in eine Steinmühle zu befördern – den ersten Zerkleinerungsschritt bei der Umwandlung der Nibs in Kakaomasse.
Automatisierte Steuerungen reduzieren den Bedienereinsatz
Die Förderer, Füllvorrichtungen und Entleerungsvorrichtungen werden einzeln gesteuert, mit Ausnahme des Gewichtsverlust-Dosiersystems für Big-Bags. Dessen SPS dosiert nicht nur die Rohbohnen gewichtsgesteuert in den TCC, sondern steuert auch das Auslassventil des Seilförderers am Röster, das Spül-/Ausschussventil sowie das Auslassventil am Antriebsende, wo Feinanteile und Mitnahme in einen Abfallbehälter geleitet werden. Eine Signalleuchte und eine Hupe zeigen an, wann der Schüttgutbeutel gewechselt werden muss, welche Bohnen gerade verarbeitet werden und wann eine Reinigung oder ein Umrüstvorgang stattfindet.
Um einen TCC-Zuführzyklus zu starten, gibt der Bediener das Chargengewicht ein, wählt den Röster als Ziel aus und drückt auf „Start“. Sollte der Großsack während einer Charge leer werden, speichert die Steuerung die Informationen und setzt die Charge fort, sobald der Großsack ausgetauscht wurde.
Die Qualitätskontrolle erfordert eine saubere Förderung
Die flexiblen Schneckenförderer des Systems sind vollständig gekapselt und verhindern den Kontakt des Materials mit den Dichtungen. Nach Abschluss eines Produktionsdurchlaufs können die Schnecke und das Innere des Rohrs mit Dampf oder einer Reinigungslösung gespült werden, oder die Schnecke kann zur Desinfektion und Inspektion durch eine untere Endkappe herausgenommen werden.
Ebenfalls entscheidend für Theo Chocolate ist, dass der vollständig geschlossene TCC verhindert, dass Rohware die gerösteten Kakaobohnen verunreinigt. „Sobald sich die Bohnen im rohrförmigen Kettenförderer befinden, ist der Bereich so gut wie abgedichtet“, sagt de Faye. „Das hatten wir vorher nicht, da wir Behälter mit rohen Bohnen manuell in den Röstbereich gebracht haben. Jetzt haben wir eine Luftbarriere zwischen den rohen Bohnen und dem Röstraum, und der TCC beeinträchtigt diese nicht, sodass das Rohprodukt den Reinraum nicht verunreinigt.“ Der TCC arbeitet luftfrei, wodurch Gebläse und Filteranlagen entfallen. „Es war die beste Option, um Staub fernzuhalten.“
Integrierte Lösung steigert den Output und senkt den Personalbedarf
Theo Chocolate entschied sich aufgrund der technischen Kompetenz und Integrationsfähigkeiten von Flexicon für dieses System. „Der Hersteller unseres ursprünglichen Kratzförderers konnte kein schlüsselfertiges System liefern“, sagt de Faye.
Das Ergebnis ist ein höherer Tagesdurchsatz bei geringerem Personalbedarf. „Dank dieses Systems konnten wir unseren Personalbestand um zwei Mitarbeiter reduzieren“, sagt de Faye. „Jetzt kann eine Person alles alleine bewältigen.“ Durch die Automatisierung hat sich zudem der Schulungsaufwand für Theo verringert, und die Fehlerwahrscheinlichkeit wird minimiert.
Auch die Sicherheit am Arbeitsplatz hat sich verbessert. „Was Gesundheit und Sicherheit angeht, sind wir definitiv besser dran. Wir schleppen keine Eimer mehr herum.“
Theo Chocolate, Seattle, WA
206-632-5100
www.theochocolate.com