BREVARD, NC — Transylvania Vocational Services (TVS, Inc.) musste 55-Pfund-Säcke mit Trockenmilchpulver unterschiedlicher Dichte entladen, das Material fördern und in 2-Pfund-Beutel mit einer Geschwindigkeit von 90 Pfund pro Minute abfüllen.
Die Lösung bestand aus einer quadratischen 48-Zoll-Sackentleerstation, durch die zwei Mitarbeiter das Pulver entladen, das in einen kreisförmigen Vibrationsseparator mit 48 Zoll Durchmesser fällt. Der Separator filtert Papierstücke aus aufgeschnittenen Säcken heraus, die das Milchpulverprodukt enthalten. Das Pulver fällt vom Auslass des Siebs in einen bodenmontierten Flexicon-Trichter mit einem Fassungsvermögen von 25 Kubikfuß. Ein 15 ft langer flexibler Flexicon-Schneckenförderer mit einer Neigung von 45 Grad befördert das Pulver durch eine Innenwand der Anlage zu einer Abfüll- und vertikalen Form-Füll-Siegel-Verpackungsmaschine im angrenzenden Raum.
„Der Flexible Spiralförderer war die einfachste Fördermethode in diesem beengten Raum“, sagt Hendrik Colijn, beratender Ingenieur des Projekts.
Becky Alderman, Betriebsleiterin bei TVS, erklärt hinsichtlich der großen Komponenten, die erforderlich waren, um die Durchsatzrate von 90 lb/Minute zu erreichen: „Wir haben die Anlage überdimensioniert.“ „Ein 10-hp-Motor treibt den flexiblen Schneckenförderer an, um den hohen Pulverstrom durch seinen Durchmesser von 6 Zoll zu befördern.“ Charles Merrill, Leiter des Lebensmittelbetriebs, fügt hinzu: „Wir benötigen diesen hohen Durchsatz, um unsere vertragliche Verpflichtung zur Verpackung von 16 Millionen Pfund pro Jahr zu erfüllen.“
Das nach den 3-A-Standards für Milchprodukte gebaute System arbeitet in einem temperatur- und feuchtigkeitsgeregelten Reinraum, wie er für die USDA-Zertifizierung von Milchprodukten erforderlich ist. Die Temperatur wird zwischen 70° und 72° gehalten; die Luftfeuchtigkeit liegt bei 27–35 % für das Trockenprodukt (2,5 % – 3 % Feuchtigkeit). „Ein Feuchtigkeitsgehalt von über 3 % verursacht Probleme bei den Verpackungsmaschinen“, sagt Merrill.
Unterschiedliche Dichten sind schwer zu handhaben
Das Entladesystem musste Trockenmilch mit einer Dichte zwischen 30 und 40 lb/cu ft bei einer Durchsatzrate von 90 lb/Minute verarbeiten. „Wir verpacken eines der für Verpackungsmaschinen schwierigsten Produkte“, fährt Merrill fort. Die Schüttdichte ändert sich ohne Vorwarnung, sogar innerhalb einer einzigen Palettenladung, da 55-lb-Säcke mit Trockenmilchpulver aus den Lagern des USDA von einer Vielzahl von Lieferanten eintreffen. Die schwankende Dichte erfordert eine ständige Anpassung der Abfüllanlage und der vertikalen Form-Füll-Versiegelungsmaschine.
Das kreisförmige Vibrationssieb und der Flexible Spiralförderer bleiben jedoch von den Schwankungen der Schüttdichte weitgehend unbeeinträchtigt.
Das flache kreisförmige Vibrationssieb ist mit zwei außen montierten Vibrationsmotoren ausgestattet. Die Motoren übertragen eine mehrdimensionale Trägheitsschwingung auf zwei federgelagerte Siebdecks, wodurch übergroße Partikel in kontrollierten Bahnen über die Siebfläche zum Siebrand vibrieren, wo sie ausgetragen werden. Die Siebleistung wird verbessert, indem das Pulver gezwungen wird, einen möglichst großen Teil der Siebfläche mit der Maschenweite 8 zu durchlaufen. Die 0,0027-Zoll-Partikel passieren das Sieb zügig und werden über den Auslass am Bodenrahmen ausgetragen.
Der Flexible Spiralförderer befördert das Pulver durch sein Außenrohr aus UHMW-Polyethylen, das eine robuste, flexible Edelstahlschnecke umschließt. Die flexible Schnecke ist das einzige bewegliche Teil, das mit dem Material in Kontakt kommt, wodurch die Sauberkeit gewährleistet ist. Während sie sich im Rohr dreht, zentriert sich die flexible Schnecke selbst, um einen Abstand zwischen der Schnecke und der Rohrwand zu schaffen und so ein Zermahlen oder Zerkleinern des Produkts zu verhindern.
Um den Fluss des Pulvers in den Einlassadapter des flexiblen Schneckenförderers zu fördern, wird ein Vibrator im Bodentrichter manuell entsprechend der Dichte des Pulvers eingestellt. Darüber hinaus ist der Trichter mit einer steilen Rückwand und Seitenwänden ausgestattet, die in unterschiedlichen Winkeln nach außen geneigt sind. Dies verringert die Möglichkeit, dass nicht frei fließende Materialien eine Brücke zwischen den Seitenwänden des Trichters bilden, und bewirkt stattdessen, dass das Material umkippt und zur Rückwand hin sowie diese hinunterfließt.
Die Operation
Arbeiter auf einem 10-ft hohen Zwischengeschoss nehmen Säcke von einer Palette, saugen sie aus und schieben sie auf ein Förderband, das sie zum Rand der Sackentleerungsstation befördert. Zwei Arbeiter schneiden die Säcke auf und schütten den Inhalt in die Sackentleerungsstation.
Umgebungsluft und Staub aus den Entleerungsvorgängen werden an die Außenseite von zwei Patronenfiltern angesaugt, die von einem oben montierten Abluftventilator mit Unterdruck versorgt werden. Der an den Außenflächen der Filter angesammelte Staub wird durch die Überwindung des kontinuierlichen Unterdrucks innerhalb der Patronenfilter abgelöst, wobei durch Impulsdüsen in kurzen Stößen nach einem zeitgesteuerten Zyklus Überdruck erzeugt wird. Das abgelöste Material fällt in einen Behälter und wird in das Staubabsaugsystem von TVS zurückgeführt.
Zeitgesteuertes Entleeren von Säcken
Um eine Überlastung des Systems und die Entsorgung von Milchpulver aus dem Sieb als Abfall zu vermeiden, dürfen die Mitarbeiter die Säcke nicht zu schnell entleeren. TVS schult die Mitarbeiter darin, ihre Entleerungsgeschwindigkeit zu kontrollieren und den Entleerungsvorgang anzuhalten oder fortzusetzen, wenn eine Leuchte durch Füllstandssensoren an der flexiblen Manschette – die den Separator mit dem Trichter verbindet – sowie oberhalb des flexiblen Schneckenförderers und durch einen Füllstandssensor im Bodentrichter aktiviert wird. „Die Sensoren und die Schulung der Mitarbeiter haben den Abfall enorm reduziert“, sagt Merrill.
TVS betreibt die Verpackungslinie in zwei Schichten und führt die Reinigung in der dritten Schicht durch. Der Separator wird gemäß den 3A-Standards abgesaugt. „Das Sieb bleibt in der Regel sauber, und es verbleiben nur minimale Materialrückstände“, sagt Merrill.
Vor der Reinigung des flexiblen Schneckenförderers entfernt ein Mitarbeiter die Reinigungsverschlusskappe und kehrt die Drehrichtung der Schnecke um, um eventuelle Materialrückstände zu entfernen. Die Schnecke und das Außenrohr werden zur Reinigung abgenommen. Der Förderer weist keine Risse oder Spalten auf, in denen sich Partikel festsetzen oder die eine gründliche Reinigung verhindern könnten.
TVS ist ein gemeinnütziges Rehabilitationsprogramm, das Erwachsenen mit Behinderungen oder anderen Hindernissen bei der Arbeitssuche Beschäftigung und Arbeitsvermittlungsdienste anbietet. Aufgrund des Erfolgs dieser neuen Anlage plant TVS die Erweiterung um eine weitere Entlade- und Verpackungslinie, in der Milchpulver und andere Zutaten gemischt werden sollen. Das System wird einen weiteren kreisförmigen Vibrationsseparator und zwei Flexible Spiralförderer umfassen.