Wiegen, Messen und Portionieren

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Mehrkopfwaage

Beschreibung

"Mehrkopfwaagen (auch Kombinationswaagen bzw. Teilmengenwaagen, eng. multihead weigher bzw. combination weigher) werden u. a. in der Lebensmittelindustrie zum Befüllen bereitgestellter Behältnisse (z. B. Beutel, Schachteln, Becher, Dosen oder Gläser) eingesetzt. Die Möglichkeit, ein festgelegtes Zielgewicht bei hoher Geschwindigkeit akkurat einzuhalten, spielt bei der Automatisierung der Verpackungsvorgänge eine entscheidende Rolle." (Zitat: Wikipedia)


Hier ist immer das absolute Zusammenspiel der mechanischen Wiegung mit der Kapazität und "Intelligenz" der Software gefordert, eben immer und blitzschnell das beste Ergebnis, nämlich 0,0 g. Abweichung zu versuchen zu erreichen.

Einsatzgebiete einer Mehrkopfwaage:

Chemie, Pharma, Agrar, Getränke, Hardware, Süßwaren, Teigwaren, Getrockentes (zB. Nüsse), Zählen generell, Snacks, Backwaren, Chips, Gefrorenes, Frisches, Tierfutter uvm.

Funktion

Bei einer Mehrkopfwaage erfolgt die Produktzufuhr mittig oberhalb des Wägesystems (z. B. auf einen Verteilteller). Das Produkt wird von dort radial nach außen zu den kreisförmig angeordneten Vorratsbehältern und anschließend in die darunterliegenden Wägebehälter befördert. Der Computer ermittelt mit der zugehörigen Software aus mehreren Teilmengen die Kombination, die dem Soll-Gewicht am nächsten kommt und veranlasst die zeitgleiche Abschüttung. In diesem Prozess steckt die hohe Leistung einer Mehrkopfwaage: Möglichst nahe dem vorgebenen Ziel an Gewicht zu kommen und dabei den geringsten Verlust (oder Überfüllung der Packung!) zu erreichen.

Die entleerten Vorrats- und Wägebehälter werden daraufhin sofort wieder befüllt.

Hier gibt es immer wieder innovative Optimierungen. Anlaß dazu sind höhere Geschwindigkeiten und geforderte Kapazitäten auf der mechanischen Seite.

Heutzutage gibt es, über die kreisförmigen Modelle hinaus, ebenfalls Mehrkopfwaagen mit einer Anordnung, die es einem Bediener einfacher macht, bei Produktverklumpungen und im Umgang mit klebrigen Produkten manuell einzugreifen. Zu den Techniken, um das Produkt vom Verteilerteller bis zu den Wägebehältern zu befördern, gehören Schwerkraft in Verbindung mit Vibrationen, kernlose Schrauben sowie Förderbänder.

Bei der Auswahl einer Mehrkopfwaage für Mischprodukte oder für Anwendungen mit multiplen Auswürfen gilt es, eine Reihe von Faktoren zu berücksichtigen. Für jede Komponente müssen ausreichend Wiegeköpfe zur Verfügung stehen, damit aus den Wiegeergebnissen immer eine stabile Kombination berechnet werden kann. Gleichzeitig ist die Gesamtgeschwindigkeit der Maschine immer nur so hoch, wie die der Sektion mit den wenigsten Wiegeköpfen.

Je mehr Köpfe, desto schneller die Waage.

Die individuellen Produkteigenschaften bedingen die Neigungen, Formen und Kontaktflächen der Mehrkopfwaage im Sinne eines gleichmäßigen Produktflusses. Das Interface muss (zB.) mit der Schlauchbeutelmaschine oder mit dem Verteilsystem kompatibel sein, um einen hohen Ausstoß zu erreichen. Das Schalenvolumen hängt ab von der Größe der Produktstücke, der Schüttdichte und dem Zielgewicht.

Mit den sich ständig verändernden Anforderungen an die Verpackungen musste auch die Entwicklung der Mehrkopfwaagen Schritt halten. Nur so werden die Maschinen den Marktbedürfnissen gerecht hinsichtlich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Effizienz, aber auch in Bezug auf die Produkte und Verpackungsformate.

Funktionen moderner Industrie-Mehrkopfwaagen:

Erfüllen natürlich die gegebenen Industriestandards.

EG Richtlinien, FDA, RoHS, IP69K (wasserdichte Ausführung)

Geringerer Stromverbrauch (..als davor...)

Intelligente Kontrolle und Steuerung on Board/Mobil/Fernabfrage

Höhere Geschwindigkeiten, weniger Verluste. (=0,00)

Effiziente Schalensteuerung (Öffnen und schliessen blitzschnell)

Schnellere Software und Rechnerleistung (Immer besser)

Bessere Kontrolle der Radialrinnen (Wiegegeschwindigkeit durch Justierung)

Produktmischungen müssen exakt definiert und entsprechende der Vorgaben abgewogen werden.

Widerstandsfähig gegen Nässe.

Schneller abwaschbar, schneller trocken.

Geringe Geräuschemissionen.

Optimaler Produktfluss.

Dosieren, Mischen, Abfüllen.

Einfache Wartung.

Verbesserte Hygieneeigenschaften. (Edelstahl)

Verbesserte Materialeigenschaften.

Geschichte

Eine Waage ist ein Messgerät zur Bestimmung einer Masse. Üblicherweise erfolgt dies über die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird entweder direkt gemessen, wie etwa bei einer Federwaage. Oder sie wird mit der Gewichtskraft einer bekannten Masse verglichen. Ein Beispiel dafür ist die Balkenwaage. Bei Waagen der ersten Art hängt die Messung vom Ortsfaktor ab.

Eine besondere Form ist die Zählwaage, die aus der Masse eines oder mehrerer Einzelstücke die Anzahl vieler gleicher Objekte bestimmt.


BILD Gewicht



Zusammenhang von Masse und Erdbeschleunigung. Masse in kg = Gewichtskraft in N geteilt durch Erdbeschleunigung in m/s zum Quadrat.

Bei modernen elektromechanischen Waagen kommen vor allem zwei Sensor-Prinzipien zum Einsatz: Waagen mit Wägezellen, die mit Dehnungsmessstreifen (DMS, engl. Strain Gauge, Strain Gage) arbeiten Waagen nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation

Seltener findet man auch Waagen mit Sensorelementen, welche mit Schwingsaiten arbeiten oder bei welchen kapazitive oder piezoresistive Sensoren zum Einsatz kommen.

Nach dem Zweiten Weltkrieg bewirkten erhöhte Anforderungen an die Qualität von Erzeugnissen, gesetzliche Vorschriften und verkürzte Produktionszeiten einen Wechsel zu genaueren, schnelleren, einfacheren, zuverlässigeren und rationelleren Verwiegungstechnologien. Die Mehrkopfwaage wurde 1972 erfunden[2], um grüne Paprikaschoten, die bis dahin manuell verpackt wurden, schneller und genauer zu verwiegen. Die neue Technologie wurde schnell für eine Reihe weiterer Lebensmittel übernommen, darunter Gemüse und Snacks.

Das Verfahren "revolutionierte" regelrecht die Grundsätze der industriellen Verwiegung.

Bei verpackten Produkten können maximale Gewichtsabweichungen von ± 1g eingehalten werden, unabhängig von der Größe und der Beschaffenheit des Packguts.

In den siebziger und achtziger Jahren verbreitete sich der Einsatz von Mehrkopfwaagen besonders schnell in Produktkategorien, bei denen es um leicht bewegliche Einzelprodukte ging – etwa Kirschtomaten oder Kartoffelchips. In der Zwischenzeit konnten jedoch dank der technischen Weiterentwicklung der Mehrkopfwaage zunehmend klebrige und 'widerspenstige' Produkte automatisch verwogen werden – darunter Frischfleisch, Geflügel, Käsezubereitungen und Salate. Parallel wurde auch die automatisierte Verwiegung von Produkten mit geringer Stückgröße möglich, etwa Kaffeegranulat oder Schwarztee. Außerdem wurden Mehrkopfwaagen darauf ausgelegt, empfindliche Produkte, z.B. Plätzchen, oder längliche Produkte, wie etwa Salzstangen, zu verwiegen.

Die Einführung der Mehrkopfwaagen-Technologie in den 1980er Jahren bedeutete auch für die Süßwarenindustrie einen Quantensprung.

Insbesondere bei Beutelprodukten machten die Waagen mit ihrer überragenden Genauigkeit der Überfüllung ein Ende und die hohen Geschwindigkeiten steigerten den Ausstoß.

Seit damals hat sich die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt, Geschwindigkeit und Effizienz wurden zu neuen Bestmarken getrieben. Zugleich ermöglichte die Entwicklung spezialisierter Maschinen auch komplexe Anwendungen mit zuckerbeschichteten Produkten, stark haftenden Süßigkeiten oder zerbrechlichen Artikeln. Diese Fähigkeiten sind nach wie vor immens wichtig für eine Industriebranche, die starkem Wettbewerbsdruck ausgesetzt ist und ständig neue Produkte hervorbringt. Moderne Mehrkopfwaagen sind in der Lage eine große Spannbreite von Verpackungsformaten zu verarbeiten, das Spektrum reicht von kleinen Einportionen-Snacks bis hin zu Riesenbeuteln. Die Produktvielfalt verkürzt die Produktionsläufe, was wiederum schnelle Produktwechsel verlangt.

Seit geraumer Zeit dienen Mehrkopfwaagen auch der schnellen Erstellung von Produktmischungen mit gleichbleibenden Mischverhältnissen. Dazu werden die Waagen vertikal unterteilt und mit jeweils einzelnen Produktzuführungen und -auslässen versehen.

Jede Unterteilung funktioniert wie eine unabhängige Waage mit spezifischem Zielgewicht, wobei die Einzelprodukte im vorgegebenen Mischverhältnis am unteren Ende der Waage zusammengeführt und gemeinsam abgeworfen werden.

Weblinks

Force Measurement Panel (2010). A Guide to Dynamic Weighing for Industry. London: The Institute of Measurement and Control. 22-28. (Downloadable free from www.npl.co.uk/instmc-wfmp)

Kageyama, T. (2006). Development Trend of Recent Weighing Machines. Japanese Packaging Institute Journal. 44 (11), 863-867.

Ho, E. (2009). Form/Fill/Seal, Vertical. In: Yam, KL Encyclopedia of Packaging Technology. 3rd ed. New Jersey: Wiley & Sons. 546.

Duden online: wägen

Commons: Multi-head weighing scales – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien: https://www.lebensmittelverarbeitung-online.de/produkte/spezielle-mehrkopfwaagen-fuer-mischanwendungen

https://www.lebensmittelverarbeitung-online.de/sites/lmv-online.de/files/addl/2016/Ishida-Stream-Foods-28-head-weigher.jpg

https://tse1.mm.bing.net/th?id=OIP.z4Vk4CfI2xvrin4W-r2UngHaK4&w=142&h=160&c=7&o=5&dpr=15&pid=1.7

https://yamatoscale.de/applications/mixing/

https://youtu.be/HItjCMsbMVg

https://youtu.be/B0fiUPx0b2M

Ishida Präsentation RV Baurehie