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Automatisierung der Teigbereitung

Die Knettechnik gerät immer mehr in den Focus von Personaleinsparung, Rationalisierung und konstanter Teigqualität. Geht es um die Rationalisierung der Produktion von Backbetrieben, so denkt man an Aufarbeitungstechnik, automatische Ofensysteme und Verbesserungen der Logistik. Die Teigbereitung fällt den meisten eher zum Schluss ein, doch gerade hier finden sich erhebliche Einsparpotenziale.

von Foodaktuell Importer

Doppelspiralkneter von Diosna: Die Doppelspirale verkürzt die Knetzeit

Neben der Einsparung von Arbeitskraft, kommt eine Automatisierung vor allem der Qualität zu Gute, denn die Abläufe der Teigbereitung werden mit steigender Automatisation standardisiert und damit reproduzierbar. Dazu gibt es mehrere Beispiele:

 die konsequente Weiterentwicklung der Anfang der achtziger Jahre entwickelten Mittenentleerung und Integration dieser Technik in automatisierte Produktionsabläufe. (Entlastung der Mitarbeiter durch Wegfall des manuellen Ausschälens der Teige, Schaffung von automatischen Teigtransportsystemen über Bänder bzw. Bottiche)

 Umsetzung der “Früchteschaltung”, d.h. kneten bei zeitlich wechselnden Werkzeugdrehzahlen sowie Richtungswechsel der Knetbottiche, in moderne Computertechnik sowie deren Einbindung in automatische Programmabläufe (produktspezifische und teigrheologisch optimierte Knetprozesse schaffen)

 Entwicklung ganzheitlicher Edelstahlkneter sowohl für den handwerklichen Betrieb als auch für die industrielle Anwendung. (Anforderungen an Hygiene und Reinigungsfreundlichkeit)

 Integration von automatisierten Teigruhesystemen in die Verfahrensabläufe der Teigbereitung. (Widererkennung der Bedeutung berechenbarer Teigruhezeiten, Qualitätsoptimierung mit den Mitteln der Automatisation)

Warum Automatisierung?

Die drei wichtigsten Gründe für eine Automatisierung sind:
– Kontinuität (Sicherstellung einer gleich bleibenden Qualität der Endprodukte)
– Rationalität (Verbesserung der Maschinen- (Apparate-) Auslastung)
– Reduzierung der Produktionskosten

Die Sicherstellung einer gleich bleibenden Endproduktqualität wird durch konstante Qualitäten der Ausgangsprodukte (Rohstoffe) und einheitliche Fahrweise der einzelnen Prozessschritte erreicht. Die Automatisation sorgt dafür, dass nichts anderes, als die definierten Prozessparameter zugelassen, menschliche Störungen und Eingriffe wie manuelles Dosieren, Variieren von Knetzeiten ausgeschlossen sind.

Die Verbesserung der Maschinenauslastung wird im Wesentlichen durch 2 Punkte erzielt:
– ein gleich bleibender optimierter Ablauf der einzelnen Prozessschritte (z. B. müssen keine Bottiche mehr manuell bewegt werden)
– eine Minimierung der Rüstzeiten (z. B. die Rezeptsteuerung erfolgt zentral auf Knopfdruck)
In der Teigbereitung setzt dies eine optimale und zeitlich minimierte Bottich Zu- und Abführung bei den Knetern voraus.

Die Reduktion der Produktionskosten ergibt sich durch
– optimierte Maschinenauslastung, d.h. grössere Menge pro Zeiteinheit
– – gleichbleibende Produktqualität, d.h. weniger Ausschussware, höhere Produktionssicherheit
– personelle Einsparungen, d.h. es ergibt sich unabhängig vom Knetsystem ein Personalbedarf bei einer automatisierten Teigbereitung von ca. 0.3 – 0.4 Personen pro Schicht.

Hoher Automatisierungsgrad in der Coopbäckerei Panofina in Wallisellen ZH

Den Automatisierungsgrad kann man in 2 Ebenen unterteilen:
1. Halbautomatische Ebene
2. Vollautomatische Ebene

Wird eine Anlage neu konzipiert oder eine bestehende ganz oder teilweise automatisiert, können die verschiedenen Anlagenkomponenten schon in der Planung aufeinander abgestimmt und automatisiert werden. Es kann aber auch durchaus sinnvoll sein nur einzelne Komponenten zu automatisieren. (Rezeptsteuerung, Dosierung, Kneter)

Produktanforderungen bei der Hygiene

Eine Automatisierung erzeugt durch die grössere Abgeschirmtheit des Prozesses, vereinfachte Rahmenbedingungen für eine konstante Produktqualität und für eine optimale Produkthygiene. Die Kneter bilden das tragende Elemente der Teigqualität müssen aber technisch so ausgerüstet sein, dass sie sich in automatisierte Systeme einbinden lassen. Vorhandene Kneter von Diosna lassen sich fast immer mit den notwendigen Steuerungen und Schnittstellen nachrüsten. Dabei sind sowohl die Lösung als Einzelapparat als auch Kombinationslösungen mehrerer Kneter mit mehreren anderen Systemkomponenten möglich.

1.1 Stand Alone Kneter
Bei Einzelapparaten ist Automatisierung möglich durch:
Umstellung der Betriebsweise
speichern und abrufen von Rezepturen
speichern und abrufen von Misch- und Knetzeiten
Die Automatisierung betrifft nur den Kneter, d. h. die Koordination mit den anderen Apparaten ist nicht automatisiert und muss manuell durchgeführt werden.

1.2 Work together
Durch die höhere Komplexität von Knet- und Aufarbeitungsanlagen kommt dem Automatisierungsgrad in diesem Bereich eine weitaus höhere Bedeutung zu.
Diosna bietet für automatische Anlagen im Bereich der Teigbereitung 4 Grundvarianten:

1. Kneter mit automatischer Entleerung

Die Teigbereitung erfolgt in einem Spiralkneter mit integrierter Mittenentleerung. Dies bedeutet, der Bottich verlässt den Kneter zur Entleerung nicht, was einen Rationalisierungseffekt darstellt, da die Bottiche nicht mehr bewegt werden müssen und auch der Ausschälvorgang automatisiert ist.

Die Rohstoffversorgung erfolgt durch automatisierte Dosiersysteme mit Zulaufstutzen in der Abdeckung direkt in den Knetbottich. Der Abtransport des fertigen Teiges im Anschluss an die Mittenentleerung geschieht optional mit Transportbottichen oder mit Förderbändern. Das System wird vor allem bei einer direkten Teigführung ohne oder nur mit kurzen Teigruhezeiten eingesetzt. (Beispiele sind Brezellinien, Spezialbrötchenlinien u.a.)
Mit Hilfe einer SPS-Steuerung wird die Teigbereitung mit den vor- und nachgeschalteten Anlagenkomponenten gekoppelt und gesteuert.

Durch Parallelschaltung von zwei oder mehr Knetern kann die bewährte Teigqualität der Batch-Herstellung als quasi-kontinuierliches System in das kontinuierliches System der Teigweiterverarbeitung übernommen werden.

2. Das Karussell-System

Das Kneter-Karussell, bei dem Dosierstation, Knetstation, Ruhe- und Entleerungspositionen in einem festen Kreis oder Oval angeordnet sind, den/das die Kessel in vorgegebenen Tempo durchlaufen, bietet den Übergang vom batchweisen Knetvorgang zum kontinuierlichen Teigfluss an die nachfolgende Produktionsanlage.
Das Karussell-Prinzip findet sich vor allem bei Monolinien, es können 1-3 Teigruhestationen eingebaut werden. Die Ruhezeit unterliegt dabei der Taktdynamik des Karussells.
Innerhalb der Anlage durchlaufen die Bottiche auf einem Drehkreuz nacheinander die einzelnen Stationen. Die Taktzeit jeder Station ist variabel und wird über die Anzahl der Einzelstationen vorgegeben.

Die Rohstoffdosierung erfolgt mittels automatischer Dosiersysteme, wobei aber auch optional manuelle Zugaben von Kleinstkomponenten vorgenommen werden können.
Der Teigaustrag in das nachfolgende System wird mittels Hebekipper, wahlweise mit oder ohne Ausschälvorrichtung, durchgeführt.
Stundenleistungen bis zu 6400 kg Teig/h können mit dem Diosna Karussell System, in Abhängigkeit von Teigart und Kneter-Typ, erreicht werden.

3. Das Teigruhe-System

Das Teigruhe-System bietet eine flexible Lösung zur Integration von variablen Teigruhezeiten. Dabei werden die Teige von einem Kneter mit Mittenentleerung direkt in die Bottiche des Ruhesystems gegeben oder bei fahrbaren Bottichen mittels Hebekipper eingebracht. Innerhalb des Ruhesystems werden die Bottiche mit einem automatischen Transportsystem den Teigruheketten zugeführt. Nach Ablauf der Teigruhe übernimmt ein weiteres automatisches Transportsystem den Abtransport zu einem zweiten Hebekipper der den Teig der Verarbeitungslinie zuführt.

Das System arbeitet nach der Methode „first in, first out“ und es können unterschiedliche Teigruhezeiten in Abhängigkeit von Anzahl und Grösse der Teigruheketten ausgeführt werden. Vorteil sind längere Teigruhezeiten, die sich aber immer noch an den Taktzeiten der Knetung orientieren. Will man länger Teigruhezeiten, so geht das nur zu Lasten der Stundenleistung, denn der Knetprozess muss dazu Pausen einhalten.

4. Das Linear-Transport-System

Das Linear-Transport-System bietet den höchsten Stand der Automatisierungstechnik durch einen vollautomatischen Gesamtablauf. Es erlaubt eine individuelle Lösung der Aufgabenstellung bei grösstmöglicher Universalität der Anlage.

Ebenso ermöglicht das Linear-Transport-System innerhalb eines Systems mehrere Dosier-, Knet- und/oder Entleersysteme. Dies bedeutet, dass mehrere Rezepturen parallel in verschiedenen Knetern hergestellt werden können, um mehrere nachfolgende Linien mit unterschiedlichen oder mit gleichen Teigen zu bedienen. Dabei können entsprechend der Rezepturen unterschiedliche Teigruhezeiten eingehalten werden.
Den Transport innerhalb des Systems übernimmt ein Fahrroboter.

Der Prozessablauf der einzelnen Fahrbewegungen wird individuell für jede Problemlösung angepasst, dies ermöglicht grösste Flexibilität bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung.
Anpassungen der Software an geänderte Prozessparameter und die Überwachung der Steuerung können mittels integriertem Modem On-Line erfolgen. Diese Variabilität des Linear-Transport-Systems bietet eine ökonomische Teigbereitung bei maximaler Betriebssicherheit.

Bilder: foodaktuell. Text: Zusammenfassung des Referats von Dr. Ing. Theo Koch, Diosna, Osnabrück anlässlich der ersten Schweizer VdB-Fachtagung am 3.9.2007 in Morschach. Was ist VdB? Siehe: VdB – Netzwerk der Backwarenbranche