WEIHENSTEPHANER FORTBILDUNGSSEMINAR FÜR ABFÜLLTECHNIK Steigender Qualitätsanspruch & Kostendruck

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1 WEIHENSTEPHANER FORTBILDUNGSSEMINAR FÜR ABFÜLLTECHNIK Steigender Qualitätsanspruch & Kostendruck Grundlagen und aktuelle Forschungsergebnisse vertieft durch Berichte aus der Praxis. Der Qualitätsanspruch und der Kostendruck bei der Getränkeabfüllung steigen. Gleichzeitig wird zunehmend Flexibilität gefordert und die Bedeutung der Verpackung für den Kunden wächst. Die Entscheidungsträger bewegen sich in einem entsprechend starken Spannungsfeld zwischen Wirtschaftlichkeit und Verantwortung gegenüber Verbraucher und Gesetzgeber. Das Flaschenkellerseminar, das alljährlich im Dezember am Fraunhofer-Institut IVV Freising stattfindet so auch 2014 und vom Lehrstuhl für Lebensmittelverpackungstechnik (LVT) veranstaltet wird, versteht sich deshalb als Fortbildungsseminar für Getränkeabfülltechnik und wendet sich an technische Betriebsleiter und Abfüllleiter aus der Getränkebranche und auch an Fachleute aus der einschlägigen Maschinenbauindustrie. Den 44 Teilnehmern wurden an den beiden Seminartagen 16 Fachvorträge geboten. Im Folgenden werden die wesentlichen Inhalte einiger ausgewählter Fachvorträge in komprimierter Form wiedergegeben. Bild: Aktionsforum Glasverpackung 8 Getränke! Glas hochwertiger & ökologischer Packstoff für Getränke? Über die Herstellung von Behälterglas und die wichtigsten Eigenschaften von Glasflaschen referierter Harald Zimmermann von der Verallia Saint- Gobain Oberland AG in Bad Wurzach. Die Glashütte Oberland wurde im Jahr 1946 als Torfglashütte gegründet. Hier wurden anfangs nur Haushalts-Konservengläser gefertigt. Zehn Jahre später trat Dr. Wiegand als Gesellschafter und alleiniger Geschäftsführer in das Unternehmen ein. Und 1986 erfolgte dann der Börsengang. Im Jahr 1998 übernahm die französische Firma Companie de Saint- Gobain 96,7 % des Aktienkapitals. Dieser Konzern übernahm schließlich zahlreiche weitere europäische Glashütten und firmiert heutzutage unter der europäischen Marke Verallia (Glasallianz). Am Standort in Bad Wurzach werden täglich 460 t Behälterglas hergestellt, insbesondere Mehrwegflaschen für die Brauindustrie. Nach einem Überblick über das Herstellverfahren für Behälterglas, das Aufbereitungsverfahren für Altglas und die innerbetriebliche Energierück gewinnung ging der Referent ausführlich auf die innere Struktur des Glases ein. Die Eigenschaften des Glases ändern sich sehr stark mit der Temperatur. Das aufgeschmolzene Gemenge, aus dem die Glasbehälter gefertigt werden, durchläuft beim Abkühlen unterschiedliche thermodynamische Gleichgewichtszustände. Beim Unterschreiten der Schmelztemperatur findet keine Kristallisation statt, sondern die flüssige Schmelze wird unterkühlt und bildet dabei ein labiles Gleichgewicht aus. Während des weiteren Abkühlens erhöht sich dann die Viskosität des

2 Glases immer mehr, bis sich schließlich aus der zähen Flüssigkeit ein Festkörper bildet. Die Temperatur an diesem Phasenübergang wird als Transformationstemperatur oder auch als Einfriertemperatur bezeichnet. In physikochemischer Hinsicht handelt es sich also bei Glas um eine eingefrorene, unterkühlte Flüssigkeit. Scuffingringe Entstehung und Messsung Dipl.-Braumeister Christoph Nophut vom Lehrstuhl LVT berichtete über alte und neue Erkenntnisse zur Scuffingringbildung an Mehrweg-Bierflaschen. Bei der Markteinführung der Euro-Bierflaschen in den 1970er Jahren wurde noch keine Oberflächengestaltung gewählt, welche die Ausbildung von Verschließspuren berücksichtigte. Dem unschönen Oberflächenverschleiß wurde erst zehn Jahre später Rechnung getragen, indem die modifizierte Euroform 2 mit Reibe ringen ausgestattet wurde. Damit konzentrierten sich die Oberflächenverletzungen auf zwei erhabene Ringe am Glaskörper und die eingezogene Flaschenzarge bot damit auch einen Schutz für das Bauch- und Rückenetikett. Der Bildung von Scuffingringen liegen zwei Einflussparameter zugrunde: Einerseits der chemische Angriff der Weichlauge (NaOH) der Flaschenreinigungsmaschine und andererseits die mechanischen Beanspruchungen auf den Flaschenförderern. Die chemische Beanspruchung setzt bei ph- Werten >9 ein und bewirkt ein Herauslösen von Alkaliionen aus der aus Si-O-Bindungen bestehenden Glasmatrix. Wirkt die Lauge über längere Zeit auf das Behälterglas ein, kommt es auch zu einer Netzwerkauflösung des Glases, also zu einem oberflächlichen Materialabtrag. Durch den oberflächlichen Laugenangriff wird die Glasoberfläche geschwächt, so dass bei den mechanischen Einwirkungen auf den Förderstrecken dann Materialzerstörungen auftreten, die sich in Scuffingringen manifestieren. Um das äußerliche Aussehen der Glasflaschen möglichst lange in einem akzeptablen Rahmen zu halten, bieten sich verschiedene Maßnahmen an. In der Flaschenreinigungsmaschine sollte keine zu hohe Laugentemperatur vorliegen und bei betrieblichen Pausen oder Arbeits unterbrechungen sollten die Flaschen keinesfalls in der Weichlauge stehen gelassen, sondern aus der Maschine herausgefahren werden. Im Bereich der Flaschenförderer ist darauf zu achten, dass keine zu großen Staudrücke auf die Flaschen einwirken. Kurze und breite Förderabschnitte sind langen und schmalen Förderabschnitten vorzuziehen. Letztendlich sind aber die Kräfte, die zwischen den Flaschen untereinander sowie zwischen Flaschen und Führungsgeländern wirken, von der eingestellten Kettenschmierung abhängig. Die Kettenschmierung sollte so ausgelegt sein, dass ein Gleitreibungskoeffizient zwischen Glasflasche und Scharnierbandkette von 0,12 nicht überschritten wird. Grundsätzlich sind dem Füll- und Verschließaggregat vorgeschaltete Flaschenpufferstrecken in befülltem Betriebszustand zu halten, damit bei einer Störung das Zentralaggregat noch einige Minuten betrieben werden kann. Ist jedoch an einer dem Zen tralaggregat nachgeschal teten Stel le eine Betriebsunterbrechung gegeben, so sollten bei den vorgeschalteten Flaschenförderern die Antriebe abgestellt werden, um unnötige mechanische Belastungen zu vermeiden. Die dem Zentralaggregat nachgeordneten Flaschenpufferstrecken müssen immer in einem weitestgehend leeren, d.h. aufnahmebereitem Betriebszustand gehalten werden, damit im Falle einer Störung die Füllmaschine noch einige Minuten weiterarbeiten kann. Hier sind nur wenige tribologischen Beanspruchungen zu er-

3 Das Flaschenkellerseminar: Eine Plattform für den Fachdialog. Fachleute schätzen den Erfahrungsaustausch mit den Mitarbeitern des Lehrstuhls für Lebensmittelverpackungstechnik der TU München. warten. Ein kritisches Einzelaggregat ist erst wieder die Flaschen-Einpackmaschine, wo die Flaschen unter großem Staudruck in die Einlaufkabinette gedrückt werden. Ermittlung der Flaschenbeanspruchungen Im zweiten Teil seines Vortrags ging Dipl.-Braumeister Christoph Nophut vom Lehrstuhl LVT auf die Frage ein, wie in der Praxis die tribologischen Flaschenbeanspruchungen ermittelt werden können. Üblicherweise werden die Oberflächenbeschädigungen anhand der entstandenen Reibringhöhen ermittelt. An welchen Stellen innerhalb der Abfüllanlage die größten mechanischen Beanspruchungen auftreten, lässt sich mit verschiedenen Verfahren feststellen. Am einfachsten ist es, markierte Flaschen mehrmals bestimmte Förderabschnitte durchfahren zu lassen und hinterher die entstandene Reibringhöhe mit einem Messschieber zu bestimmen. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwändig, da damit gerechnet werden muss, dass die markierten Flaschen bis zu 100 mal durch den entsprechenden Förder abschnitt transportiert werden müssen. Außerdem müssen die Test flaschen auch vor jeder Messung durch die Flaschen reinigungsmaschine gefahren werden. Eine etwas einfachere Methode besteht darin, dass Testflaschen zunächst mit einer geschäumten Polystyrol-Folie gesleevt und dann in den zu untersuchenden Förderabschnitt eingestellt werden (MEBAK-Methode Band V aus dem Jahr 2002). Anhand der hierbei entstehenden Verletzungen der Sleevefolie in Gestalt von Druckstellen oder Einrissen kann dann eine visuelle Beurteilung erfolgen. Das Verfahren erlaubt allerdings nur eine subjektive Beurteilung der aufgetretenen tribologischen Beanspruchungen. Vorteilhaft ist dieses Verfahren allerdings dann, wenn es darum geht, die auftretenden Reibungen zwischen Glasflaschen und Einteilschnecken von Karussellaggregaten (Füllmaschine, Etikettiermaschine) zu beurteilen. Hier werden die Flaschen nicht auf Höhe der Reiberinge sondern im zylindrischen Bereich, also zwischen den Reiberingen beansprucht. In der Kunststoffoberfläche von Einteilschnecken befinden sich häufig eingelagerte Schmutz partikel oder auch kleinste Glassplitter, die dann ganz charakteristische Kratzspuren auf der Glasoberfläche hinterlassen. Zwischenzeitlich gibt es auch elektronische Prüfgeräte, mit denen die Kräfte zwischen den Flaschen gemessen werden können. Hierbei handelt es sich um zylindrische Prüfkörper, die den gleichen Durchmesser wie die zu untersuchende Flaschentype aufweisen. Unter der Oberfläche dieser Prüfkörper befindet sich eine Vielzahl von Druck- und Bewegungssensoren, deren Messwerte elektronisch erfasst und an einen außenstehenden Empfänger ausgelesen werden. Damit können die wirksamen Kräfte und auch die Bewegungsrichtungen während des Transports durch einen kompletten Förderabschnitt ermittelt werden. Das Messgerät kann jedoch nicht durch Einzelaggregate gefahren werden. Allerdings ist es nicht ganz einfach, aus der Fülle von Messwerten dann konkrete Rückschlüsse auf die dadurch bedingte Scuffingbildung zu ziehen. Abschließend berichtete Nophut über Untersuchungsergebnisse, die in einer deutschen Brauerei gewonnen werden konnten, die eine 0,5-l-Individualflasche verwenden. Es zeigte sich, dass sich nach 25 Flaschenumläufen durch die gesamte Abfüllanlage Reibringhöhen zwischen 2,2 und 2,4 mm Höhe einstellten. Nach unterschiedlichen Umlaufzahlen wurden dann an Stichproben die Innendruckfestigkeitswerte bestimmt (1-Minuten- Innendruckfestigkeit nach DIN ISO 7458). Wie sich auch schon in früheren Untersuchungen gezeigt hat, war zu erkennen, dass die Mittelwerte der Festigkeitswerte mit zunehmender Reibringhöhe nicht weiter absinken. Nach etwa fünf Umläufen lagen dann die Innendruckfestigkeitswerte konstant bei rund 15 bar. Scuffing beschädigt zwar das äußere Erscheinungsbild von Glasflaschen, die Festigkeitswerte werden jedoch nicht negativ beeinflusst. Energiedatenerfassung und -auswertung in der Getränkeabfüllung Über dieses derzeit sehr aktuelle Thema der Energiedatenerfassung referierte Dipl.-Ing. Isabel O sterroth vom Lehrstuhl LVT. Seit dem Jahr 2000 haben sich die Stromkosten für industrielle Abnehmer fast verdreifacht. Gemäß einer Zertifizierung nach ISO müssen Unternehmen energiebezogene Leistungen überwachen, messen und anhand angemessener Energieleistungskennzahlen periodisch erklären. Geeignete Kennzahlen können historischer Art sein, beispielsweise aufs Kalenderjahr bezogene Verbrauchszahlen, sie können aus Modellierungen berechnet werden oder auch als vergleichende Kennzahlen mit Produktionskennzahlen verknüpft werden. In der Brau- und Getränkeindustrie erfolgt die Verknüpfung oft mit der im betrachteten Zeitraum produzierten Verkaufsbiermenge, also in kwh/hl, oder mit der Anzahl getätigter Füllungen, also in kwh/1000 Fl. Letztendlich geht es immer darum, die Energieeffizienz kontinuierlich zu erhöhen und die Verbrauchszahlen im Rahmen eines Benchmarkings mit Referenzwerten der jeweiligen Industriebranche zu vergleichen. Die Schwierigkeiten, die sich in der Getränkeindustrie auftun, bestehen darin, dass in aller Regel unterschiedliche Packmittel und auch Verpackungsgrößen verarbeitet wer- 10 Getränke!

4 den. Ein Bezugswert in kwh/hl ist nur dann mit Ergebnissen aus anderen Brauereien vergleichbar, wenn immer das gleiche Gebindevolumen zugrunde gelegt wird. In deutschen Brauereien dominiert die Packungsgröße 0,5 l, was das Berechnen der Kennzahlen erleichtert. Bezieht man die Kennzahlen auf die Anzahl an getätigten Füllungen, dann können diese in der Brunnen- und Limonadenindustrie zwischen 0,25 l und 1,5 l Füllvolumen liegen. Dies hat zur Folge, dass zu jeder Energiekennzahl das zugrunde liegende Packungsvolumen und auch die eingesetzte Umverpackung angegeben werden müssen. Speziell in der Getränkeabfüllung kommt noch ein weiteres Problem hinzu: Ein elektrischer Energieverbrauch liegt nicht nur während der Produktionszeit vor, sondern auch dann, wenn die Anlage steht und sich im Bereitschaftsmodus befindet. Betrachtet man Flaschen- und Kastenreinigungsmaschinen, kann man feststellen, dass während einer Betriebsbereitschaftszeit fast genauso viel elektrische Energie benötigt wird wie während der Betriebszeit. Ähnliches ist bei Flaschen- und Kastenförderanlagen zu beobachten, wenn diese während eines Anlagenstillstands nicht abgeschaltet werden. Bei einer Abfüllanlage für 1,5-l- PET-Einwegflaschen ließ sich der Bereitschafts-Stromverbrauch durch Abschalten einzelner Antriebe um rund 15 % verringern. Betrachtet man in einer solchen Anlage den elektrischen Energieverbrauch über eine ganze Produktionswoche, so zeigt sich, dass rund ein Drittel des verbrauchten Stroms auf Zeiten entfällt, in denen die Füllmaschine überhaupt nicht produziert, sondern im Bereitschaftsmodus verharrt. Das vielfach zur Ermittlung der Produktivität verwendete OEE-Kennzahlensystem (O verall Equipment Effectiveness) lässt sich eins zu eins in ein Kennzahlensystem für den elektrischen Energieverbrauch umwandeln. Von dem im Betrachtungszeitraum gemessenen Energieverbrauch werden die Verbräuche während geplanter Stillstandszeiten, während Anlagenstörungen und bedingt durch Qualitätseinbußen in A bzug gebracht und daraus der Energieverbrauch während der produktiven Betriebszeit errechnet. In Analogie zur Produktivitätsberechnung erhält man dann auch eine Kennzahl für die elektrische Energieeffizienz. Spezifikation neuer Anlagentechnik Die hohen Investitionskosten von 5-10 Mio. für neue Getränkeabfüllanlagen machen eine sehr sorgfältige Planung und Auftragsvergabe zwingend erforderlich. Dr. Tobias Voigt vom Lehrstuhl LVT machte deutlich, wie ein entsprechender Werkvertrag ausgestaltet werden kann. Seitens des Auftraggebers, also der Brauerei oder dem Getränkehersteller, ist zunächst ein sogenanntes Lastenheft gemäß DIN zu erstellen. Dieses enthält die festgelegte Gesamtheit der Forderungen an die Lieferungen und Leistungen des Auftragnehmers innerhalb eines bestimmten Projekts. Anhand dieses Lastenhefts erstellt der Auftragnehmer, also der Maschinenund A nlagenlieferant, ein sogenanntes Pflichtenheft, in dem die technischen Festlegungen mit der Betriebsund Wartungsumgebung verknüpft sind. Darin sind auch Garantie angaben READYKEGS SOFORT VOM LAGER MIT IHRER BESCHRIFTUNG. SIMPLY THE FASTEST. Direkt ab Lager verfügbar Individuelle Kopfringprägung Erhältlich schon ab geringen Stückzahlen Bewährte FRANKE Qualität mit 30 Jahren Garantie Tel Getränke!

5 12 Getränke! enthalten, welche die Produktivität der Gesamtanlage kennzeichnen (z.b. Anlagenliefergrad oder Anlagenwirkungsgrad). Der Auftragnehmer muss dann dem Auftraggeber das Werk innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne mangelfrei verschaffen. Der Werkvertrag beinhaltet einen mit der Aufbauplanung verknüpften Zahlungsplan, detaillierte Ausführungsvorschriften, ein Groblayout mit deutlich hervorgehobenen Schnittstellenabgrenzungen, eine Sortimentsvorgabe (Getränke, Primär- und Sekundärverpackungen), alle technischen Daten einschließlich der zu erwartenden Verbrauchswerte sowie eine Preiszusammenstellung. Eine exakte Schnittstellenabgrenzung ist immer dann erforderlich, wenn die Anlage von unterschiedlichen Herstellern errichtet oder auch mit bereits vorhandenen Anlagenkomponenten des Auftraggebers verknüpft wird. Die wichtigsten Anlagenkenndaten können unter Zugrundelegung der Norm DIN 8784 (Mindestangaben und auftragsbezogene Angaben) beschrieben werden. Für die Abgabe von Garantiekennzahlen ist die Norm DIN 8782 (Begriffe für Abfüllanlagen und einzelne Aggregate) heranzuziehen. Wichtig ist, dass allen dem Zentralaggregat vor- und nachgeschalteten Einzelaggregate in Bezug auf ihre Ausbringung angemessen überdimensioniert werden. In Betrieben mit hohem Fremdflaschenanteil ist es unter Umständen sogar erforderlich, die Entpalettiermaschine und die Auspack maschine mit der doppelten Ausbringung gegenüber der Füllmaschine zu konzipieren. Die Flaschenförderer zwischen den Einzelaggregaten müssen hinsichtlich ihrer Pufferkapazität, also ihrer maximalen Belegungszahl, und ihrer effektiven Pufferzeit gekennzeichnet werden. Als behältertyp abhängige Pufferzeit wird diejenige Zeitspanne definiert, die eine nach- bzw. vorgeschaltete Maschine weiterarbeiten kann, bis sie durch den Stillstand einer weiter vom Zentralaggregat entfernten Maschine in Mangel- oder Stauzustand gebracht wird und somit selbst zum Stillstand kommt. Bei Inspektionsmaschinen, wie beispielsweise Leerflaschen- und Vollflaschen-Inspektionsmaschinen, müssen deren Erkennungsgrad und Fehlausleitungsrate angegeben werden. Unter Erkennungsgrad ist der prozentuale Anteil in zutreffender Weise als fehlerhaft erkannter Flaschen bezogen auf alle fehlerhaften Flaschen zu verstehen. Die Fehlaussortierrate kennzeichnet den prozentualen Anteil der von einer Kontrolleinrichtung fälschlicherweise ausgeleiteten Verpackungen zur Gesamtzahl der kontrollierten, fehlerfreien Verpackungen. Für Maschinentests können Testflaschen entsprechend der Norm DIN 8784 eingesetzt werden. In Abfüllanlagen, die unterschiedliche Primär- und Sekundärverpackungen verarbeiten müssen, sind Angaben über die erforderliche Zeitdauern der Umstellungen und den hierfür erforderlichen Personalbedarf abzugeben. Der Werkvertrag beinhaltet einen mit der Aufbauplanung verknüpften Zahlungsplan, detaillierte Ausführungsvorschriften, ein Groblayout mit hervorgehobenen Schnittstellenabgrenzungen, eine Sortimentsvorgabe (Getränke, Primär- und Sekundärverpackungen), alle technischen Daten einschließlich der zu erwartenden Verbrauchswerte sowie eine Preiszusammenstellung. Auszug aus dem Vortrag von DR. TOBIAS VOIGT, Lehrstuhl LVT Informationstechnologie Im zweiten Teil der Präsentation von Dr. Tobias Voigt vom Lehrstuhl LVT wurde auf die Informationstechnologie eingegangen. Allgemein dient eine Betriebsdatenerfassung (BDE) der Erfassung und Ausgabe betrieblicher Daten in maschinell verarbeitbarer Form. Die Daten werden dabei automatisch oder manuell erfasst, um sie am Ort ihrer Verarbeitung zur Verfügung zu stellen. Die Betriebsdatenerfassung ist eine Voraussetzung für ein Fertigungsmanagementsystem, auch als Manufacturing Execution System (MES) bezeichnet. Ein MES zeichnet sich gegenüber ähnlich wirksamen Systemen, wie beispielsweise dem Enterprise Resource Planning (ERP), durch die direkte Anbindung an die Automatisierung aus und ermöglicht eine zeitnahe Kontrolle und Steuerung der Produktion. Der Planungsablauf erfolgt auch hier anhand eines Lastenhefts des Auftraggebers und eines Pflichtenhefts des Auftragnehmers. Das Lastenheft enthält die Ist-Situation, die Zielsetzung, die gewünschten Funktionen und die Systemarchitektur. Zu den gewünschten Funktionen gehören beispielsweise die Produktionsplanung und -steuerung, die Cargenund Auftragsverfolgung, eine Prozessvisualisierung, eine Messdatenaufzeichnung einschließlich der Energieverbrauchswerte, eine Effizienzanlyse der Abfüllanlage, eine Auswertungsfunktion einschließlich Berichtswesen sowie eine Instandhaltungsplanung und -steuerung. Die Systemarchitektur beschreibt das eingesetzte informationstechnologische Netzwerk, die internen und externen Schnittstellen sowie die sogenannte Hardware. Mit einer derartigen Systemeinführung in Abfüllanlagen verfolgt man folgende Ziele: Eine Effizienzsteigerung der Abfüllanlage, eine umfassende Qualitätssicherung und eine Verbesserung des Produktionsablaufs. Das vom Auftragnehmer zu erstellende Pflichtenheft enthält eine nachvollziehbare Beschreibung der konkreten Umsetzung mit allen Pflichten von Lieferanten und Kunde. Die technische Umsetzung beschreibt die Systemplattform, das eingesetzte Bussystem, die Standardsoftware, die Datenbankmechanismen sowie alle Schnittstellen mit Protokoll und Dateneingabe. Anhand detaillierter Funktionsbeschreibungen werden alle Workflows, konkrete Visualisierungs- und Berichtslayouts und die Bedienung dokumentiert. Schließlich enthält das Pflichtenheft auch die Preisbasis und den Projektplan. Empfehlenswert dazu ist eine Konformitätserklärung für die Maschinen und das IT-S ystem entsprechend der am Lehrstuhl LVT entwickelten Weihenstephaner Standards (WS). Diese Maschinensteuerungen verfügen dann über WS-BDE- Schnitt stellen und ermöglichen die Kommunikation über die minimal geforderten Befehlssätze. Die physikalischen Schnittstellen sind in XML- Gerätebeschreibungsdateien dokumentiert (Extensible Markup Language). Die Funktionsfähigkeit der physikalischen Schnittstelle kann mithilfe eines WS-Testtools überprüft

6 werden. Dabei stellt sich heraus, ob alle Maschinen auch alle geforderten Pflichtdatenpunkte bereitstellen. PET bottle-to-bottle Recycling in Europa Über die Voraussetzungen und Verfahren eines Recyclingsystems für PET-Flaschen referierte Dr. Frank Welle vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV). Im Jahr 2013 wurden weltweit betrachtet von allen PET-Verpackungen 36 % für Mineral- und Tafelwasser und 33 % für Limonaden verwendet. Innerhalb Europas wurden etwa t PET-Flaschen eingesammelt, was einer Rücklaufquote von rund 56 % entspricht. Für ein wirtschaftliches PET-Recycling erfüllt der Packstoff PET alle wesentlichen Voraussetzungen. Es existieren gut etablierte Sammelsysteme, PET ist kaum additiviert, die PET-Rohstoffe sind generell für den Lebensmittelkontakt zugelassen und PET ist ein vergleichsweise inertes Polymer, welches nur geringe Wechselwirkungen mit Füllgütern eingeht. Das PET-Recyclingverfahren kann zunächst ein konventionelles Verfahren sein, welches die Prozessschritte Sortieren, Zerkleinern, Waschen und Trennen umfasst. Um ein lebensmitteltaugliches Recyclat zu erzeugen, ist ein weiterer Verarbeitungsschritt erforderlich, welcher auch als Super-clean-Recyclingprozess bezeichnet wird. Mithilfe eines im Polymer verbleibenden Katalysators werden zunächst bei Temperaturen von C überschüssiges Ethylenglycol und Wasser ausgetrieben und gebrochene Polymerketten wieder miteinander verknüpft. Die dabei gebildeten PET-Pellets werden danach in einem Inertgasstrom und bei C über sechs Stundenlang einer Festphasenkondensation unterworfen. Nach diesem S uper-clean-verfahrensschritt gewinnt man dann praktisch PET-Neuware. Bedingt durch die Verlängerung der Polymerketten erhöht sich auch die für die Weiterverarbeitung wichtige Viskosität der PET-Schmelze. PET-Flakes, die einem Recyclingprozess zugeführt werden, sind nie homogen kontaminiert. Die Kontaminanten befinden sich nur in der Oberfläche der Flakes. Bei Schicht dicken der Flakes von etwa 300 µm sind oberflächlich nur rund 10 µm kontaminiert. Aus diesem Grund wird bei einer Temperatur von 180 C innerhalb von 5 min. eine 95 %-<ige und bei 15 min. eine 97 %-ige Dekontamination erreicht. Bei den dickeren PET-Pellets dauert das Dekontaminieren wesentlich länger. Eine Stunde Behandlungszeit bei 180 C bewirkt eine 43 %-ige und fünf Stunden Behandlungszeit eine 87 %-ige Dekontamination. Beim Super-clean -Recycling wird die Oberfläche der Flakes in einer Stärke von ungefähr 15 µm abgelöst, was einen Materialverlust von etwa 10 % mit sich bringt. Das Abtragen der Materialoberfläche erfolgt mit Natronlauge bei einer Temperatur von C und dauert im Inertgasstrom 3-5 Stunden. Die dabei entstehenden Super-clean -Flakes werden anschließend einem 1-4 min. dauernden Extrusionsprozess unterworfen. Unter Vakuum und bei Temperaturen von > 280 C werden dann die PET-Flakes zu PET-Pellets extrudiert. Bei einem anderen Recyclingverfahren wird ein PET-Mischkondensat aus ursprünglichem Präpolymer und gewaschenen Recyclat-Flakes hergestellt. Das Recyclat wird zunächst unter Zugabe von Ethylenglycol bei Temperatur zwischen 260 und 280 C depolymerisiert und dann über einen im Bypass geschalteten Extruder der Schmelzkondensation des Präpolymers beigegeben. Unter diesen verfahrenstechnischen Bedingungen bilden sich dann PET-Pellets mit erhöhter Viskosität. Der zulässige R ecyclatanteil liegt bei 30 %. Die PET- Getränke! Techn. & Market., 147 x 192 mm, CC-de24-AZ021 02/15 Genauso frisch wie Ihr Produkt: Fülltechnik von krones. Anuga FoodTec 2015 Köln, März Halle 8.1, Stand A020/B039

7 14 Getränke! Pellets werden anschließend bei Temperaturen zwischen 180 und 230 C unter Inertgas mindestens sechs Stunden lang einer Festphasenkondensation unterzogen. Im Ergebnis erhält man dann recyclathaltige PET-Neuware. Reinigungseffizienz nach Challenge-Test Technische Universität München Die in Italien ansässige Behörde European Food Safety Authority (EFSA) hat eine Vielzahl von Bewertungskriterien für den Einsatz von recyclathaltigem PET ausgearbeitet. Die Reinigungseffizienz eines Recyclingprozesses wird dabei mit einem sogenannten Challenge-Test unter Zugrundelegung einer Worst-case-Kontamination ermittelt. Die noch vorhandenen Restkonzentrationen nach dem Challenge-Test werden in den Oberflächen von PET-Mineralwasserflaschen ANALYTIK untersucht. Der Beurteilung der maximal zulässigen BERATUNG Migrationswerte erfolgt dann nach drei Szenarien: Kleinkinder, Heranwachsende FORSCHUNG und Erwachsene. Technische Technische Universität Universität München München Im eingesetzten Recyclat darf nicht mehr als 5 % der PET-Flaschen aus BERATUNG Non-food-Anwendungen stammen. Die Worst-case-Konzentration für FORSCHUNG missbräuchlich genutzte PET-Flaschen liegt bei 3 ppm im Eingangsmaterial. HYGIENIC DESIGN Erfahrungen haben gezeigt, dass 0,03 bis 0,04 % der gesammelten PET-Flaschen missbräuchlich genutzt wur- PILOTBRAUEREI den. Die höchste Kontamination mit 6750 ppm erreicht man in PET-Flakes, die in Toluol getaucht wurden. Nach einem Super-clean-Prozess verbleibt dann eine Restkonzentration von 1,4 bis 2,7 ppm. Für lebensmitteltypische Substanzen, wie beispielsweise die Aromakomponente Limonen, wird eine Akkreditierung zulässige nach Maximalkonzentration DIN EN ISO/IEC 17025:2005. Analytische Qualitätssicherung Bayern (AQS). von 20 ppm angegeben. Die durchschnittliche Limonen-Konzentration Zertifikat gem. TrinkwV liegt bei 2,9 ppm. Seitens der EFSA wird angenommen, dass aus Mineralwasserflaschen migrierende Substanzen physiologisch unbedenklich sind, wenn die Exposition nicht größer als 0,0025 µg pro kg Körpergewicht ist. Legt man die Annahme zugrunde, dass Kleinkinder 0,75 l Mineralwasser aus PET-Flaschen konsumieren, die zu 100 % aus PET-Recyclat hergestellt wurden, dann lässt sich aus Migrationsmodellen für Mineralwasser ein Migrationsgrenzwert von 0,1 µg/l ableiten. Nach derzeitigem europäischem Recht müssen PET-Recycler entsprechend der einschlägigen EU-Reycling-Regula tion 282/2008 einen Zulassungsantrag bei der EFSA einreichen. Bislang wurden 97 Petitionen auf Zulassung eingereicht und davon 86 vorläufig positiv bewertet. Es ist damit zu rechnen, dass noch in diesem Jahr eine Veröffentlichung der von der EFSA autorisierten PET-Recycler erfolgen wird. Zwischenzeitlich gilt weiterhin noch nationales Recht. Forschungszentrum Weihenstephan für Brau- und Lebensmittelqualität NEUTRAL UNABHÄNGIG KOMPETENT HYGIENIC DESIGN PILOTBRAUEREI Forschungszentrum Weihenstephan für für Brau- Akkreditierung Brau- und nach DIN und EN Lebensmittelqualität ISO/IEC 17025:2005. Analytische Qualitätssicherung Bayern (AQS). Zertifikat gem. TrinkwV NEUTRAL UNABHÄNGIG KOMPETENT ANALYTIK BERATUNG FORSCHUNG Alte Akademie 3 D Freising Tel / Telefax 08161/ blq@wzw.tum.de HYGIENIC DESIGN PILOTBRAUEREI Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005. Analytische Qualitätssicherung Bayern (AQS). Zertifikat gem. TrinkwV RoboFill Ein Konzept für die hochflexible und individualisierte Getränkeabfüllung Über die Auswirkungen der sogenannten 4. industriellen Revolution auf die Getränkeindustrie referierte Dipl.-Ing. Romy Eichler vom Lehrstuhl LVT. Historisch betrachtet gab es in der Vergangenheit drei industrielle Revolutionen. Die erste Revolution fand Ende des 18. Jahrhunderts mit der Einführung mechanischer Produktionsanlagen statt. Wasser- und Dampfkraft wurden für den Antrieb von Maschinen eingesetzt. Mit Beginn des 20. Jahrhunderts begann dann die zweite Revolution, die sich durch die Einführung einer arbeitsteiligen Massenproduktion mithilfe elektrischer Energie auszeichnete. Mit Beginn der 1970er Jahre startete dann die dritte Revolution, bei welcher durch Alte Akademie Alte Akademie 3 D D Freising Freising Tel /71 Tel / Telefax / Telefax 08161/ blq@wzw.tum.de blq@wzw.tum.de den Einsatz von Elektronik und Informationstechnologie eine weitere Automatisierung der Produktionsprozesse vorangetrieben wurde. Heutzutage stehen wir am Anfang der vierten industriellen Revolution, durch welche die Warenproduktion auf Basis cyber-physischer Systeme und, durch das Internet getrieben, immer stärker individualisierte Produkte hervorbringt. Kennzeichen dieser Industrieproduktion sind eine hoch flexibilisierte Serienproduktion, eine automatische Produktion von Kleinstchargen sowie eine weitreichende Einbindung von Kunden und Geschäftspartnern in die Wertschöpfungsprozesse. Die vernetzten Produktionssysteme bestehen dabei aus physischen Objekten, wie Maschinen, Automatisierungskomponenten und Werkstücken, aus Datenspeichern und dynamischen Informationsnetzwerken sowie aus Diensten, Apps und Algorithmen. Man spricht dann von Cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS) mit vollständiger digitaler Repräsentation der Produktion und digitalem Produktgedächtnis. Die Produktionssteuerung selbst erfolgt dabei dezentral durch das intelligente Produkt. Auslöser für die Entwicklung der CPPS sind eine wachsende Nachfrage nach individualisierten Produkten, der Boom des Internet-Fachhandels, die fortschreitende Urbanisierung, welche neue Versorgungsmöglichkeiten erfordert, die immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen sowie eine zunehmende Marktdynamik. Daneben besteht aber auch der Wunsch, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, beispielsweise durch einen Direktvertrieb oder eine gemeinsame und flexible Nutzung von Produktionsinfrastrukturen (Lohnabfüllung), eine enge Vernetzung mit Lieferanten und eine enge Zusammenarbeit zwischen Maschinenlieferanten und Anlagenbetreibern. Das Forschungsprojekt RoboFill des Lehrstuhls LVT hat das Ziel, ein Referenzmodell für eine produktgesteuerte, individualisierte Getränkeproduktion zu entwickeln. Dabei geht es um Konzepte für sicheren Datenaustausch, sichere Datenspeicherung und Datenbereitstellung. Es werden standardisierte Kommunikationsschnittstellen für Maschine und Dienste entwickelt und eine praxistaugliche Demonstrationsanlage für das Abfüllen individualisierter Getränke aufgebaut. Diese Anlage stellt eine Beispielapplikation für die Distribution mit Kundenschnittstellen dar, einschließlich des Aufbaus eines Kundenportals. Prof.Dr.H.V.