Haben Pulvermischbetriebe, die mit Schüttgutcontainermischern arbeiten, gegenüber rohrbehafteten Pulvermischbetrieben Nachteile?
Containerbasierte Mischsysteme können Umfüllschritte reduzieren und die Produktionslogistik zeitlich entkoppeln. Ihre Nachteile liegen jedoch häufig weniger im eigentlichen Mischprozess als im Aufwand für Behältermanagement, Reinigung, Transport und präzises Andocken.
Ein wesentlicher Nachteil ist der hohe Platzbedarf. Ein Betrieb benötigt nicht nur Container mit vorbereiteten Rohstoffchargen und Behälter mit fertig gemischtem Produkt, sondern auch ausreichend Fläche für leere, gereinigte und noch zu reinigende Container. Saubere und verschmutzte Behälter müssen in der Praxis getrennt gelagert, bewegt und dokumentiert werden. Zusätzlich sind Verkehrs- und Sicherheitsflächen für Stapler, fahrerlose Transportsysteme, Bedienpersonal, Andockstationen und gegebenenfalls Reinigungsanlagen einzuplanen. Der tatsächliche Flächenbedarf umfasst deshalb nicht nur die Grundfläche eines IBC, sondern auch Zugangswege, Rangierflächen, Wartungsräume und die für Fördertechnik erforderlichen Bewegungsräume.
Damit verbunden ist ein erheblicher Kapitalbedarf. Eine containerbasierte Anlage arbeitet nur dann ohne längere Wartezeiten, wenn ausreichend viele IBCs gleichzeitig verfügbar sind. Während ein Container befüllt wird, befindet sich ein weiterer im Mischprozess, ein anderer wird entleert, abgefüllt, transportiert oder gereinigt. Weitere Behälter dienen als Puffer für Rohstoffe und Fertigprodukte. Die erforderliche Anzahl ergibt sich deshalb nicht allein aus Chargengröße und Mischerleistung, sondern aus dem vollständigen Zeitbedarf der Prozesskette. IBC-Lösungen verursachen neben der Anfangsinvestition für die Container zusätzliche Kosten für Lagerung, Wartung, Reinigung, Kennzeichnung und Logistik.
Die Behälter müssen zudem sehr präzise und dauerhaft gleichförmig gefertigt sein. Entscheidend sind nicht nur das Nennvolumen und die äußere Behälterform, sondern auch die Lage und Maße von Füßen, Auflageflächen, Einfüll- und Auslaufstutzen, Dichtflächen, Ventilen sowie die Form des Konus. Bereits geringe geometrische Abweichungen können beim automatisierten Andocken zu Problemen führen. Bei der Handhabung mit FTS, Rollenbahn, Hubwerk oder Gabelstapler muss jeder IBC zuverlässig aufgenommen, transportiert, abgesetzt, ausgerichtet und angeschlossen werden können. Diese Wiederholgenauigkeit ist konstruktiv und organisatorisch anspruchsvoll und stellt einen wesentlichen Erfolgsfaktor der Gesamtanlage dar.
Ein weiterer, häufig unterschätzter Nachteil ist die Transportzeit zwischen den einzelnen Prozessstationen. In der Anlagenplanung wird oft in erster Linie die Mischzeit betrachtet. Tatsächlich benötigt ein Container Zeit für die Bereitstellung, die Aufnahme durch Gabelstapler oder FTS, die Fahrt zur Station, mögliche Wartezeiten vor der Station, die millimetergenaue Positionierung, das Andocken, das Öffnen und Schließen der Armaturen, das Befüllen oder Entleeren, das Abdocken und den Weitertransport. Der Engpass einer containerbasierten Anlage kann deshalb nicht der Mischer selbst sein, sondern die Behälterlogistik. IBC-Blender werden in der Praxis häufig mit Palettenhubwagen oder Gabelstaplern beschickt.
Besonders zeitkritisch ist die präzise Positionierung an Mischern, Andockstationen, Waagen, Abfüllanlagen und Entleerstationen. Ein IBC muss nicht nur ungefähr am vorgesehenen Ort stehen. Sein Stutzen, seine Dichtfläche oder seine Aufnahmeelemente müssen exakt zur jeweiligen Prozessstation ausgerichtet sein. Automatisierte Systeme benötigen dafür definierte Referenzflächen, Führungselemente, Hebevorrichtungen, Sensorik und häufig eine zusätzliche Feinpositionierung. FTS können Container automatisch an Prozessstationen bereitstellen, aber das Zentrieren, Anheben und sichere Andocken bleiben eigenständige Prozessschritte mit relevantem Zeitbedarf.
Auch die Reinigung wird häufig zu optimistisch eingeschätzt. Zwar kann ein abnehmbarer Container außerhalb der Mischstation gereinigt werden, sodass die Mischstation selbst schneller wieder für den nächsten Auftrag zur Verfügung steht. Gleichzeitig entsteht jedoch für jeden IBC ein zusätzlicher Reinigungs-, Trocknungs-, Prüf- und Freigabeprozess. Bei häufigen Rezepturwechseln müssen genügend saubere Behälter vorgehalten werden. Die Kapazität der Reinigungsanlage muss zur Produktionsfrequenz passen, und gereinigte Container müssen wieder zuverlässig in den Materialfluss zurückgeführt werden. IBC-Reinigungsstationen können Behälter manuell per Gabelstapler aufnehmen oder über Rollen- beziehungsweise Kettenförderer zuführen.
Ein besonders kritischer Nachteil betrifft Containermischer, bei denen ein Mischwerkzeug von oben in den Behälter einfährt oder bei denen eine Mischstation über eine Schwenkbewegung angedockt wird. Damit das Werkzeug eintauchen und wieder herausfahren kann, benötigen solche Systeme eine große offene Behälterfläche beziehungsweise große Anschlussflansche und Dichtflächen. Gerade beim Öffnen, beim Einfahren in die Schüttung und beim Ausfahren des Mischwerkzeugs werden feine Pulverpartikel aufgewirbelt. Diese Stäube lassen sich in der Praxis nicht vollständig absaugen oder erfassen, weil sich die Staubwolke innerhalb und oberhalb der großen Öffnung ausbreitet und sich die Geometrie während der Bewegung verändert.
Dadurch kann die Arbeitsumgebung dauerhaft mit feinen Pulverresten belastet werden. Das ist bei staubenden Produkten nicht nur ein Thema der Betriebshygiene und des Reinigungsaufwands. Je nach Produkt kann es auch die Bedienersicherheit, das Allergenmanagement, den Geruchsschutz, die Kreuzkontaminationskontrolle und die Einhaltung von Expositionsgrenzwerten beeinträchtigen. Besonders bei toxischen, sensibilisierenden, hochwirksamen oder stark riechenden Pulvern ist eine vollständige Beherrschung solcher offenen Übergabestellen schwierig. Eine lokale Absaugung kann die Staubfracht deutlich reduzieren, ersetzt aber keine vollständig geschlossene Produktführung.
Hinzu kommt, dass sich an großen Anschlussflanschen, Dichtflächen, Deckeln und konstruktiven Übergängen kleine Mengen Pulver ablagern können. Diese Rückstände gelangen nicht immer mit derselben Intensität in den aktiven Mischbereich. Sie können daher unvollständig durchmischt sein, beim nächsten Prozessschritt freigesetzt werden oder bei einem Produktwechsel zu Kreuzkontamination führen. Je kritischer die Rezeptur, desto wichtiger werden totraumarme Konstruktionen, gut zugängliche Dichtflächen, reproduzierbare Andockabläufe und eine validierbare Reinigung.
Zusammengefasst sind Containermischer besonders attraktiv, wenn geschlossene Produktführung, häufige Produktwechsel und eine zeitlich entkoppelte Produktionslogistik wichtiger sind als maximale Leistung pro Quadratmeter. Ihre Nachteile liegen im Bedarf an vielen präzise gefertigten Behältern, in zusätzlichen Lager- und Reinigungsflächen, in Investitionen für Container und Fördertechnik sowie im oft unterschätzten Zeitaufwand für Transport, Warten, Positionieren und Andocken. Bei Containermischern mit von oben einfahrendem Mischwerkzeug kommt zudem das Risiko hinzu, dass Staub beim Öffnen, Einfahren und Ausfahren nicht vollständig aufgefangen werden kann und die Arbeitsumgebung belastet. Eine wirtschaftliche und sichere Auslegung sollte deshalb nicht nur Mischzeit und Chargengröße betrachten, sondern den vollständigen Behälterumlauf, die Staub- und Containment-Anforderungen, die Reinigungsstrategie sowie die tatsächlichen Transport- und Wartezeiten bewerten.
Aus den genannten Gründen empfiehlt amixon®, vor der Entscheidung für ein containerbasiertes Mischkonzept Referenzbetriebe zu besuchen und deren praktische Erfahrungen in die eigene Planung einzubeziehen. Besonders wertvoll sind dabei Einblicke in den tatsächlichen Behälterumlauf, den Platzbedarf für saubere und ungereinigte Container, die Reinigungskapazitäten, die Dauer von Transport- und Andockvorgängen, die erforderliche Genauigkeit bei der Positionierung sowie den Personal- und Automatisierungsaufwand.
Auf dem Papier wirken containerbasierte Mischanlagen häufig sehr effizient, weil Befüllen, Mischen, Entleeren, Reinigen und Abfüllen zeitlich entkoppelt werden können. In der Praxis entscheidet jedoch die gesamte Prozesskette über die Leistungsfähigkeit. Dazu gehören die Anzahl verfügbarer Behälter, die Zuverlässigkeit der Fördertechnik, die Wartezeiten an Misch-, Reinigungs- und Abfüllstationen, die Qualität der Andocktechnik, die Reinigbarkeit der Container und die tatsächliche Misch- und Austragsqualität mit dem Originalprodukt. Referenzanlagen zeigen, welche organisatorischen und technischen Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit die erwarteten Vorteile auch im täglichen Betrieb erreicht werden.
Wenn die Pulverlogistik bereits auf Standard-Schüttgutcontainern basiert, favorisiert amixon® containerunterstützte Mischsysteme, bei denen Norm-IBC als Vorlage- und Aufnahmebehälter eingesetzt werden und der eigentliche Mischprozess in einem Konusmischer der Baureihe AM stattfindet. Der Standardcontainer dient dabei für Chargierung, Transport, Zwischenlagerung und Aufnahme des fertigen Produkts, während der Konusmischer als stationärer, präzise kontrollierter Mischraum arbeitet.
Dieses Konzept vermeidet die Nachteile eines klassischen Containermischers, bei dem ein Mischwerkzeug von oben in einen großflächig geöffneten Behälter einfahren muss. Bei staubenden Produkten kann sich beim Öffnen sowie beim Ein- und Ausfahren des Werkzeugs Staub in die Arbeitsumgebung ausbreiten. Bei der Kombination aus Standard-IBC und Konusmischer erfolgen Befüllung und Entleerung dagegen über definierte, vergleichsweise kleine und technisch gut kontrollierbare Anschlussstellen. Mit geeigneten Andock- und Verschlusssystemen lassen sich diese Übergaben staubarm oder bei entsprechendem Containment-Konzept weitgehend geschlossen gestalten.
Der Konusmischer AM bietet zugleich eine gezielte und reproduzierbare Mischwirkung. Er kann auch dann eingesetzt werden, wenn sich die Komponenten hinsichtlich Partikelgröße, Schüttdichte, Fließverhalten oder Dosieranteil unterscheiden. Flüssigkeitszugaben, eine kontrollierte Produktbewegung und bei Bedarf weitere Prozessschritte lassen sich in einem stationären Mischraum in der Regel besser beherrschen als in einem transportablen Container. Der IBC bleibt dabei ein wirtschaftlicher Logistikbehälter, während der Mischer unabhängig von der Containergeometrie für Mischgüte, Produktschonung, Entleerung und Reinigbarkeit ausgelegt werden kann.
Ein zusätzlicher Vorteil liegt in der Verfügbarkeit von Standard-Schüttgutcontainern. Da diese in großen Stückzahlen am Markt verfügbar sind, können sie in ausreichender Anzahl als Rohstoff-, Zwischenprodukt- und Fertigproduktbehälter bereitgestellt werden. Dadurch lassen sich Chargierung, Mischen, Entleeren, Abfüllen und Reinigung zeitlich entkoppeln, ohne für jeden Prozessschritt spezielle Mischcontainer vorhalten zu müssen. Der Konusmischer AM kann während des laufenden Betriebs bereits die nächste Charge verarbeiten, während ein zuvor verwendeter Container gereinigt, zur Abfüllung gefahren oder für einen neuen Auftrag vorbereitet wird.
Die Entscheidung für eine containerbasierte Mischanlage sollte dennoch immer anhand der tatsächlichen Betriebsbedingungen getroffen werden. Maßgeblich sind Produktverhalten, Staub- und Containment-Anforderungen, Chargengröße, Rezepturvielfalt, Wechselhäufigkeit, Reinigungsstrategie, verfügbare Raumfläche, Transportwege, Anzahl der benötigten IBCs sowie die Leistung von Staplern oder fahrerlosen Transportsystemen. Ein Besuch vergleichbarer Referenzanlagen hilft dabei, diese Faktoren realistisch zu bewerten und die Anlage so auszulegen, dass die Containerlogistik nicht zum Engpass wird.