Dosiertechnik und Abfüllung in industriellen Anlagen

In der modernen Industrie sind präzise Dosier- und Abfüllprozesse entscheidend für Qualität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Ob in Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie – die Anforderungen an Genauigkeit, Hygiene und Automatisierungsgrad sind hoch und sehr individuell.

Als Sondermaschinenbauer im Bereich von Abfüllanlagen, Dosiertechnik und Co. möchten wir unser KnowHow mit Ihnen teilen. In diesem Beitrag beleuchten wir die wichtigsten Technologien im Bereich der Dosiertechnik. Wir untersuchen die gängigsten industriellen Dosiertechniken und stellen sie direkt gegenüber.

Unser Ziel: Praxisnahe Einblicke sollen Sie in die Lage versetzen, sich gut informiert für die passenden Komponenten und Anlagen zu entscheiden.

Es erwarten Sie kleine Einblicke in die Geschichte und Entwicklung der Dosiertechnik und Direktvergleiche verschiedener Lösungen.

DOSIERTECHNIK: GESCHICHTE UND ENTWICKLUNG

In den 50er- und 60-Jahren erlebte die industrielle Produktion einen rasanten technischen Wandel durch zunehmende Mechanisierung und Automatisierung. Es folgte eine wachsende Nachfrage nach standardisierten und abgefüllten Produkten. Dies wiederum führte zu einem steigenden Bedarf an spezialisierten und präzisen Dosierpumpen und Abfülltechniken. Genau diese Zeit war auch Geburtsstunde unseres Unternehmens.

Die fortlaufenden technologischen Fortschritte in der Dosiertechnik steigerten die Effizienz und sicherten Qualitätsstandards bei allen möglichen Arten von Abfüllungen. Insbesondere seit in den 1970er-Jahren digitale Steuerungen und elektronische Regelkreisen Einzug hielten und die Prozesskontrolle von Abfüllvorgängen revolutionierte.

Diese Entwicklung ist bis heute nicht abgeschlossen. Immer neue Produkte und Verpackungen benötigen immer wieder innovative Ideen in verschiedenen Industrien. Heute befassen sich Hersteller beispielsweise mit Themen wie

modularen Systemen mit austauschbaren Dosiereinheiten,
der Integration von Rezeptmanagement der präzisen Steuerung und Überwachung der Dosierprozesse sowie
der Entwicklung spezialisierter Dosier- und Mischsysteme für spezifische Anwendungen, wie z.B. in der Elektromobilität.

Denken Sie einmal kurz darüber nach, wie viele Produkte unseres Alltags wir abgefüllt einkaufen und konsumieren. Und auch wenn es gegenläufige Trends wie „Unverpackt“ gibt – für flüssige, viskose oder granulare Medien kommt dies nicht in Frage. Innovationen in der Dosiertechnik optimieren Produktionsprozesse und können zum entscheidenden Produktionsvorteil werden. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung ebenfalls erfüllt werden.

Von ersten Apparaturen zur Abfüllung von z.B. Bier und Wein bis zur Hochpräzisionsabfüllung mit modernen Anlagen sind einige Jahrzehnte ins Land gegangen.

VOLLAUTOMATISCHE VS. HALBAUTOMATISCHE FÜLLSYSTEME

Abfüllanlagen unterscheiden sich im Wesentlichen in vollautomatische und halbautomatische Anlagen. Ähnlich verhält es sich bei den eigentlichen Dosier- und Füllprozessen. Beide Systeme haben spezifische Vorteile und eignen sich für unterschiedliche Produktionsanforderungen.

Als Hersteller stellt sich oftmals die Frage nach der besten Lösung – z.B. auch in Bezug auf Leistung und Kosten. Schauen wir beide Optionen einmal in einer Gegenüberstellung an:

Kriterium	Vollautomatische Füllsysteme	Halbautomatische Füllsysteme
Automatisierungsgrad	Voll automatisierte Verarbeitung, keine manuelle Bedienung erforderlich	Manuelle Eingriffe erforderlich, z. B. Positionierung der Behälter
Produktionskapazität	Hohe Leistungen, geeignet für größere Stückzahlen	Begrenzte Leistung, für kleinere oder mittlere Stückzahlen
Bedienaufwand	Minimaler Personalaufwand durch hohen Automatisierungsgrad	Erfordert Bedienpersonal für bestimmte Prozessschritte
Flexibilität	Weniger flexibel für Produktwechsel, Umrüstzeiten können hoch sein	Sehr schnelle Anpassung an verschiedene Produktvarianten
Investitions- und Betriebskosten	Höhere Anschaffungskosten, langfristig jedoch wirtschaftlich durch Effizienz	Geringere Anfangsinvestition, aber höhere laufende Personalkosten
Platzbedarf	Größerer Platzbedarf durch Fördertechnik und Automatisierungssysteme	Kompaktere Bauweise, benötigt weniger Stellfläche
Einsatzbereiche	Ideal für Massenproduktion in Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie	Geeignet für kleinere Produktionen + Manufakturen mit häufigen Produktwechseln

Kurz gesagt hängt die Wahl zwischen vollautomatischen und halbautomatischen Füllsystemen von den Produktionsanforderungen, dem Budget und der gewünschten Flexibilität ab. Weitere Infos zur Frage „Halbautomatisch oder vollautomatisch?“, Fallbeispiele und Videos finden Sie auch auf unseren Produktseiten „Abfüllanlagen“ und „Halbautomatische Abfüllmaschinen“.

Werfen wir nun einen Blick auf die verschiedenen Dosiertechniken.

IM VERGLEICH: KOLBENDOSIERER, MASSEDURCHFLUSSFÜLLER UND WAAGEFÜLLER

In der Planungsphase einer Abfüllanlage steht die Frage nach der einzusetzenden Technik im Mittelpunkt. Diese Entscheidung hängt von verschiedenen Kriterien wie Produktart, Genauigkeitsanforderungen und Prozessgeschwindigkeit ab.

Schauen wir uns diese nun genauer an …

KOLBENDOSIERER – DER ALLROUNDER

Wenn es um die Abfüllung von viskosen Flüssigkeiten oder cremigen Medien geht, ist der Kolbendosierer oftmals eine gute Wahl. Der Allrounder unter den Füllsysteme wird häufig eingesetzt und zeichnet sich aus durch eine

hohe Dosiergenauigkeit,
Viskositätsunabhängig und
konstante Volumendosierung durch mechanisches Prinzip.

Wie funktioniert ein Kolbendosierer und wie unterscheidet er sich von anderen Dosiersystemen? Wie der Name es nahelegt, arbeitet der Kolbendosierer mit einem mechanisch angetriebenen Kolben – z.B. pneumatisch:

In der Ansaugphase bewegt sich der Kolben durch den pneumatischen Antrieb nach hinten und erzeugt dabei einen Unterdruck in der Dosierkammer.
Das Einlassventil öffnet sich automatisch und der entstandene Sog zieht die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in die Kammer.
In der Dosierphase bewegt der pneumatische Antrieb den Kolben nach vorne und presst die zuvor angesaugte Flüssigkeit aus der Dosierkammer.
Die Regelung der Dosiermenge erfolgt durch den Kolbenhub: Je weiter der Kolben zurückzieht, desto mehr Flüssigkeit wird aufgenommen und entsprechend dosiert.
Die Dosierung kann mechanisch oder elektronisch eingestellt werden, um verschiedene Mengen abzufüllen.

Kolbendosierer arbeiten aufgrund ihrer Funktionsweise besonders präzise und sind kaum anfällig für Störungen.

MASSEDURCHFLUSSFÜLLER - TOPLÖSUNG FÜR SPEZIELLE ABFÜLLUNGEN

Ein Massedurchflussfüller basiert auf der präzisen Messung des Massedurchflusses. Das hochpräzise Messgerät bestimmt den Massenstrom eines Mediums anhand der Corioliskraft. Durch den Einsatz hochsensibler Sensoren wird eine hohe Füllgenauigkeit gewährleistet. Dadurch ist er besonders für Anwendungen geeignet, die eine hohe Genauigkeit und schnelle Abfüllgeschwindigkeit erfordern.

Dabei kann ein Massedurchflussmesser auch für die Abfüllung nicht-newtonscher Flüssigkeiten verwendet werden – also Flüssigkeiten, deren Viskosität (Zähflüssigkeit) sich unter Einwirkung von Kraft oder Scherung verändern. So reagieren beispielsweise Ketchup, Honig oder Lacke und Farben dynamisch auf äußere Einwirkungen (schütteln, rühren und andere Bewegungen).

Typische Einsatzgebiete dieses Dosiersystems liegen daher in Chemie, Lebensmittelindustrie und Pharmabranche – also überall dort, wo hochgenaue Massemessungen erforderlich sind. Austauschbare Dosiereinheiten sorgen außerdem dafür, dass ein Umbau auf verschiedene Medien und Behältnisse einfach und schnell erfolgen kann.

Im Vergleich zu anderen Systemen bieten Anlagen mit Massedurchflussfüller viele Vorteile, sind aber mit höheren Investitionskosten verbunden.

WAAGEFÜLLER - KLASSIKER UND MULTITALENT IN DER DOSIERTECHNIK

Ein Waagefüller dosiert Flüssigkeiten oder Schüttgüter auf Basis des Gewichts, welches mittels integrierter Waage bei der Befüllung ermittelt wird. Die Wiegung erfolgt in Echtzeit und der Zufluss stoppt automatisch, sobald die Sollmenge erreicht ist.

Das Medium wird von der Dosierpumpe über einen Schlauch oder Rohr in das Gebinde geleitet. Neben der Gewichtsmessung kann auch die Geschwindigkeit der Abfüllung reguliert werden, z.B. um zu verhindern, dass das Medium zu sehr spritzt, schäumt oder Blasen bildet.

Durch die reine gewichtsbasierte Dosierung eignen sich Waagefüller vor allem für

Produkte mit variabler Dichte,
blasenbildende Stoffe,
Pulver & Granulate, die schwierig volumetrisch zu dosieren sind.

Der Wechsel zwischen verschiedenen Gebinden und Medien erfolgt mühelos und ohne größeren Aufwand. Da lediglich Schlauch bzw. Rohr sowie das Füllventil produktberührt sind, könnten mit derselben Anlage verschiedene Stoffe abgefüllt werden.

Waagefüller empfehlen sich also für Produkte, die u.a. blasenbildend sind oder für Produkte, die zwingend voneinander getrennt werden müssen und nicht mit denselben Produktrohren gefahren werden sollten, als auch wenn eine geeichte Abfüllung und keine in die Linie integrierte Kontrollwaage implementiert werden soll.

DIREKTVERGLEICH KOLBENDOSIERER, MASSEDURCHFLUSSFÜLLER UND WAAGEFÜLLER

Je nach Art des abzufüllenden Mediums und den Anforderungen an Genauigkeit, Geschwindigkeit und Flexibilität eignen sich also unterschiedliche Dosiersysteme.

Vergleichen wir die drei Dosiertechniken – Kolbendosierer, Massedurchflussfüller und Waagefüller – und ihre spezifischen Stärken und Einsatzgebiete einmal direkt:

Kriterium	Kolbendosierer	Massedurchflussfüller	Waagefüller
Funktionsweise	Mechanische Dosierung per Kolbenhub mit definierter Volumenkammer	Messung des Massedurchflusses mithilfe eines Durchflussmessers	Direkte Gewichtsmessung während der Befüllung
Empfohlene Produkte	Viskose und pastöse Medien (z. B. Cremes, Saucen, Shampoo)	Dünnflüssige Medien (z. B. Wasser, Öle, Getränke, Chemikalien)	Abrasive Produkte mit variabler Dichte
Dosiergenauigkeit	Festes Volumen pro Hub	Hoch, aber abhängig von Dichte und Temperatur des Mediums	Sehr hoch, da direktes Wiegen erfolgt
Geschwindigkeit	Hoch, ideal für Serienproduktion	Sehr hoch, kontinuierliche Befüllung möglich	Mittel bis hoch, abhängig von Medium und Waagepräzision
Flexibilität	Eingeschränkte Anpassung an verschiedene Füllmengen	Sehr flexibel für unterschiedliche Volumen	Sehr flexibel, einfache Anpassung der Dosiermenge
Reinigungsaufwand	Mittel bis hoch, je nach Produktwechsel	Gering bis mittel, da berührungsfreie Messung möglich ist	Gering durch berührungsfreie Messung
Investitionskosten	Gering, da wenig elektrische Messtechnik notwendig	Hoch, da Präzisionsmesssysteme benötigt werden	Mittel bis hoch, abhängig von der Waagenart
Typische Einsatzbereiche	Cremes, Pasten, Gele	Fließfähige Produkte	Flüssige oder viskose Produkte mit wechselnden Volumen durch Blasenbildung wie Shampoo oder gelartige Medien

PRODUKTBERÜHRUNG BEI ABFÜLLUNGEN

In vielen Branchen – insbesondere in der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie – ist es entscheidend, die Berührung des Mediums mit der Anlage zu minimieren. Insbesondere wenn verschiedene Produkte mit einer Abfüllanlage abgefüllt werden sollen, macht es Sinn, sich schon in der Planungsphase der Anlage mit diesem Thema zu befassen.

Wichtig sind hier die produktberührten Bauteile wie Dosierpumpe, Kugelhähne, Dichtungen und Dosierventile zu berücksichtigen und diese so zu konstruieren, dass keine Produktvermischung stattfindet. Eine Kontamination wird verhindert und der Pflege- und Reinigungsaufwand reduziert sich.

Wenn Produktberührung minimiert und der Wartungs- und Reinigungsaufwand reduziert werden soll, eignet sich auch ein sogenannte Schlauchpumpe – oder auch Peristaltikpumpe.

In einem Schlauchpumpendosierer wird die Flüssigkeit durch einen flexiblen Schlauch transportiert. Nur der Schlauch hat Kontakt mit dem Medium. Das macht diese Methode ideal für hygienische Prozesse und die besonders schonende Abfüllung empfindlicher, viskoser oder aggressiver Flüssigkeiten.

HANDLICHE UND MOBILE LÖSUNGEN FÜR FLEXIBLE ABFÜLLUNGEN

Nicht immer sind große automatisierte Anlagen nötig, um Arbeitsprozesse in der Abfüllung zu erleichtern zu beschleunigen.

Oft sind auch Mobilität und Flexibilität entscheidend, um den Produktionsanforderungen gerecht zu werden. Der Einsatz von mobilen und flexiblen Abfüllsystemen bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Produktionsprozesse effizient und anpassungsfähig zu gestalten. Ob durch mobile Handfüller für wechselnde Einsatzorte oder flexible Tischfüller für unterschiedliche Behältergrößen – die Wahl des passenden Abfüllsystems trägt maßgeblich zur Optimierung der Produktion bei.

Werfen wir also abschließend einen Blick auf besonders flexible und bedienungsfreundliche Lösungen für die speziellen Einsätze.

MOBILE ABFÜLL- UND DOSIERTECHNIK

Stationäre Abfüllanlagen haben den Nachteil, dass sowohl die abzufüllenden Produkte als auch die Gebinde zur Anlage transportiert werden müssen. Je nach betrieblicher Situation kann die umgekehrte Vorgehensweise sinnvoll sein.

Ein Beispiel für mobile Abfüllsysteme ist ein mobiler Handfüller, der Dank fahrbarer Unterkonstruktion leicht transportiert werden kann. Die präzise Dosierung und das Abfüllen unterschiedlichster Flüssigkeiten an wechselnden Einsatzorten wird so zum Kinderspiel.

FLEXIBLE ABFÜLLSYSTEME

Für Unternehmen, die eine stationäre, aber dennoch flexible Lösung suchen, bieten sich halbautomatische Tischfüller an. Diese Systeme sind darauf ausgelegt, verschiedene Behältergrößen und -formen zu befüllen. Sie sind ideal für Produktionen mit häufig wechselnden Anforderungen und zeichnen sich durch Benutzerfreundlichkeit und hohe Präzision aus.

Sind häufige Gebinde- oder Produktwechsel an der Tagesordnung, sind Tischfüller mit ein oder zwei Füllstationen eine ideale Lösung.

INTEGRATION IN BESTEHENDE SYSTEME

Die Integration mobiler Abfüllanlagen in bestehende Produktionslinien stellt eine effiziente Möglichkeit dar, die Flexibilität zu erhöhen. Beispielsweise kann eine mobile Abfüllstation an eine vorhandene feste Station angedockt werden, um Kapazitäten zu erhöhen oder abweichende Gebindegrößen zu befüllen. Dies ermöglicht eine einfache Umstellung zwischen verschiedenen Abfüllprozessen und erhöht die Anpassungsfähigkeit der Produktion.

FAZIT

Dosiertechnik und Abfüllung in industriellen Anlagen haben sich im Laufe der Jahrzehnte stetig weiterentwickelt und sind heute ein essenzieller Bestandteil zahlreicher Branchen wie Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie. Moderne Systeme müssen höchste Anforderungen an Präzision, Hygiene und Effizienz erfüllen, während gleichzeitig Flexibilität und Automatisierungsgrad individuell an die Produktionsanforderungen angepasst werden.

Die Wahl der richtigen Dosiertechnik ist entscheidend für eine optimierte Produktion. Durch die fortlaufende Entwicklung und den Einsatz modernster Technologien bleibt die Dosiertechnik ein dynamisches Feld.

Wir helfen Unternehmen ihre Produktionsprozesse weiter zu optimieren und Wettbewerbsvorteile zu sichern. Sprechen Sie uns gerne bei Fragen an!

E-Mail

Telefon

Standort