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Flaschenabfüllung Damit Getränke beim Abfüllen nicht aus der Flasche schwappen

Von Dipl.-Betriebswirt (FH) Bernd Maienschein 2 min Lesedauer

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KHS GmbH
JUNG Hebe- und Transporttechnik GmbH
G+K Umformtechnik GmbH
PARTSCLOUD GmbH

Überschwappen bei hoher Abfüllleistung führt zu Getränkeverlusten und Verunreinigung der Abfüllanlagen. Maschinenbauer KHS analysierte deshalb Parameter von Flaschen und Maschinen per Simulation, um die Abfüllung zu optimieren.

Beim Übergang vom Füller auf Transferstern und Verschließer wirken wechselnde Fliehkräfte auf das Produkt in der Flasche.(Bild: Frank Reinhold)
Beim Übergang vom Füller auf Transferstern und Verschließer wirken wechselnde Fliehkräfte auf das Produkt in der Flasche.
(Bild: Frank Reinhold)

CFD-Berechnungen, also „Computational Fluid Dynamics“, hört sich erst einmal kompliziert an. Dabei geht es um numerische Strömungsmechanik, mit deren Hilfe Flüssigkeitsströmungen berechnet und simuliert werden. So bei der Dortmunder KHS GmbH, einem global agierenden Maschinenbauer für Abfüll- und Verpackungslösungen. In der Bad Kreuznacher Niederlassung von KHS führt Entwicklungsingenieur Dominik Weirich seit 2013 diese strömungsmechanischen Berechnungen durch, mit dem Ziel der verlustarmen Getränkeabfüllung. Nach Unternehmensangaben sind bisher rund 850 solcher CFD-Optimierungsberechnungen vorgenommen worden.

Angesichts immer höherer Abfüllleistungen nähert sich die Technik einem physikalischen Grenzbereich, sodass wir das Schwappen der Flüssigkeit bei Auslegung der Maschine mitberücksichtigen müssen.

Dominik Weirich, Entwicklungsingenieur bei KHS

Aber was bringen diese Optimierungsanstrengungen? Nun, angesichts von bis zu 90.000 Füllvorgängen pro Stunde, was 25 pro Sekunde bedeutet, summieren sich auch nur wenige Tropfen Flüssigkeit, die beim Abfüllen aus einem Flaschenhals schwappen, schnell. Wenn es sich dabei noch um zuckerhaltige Getränke handelt, werden die Flaschen am Hals und am Verschluss verunreinigt, sodass sich sogar Schimmel bilden kann. Und am Ende wird auch die Abfüllmaschine kontaminiert und muss gereinigt werden, und zwar im Stillstand.

Enge Abstimmung bei neuen Linien

Entwicklungsingenieur Weirich schaut also zuerst auf die geometrischen Parameter der Getränkebehälter selbst und untersucht den Effekt der Flaschenform, von Füllhöhe und Mündungsdurchmesser. „Insbesondere im Zusammenhang mit neuen Linienprojekten geschieht das in enger Abstimmung mit unseren Bottles & Shapes-Experten, wenn beispielsweise Änderungen an der Geometrie erfolgen oder das Flaschengewicht reduziert wird“, so Weirich.

Seit 2013 führt KHS-Entwicklungsingenieur Dominik Weirich in Bad Kreuznach strömungsmechanische Berechnungen durch.(Bild: Frank Reinhold)
Seit 2013 führt KHS-Entwicklungsingenieur Dominik Weirich in Bad Kreuznach strömungsmechanische Berechnungen durch.
(Bild: Frank Reinhold)

Dann sind da auch noch die physikalischen Parameter der Maschinen zu beachten. Diese sind abhängig von der Leistung, der Maschinenteilung und dem Durchmesser der Sterne. Anpassungen ließen sich hier vergleichsweise einfach vornehmen. Weirich: „Wenn es dagegen an den Behälter geht, benötigen wir meist einen iterativen und umfassenderen Prozess.“

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