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Die Erfindung betrifft eine Abfüllanlage für die Lebensmittelindustrie und einen Mischer für die Abfüllanlage zum Bereitstellen von chemischen Produkten für eine Maschine der Abfüllanlage, insbesondere für einen Etikettierer, einen Füller, ein Transportband, eine Waschmaschine, ein Pasteur, eine Direktdruckanlage, eine Recyclinganlage, eine Schaumreinigungsanlage, eine Blasmaschine, einen Kühlturm, eine Frischwasseraufbereitung, eine Abwasseraufbereitung, eine Wasseraufbereitung, eine allgemeine Reinigungsanlage oder eine CIP-Anlage.
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Abfüllanlagen umfassen in der Regel eine Vielzahl von verschiedenen Maschinen und Modulen, die eine fließbandartige Produktion und/oder Reinigung von Behältern und Abfüllung von Lebensmitteln in die Behälter, wie beispielsweise Getränke, übernehmen. Eine beispielhafte Maschine als Teil der Abfüllanlage kann eine Waschmaschine für Mehrwegbehälter sein. Gebrauchte Mehrwegbehälter durchlaufen beispielsweise die Waschmaschine und werden dort gereinigt, so dass alte (Papier-, Plastik-, Staniol, (B)OPP, Shrink-) Etiketten von den Behältern abgelöst und weitere Verschmutzung restlos von den Behältern entfernt wird. Für eine solche Waschmaschine sind spezielle Reinigungsmittel als Verbrauchsgut vorgesehen, die oftmals direkt vom Hersteller der Waschmaschine oder von speziell zertifizierten Chemielieferanten hergestellt und an den Kunden ausgeliefert wird.
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Ein weiteres Beispiel eines Moduls oder einer Maschine einer Abfüllanlage kann ein Transportband sein, auf dem die Behälter von Modul zu Modul gefahren werden. Auch die Transportbänder benötigen für den reibungsfreien Betrieb ein sogenanntes Bandschmiermittel, welches sich in einem oder mehreren Tanks entlang der Abfüllanlage befindet und als Verbrauchsgut regelmäßig nachgefüllt werden muss. Das Bandschmiermittel kann über Düsen / Pinsel auf die Oberfläche der Bänder aufgesprüht / aufgetragen werden, um die Reibung zwischen Band und Behältern zu verringern. U.a. kann dies eine Verringerung des Staudrucks innerhalb des Behälterstroms bewirken.
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Es gibt noch eine Vielzahl weiterer Beispiele von Maschinen und Module, welche in einer Abfüllanlage zum Einsatz kommen und die ein regelmäßiges Nachfüllen von flüssigen Verbrauchsgütern für deren ordnungsgemäßen Betrieb erfordern. Für die Funktionalität und den ordnungsgemäßen Betrieb der Maschinen ist es erforderlich, dass die eingesetzten Verbrauchsgüter und deren chemische Zusammensetzung strenge Erfordernisse des Herstellers der Maschine(n) erfüllen.
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Die genauen Rezepturen der meisten eingesetzten chemischen Produkte sind geheim und nur der Hersteller kennt die genaue Zusammensetzung. Jedoch bestehen die meisten chemischen Produkte, die vom Hersteller an den Kunden ausgeliefert werden hauptsächlich aus Wasser und nur ein kleiner Teil im Bereich von 10% bis 65% oder mehr/weniger besteht aus speziellen Chemikalien. Im Schnitt ist der Wasseranteil bei den meisten Produkten bei über 50%. Beispielsweise bestehen Reinigungsmittel für Waschmaschinen hauptsächlich aus Wasser, dem ein kleinerer Teil Säure/Lauge, Tenside, Härtestabilisierer/Phosphonate, Desinfektionsmittel etc zugesetzt ist.
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Für die Logistik bedeutet dies, dass hauptsächlich Wasser transportiert wird, was wenig ökonomisch und nachhaltig ist.
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Es besteht daher Bedarf für eine verbesserte Abfüllanlage und ein verbessertes Verfahren zum Bereitstellen von chemischen Produkten für Maschinen in der Abfüllanlage.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abfüllanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen erfasst.
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Abfüllanlage für die Lebensmittelindustrie. Die Abfüllanlage kann eine Maschine umfassen, insbesondere einen Etikettierer, einen Füller, ein Transportband, eine Waschmaschine, eine Direktdruckanlage, eine Recyclinganlage, eine Schaumreinigungsanlage, eine Blasmaschine, einen Kühlturm, eine Frischwasseraufbereitung, eine Abwasseraufbereitung, eine Wasseraufbereitung, eine allgemeine Reinigungsanlage, und/oder eine CIP-Anlage. Des Weiteren kann die Abfüllanlage einen Mischer zum Bereitstellen eines chemischen Produkts für die Maschine mittels Mischens eines ersten Rohstoffs mit Wasser oder mit einem zweiten Rohstoff umfassend. Der Mischer kann über eine Rohrleitung an die Maschine angeschlossen sein und das chemische Produkt kann von dem Mischer über die Rohrleitung an die Maschine abgegeben werden. Ferner kann die Abfüllanlage einen ersten Verbrauchsstofftank zum Lagern des ersten Rohstoffs und zum kontrollierten Abgeben des ersten Rohstoffs an den Mischer umfassen.
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Bei dem chemischen Produkt handelt es sich nicht um das abzufüllende Produkt und es handelt sich auch nicht um einen Bestandteil davon. In anderen Worten ist das chemische Produkt ein Nicht-Lebensmittel.
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Neben dem Mischer für chemische Produkte kann die Abfüllanlage einen weiteren Lebensmittelproduktmischer zum Ausmischen von Bestandteilen (z.B. Saft und Pulpe) von abzufüllenden Lebensmittelprodukten aufweisen.
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Die Abfüllanlage kann von den genannten Maschinen jeweils mehrere oder sogar eine Vielzahl aufweisen. Insbesondere kann eine Vielzahl von Transportbändern vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Abfüllanlage des Weiteren einen Sensor an der Maschine umfassen. Der Sensor kann Informationen über das chemische Produkt in der Maschine oder über eine Wirkung des chemischen Produkts in der Maschine an den Mischer zurückführen. Der Mischer kann daraufhin eine Mischzusammensetzung des chemischen Produkts entweder in dem Mischer und/oder in der Maschine basierend auf den Informationen von dem Sensor anpassen.
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Der Mischer ist zumindest während eines Abfüll-Produktionsmodus, in welchem Behälter abgefüllt werden, fluidtechnisch mit Füllventilen eines Füllers der Abfüllanlage unverbunden. Wenn er überhaupt mit den Füllventilen über Ventile verbindbar ist, dann nur außerhalb eines Abfüll-Produktionsmodus, z.B. in einem Reinigungsmodus. Bevorzugt ist der Mischer jedoch nie mit den Füllventilen verbunden, d.h. bevorzugt, dass keine Leitung vom Mischer zu den Füllventilen existiert. In anderen Worten ist der Mischer bevorzugt ausschließlich mit anderen Elementen als den Füllventilen eines Produktfüllers verbunden, also bevorzugt einer oder mehreren Maschinen oder Elementen von ihnen außer den Füllventilen des Füllers verbunden.
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Das Merkmal des ersten Verbrauchsstofftank zum kontrollierten Abgeben des ersten Rohstoffs an den Mischer ist so zu verstehen, dass nicht unbedingt der Tank selbst die Abgabe steuern oder kontrollieren muss (kann aber), sondern dass dieser beispielsweise auch an einen Ventilknoten oder andere Elemente angeschlossen sein könnte, über welchen die Abgabe steuerbar bzw. kontrollierbar ist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines chemischen Produkts für eine Maschine in der Lebensmittelindustrie. Das Verfahren kann mittels eines Mischers einen ersten Rohstoff mit Wasser oder mit einem zweiten Rohstoff mischen, um ein chemisches Produkt bereitzustellen. Der Mischer kann dabei über eine Rohrleitung an die Maschine angeschlossen sein. Des Weiteren kann gemäß dem Verfahren das chemische Produkt von dem Mischer über die Rohrleitung an die Maschine abgegeben werden.
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Die Aspekte der Vorrichtung gelten ebenfalls für das Verfahren und umgekehrt.
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Beispielhafte Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1: ein Diagramm, das die Übersicht über ein System aus Abfüllanlage und Mischern zeigt;
- 2: ein Verfahren zum Mischen und Bereitstellen von chemischen Produkten für Maschinen der Abfüllanlage;
- 3: eine beispielhafte Anlagenkonfiguration für PET-Behälter und Klebegebinde;
- 4: eine beispielhafte Anlagenkonfiguration für PET-Behälter und Schrumpfpacker;
- 5: eine beispielhafte Anlagenkonfiguration für Dosen oder Glasflaschen; und
- 6: eine beispielhafte Anlagenkonfiguration für Dosen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Fertigung chemischer Produkte automatisiert vor Ort, d.h. direkt an oder in der Nähe der Abfüllanlage, stattfinden. Die 1 zeigt eine Abfüllanlage 100, die nicht nur die technischen Voraussetzungen für die Herstellung chemischer Produkte 106 als Verbrauchsgut für eine Maschine in der Abfüllanlage 100 umfasst, sondern darüber hinaus noch eine schnelle Anpassung der chemischen Zusammensetzung des Verbrauchsguts ermöglicht. Statt jede Maschine mit einzelnen fertigen Produkten zu versorgen, stellt die Erfindung eine zentrale Versorgung pro Maschine oder sogar für eine ganze Anlage bereit.
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Die beispielhafte Abfüllanlage 100 kann eine oder mehrere Maschinen umfassen, wie beispielsweise eine Waschmaschine 102 oder ein Transportband 104 mit angeschlossenem Behälter für Bandschmiermittel. Die Waschmaschine 102 und das Transportband 104 sind dabei lediglich zwei Beispiele und die Erfindung ist nicht auf diese Maschinen beschränkt. Es sind weitere und/oder andere Maschinen und Module in der Abfüllanlage 100 möglich, die ebenfalls mit einem oder mehreren chemischen Produkten als Verbrauchsgüter versorgt werden müssen. Weitere nicht abschließende Beispiele können ein Etikettierer, eine „Cleanin-Place“ (CIP) -Anlage, ein Füller, ein Pasteur usw. sein.
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Die Maschinen 102 und 104 benötigen für ihre Funktion verschiedene Verbrauchsgüter. In den meisten Fällen sind die Verbrauchsgüter in flüssiger Form, jedoch können mit der Erfindung auch andere Aggregatszustände und verschiedenste Viskositätszustände des Verbrauchsguts hergestellt und zur Verfügung gestellt werden.
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Beispielsweise lassen sich mit den Mitteln der Erfindung auch gasförmige, gelartige, aerosolartige, oder schäumende Verbrauchsgüter bereitstellen, wie beispielsweise Klebstoffe, Schmierstoffe, Wasseraufbereitungsmittel oder Tinten.
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Um das chemische Produkt 106 als Verbrauchsgut direkt an der Abfüllanlage zu erstellen, umfasst die Abfüllanlage wenigstens einen Mischer 110. An den Mischer 110 sind ein oder mehrere Verbrauchsstofftanks 111a - 111c angeschlossen, welche jeweils verschiedene Rohstoffe A, B und C oder vorformulierte Teil-Produkte lagern. In Einsatz kommen hierbei hauptsächlich wasserlösliche Verbrauchsgüter, die in den Mischer 110 geleitet werden. Der Mischer 110 kann auch einen separaten Wasseranschluss 116 umfassen. Dieser kann zur Reinigung des Mischers verwendet werden, aber auch um die Rohstoffe mit Wasser zum finalen Produkt zu mischen. In der beispielhaften Abfüllanlage sind drei Verbrauchsstofftanks 111a - 111c gezeigt, jedoch können auch mehr oder weniger Verbrauchsstofftanks 111 an einen Mischer angeschlossen sein. Es ist des Weiteren auch möglich, dass ein Verbrauchsstofftank an mehrere Mischer angeschlossen ist, beispielsweise wenn ein Verbrauchsstofftank einen Verbrauchsstoff oder Rohstoff lagert, der für verschiedene Mischprozesse benötigt wird, die von verschiedenen Mischern durchgeführt werden. Beispiele für die Rohstoffe können Säuren, Laugen, Tenside, Härtestabilisierer, Phosphonate, Desinfektionsmittel, Additive, Klarspüler, Tinte, aber auch Feststoffe, wie NaOH-Plätzchen, Pigmente, Polymer/Oligomer-Bestandteile sein.
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Die Verbrauchstanks 111a - 111c können jeweils ein oder mehrere Ventile und eine oder mehrere Pumpen umfassen, die gesteuert werden können, um einen kontrollierten Zufluss von dem jeweiligen Verbrauchstank 111a - 111c zu regeln. Die beispielhaften Verbrauchsstofftanks 111a und 111b in 1 sind so gestaltet, dass sie jeweils ein Ventil mit einer Pumpe umfassen, über die der entsprechende Verbrauchsstoff A und B über eine Rohrleitung in den Mischer 110 geleitet werden kann. Der beispielhafte Verbrauchsstofftank 111c ist mit zwei separaten Ventilen und Pumpen ausgestaltet. Eine erste Pumpe (und Ventil) 111c-1 verbindet den Verbrauchsstofftank 111c über eine Rohrleitung mit dem Mischer 110. Eine zweite Pumpe (und Ventil) 111c-2 hingegen ermöglicht, dass der Verbrauchsstoff C im Tank 111c direkt über einen Bypass 112 zu der entsprechenden Maschine 102 oder 104 geleitet werden kann. Dadurch kann die Konzentration des Bestandteils C des chemische Produkt im Einsatz in der Maschine 102 oder 104 direkt verändert werden, ohne dass der Mischer 110 verwendet wird. Ein solcher Bypass 112 ermöglicht daher eine schnelle Reaktion auf eine erforderliche Konzentrationsänderung, ohne dass die Mischung im Mischer 110 zunächst verändert werden muss, was unter bestimmten Voraussetzungen besonders vorteilhaft ist. Die einfachste und günstigste Variante eines beispielhaften Mischers 110 enthält keinen separaten Bypass, da die Rohstoffe grundsätzlich auch einzeln über den Mischer 110 dosiert werden können. Der Bypass 112 ermöglicht eine schnelle Dosierung von einzelnen Rohstoffen ohne dass der Mischer 110 gereinigt werden muss. Bei der aufwändigsten Variante des Mischers 110 haben alle Verbrauchsstofftanks 111 einen Separaten Bypass, um möglichst variabel zu sein.
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Wie in 1 zu erkennen, umfasst Maschine 102 zwei Sensoren 108a und 108b. Es können auch mehr oder weniger Sensoren pro Maschine installiert sein. Die Sensoren sind so ausgestaltet, dass sie das chemische Produkt im Einsatz in der Maschine 102 überwachen können, um beispielsweise Anomalien zu erkennen, auch welche durch das System der Erfindung reagiert werden kann.
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Eine derartige Reaktion auf eine gewünschte Konzentrationsänderung ist mit fertigen chemischen Produkten nicht möglich und ein Nachbessern ist oft nur über aufwendige Produkt-Umstellungen möglich. Beispielsweise können Situationen auftreten, in denen ein Reibwert bei der Bandschmierung nicht dem erforderlichen Reibwert entspricht. Der Reibwert kann beispielsweise mittels Sensoren online aufgezeichnet werden. In bestehenden Systemen muss bei mangelnder Performance das komplette System gereinigt/gespült und anschließend ein neues chemisches Produkt eingefahren/getestet werden. Mittels dem Mischer 110 und der Erfindung kann die Rezeptur online und direkt angepasst werden und auf jedes Problem reagiert werden, ohne dass die Maschine in einen Wartungsmodus versetzt werden muss.
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Die Steuerung der Ventile und Pumpen kann von einem Benutzer oder automatisiert durchgeführt werden, wie beispielsweise von dem Mischer 110, von einem Sensor 108a - 108b an einer Maschine, von einem Server 114 oder von einer anderen Steuerkomponente der Abfüllanlage 100, wie über ein HMI oder einer anderen Maschine in der Abfüllanlage. Die Steuerung kann auch durch einen Server 114 durchgeführt werden.
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Mittels der Erfindung lassen sich des Weiteren Ressourcen schonen und ein effizienterer Umgang mit den chemischen Mitteln erreicht werden. Beispielsweise haben die meisten chemischen Produkte und Rohstoffe ein Mindesthaltbarkeitsdatum. Da die einzelnen Rohstoffe jedoch oft jeweils für verschiedene Endprodukte benötigt werden, kann hier deutlich optimiert werden, da die Rohstoffe schneller verbraucht werden. Des Weiteren kann das chemische Produkt 106 direkt nach der Herstellung im Mischer 110 verbraucht werden und es sind keine Konservierungsmittel nötig, die herkömmlichen Produkten normalerweise beigesetzt werden. Dies bedeutet, dass das Mischen des chemischen Produkts 106 ohne sogenannte Formulierungshilfsstoffe, wie beispielsweise Emulgatoren und Tensiden, erfolgt, da das chemische Produkt „just in time“, also genau zu einem gewünschten Zeitpunkt kurz vor dessen Einsatz hergestellt werden kann.
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Beispielsweise im Falle eines Bandschmiermittels kann der erste Rohstoff ein Schmierstoff sein und der Mischer 110 mischt den Schmierstoff mit Wasser. Auf die herkömmliche Erfordernis, dass dem Bandschmiermittel Tenside, Lösemittel, Schaumhemmungsmittel und eine Benetzungskomponente hinzugefügt werden müssen, kann verzichtet werden, da das Bandschmiermittel nicht lange gelagert werden muss, sondern direkt von der Maschine 104 verbraucht wird.
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Oftmals sind die bekannten fertigen chemischen Produkte auch so gestaltet, dass sie nicht nur für genau eine Maschine eingesetzt werden können, sondern für eine gewisse Bandbreite von unterschiedlichen Maschinen. Dadurch enthalten die chemischen Produkte nicht nur die Einzelrohstoffe, die für eine erste Maschine benötigt werden (z.B. Rohstoffe A und B), sondern auch Rohstoffe, die für die zweite Maschine benötigt werden (z.B. Rohstoff C). Rohstoff C wird für die erste Maschine nicht benötigt, schadet dem Betrieb der ersten Maschine jedoch auch nicht, wohingegen die zweite Maschine möglicherweise den Rohstoff A nicht dringend benötigt, jedoch aber auch keinen Schaden durch den Rohstoff A nimmt. Diese herkömmliche Art der Bandbreitenerweiterung chemischer Produkte ist einerseits vorteilhaft, da ein chemisches Produkt für mehrere Maschinen verwendet werden kann, verbraucht jedoch mehr Rohstoffe, da Chemikalien eingesetzt werden, die nicht immer für jede Maschine nötig sind. Dieses Abwägen ist mit der Erfindung nicht mehr nötig, da die jeweiligen chemischen Produkte direkt vor Ort für den Gebrauch/Verbrauch an der Maschine in optimaler Weise hergestellt werden.
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Eine zentrale Steuerung des Mischers 110 kann beispielsweise durch eine Künstliche Intelligenz (KI) erfolgen oder zumindest unterstützt werden. Beispielsweise kann eine Kl auf einer Cloud oder Server 114 implementiert sein und selbstlernend auch das Verhalten und die Problemlösungen anderer Maschinen in anderen Stätten berücksichtigen. Beispielsweise kann die Kl auf Grundlage von Cloud-Daten schnelle Lösungen vorschlagen, die bei anderen Kunden bereits aufgetreten sind und dort von der Kl oder von einem Bediener gelöst wurden.
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Der Mischer 110 kann (z.B. mittels KI) zentral jedes chemische Produkt 106 bzw. jede Reaktion auf eine Anomalie direkt vor Ort Mischen und über geeignete Dosagen (Verrohrung, Pumpen, etc.) direkt in die Maschine 104 oder 106 einspeisen.
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Mit der Erfindung sind daher mehrere Probleme gelöst. Zum einen müssen nicht mehr große Mengen Wasser (als Teil der fertigen Produkte) vom Hersteller zum Kunden transportiert werden, da Wasser beim Kunden vor Ort verfügbar ist und nun direkt bei der Mischung vor Ort beigemengt werden kann. Des Weiteren kann eine schnelle Reaktion auf die individuellen Kundenanforderungen (Wasserqualität, abgefüllte Produkte, klimatisch bedingte Einflüsse, wie Temperatur, Luftfeuchte, Staub/Sand, etc.) sowie Probleme/Anomalien nun schnell und einfach ermöglicht werden, ohne aufwändige Produkt-Umstellungen.
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Da im Zuge der Digitalisierung permanent jegliche Verbrauchswerte, Konzentrationen sowie sonstige relevante Messgrößen (beispielsweise Pasteur: Mikrobiologie, Wasserqualität; Waschmaschine: Sauberkeit der Flaschen, Zustand/Qualität des Laugebeckens; etc) bestimmt werden, ist so ein perfekter Produkteinsatz möglich. Das System kann auf Grundlage aller Daten die Produktmengen jederzeit an den tatsächlichen Bedarf anpassen und dadurch kann auf der einen Seite das chemische Produkt 106 eingespart werden (wo sonst standardmäßig immer die gleiche Menge dosiert wird, ohne zu prüfen, ob diese jederzeit nötig ist) bzw. lassen sich Ausfälle/Stopps/etc. vermeiden, da das System bei Problemen jederzeit reagieren kann und beispielsweise die Konzentration erhöhen kann bzw. im Bedarfsfall „nachschärfen“ kann.
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Die Rezepturen des chemischen Produkts 106 kann in einer diebstahlsicheren Form implementiert werden, beispielsweise mittels Block-Chain-Technologie, wodurch die Rezepturen einerseits geschützt sind und andererseits jederzeit eine Nachverfolgbarkeit/Rückverfolgbarkeit möglich sein kann. Dadurch können Reklamationen vermieden werden bzw. sind Reklamationen durch eine perfekte Nachverfolgbarkeit schnell, einfach und effizient lösbar bzw. eine Ursachenforschung ist schnell und einfach umsetzbar.
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Im Folgenden sollen nicht-beschränkende Beispielsanwendungen erfolgen. Beispielsweise kann der Mischer 110 ein chemisches Produkt 106 für einen „Clean-in-Place“ (CIP) -Prozess herstellen und zur Verfügung stellen. Der CIP-Prozess benötigt beispielsweise Säure, Lauge und Desinfektion als vorgefertigte Standardprodukte. Der Mischer 110 kann auf Grundlage der vorliegenden Rohstoffe, die nötigen Produkte direkt mischen, wodurch kein aufwändiger Transport von Wasser als Teil des fertigen chemischen Produkts nötig ist. Zusätzlich kann der Mischer 110 bei Bedarf bzw. bei vorliegenden Anomalien etc. jederzeit reagieren und weitere Stoffe/Rohstoffe/Mischungen/Booster/Additive nachdosieren, um den Problemen entgegenzuwirken bzw. diese „online“ zu lösen.
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Die Menge an Zusatzstoffen wird auf Grundlage der aufgezeichneten/ausgewerteten Daten berechnet bzw. dosiert. Beispielsweise kann eine Sensorik (z.B. Sensoren 108a und 108b) für Konzentrationen, Verschmutzung, Mikrobiologie, Wasserqualität, Korrosion, Zehrung (Lauge/Säure/Desinfektion/...) verwendet werden. Beispielsweise kann ein Sensor die Mikrobiologie bei Betrieb der Maschine überwachen um festzustellen, ob ein Wert außerhalb eines gewünschten Bereichs vorliegt. Das System wertet zeitgleich die Daten aus und kann beispielsweise feststellen, dass der Wert ungenügend ist. Das System (z.B. die KI) kann mit Booster/Additiven im laufenden CIP-Prozess nachschärfen, um dem entgegenzuwirken. Beispielsweise kann die dafür erforderliche Chemikalie direkt aus einem Verbrauchstank 111c über den Bypass 112 in die Maschine einleiten. Alternativ kann auch mehr von dem chemischen Produkt 106 aus dem Mischer 110 in die Maschine eingeleitet werden.
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Durch die Mischung vor Ort können verschiedene Stufen (Zwischenreinigung, Endreinigung) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen/Konzentrationen/etc. gefahren werden, wodurch eine Optimierung (ökonomischer bzw. ökologischer Ressourcenverbrauch, Optimierung der Prozesse, ...) im CIP-Prozess erreicht werden kann.
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Ein weiteres Beispiel für den Einsatz der Erfindung und dem Mischer 110 ist eine Waschmaschine in einer Getränke-Abfüllanlage 100, die beispielsweise zum Reinigen von Leergutbehältern verwendet wird. Für die Herstellung des dafür verwendeten Reinigungsmittels werden in der Regel unter anderem Lauge, Additive, Klarspüler, Säure (z.B. Zitronensäure, Schwefelsäure) und Desinfektionsmittel benötigt.
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In einem Betrieb der Waschmaschine gibt es verschiedenste Abweichungen von der Norm. Beispielsweise kann verstärkte Verschmutzung/Zehrung (Etiketten und Papierschnitzel in der Lauge, besonders verschmutzte Flaschen, eingebrannte Etiketten in heißen Ländern, etc.) auftreten und den standardisierten Prozess der Reinigung in einer Waschmaschine weniger Effizient machen. Der Mischer 110 der Erfindung fertigt im Standard-Betrieb die benötigten Produkte. Bei geringer Zehrung/Verunreinigung kann der Mischer 110 hier Rohstoffe sparen und die Konzentrationen automatisch zurück regeln. Sobald jedoch festgestellt wird (beispielsweise durch einen der Sensoren 108a und/oder 108b), dass die Verschmutzung mit der aktuellen Zusammensetzung des chemischen Produkts 106 nicht effizient beseitigt wird, kann die Zusammensetzung sofort verändert werden. Bei Problemen kann der Mischer 110 somit jederzeit reagieren und durch zusätzliche Additive/Booster nachschärfen oder einfach die Konzentration erhöhen/optimieren. Beispielsweise kann über einen Sensor 108a, 108b an der Maschine 102 erfasst werden, dass noch zu viele Papierschnipsel an den Flaschen kleben, woraufhin der Mischer 110 mehr Lauge zu dem chemischen Produkt hinzugeben kann. Dies kann entweder über den Bypass 112 direkt in die Maschine 102 geschehen oder über den Mischer 110.
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Ein weiterer Punkt ist die Überdosierung bei Tensiden (z.B. Rückstände in der gereinigten Flasche). Der Mischer 110 kann das über geeignete Sensorik/Mess- und Regeltechnik erkennen und reagieren. In ähnlicher Weise muss die Mikrobiologie permanent online überwacht/gemessen/ausgewertet werden und dementsprechend Desinfektion zu bzw. nachdosiert werden bzw. über den Bypass 112 direkt eingeleitet werden.
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Der Mischer 110 der vorliegenden Erfindung ist für jegliches Verbrauchsgut gedacht, auch wenn sich die Beispiele bisher eher auf den Reinigungsbereich beziehen. Der Mischer 110 kann jedoch jegliches flüssiges/gasförmiges/gelartiges/aerosolartiges/schäumendes/etc. Verbrauchsgut bereitstellen, wie beispielsweise Klebstoffe, Schmierstoffe, Wasseraufbereitungsmittel, Tinten für den Bereich Digital Decoration, und so weiter. Eine Dosage von Feststoffen zum Boosten (z.B. NaOH-Plätzchen) ist ebenfalls möglich.
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Durch die KI können Verbräuche von Rohstoffen und der Verlauf aller Mischprozesse digital aufgezeichnet und überwacht werden. Dadurch können diese Daten beispielsweise durch den Hersteller weltweit in Echtzeit analysiert und verglichen werden. So ergeben sich neue Handlungsmöglichkeiten für Reaktionen seitens KI/Maschine.
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2 ist ein Verfahren 200 zum Mischen und Bereitstellen von chemischen Produkten für Maschinen der Abfüllanlage.
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Das Verfahren beginnt in Schritt S202 mit dem Mischen und Bereitstellen eines chemischen Produkts 106. Dabei wird mittels des Mischers 110 ein erster Rohstoff mit Wasser oder mit einem zweiten Rohstoff gemischt, um das chemische Produkt 106 bereitzustellen. Der Mischer ist über eine Rohrleitung an die Maschine angeschlossen.
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Die genaue Rezeptur für das erforderliche chemische Produkt 106 für eine Maschine 102 oder 104 kann durch den Mischer beispielsweise basierend auf einer Rezeptur aus einer zentralen Datenbank bestimmt werden (z.B. von Server oder Cloud 114). Beispielsweise kann in der zentralen Datenbank auch ein entsprechender Erfolgsfaktor mit den verschiedenen Rezepten verknüpft sein. Die Rezeptur kann zusätzlich von einem Bediener modifiziert werden. Dies kann direkt geschehen, beispielsweise durch die manuelle Eingabe der jeweiligen Konzentrationen einzelner Rohstoffe. Es kann jedoch auch implizit geschehen, indem ein Bediener eine Angabe über Rahmenbedingungen in das System eingibt (z.B. Wasserhärte, Grad der Verschmutzung, Luftfeuchte, Umgebungstemperatur, Verschleißgrad der Maschine, etc.) und eine KI basierend auf den Rahmenbedingungen die Konzentration entsprechend anpasst, um ein optimiertes Ergebnis zu erzielen. Die Rahmenbedingungen müssen nicht zwangsweise durch einen Benutzer eingegeben werden, sondern können auch automatisch durch entsprechende Sensoren erfasst werden.
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In Schritt S204 wird das chemische Produkt 106 aus dem Mischer 110 an die entsprechende Maschine 102 oder 104 über die Rohrleitung abgegeben/zugeführt. Die Abgabe kann beispielsweise vollständig über die Rohrleitung geschehen oder kann auch kontrolliert mit einer bestimmten Zuführrate über die Rohrleitung geschehen.
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In Schritt S206 werden Informationen über das chemische Produkt 106 in der Maschine 104, 104 oder über eine Wirkung des chemischen Produkts in der Maschine erfasst. Diese Erfassung kann beispielsweise über die Sensoren 108a und 108b erfolgen, wie oben beschrieben.
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Verschiedene Maschinen und verschiedene Situationen, die durch die Sensoren 108a, 108b erfasst werden können, benötigen unterschiedliche Herangehensweisen, falls festgestellt wird, dass eine Änderung der Konzentration nötig ist, um auf bestimmte Situationen zu reagieren. In Schritt S214 wird daher bestimmt, ob die Veränderung der Konzentration mittels dem Mischer 110 oder über den Bypass 112 zu erfolgen hat. Diese Bestimmung in Schritt S214 kann beispielsweise mittels der KI erfolgen, die für solche Situationen trainiert ist und die Entscheidung basierend auf Trainingsdaten treffen kann. Die Entscheidung in Schritt S214 kann aber auch durch einen Benutzer oder durch die Vorgaben eines Herstellers erfolgen.
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In dem Fall, dass in Schritt S214 bestimmt wird, dass die Rohstoffzusammensetzung im Mischer verändert werden soll, geht das Verfahren 200 zu Schritt S216 über und die Mischzusammensetzung des chemischen Produkts 106 in dem Mischer 110 wird zumindest teilweise basierend auf den Informationen des Sensors abgeändert. Das bedeutet, dass ein oder mehrere Rohstoffe in angepasster Konzentration in den Mischer 110 eingeleitet werden und das chemische Produkt 106 entsprechend angepasst und in Schritt S202 erneut im Mischer 110 gemischt wird.
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In dem anderen Fall, dass in Schritt S214 bestimmt wird, dass die Anpassung über den Bypass 112 zu erfolgen hat, wird der entsprechende Rohstoff in Schritt S218 direkt über den Bypass 112 an die entsprechende Maschine 102, 104 eingeleitet. Nach der Einleitung des Rohstoffs in die Maschine 102, 104 in Schritt S218 geht das Verfahren erneut in Schritt S206 über und es werden erneut Sensor-Informationen an der Maschine mit der angepassten Konzentration erfasst.
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Wenn im Schritt S208 bestimmt wird, dass keine Änderung der Konzentration nötig ist, geht das Verfahren über zu Schritt S210, in welchem bestimmt wird, ob die Zufuhr des chemischen Produkts 106 aus dem Mischer an die Maschine 102, 104 zu beenden ist. Falls bestimmt wird, dass die Zufuhr noch nicht beendet werden soll, geht das Verfahren von Schritt S210 zurück zu Schritt S204 und die Abgabe/Zufuhrdes chemischen Produkts wird wiederholt, fortgesetzt oder weitergeführt. Wenn in Schritt S210 bestimmt wird, dass die Zufuhr beendet werden soll, wird in Schritt S212 die Zufuhr entsprechend beendet und das Verfahren ist abgeschlossen.
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In einem Beispiel der Erfindung kann der Mischer 110 an ein CIP-System angeschlossen sein und nach Beendigung des Verfahrens 200 kann der Mischer 110 durch das CIP-System gereinigt werden, so dass der Mischer 110 im Anschluss zum Mischen eines neuen chemischen Produkts verwendet werden kann.
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In den folgenden 3 bis 6 werden verschiedene beispielhafte Anlagenkonfigurationen für verschiedene Flaschenabfüllanlagen beschrieben, in denen die Erfindung oder wenigstens Teile und Aspekte der Erfindung implementiert werden können. Die Beschreibung der 3 bis 6 soll nur eine allgemeine Übersicht über Maschinen geben, in denen das chemische Produkt 106
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3 zeigt eine beispielhafte Anlagenkonfiguration 1000 für PET-Flaschen oder PET-Behälter und Klebegebinde. Wie in 3 zu sehen umfasst die Anlagenkonfiguration 1000 verschiedenste Module, die eine Linie bilden, an deren Ende fertig abgefüllte PET-Behälter in Form eines Gebindes auf Paletten ausgegeben werden. Einige der Module und Maschinen können dabei optional sein und die Erfindung ist nicht auf die genaue Form und Anordnung der Anlagenkonfigurationen beschränkt.
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Die Anlagenkonfiguration 1000 umfasst einen Ofen 1002 für Preforms, eine Preform-Sortierung mit Zuführmaschine 1004 und eine Blasmaschine 1008. Die Module 1002, 1004 und 1008 bilden im Allgemeinen eine Streckblasmaschine, in welcher PET-Behälter aus einem Ausgangsmaterial hergestellt und geformt werden. Die hergestellten PET-Behälter werden weitergeleitet in einen Füller 1010, in dem die Flaschen befüllt werden. Der Füller kann optional einen Rinser umfassen. In den Preforms können sich während der Lagerung oder des Transports verschiedene Partikel wie Staub, Pappe oder Reste von Holzpaletten ablagern. Mit dem Rinser lassen sich diese entfernen. Am Ende des Füllers kann ein Verschließer angeordnet sein, mittels welchem die PET-Behälter nach der Befüllung verschlossen werden.
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Optional kann die Anlagenkonfiguration 1000 nach dem Füller 1010 eine Drehvorrichtung umfassen, die bei Heißabfüllung der PET-Behälter zum Einsatz kommt. Über ein oder mehrere Transportbänder 1016, die auch einen Puffer 1018 zum Zwischenladen von befüllten Behältern umfassen können werden die befüllten PET-Behälter zu einem Vereinzeler 1020 und weiter zu einer Trocknungsvorrichtung 1024 geleitet, in welcher die PET-Behälter getrocknet werden.
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Nach erfolgter Trocknung werden die PET-Behälter in eine Etikettiermaschine 1026 befördert. Die Etikettiermaschine 1026 kann für verschiedene Etikettiertechniken ausgelegt sein, wie beispielsweise eine Etikettierung mittels Heißleim, Kaltleim, Selbstklebe-Etiketten oder Sleeves. Nach dem Bedrucken oder Etikettieren der PET-Behälter, werden die PET-Behälter durch eine zweite Trocknungsvorrichtung 1028, einen Linienverteiler 1030, Transportbänder 1032, eine Klebegebindeherstellung 1034 und eine Aushärtstrecke zu einem Handle-Applikator geleitet. In der Klebegebindeherstellung 1034 werden die PET-Behälter in bestimmte Gruppengrößen zusammen gruppiert und zu einem Gebinde, wie beispielsweise einem „Sixpack“ verpackt. In dem Handle-Applikator wird ein Tragegriff an das Gebinde angebracht, was ein komfortables Tragen des Gebindes ermöglicht. Die fertigen Gebinde werden dann von einem Roboter 1042 zur Lagenherstellung entsprechend angeordnet und von einem Palettierer 1044 auf Paletten verpackt.
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In der Anlagenkonfiguration 1000 können an verschiedenen Modulen und Maschinen sogenannte Formatwagen oder Formatregale angeordnet sein, um schnell wechselbare Formatsätze für kurze Umstellzeiten und automatischen Werkzeugwechsel zur Verfügung zu stellen. Beispiele für Formatwagen sind der Formatwagen 1006 für die Blasmaschine 1008, der Formatwagen 1012 für den Füller 1010, der Formatwagen 1022 für die Etikettiermaschine 1026, der Formatwagen 1038 für die Klebegebindeherstellung 1034 und der Formatwagen 1046 für den Palettierer 1044.
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4 zeigt eine weitere beispielhafte Anlagenkonfiguration 1100 für PET-Behälter und Schrumpfpacker. Die Anlage 1100 aus 4 umfasst viele der Module und Maschinen aus der Anlagenkonfiguration 1000 aus 3, jedoch gibt es einige Unterschiede. Auf die Beschreibung der Module, die bereits in Zusammenhang mit 3 beschrieben sind wird daher für 4 verzichtet.
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Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden beispielhaften Anlagenkonfigurationen 1000 und 1100 besteht darin, dass die Etikettiermaschine 1126 mit den Etikettiermodulen 1127 bereits nach der Blasmaschine 1008 und vor dem Füller 1008 installiert sein kann. Dafür kann die Anlagenkonfiguration 1100 gleich sechs Transportspuren 1150 umfassen, in die sich die PET-Behälter eindrängeln können. Nachdem die PET-Behälter sich entsprechend in eine der sechs Spuren 1150 eingedrängelt haben, werden sie in das Folieneinschlagmodul 1152 und anschließend in den Schrumpftunnel 1154 befördert.
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5 zeigt eine beispielhafte Anlagenkonfiguration 1200 für Dosen oder Glasflaschen. Die beispielhafte Anlagenkonfiguration 1200 aus 5 hat wieder einige Ähnlichkeiten zu den Anlagenkonfigurationen 1000 und 1100 aus 3 und 4 und die Beschreibung der Anlagenkonfiguration beschränkt sich daher auf die Unterschiede der Anlagenkonfigurationen.
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Wie in 5 gezeigt, kann die beispielhafte Anlagenkonfiguration zwei separate Zuführungen umfassen. Eine erste Zufuhr, links in 5, zeigt einen Zweig bei Dosen oder optional einen Teilzweig bei Mehrweg-Neuflaschen. Dabei werden die Behälter, d.h. Dosen oder neue Flaschen, von einem Depalettierer 1302 in die Maschine geführt, wo sie über Transportbänder zu dem Füller 1010 geführt werden. Eine zweite Zufuhr, rechts in 5, zeigt einen Teilzweig bei Mehrwegflaschen, die von einer Mehrwegsortieranlage (nicht abgebildet) in die Anlage eingeleitet werden.
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In dem Fall, dass die bereits benutzten Mehrwegflaschen über den Teilzweig bei Mehrwegflaschen in die Anlage 1200 eingeleitet werden, durchlaufen die Mehrwegflaschen zunächst die Reinigungsmaschine oder Waschmaschine 1304. Ein weiterer möglicher Unterschied der beispielhaften Anlagenkonfiguration 1200 ist der Umsetzpacker 1306 nach der Etikettiermaschine 1026. Der Umsetzpacker kann die Flaschen oder Dosen in eine Karton-Clip-Aufbringung oder in Kästen oder beides einsortieren.
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6 zeigt eine beispielhafte Anlagenkonfiguration 1300 für Dosen, in der wieder auf die bereits in den anderen Anlagenkonfigurationen beschriebene Elemente nicht mehr beschrieben werden. Die Dosen in der Anlagenkonfiguration 1300 werden von einem Magazin 1402 mit Dosen in den Depalettierer 1302 eingeleitet. Die Dosen werden, nachdem sie den Füller durchlaufen haben und gefüllt sind mittels Verschlussmagazin 1404 verschlossen und über die Transportbänder, wie oben beschrieben, weiter entlang der Anlage 1400 geleitet.
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Der optionale Pasteur 1408 kann über den Bypass 1412 umgangen werden, falls dieser nicht benötigt wird. Im Pasteur 1408 können die frisch abgefüllten Produkte für die Konservierung pasteurisiert werden.
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Im Gegensatz zu den Anlagenkonfigurationen 1000, 1100 und 1200 sind in der beispielhaften Anlagenkonfiguration 1300 verschiedene Tanks für entsprechende Verbrauchsgüter gezeigt, wie die Tanks 1410 mit Rinsflüssigkeit und/oder dem Abfüllprodukt und den Tanks 1406 mit Bandschmiermittel. Diese Tanks können auch in den bereits oben beschriebenen beispielhaften Anlagenkonfigurationen enthalten sein. In die Tanks 1406 und 1410 können beispielsweise die chemischen Produkte 106, die aus dem Mischer 110 zu den Maschinen geleitet wird, gespeichert werden.
