Siebe: Wichtige Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung

Paul Van Camp, Vertriebsleiter, Great Western Manufacturing | 13. August 2021

Bei der Herstellung von Lebensmitteln steht für eine Marke die Qualität an erster Stelle. Das Letzte, was ein Unternehmen oder Qualitätssicherungsspezialist hören möchte, ist das R-Wort: Rückruf.

Heutzutage sind Qualitätssicherungsspezialisten an der Festlegung der Qualitätsstandards beteiligt, die Ingenieurteams bei der Entwicklung der Ausrüstung zur Aufrechterhaltung einer qualitativ hochwertigen Produktion einhalten müssen. Eines dieser kritischen Geräte in der Lebensmittelindustrie ist das Produktionssieb. Bei der Lebensmittelverarbeitung gibt es eine Vielzahl potenzieller Verunreinigungen, die in Ihren Produktstrom gelangen können: von natürlichen Verunreinigungen wie Rüsselkäfern, Mehlkäfern, ihren Larven und Eiern, Haaren (von Menschen oder Tieren), Holzsplittern und -spänen bis hin zu Müllablagerungen , Papier, Schnüre, Blech, Schrauben und Muttern. Die Liste könnte noch weiter gehen, aber wer möchte das wirklich in seinem Essen haben?

In jedem Betrieb muss die Qualitätssicherungsabteilung drei Hauptaspekte berücksichtigen, wenn sie handelsübliche Siebe vergleicht. Diese werden in Siebtypen, Siebtypen und Inspektionsfreundlichkeit unterteilt. Seien Sie versichert, dass viele behaupten werden, dass sie die Volumen-, Qualitäts- und Hygienestandards Ihres Unternehmens erfüllen können, aber es gibt noch mehr zu bedenken.

Das Ziel dieses Artikels besteht darin, Sie zu informieren und Ihnen dabei zu helfen, Ihre Abläufe mit den derzeit auf dem Markt verfügbaren Informationen zu verbessern.

Wie sicher sind Sie als Qualitätssicherungsspezialist, dass die Siebmaschine, die Sie haben, die richtige für die jeweilige Aufgabe ist? Das Sieb ist von entscheidender Bedeutung, um so viele Verunreinigungen wie möglich aus Ihrem Lebensmittelprozess zu entfernen. Heutzutage verwenden Sie möglicherweise mehrere verschiedene Siebe in Ihrem Herstellungsprozess. Sehen wir uns an, wie jeder Siebtyp in einem Trockenpulverprozess wie Mehl, Stärke, Zucker, Salz, Maismehl usw. verwendet wird.

Heute gibt es auf dem Markt drei beliebte Siebklassifizierungstypen:

1. Vibration – Dieser Maschinentyp verwendet eine kreisförmige oder lineare Bewegung mit einer vertikalen Komponente.2. Zentrifugalkraft und Drehbewegung3. Gyratorisch – nutzt eine kreisförmige horizontale Bewegung

Vibrationssieber

Vibrationssichter gelten als kostengünstige Sichter. Ausgestattet mit einem oder zwei Vibrationsmotoren versetzen Exzentermassen am unteren und oberen Ende des bewegungserzeugenden Bauteils die Maschine um ihren Schwerpunkt in Vibration. Diese Einheiten werden hauptsächlich für Einzeldurchgangsvorgänge mit geringem Volumen eingesetzt: 50 Pfund oder weniger auf einmal. Dies macht den Vibrationssieber zu einer wirtschaftlichen Wahl und bietet einen relativ kostengünstigen Einstiegspunkt.

Die einfache Vibrationssiebwirkung und die Einzeldurchgangssiebung machen die Vibrationssiebmaschinen wirtschaftlich. Die vertikale Komponente der Vibrationsbewegung führt dazu, dass das Produkt im Inneren der Maschine für längere Zeit den Kontakt zum Sieb verliert. Dies verringert die Produktrückgewinnungseffizienz und die Siebeffizienz und wirkt sich direkt auf die Prozessausbeute pro Siebfläche und pro Produktdurchfluss aus. Diskrepanzen in der Siebeffizienz können bei steigenden Produktionsdurchsätzen exponentielle Auswirkungen haben und müssen genau überwacht werden. Daher stellen Vibrationssichter üblicherweise eine Lösung für kleine Betriebe mit einem Durchgang dar, sind jedoch nicht ideal für Systeme mit kontinuierlichem Durchfluss. Wenn Sie gerade erst mit dem Sieben beginnen und geringe Kapazitätsanforderungen haben, könnte dies eine Lösung für Sie sein.

Vibrationskraft der Bewegung

Zentrifugalsiebe

Zentrifugalsichter wurden ursprünglich für Kläranlagen entwickelt, um Feststoffe aufzubrechen (zu entklumpen) und durch ein Sieb zu drücken. Heute sind Zentrifugalsichter der zweitbeliebteste Siebtyp in der Lebensmittelindustrie. Diese kompakten Maschinen sind nicht nur platzsparend, sondern ihr Design ist auch benutzerfreundlich – sowohl einfach zu bedienen als auch zu warten.

Der Zentrifugalsieber dient dazu, Klumpen, die in bestimmten Materialarten wie Mehl, Zucker, Salz, Stärke usw. vorkommen, gewaltsam zu zerkleinern. Da die Systeme jedoch nicht darauf ausgelegt sind, die Unterschiede zwischen gutem Produkt und Abfall zu erkennen, gibt es solche die Möglichkeit, dass Verunreinigungen in kleinere Partikel zerkleinert werden, die ebenfalls durch das zylindrische Sieb direkt in das fertige Produkt gelangen.

In den AIB- und BISSC-Standards 4.1.4.3 heißt es ausdrücklich: „Siebe dürfen keine Reibwirkung ausüben, um den Produktfluss zu erleichtern.“ Die meisten heute hergestellten Zentrifugalsiebe verfügen über ein Paddel oder einen ähnlichen Mechanismus, der das Produkt durch ein Sieb drückt, im direkten Gegensatz zum AIB- und BISSC-Standard. Um diesen Standard zu umgehen, sind die Paddel der meisten Zentrifugensiebe leicht vom Sieb entfernt, damit sie nicht reiben. Allerdings neigen die Paddel immer noch dazu, Verunreinigungen in Partikel zu zerlegen, die klein genug sind, um durch das Sieb zu gelangen, anstatt die Verunreinigungen vom Hauptproduktstrom zu trennen.

Der Zentrifugalsichter eignet sich nicht für die Verarbeitung zerbrechlicher Materialien, da er möglicherweise größere Schwierigkeiten hat, die gewünschte Produktqualität aufrechtzuerhalten. Die starke Siebwirkung kann dazu führen, dass das Paddel die zerbrechlichen Materialien beeinträchtigt, was zu einer inakzeptablen Änderung der Partikelgrößenverteilung führt. Darüber hinaus führen die hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen Material und Sieb dazu, dass ein höherer Prozentsatz des guten Produkts in den Tailing-Behälter umgeleitet wird.

Eine Zentripetalkraft, die durch schnelle Rotationen erzeugt wird

Kreiselsiebe

Kreiselsiebe setzen Industriestandards für Qualität und Hygiene. Unabhängige Betreibertests bestätigen, dass Kreiselsiebe Verunreinigungen besser filtern als jede andere Siebtechnologie (Vibrations-/Zentrifugalsieb). Die Art der Kreiselbewegung, unterstützt durch die erhöhten Trennfähigkeiten des Sichters, ermöglicht die Entfernung dieser Verunreinigungen bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Produktvolumenkapazität. Für kommerzielle Siebvorgänge bieten Kreiselsiebmaschinen einen höheren Durchsatz und eine verbesserte Erfassung von Verunreinigungen.

Die Kreiselsiebmethode ist die bevorzugte Methode zum Sieben von Produkten durch hochrangige Qualitätskontrollteams. Der Kreiselsieber bietet ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit beim Auffinden von Verunreinigungen vor dem Eintritt in die Endproduktstufe.

Aufgrund seiner rein horizontalen Bewegung kann ein Kreiselsieber in derselben Maschine mehrere Siebe mit derselben Siebmaschenweite haben, wobei das Produkt tatsächlich in verschiedene Richtungen fließt. Dies ermöglicht deutlich mehr Siebfläche in der Gesamtfläche einer Maschine als bei jedem anderen Maschinentyp

Eine kreisende Bewegungskraft

Kreiselsiebe erzeugen eine horizontale Kreiselsiebwirkung, ideal zum Skalpieren, Sortieren oder Entfernen von Feinanteilen aus trockenen, frei fließenden Pulvern. Diese Siebbewegung hält das Material länger zurück, hat eine langsamere und sanftere Siebwirkung und minimiert die vertikale Bewegung. Diese Eigenschaften halten das feine Material länger in Kontakt mit dem Sieb und geben dem Material die größtmögliche Möglichkeit, es ohne die Hilfe von Fremdkräften durchzulassen, was zu genaueren Trennungen führt. Dies ist unten im kreisenden Produktfluss dargestellt.

Gyratorisch – guter Produktmaterialweg

Gyratorisch – übergroßer Materialweg

Auch wenn dies nicht allgemein anerkannt ist, gibt es Vorteile hinsichtlich der Siebqualität, je nachdem, welcher Siebtyp eingesetzt wird. Jeder Benutzer muss seine individuellen Anforderungen an den Siebtyp bestimmen, abhängig von der erforderlichen Qualitätstoleranz und den Anforderungen an die Siebeffizienz. Der effektivste Weg, die Bildschirmgröße und den Bildschirmtyp für Ihre Anforderungen zu bestimmen, ist die Durchführung von Stichprobentests in einer Laborumgebung.

Zahlreiche Siebmaschinenhersteller bieten marktführende Siebtechnologie in der Mühlen- und Lebensmittelindustrie an. Zu den verfügbaren Materialien gehören synthetische (Nylon oder Polyester) und Drahtgewebe (Metallgeflecht) für eine effiziente Siebung in jeder Phase Ihres Prozesses. Alle Schirmstoffe müssen den aktuellen FDA- und EU-Vorschriften entsprechen. Einige gängige Netztypen sind unten dargestellt.

NYTAL PA-GG, NYTAL PA-MF, NYTAL PA-Fräsen

Üblicherweise verfügen Gewindetypen für Kreisel- und Vibrationssiebe über Draht- oder Nylonmaschensiebe mit quadratischen Öffnungen, die den Durchgang von Partikeln ermöglichen. Diese Bildschirmtypen werden häufiger verwendet als andere, da sie tendenziell robuster und kostengünstiger sind. Siebgitter, die weniger häufig verwendet werden, haben Öffnungen, die je nach betrieblichen Anforderungen und Qualitätserwartungen rund, quadratisch oder rechteckig sein können.

Typischerweise werden Siebe mit Partikelöffnungen gestapelt, deren Größe allmählich kleiner wird, wenn das Produkt durch das Sieb fällt (wie unten angegeben). Die Trockensiebung beginnt damit, dass ein festes Futtermittel – typischerweise Pulver – am oberen Sieb in den Siebstapel gelangt. Mithilfe der Schwerkraft passieren feste Partikel die Siebe, bis sie schließlich auf ein Sieb fallen, dessen Öffnungen zu klein sind, als dass sie hindurchpassen könnten. Abschließend wird das Material auf jedem Sieb erfasst und Material mit dem gewünschten Partikelgrößenbereich zurückgehalten. Anderes Material kann dann recycelt und erneut verarbeitet werden, bis die richtige Partikelgröße erreicht ist. Dies ist unten mit dem violett hervorgehobenen Fließweg dargestellt.

Der Strömungsweg in einem Zentrifugalsieb ähnelt dem oben erwähnten Kreiselsieb. Bei einem Zentrifugalsichter wird das Material in eine Kammer mit einem perforierten Sieb an den Außenwänden geleitet. Das Produkt wird mithilfe von Rotoren zum Außensieb gedrückt. Folglich bleibt das größere Material übrig, um mitgerissen zu werden, während das kleinere Material als fertiges Produkt durch das Sieb läuft.

Zentrifugalsiebe enthalten typischerweise ein Spaltsieb mit einer Breite von 1¼ bis 1½ Zoll. Das Keildrahtsieb ist ein geschweißtes Sieb, das äußerst langlebig und verstopfungsbeständig ist. Obwohl sie eine höhere Anfangsinvestition erfordern, weisen sie in der Regel eine lange Lebensdauer auf.

Wie oben dargestellt, sind Spaltdrahtsiebe für die Hochleistungstrennung großer Partikel gedacht, insbesondere solcher, die bei der Fest-Flüssig-Trennung vorkommen. Wenn es um kleine Verunreinigungen geht, ist dies nicht das Sieb der Wahl. Die Fähigkeit kleiner Partikel, innerhalb dieser 1¼-1½-Zoll-Durchmesser zu passieren. Kabelschlitze sind bei dieser Art von Bildschirmen das größte Problem. Wenn es um sehr feine Trennungen geht, ist ein gewebtes Sieb dem Spaltsieb vorzuziehen. Obwohl es zugegebenermaßen eine kürzere typische Lebensdauer hat, können gewebte Siebe Abstände von bis zu etwa 0,005 mm im Vergleich zu einem Spaltsieb von mindestens 0,03 mm bieten. Für Keildraht sind die Herstellungsmöglichkeiten aufgrund der Schweißanforderungen und des Gewichts normalerweise begrenzt. Im Gegensatz dazu bietet Drahtgeflecht ein höheres Maß an Flexibilität bei der Herstellung und Anwendung.

Der Siebtyp in verschiedenen Sichtern hängt stark von der Anwendung ab. Zentrifugalsiebe erfordern in der Regel die hohe Haltbarkeit eines Keildraht- oder Lochsiebs, insbesondere wenn man bedenkt, dass die geschweißte Konstruktion am häufigsten in zylindrischer Form erhältlich ist. Vibrations- und Kreiselsiebe verwenden häufiger gewebte Maschensiebe. Während die Siebmaschenweite vom Produkt im Durchfluss abhängt, wird die Wahl des Siebmaterials im Hinblick auf die Haltbarkeit von der Kapazitätsgröße und der Abrasivität des Materials beeinflusst. Für hohe Kapazitäten bei feineren Materialien kann der Kreiselsieber über eine Siebfläche von über 1.200 Quadratfuß verfügen. Durch die sorgfältige Auswahl des Siebgewebes können die Ergebnisse bei dieser Kapazität maximiert werden.

Neben der Betrachtung des Siebtyps spielt auch das Material eine Rolle im Siebprozess.

Nichtmetallische Siebe sind von Vorteil, da sie eine längere Lebensdauer gewährleisten und ein geringeres Kontaminationsrisiko darstellen, wenn aufgrund der Siebverschlechterung verlorene Teile in den Produktfluss gelangen. Aus Gründen der Qualitätssicherung kann das Risiko einer Produktverunreinigung bei gewebten synthetischen Maschensieben geringer sein als bei der Zersetzung von Metallsieben.

Für die Verarbeitung von Materialien mit höherem Ölgehalt, wie Mais oder Hafer, werden Edelstahlgewebesiebe bevorzugt. Da sich das Sieb jedoch unweigerlich verschlechtert, können sich Metallstränge lösen und den Produktstrom verunreinigen. Diese Drahtstücke sind klein und selbst mit modernster Ausrüstung schwer zu erkennen/zu fangen. Metallsiebe haben in der Regel eine kürzere Lebensdauer, da sich die wiederholten Bewegungen des Siebvorgangs plastisch verformen und nach und nach zu Versetzungen im Metall führen. Aus diesem Grund müssen Drahtsiebe häufiger gewartet und erneut gesiebt werden.

Aufgrund der Zickzackströmung des Materials und der anschließenden horizontalen und vertikalen Bewegung ist bei Vibrationssichtern eine häufige Kontrolle der Siebspannung erforderlich, da eine niedrige Spannung die Siebkapazität verringern kann. Reiniger, die verwendet werden, um nahezu große Partikel oder klebrige, feinere Pulver vom Sieb zu entfernen, sind in Vibrationssichtern nicht so effektiv, da die Vibrationsmotoren eine geringere Energiemenge und vertikale Bewegung auf sie ausüben können. Dies kann dazu führen, dass der Bildschirm anfällig für Blendungen ist. Daher ist es notwendig, dies bei Inspektionen zu überprüfen. Vibrationssiebmaschinen verlieren beim Sieben von Produkten an Wirksamkeit, da diese aufgrund der Vibrationsbewegung der Einheit nicht immer in Kontakt mit dem Sieb bleiben. Häufiges Verstopfen des Bildschirms weist entweder darauf hin, dass die Partikel des Produkts zu groß für das ausgewählte Sieb sind oder dass das Material zu klebrig ist, als dass die Reinigungsmittel das Sieb effektiv sauber halten könnten.

Der Zeitaufwand für die Inspektion eines Vibrationssiebs beträgt typischerweise weniger als sechs Minuten.

Zentrifugalsichter erfordern deutlich mehr Siebkontrolle als jeder andere Siebtyp. Da das Material mit Gewalt durch die Siebe gedrückt wird, kommt es bei diesen Sichtern zu einem deutlich erhöhten Siebverschleiß und schließlich zu Ausfällen. Dies führt wiederum zu einer größeren Abhängigkeit von der Aufrechterhaltung der Siebspannungen, um eine angemessene Sieblebensdauer sicherzustellen. Wenn bei rotierenden Paddeln die Drahtsiebe tatsächlich ausfallen, ist der Ausfall oft äußerst katastrophal. Insbesondere aus diesem Grund sollten Siebkontrollen für Zentrifugalsichter nach jedem Chargenlauf oder täglich durchgeführt werden, um Siebverschleiß, Beschädigungen und andere von Ihrem Unternehmen festgelegte Qualitätskontrollpunkte zu überprüfen.

Durch stündliche oder tägliche Inspektionen erhöht sich die Möglichkeit, dass Verunreinigungen in den Produktfluss gelangen, erheblich. Da jedoch das Risiko eines Siebversagens durch Pressmaterial stark erhöht ist, sind diese Inspektionen für Ihren Betrieb unerlässlich. Der Zeitaufwand für die Überprüfung eines Zentrifugensiebs beträgt typischerweise weniger als sechs Minuten.

Bei der Bestimmung der Häufigkeit, mit der Inspektionen durchgeführt werden müssen, müssen Sie die Qualität des Sichters, des Siebmaterials, der Materialströme und der Materialgröberheit berücksichtigen.

Kreiselsiebe erfordern deutlich weniger Siebwartung. Da sich das Produktmaterial sanft über und durch die Siebe bewegt, minimiert der Sichter nicht nur den Verschleiß, sondern maximiert auch die Menge an Gutmaterial, das von dem, was im Rückstandsüberlauf landet, abgetrennt wird.

Wie Sie sehen, gibt es viele verschiedene Arten von Siebern, von denen jeder einzigartige Eigenschaften und Anforderungen hat. Jeder Sichter liefert unterschiedliche Ergebnisse, abhängig von Ihren Anforderungen an die Materialgröße und den Kontaminationsmöglichkeiten. Wie oft Siebmaschinen vor einem Siebausfall zu inspizieren sind, kann vom Produktfluss/-gemisch, der Abrasivität, der Tuchart und dem Maschinentyp abhängen. In der Regel liefert Ihnen Ihre Best Practice eine durchschnittliche Häufigkeit bis zum Ausfall. Die Wartungsaufzeichnungen Ihres Unternehmens sollten eine Grundlage bieten, die Qualitätssicherungsspezialisten verwalten können. Heutzutage stehen bei der Betrachtung von Siebtyp, Siebmaterialien und Qualitätskontrollprozessen höhere Anforderungen an Sie. Denn wer kann sich schon einen Rückruf leisten? Paul Van Camp ist Vertriebsleiter bei Great Western Manufacturing (Leavenworth, KS). Für weitere Informationen rufen Sie 913-682-2291 an oder besuchen Sie www.gwmfg.com.

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