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Verpackungs-, Etikettier- und Sortiergeräte, 02.11.2012

FRUCHTSCHONENDE GROSSKISTENBEFÜLLUNG MIT WASSER

Für die effiziente und -fruchtschonende Entleerung von Äpfeln aus Großkisten hat sich in dem letzten Jahrzehnt die Wasserentleerung durchgesetzt.
Für die effiziente und -fruchtschonende Entleerung von Äpfeln aus Großkisten hat sich in dem letzten Jahrzehnt die Wasserentleerung als Standard auf niederelbischen Sortierbetrieben durchgesetzt.
Mechanische Großkistenentleerer können erheblichen Schaden bei entsprechend empfindlicher Ware produzieren, zudem dauert der Entleervorgang länger. Ein weiterer Nachteil ist eine erhöhte Leerlaufzeit beim Kistenwechsel aufgrund der geringen Menge an Früchten, die auf dem Zufuhrband zur Sortiermaschine akkumuliert werden können.
Nach der Sortierung erfolgt oft die erneute Ablage in Großkisten, um dann beim Handel weiter verpackt, meist abgetascht in Tragetaschen, zu werden. Auf Großsortieranlagen werden dafür Großkisten-Wasserbefüller eingesetzt. Diese Anlagen besitzen an den Ausgängen Wasserkanäle, in die die Früchte nach der Sortierung fallen und mittels Wasserströmung transportiert werden. Die Früchte werden in Kanälen akkumuliert und, wenn die voreingestellte Füllmenge einer Großkiste erreicht ist, automatisch dem Wasserbefüller zugeführt. Der Platzbedarf für die Wasserkanäle ist erheblich, wenn die Früchte nur in einer Schicht nebeneinander schwimmen.
Die Firma PALM-Landmaschinen, Hamburg, Jork, betätigt sich seit über 20 Jahren im Bereich der Obstsortierung und Verpackung. Unter anderem gehören Sortiermaschinen der Hersteller Perfect und Aweta zum Programm. Seit einigen Jahren werden auch Portal-Roboter zum Großkistenentleeren bei PALM gefertigt. Neu im Programm ist ein Wasserbefüller für Großkisten. Neben der Elbe-Obst Sortierstation in Neuenfelde sind zwei weitere Anlagen im Alten Land aufgestellt und im Betrieb.
Die Wasserbefüllung der Firma PALM-Landmaschinen zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus. Die Wasserkanäle direkt am Ausgang der Sortiermaschine sind nur ca. 4 Meter kurz, dafür aber fast 1 Meter tief [siehe Abbildung 1- PALM Wasserentleerer mit fünf Ausgängen an einer Perfect-Sortiermaschine mit kurzen tiefen Kanälen].
Um auf diesen kleinen Raum die benötigte Menge Äpfel für eine Großkiste zu akkumulieren, reicht eine  einlagige Schicht Äpfel nicht aus. Dafür werden die Äpfel mittels volumenstarker Pumpen übereinander im Becken geschichtet. Dieser Vorgang wird durch eine gezielte Steuerung der Wasserströmung und somit der Äpfel erreicht [siehe Abbildung 2 - Schichtung der Äpfel im Kanal durch den hohen Volumenstrom].
Ist die erforderliche Menge erreicht und die Befülleinheit frei, öffnet ein Gate und lässt die Äpfel zur sogenannten Glocke schwimmen. Bei kurzen Anlagen reicht ein Gate am Ende des Wasserkanals für die Akkumulierung. Anlagen mit vielen Ausgängen und langen Wasserkanälen benötigen ein zusätzliches Gate vor der Glocke, um lange Laufzeiten der Äpfel zu vermeiden.
Die Glocke ist unten offen und nach oben hin luftdicht verschlossen. Vor dem Befüllvorgang wird unterhalb der Glocke eine leere Großkiste platziert. Diese wird abgesenkt, damit die untere Öffnung sich unterhalb der Wasserlinie befindet. Um die Äpfel in die Glocke zu bekommen, drückt ein schräges und horizontal verschiebbares Wellenband die Äpfel unter Wasser. Dieses Band endet unterhalb der Glockenöffnung, so dass die Äpfel durch ihren natürlichen Auftrieb in die Glocke treiben [siehe Abbildung 3 - Abgesenkte Glocke während des Befüllvorgangs. Von links schwimmen die Äpfel unter das schräge Wellenband und werden unter die Glocke gedrückt].
Dieses Befüllprinzip schließt allerdings Birnen aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichtes aus. Beim Befüllen wird Unterdruck in der Glocke erzeugt. Dadurch steigt der Wasserspiegel mit den Äpfeln innerhalb der Glocke an. Die Äpfel befinden sich dabei im Wasser [siehe Abbildung 4 - Gefüllte Unterdruckglocke kurz vor dem Befüllen der Kiste]. Sobald die Füllmenge erreicht ist, fährt das Wellenband in Ausgangsposition und die leere Kiste unterhalb der Glocke wird an die untere Öffnung herangeführt. Durch langsames Einströmen von Luft in die Glocke bis auf Umgebungsdruck werden die Äpfel im Wasserbad vertikal schwimmend in die Großkiste abgelegt. Zum Schluss wird die Glocke mit der gefüllten Kiste aus dem Wasser gehoben und seitlich mit einem Kettenband versetzt. Danach kann entweder die Kiste [siehe Abbildung 5 - Wasserbefüller mit fünf Kanälen, Glocke hinter den Kanälen ohne Portal Roboter]direkt von einem Gabelstapler entnommen werden oder die Anlage besitzt einen  Portal-Roboter [siehe Abbildung 6 - Wasserbefüller mit vier Kanälen, Glocke 90 Grad versetzt mit Portal Roboter und vier Stellplätzen], der die Kiste zu einem Stellplatz transportiert.
Bei kontinuierlicher Beschickung können ca. 28 Großkisten in der Stunde befüllt werden. Je nach Kistenmaß- oder Füllung entspricht dies einer Maximalleistung von ca. 7,5 bis 8,5 t/h. Die Anzahl der Ausgänge ist variabel und wird nach Kundenwunsch geliefert, wobei vier Ausgänge mindestens vorhanden sein sollten. Für kleine Anlagen ist die dynamische Zuordnung der Ausgabefächer interessant. Um lange Wartezeiten beim Sortieren zu vermeiden, sucht sich die Maschine den nächsten freien Kanal automatisch. Dafür muss aber ein zusätzlicher Ausgang mit Wasserkanal zur Verfügung stehen. Will man vier Größen sortieren, benötigt man also fünf Kanäle.
Messungen mit dem elektronischen Stoßsensor IRD (Impakt Recording Device) bezüglich der maximalen Beschleunigungen wurden im Echt-Betrieb mit Äpfeln durchgeführt, wobei das Einströmen vom Ausgang der Sortiermaschine in den Wasserkanal und die Ablage in die Großkis-te durch die Glocke getrennt gemessen wurde. Es wurden dabei keine kritischen Beschleunigungswerte registriert. Nur vereinzelnt sind einige niedrige Werte aufgenommen worden, die in der Intensität vergleichbar mit Messungen an Wasserentleerern waren. Die Messungen wurden an der Elbe-Obst Sortierstation in Neuenfelde durchgeführt.
Der minimale Platzbedarf einer kleinen Anlage ohne Portal-Roboter mit fünf Wasserkanälen liegt bei 9,5 m x 4,2 m, wenn die Glocke in Flucht der Kanäle angeordnet ist [siehe Abbildung 7]. Für die Glocke wird eine 3 m x 3 m große Grube benötigt. Die Firma PALM bietet zudem an, Sortiermaschinen ohne Wiegeeinrichtung durch Softwareanpassungen auf Gewicht zu füllen. Dies geschieht über die Stückzahl, die Größe und das spezifische Gewicht der Äpfel. Die Leistungsaufnahme wird mit 15 KW bei fünf Kanälen ohne Portal-Roboter vom Hersteller angegeben. Die Bedienung der Anlage erfolgt über einen deutschsprachigen Touchscreen am Steuerterminal. Zusätzlich ist für den Fall der Fälle eine Fernwartung übers Internet möglich.
Die Kosten einer Wasserbefüllung mit fünf Kanälen und einer dynamischen Zuordnung der Ausgänge ohne Portal-Roboter liegt nach Herstellerangabe bei ca. 150.000€ Netto. Dazu kommt das Betonsägen für die Glocke (3 x 3 m Loch) mit ca. 2.000€.
Ein Portal-Roboter mit vier Stellplätzen kostet zusätzlich ca. 60.000€ Netto.
Diese hohen Investitionskosten rechnen sich nur bei entsprechend hoher Maschinenauslastung.

Medium

Der Obstbauversuchsring Jork gibt die monatlich erscheinende Fachzeitschrift "Mitteilungen des Obstbauversuchsringes des Alten Landes e.V. am Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork" heraus. Empfänger sind  ca.950 Obstbauern im Alten Land (Mitglieder im OVR Jork) sowie wissenschaftliche Institutionen weltweit. Wissenschaftliche Forschungsergebnisse fließen in aufwändige Versuchsarbeiten ein zur Verbesserung des heimischen Erwerbsobstbaues an der Niederelbe. Ergebnisse dieser Arbeiten aus Forschungs- und Versuchswesen werden in den "Mitteilungen" veröffentlicht. Interessierte Leser können bei der Redaktion des Obstbau Versuchs- und Beratungszentrums Jork Artikel im pdf-Format anfordern: redaktion@ovb-jork.de (Brunhilde Mannke- Tel. 04162-6016-154)
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