Qualitätsmanagement

Snacks und Süßwaren schnell und sicher verpacken

In der Snack- und Süßwarenbranche, in der Geschwindigkeit und Qualität ­zusammengehören wie Salz und Pfeffer, stehen Hersteller vor der ständigen Heraus­forderung, die Anforderungen der Konsumenten zu erfüllen und gleichzeitig die Produktintegrität zu wahren.

Snacks gewinnen weltweit zunehmend an Beliebtheit. Prognosen zufolge könnte der weltweite Umsatz mit herzhaften Snacks bis zum Jahr 2030 sogar einen Wert von 386,8 Milliarden US-Dollar erreichen. Da liegt es auf der Hand, dass der Druck, ein vielfältiges Sortiment an hochwertigen Produkten schnell liefern zu müssen, größer ist als je zuvor.

Herausforderungen in der Hochgeschwindigkeitsproduktion

Die Hochgeschwindigkeitsproduktion von Snacks und Süßwaren bringt verschiedene Herausforderungen mit sich, insbesondere, was das Produkt-Handling und die Aus­schleusung von Produkten betrifft. Wenn Produkte mit hohen Geschwindig­keiten verarbeitet werden, sind sie anfälliger für Beschädigungen oder fehlerhafte Aus­richtung. Dies wiederum führt zu höheren Ausschleuse­raten. Die Handhabung empfindlicher Artikel oder Pro­dukte mit spezifischen Verpackungsanforderungen, wie zum Beispiel Schlauchbeutel, wird mit zunehmender Geschwindigkeit immer komplexer, sodass sich das Risiko von Produktausschleusungen und Ausschuss erhöht.

Anzeige

Herausforderungen beim Wägen

Die versiegelten Kanten von Schlauchbeuteln, die zu Problemen bei der Handhabung und Sortierung führen ­können, sowie die Notwendigkeit strengerer Toleranzen bei kleine­ren Produkten erschweren zusätzlich die Durch­führung präziser Wägevorgänge. Fortschrittliche dynami­sche Kon­trollwaagen mit FlashCell Technologie von Mettler-Toledo helfen bei der Lösung dieses Problems, indem sie Produkte effektiv handhaben und kurze Wäge­zeiten ermöglichen. Neben der zuverlässigen Handhabung bieten sie außerdem eine höhere Genauigkeit. Sogar bei Geschwindig­keiten von bis zu 800 Produkten pro Minute liefern die Sys­teme konsistente Wägeresultate und gleich­bleibend hohe Qualität.

Fremdkörpererkennung

Die Wahrung der Produktreinheit − bei Snacks und Süß­waren von entscheidender Bedeutung − kann aufgrund der hohen Geschwindigkeiten und der Produktvielfalt in der Produktionslinie eine echte Heraus­forderung dar­stellen. Eine effektive Fremdkörpererkennung ist daher sowohl für unverpackte als auch für verpackte Produkte ­unverzichtbar. Hersteller können eine Kombination aus ­Metallsuchtechnik und Röntgen-Inspektionstechnologie einsetzen, um diese Anforderungen effizient zu erfüllen.

Metallsuchtechnik und Röntgeninspektion

Metallsuchsysteme sind auf die Erkennung metallischer Fremdkörper wie zum Beispiel Eisen-, Nichteisen- und Edelstahlpartikel spezialisiert. Sie erzeugen ein elektro­magne­tisches Feld und identifizieren Metallpartikel, die dieses Feld stören. Metallsuchsysteme sind an verschie­denen Stellen der Produktionslinie einsetzbar, sei es zur Inspektion von Rohmaterialien vor Produktionsbeginn oder am Ende der Produktionslinie nach der Primär­verpackung. Der am häufigsten gewählte Installations­ort bei der Her­stellung von Snacks und Süßwaren liegt aber unmittelbar vor dem Verpacken. Die Produkte werden mit Mehrkopf-Wägetechnologie gewogen, fallen durch das Metall­suchgerät und gelangen in den Beutel, der anschließend ­versiegelt wird. Die Technologie eignet sich hervorragend für Hochgeschwindig­keits-Produktions­umgebungen, in denen ein schnelles und genaues Erkennen von metallischen Fremdkörpern erforderlich ist. Die Inspektion an dieser Stelle minimiert das Risiko metalli­scher Fremdkörper im End­produkt und vermeidet etwaige inspektionstechnische Beschränkungen des Verpackungs­­materials bei der Primär- oder Sekundär­verpackung. Tech­nologien wie etwa das automatische Testsystem (ATS) von Mettler-Toledo, das nicht nur die Test­genauigkeit verbes­sert und die Testdauer verkürzt, sondern auch die Anzahl der für die Durchführung der Tests erforderlichen Bedienenden von zwei Personen auf eine reduziert, können die Produktivität zusätzlich steigern. Im Hinblick auf die Gesamt­betriebskosten stellt an diesem kritischen Kontroll­punkt (CCP) Metall­suchtechnik die beste Wahl dar. Metallsuchsysteme liefern sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Anwendungen effiziente und präzise Resul­tate. Vertikale Inspektionssysteme, insbesondere unter Nutzung von Freifall-Metallsuchgeräten in vertikalen Schlauchbeutel-­Anwendungen (VFFS), erweisen sich bei der Inspektion von Produkten wie Snacks und Chips als äußerst ­effektiv. Diese Metallsuchsysteme werden zwischen Waage und Beutel­maschine installiert und ermöglichen so die Inspektion frei fallender Produkte auf ihrem Weg durch das System. Bei dieser Methode werden Fremdkörper vor dem Verpacken ­erkannt, was insbeson­dere in Hochgeschwindigkeits-Pro­duktions­umgebungen von Vorteil ist. Röntgen-Inspektionssysteme eignen sich ideal für die Erkennung verschiedenster Fremdkörper in verpackten Produkten, sowohl in der Primär- als auch in der Sekundär­verpackung. Röntgen-Inspektion ermöglicht die Detektion von Glas, Metall, Steinen, dichten Kunststoffen, Gummi­verbindungen und sogar von Agglomeraten – ein Problem, mit dem Chips-Hersteller häufig konfrontiert sind. Agglome­rate oder verklumptes Gewürzpulver können sich während des Herstellungsprozesses bilden und die Pro­duktqualität beeinträchtigen, indem sie den Geschmack, die Textur und das Erscheinungsbild ver­ändern. Die Röntgenstrahlen durchdringen die Verpackung und identifizieren darin enthaltene Fremdkörper, und zwar basierend auf Dichteunterschieden. Während sich beispiels­weise bei einzelnen Schlauchbeuteln die Inline-Inspektion als effektiv erweist, bietet eine Inspektion am ­Linienende, wie zum Beispiel das Scannen einer ganzen Schachtel mit Schokoriegeln, zusätzliche Vorteile. Somit wird jede Schachtel gründlich auf Fremdkörper unter­sucht, bevor sie in den Handel gelangt. Dieser mehrstufige Inspek­tionsprozess verbessert die Produkt­sicherheit und die Qualitäts­kontrolle erheblich. Neben der Fremdkörper­erkennung führen Röntgen-Inspektions­systeme eine Reihe von Integritätsprü­fungen durch wie die Überprüfung der Produktform, die Bestimmung der Masse, die Erkennung fehlender oder zer­brochener Produkte und die Überprü­fung auf korrekten Füllstand. Dadurch werden die Quali­tätskontrolle weiter verbessert und das Risiko minimiert, dass mangel­hafte Produkte die Verbraucher erreichen. Die Auswahl der am besten für eine Produktionslinie geeigneten Technologie ist vom Produkttyp und vom Konta­minationsrisiko abhängig. Metallsuch­systeme eignen sich hervorragend für die Inspektion von Produkten vor dem Verpacken oder während der Primär­verpackung. Durch frühzeitige Erkennung metallischer Fremdkörper in dieser Phase sparen Hersteller Produktionskosten. Röntgen-Inspektionssysteme werden bevorzugt für ver­packte Pro­dukte einge­setzt, bei denen die Erkennung eines breiteren Spektrums an Fremdkörpern erforderlich ist. Sie eignen sich für verpackte Produkte und bieten optionale Qualitäts- und Integritätsprüfungen, die gleichzeitig − in der Regel am Linienende − stattfinden können.

Kostendruck

Ein wichtiges Thema für Hersteller in dieser Branche ist der Kostendruck. Ins­besondere die Tatsache, dass viele Snack- und Süßwarenprodukte zu niedrigen ­Preisen ver­kauft werden, erschwert die Investition in Highend-Produkt-Inspek­tionssysteme. Zwar mögen die Vorlauf­kosten für Metallsuch- oder Röntgen-Inspektions­systeme hoch erschei­nen, doch können diese Technologien die Kosten von Rück­rufaktionen und potenziellen Repu­tations­schäden ­erheblich reduzieren. Die Nutzung KI-gesteuerter Funktionen mit Fokus auf Nach­haltigkeit bietet den Herstellern zusätzliche Unter­stützung. Durch Optimierung der Inspektions­effizienz mit intelligen­ten Algorithmen können Hersteller den Energie­verbrauch reduzieren und Verschwendung mini­mieren, wodurch letzt­­endlich die Betriebs­kosten sinken.

Fremdkörper aus Kunststoff

Insbesondere in der Süßwaren- und Snackproduktion, bei der häufig komplexe Maschinen und Gussformen verwen­det werden, besteht neben metallischen Fremdkörpern auch das Risiko, dass Fremdkörper aus Kunststoff in die Produkte gelangen. Die Kunststoff-Fremdkörper können aus Verschleiß an Gussformen, zerbro­chenen Maschinen­teilen oder aus beschädigten Verpackungs­materialien resultieren. Daher sind robuste Detektionssysteme unverzichtbar. Rönt­geninspektionssysteme bieten eine ­effektive Lösung zur Erkennung von Kunststofffremdkörpern anhand ihrer Dichte, sogar dann, wenn der Dichte­unterschied zwischen Kunststoff und Produkt selbst minimal ist. Trotz aller Herausforderungen sind Röntgen-Inspektionssysteme in Anwendungen mit unterschiedlichsten Produkt­typen präzise für die Erkennung verschie­dener Arten von Kunststoffen kalibrierbar, von dichten Fragmenten aus Polypropylen bis hin zu leichteren Kunststofffolien. Süßwaren, deren Zutaten eine stark ­variieren­de Textur und Dichte aufweisen können, ­stellen tra­ditionelle Inspektions­methoden ­möglicherweise vor Probleme, was die Erkennung von Kunststoff-Fremdkörpern betrifft. Röntgen-In­spek­tionstechnologien bieten jedoch eine höhere Erkennungsempfindlichkeit und ­Zuverlässigkeit, sodass die Produkte stets den strengen Sicher­heits- und Qualitäts­standards entsprechen. Dies ­minimiert das ­Risiko, dass Kunststofffremdkörper zu den Konsumen­­ten gelangen, und schützt den Markenruf.

Robuste Test- und Einrichtungsverfahren

die Erkennung von Fremdkörpern optimiert ist, können Hersteller automatische Testsysteme integrieren. Das automa­tische Testsystem (ATS) von Mettler-Toledo beispielsweise automatisiert den Testprozess für in vertikale Form-, Füll- und Versiegelungsprozesse integrierte Metallsuchgeräte. Das ATS bietet eine präzise Überprüfung der Erken­nungs­empfindlichkeit in der Mitte der Durchlassöffnung, also dort, wo Fremdkörper am schwierigsten zu detektieren sind, indem es die Position der Fremdkörper simuliert. Durch konsistente Leistungstests und ein reduziertes Risiko uner­kannt gebliebener Fremdkörper erhöht diese Methode das Vertrauen der Hersteller in die Produkt­sicherheit. Röntgen-Inspektionssysteme ermöglichen die auto­ma­tische Einrichtung von Inspektionsfunktionen für verschiedene Produkte und vereinfachen Artikel­wechsel, um die ­Abläufe zu optimieren und das Risiko menschlicher Fehler zu redu­zieren. Durch die automatische Anpassung an neue Produkte oder Verpackungs­formate sorgen Röntgeninspektions­systeme für eine gleichbleibend hohe Inspektions­genauigkeit, da stets die richtige Erkennungs­empfindlichkeit für das jeweilige Produkt eingestellt wird.

Das automatische Testsystem optimiert den Testprozess für in vertikale Form-, Füll- und Versiegelungsprozesse.

Bilder: Mettler-Toledo

Systemreinigung und hygienisches Design

Eine weitere typische Herausforderung sind Ansamm­lungen von Zucker und Mehlstaub, die zu Korrosion und Verun­reinigungen in Produktionsanlagen führen können. An kritischen Kontrollpunkten in frühen Phasen der Produktion ist es wichtig, Metallsuchsysteme zu wählen, die den Verlust von Gut-Produkten während des Aus­schleusungsprozesses minimieren. Es empfiehlt sich, staubdichte Versiege­lungen als Teil der System­spezifi­kation in Erwägung zu ziehen. Im nachgelagerten Bereich, wo die Waren auf einem Trans­port­band inspiziert werden, besteht die Lösung in der Installation von Inspektions­systemen mit Schutzart IP65 und IP69, die auf einfache Reinigung ausgelegt sind und intensiven Reinigungs­verfahren stand­halten.

Verifizierung von Etiketten und Allergenhinweisen

Zunehmend strenge Regularien, wie zum Beispiel das in Großbritannien verab­schiedete Natasha-Gesetz, haben die Verifizierung von Etiketten und Allergen­hinweisen zu kritischen Aspekten der Lebensmittelsicherheit gemacht. Das Natasha-Gesetz schreibt vor, dass alle vorverpackten Lebensmittel, die für den Direktverkauf bestimmt sind, eine voll­ständige Zutatenliste mit einer eindeutiger Allergenkennzeichnung aufweisen müssen. Diese Verordnung soll alle Ver­brau­cherinnen und Verbraucher mit Lebensmittelallergien schüt­zen und ihnen Zugang zu wichtigen Informationen über die von ihnen konsumierten Produkte verschaffen. Automatisierte visuelle Inspektions­systeme spielen eine entscheidende Rolle bei der Erfüllung dieser Anforderun­gen, indem sie die Angaben auf den Etiketten überprüfen. Sie tragen dazu bei, die Konformität zu wahren, kost­spielige Rückrufaktionen zu vermeiden und die Gesundheit der Konsumenten zu schützen. Die Systeme erfassen hochauflösende Bilder der einzelnen Produktpackungen, während diese die Produktionslinie durchlaufen. Sie nutzen fortschrittliche Algorithmen, um die Bilder zu analysieren und zu überprüfen, ob die Etiketten mit den richtigen Informa­tionen wie zum Beispiel Listen mit Inhaltsstoffen und Allergenhinweisen gekennzeichnet sind. Sie erkennen außerdem Druckfehler, fehlende Informa­tionen oder falsche Etiketten.

Datenmanagement in der Produktion

Ebenfalls ein integraler Bestandteil der modernen Snack- und Süßwarenproduktion ist das Datenmanagement, das Herstellern die Überwachung und Optimierung ihrer Pro- duktionsprozesse sowie die Einhaltung von Auditanforde­run­gen ermöglicht. Hinzu kommen vorausschauende War- tung und Echtzeitanalysen, die zur Steigerung der Produk- tivität beitragen können. Diese Datenmanagement-Systeme versetzen Hersteller in die Lage, Probleme in der Produktion proaktiv anzugehen, Stillstandszeiten zu reduzieren und die Produktsicherheit zu verbessern. Mit der ProdX Datenmanagement-Software von Mettler-Toledo profitieren die Hersteller von Datenerfassung und -analyse in Echtzeit für eine verbesserte Konformität und Qualitätssicherung. Die Datenmanagement-Software verfolgt und dokumen­tiert Produktinspek­tionsdaten auf effiziente Weise und schafft damit die unab­dingbare Voraussetzung zur Erfüllung von Standards für Produkt­sicherheit und zur Optimierung der betrieblichen Effizienz.

Investition in Inspektionstechnologien ist unerlässlich

Da der Markt für Snacks und Süßwaren weiterhin boomt, benötigen die Hersteller Systeme, die an neue Produkt­linien und regulatorische Änderungen ­anpassbar sind. Die Investition in fortschrittliche Produkt-Inspektionstechno­logien ist dabei unerlässlich, um die Qualität bei hohen Pro­duk­tionsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Produktionslinien zukunftssicher zu machen. Mit den verfügbaren inno­vativen Lösungen können die Hersteller diese Heraus­forderungen bewältigen und gleichzeitig die Produkt­integrität und die Verbrauchersicherheit wahren.

Autor: Rob Stevens, Market Manager bei Mettler-Toledo Produktinspektion