Farbsortierung und Sortierung mit Hilfe von Sensoren
Dipl.-Ing. Tilman Barthel,
Barthel - Maschinen und Ingenieurbüro
Farbsortierung wird für Lebensmittel wie Reis, Kaffee, Nüsse oder Hülsenfrüchte schon seit Jahrzehnten verwendet. Inzwischen setzt sie sich in weiteren Bereichen durch: Im Bereich des Recyclings, vor allem von Kunststoff, werden zunehmend nicht nur komplette Flaschen, sondern auch Mahlgut meist in Form von Flakes sortiert; auch Granulat von Fehlbatches kann so getrennt werden. Bei Getreide wird die Farbsortierung nun auch für die Reinigung von Roggen oder Weizen immer mehr als Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Reinigungsmethoden eingesetzt. Ein weiterer Einsatzbereich für besonders robuste Farbsortierer ist die Sortierung von Mineralien und Glas.
Prinzip der Sortierung und Haupt-Bautypen
Sortierer mit Rutschen
Bei einer Sortierung geht es zunächst darum, das Produkt zu vereinzeln, um jeweils einzelne Körner betrachten zu können. Bei der Farbsortierung von Schüttgut läuft das Produkt meist über Rüttelbleche auf Rutschen, auf denen es nach unten rutscht. Am Ende der Rutsche fallen die Körner nacheinander an der Kamera oder bei älteren Modellen an Photosensoren vorbei. Wenn sie den vorgegebenen Kriterien nicht entsprechen, wird ein entsprechendes Signal von der Steuerung an ein Ventil gegeben und damit ein Druckluftstoß ausgelöst. Damit wird das Korn ausgeschossen und ausgelesen. Je nach Produkt werden glatte Rutschen eingesetzt – diese eignen sich bei Mahlgut mit inhomogenerer Größenverteilung oder zum Erreichen von höheren Durchsätzen - oder Rutschen mit einzelnen Kanälen der Breite von ca. 5-25 mm, diese eher bei Lebensmiteln mit gleichmäßiger Größe.
Zu den bekanntesten Herstellern gehören hier Sortex aus London, Satake/ESM aus Japan und Houston/USA und aus Bologna/Italien gleich drei Firmen, ASM, SEA und Oltremare. Deren Kameras mit Hell-/Dunkel-Unterscheidungssystemen sind für den größten Anteil der Firmen ausreichend, da zudem auch mit Filtern vor den Kameras gearbeitet werden kann und damit die Unterschiede deutlicher werden. Gelegentlich sind die teureren Maschinen mit wirklicher Farberkennung oder mit Erkennung mit Lasern nötig, wie sie z. B. von Elexso aus Hamburg, von Best aus Belgien, von Radix aus England oder teilweise auch von den oben genannten Firmen angeboten werden.
Sortierer mit Bändern
Vor allem bei Produkten mit großen oder sehr unterschiedlichen Abmessungen, bei schweren Produkten wie Steinen oder bei schonend zu behandelnden Produkten wie Obst, Gemüse oder Beeren wird das Produkt auf Bändern vereinzelt. Entweder fällt das Produkt am Ende des Bands nach unten und wird dann ausgeschossen, oder es wird direkt vom Band aus zu den Seiten hin ausgelesen, womit auch mehrere Fraktionen gebildet werden können. Dies geschieht vor allem im Recyclingbereich, meist mit Materialerkennung bei Schüttgut größerer Abmessungen.
Bei der Erkennung von oben her kann nur eine Seite genutzt werden. Für eine Materialerkennung reicht dies oft aus, während bei den oben aufgeführten Lebensmitteln oft nur auf einer Seite Defekte auftreten und deshalb im Normalfall beide Seiten von Kameras betrachtet werden. Auch andere Erkennungssysteme werden genutzt, besonders beim Recycling, wo sich die Kunststoffe oft nur nach Materialeigenschaften, aber nicht nach der Farbe unterscheiden. Am ehesten in der Lebensmittelindustrie und somit auch bei den Farbsortierern über Rutschen wird die Erkennung über Nah-Infrarot (NIR) zum Sortieren verwendet, damit können auch gleichfarbige Fremdmaterialien wie Steine ausgelesen werden. In diesen Sektoren tätige Hersteller sind Mogensen (Wedel bei Hamburg), Rhewum (Remscheid), RTT (Zittau/Sachsen), S+S Sorting Technology (Schönberg/Bayrischer Wald) und Ruped (Barleben bei Magdeburg).
Typische Verarbeitungs-Flussdiagramme
Nicht unbedingt reicht es bei den Farbsortierern mit Rutschen aus, nur ein einziges Mal gutes und schlechtes Korn voneinander zu trennen. Dies liegt vor allem an den hohen nötigen Durchsätzen. In jeder Sekunde laufen über einen einzigen Kanal Hunderte von Körnern, sodass mit einem Luftstoß auch gute Körner mitgerissen werden. Umgekehrt können Fehlstellen von anderen Körner verdeckt werden. Je nachdem, ob das ganze Korn eine andere Farbe hat oder nur Teile des Korns und wie gleichmäßig das Korn die Rutsche herunterrutscht, werden 1-20% schlechter Körner nicht ausgelesen. Bei einem besonders hohen Fremdkornanteil wird deshalb eine Nachsortierung der guten Körner nötig. Beispiele dafür sind die beim Recycling auftretende Gemische oder auch Wacholderbeeren, bei denen 20% unreifer grüner oder überreifer brauner Beeren zwischen den blauen Beeren keine Seltenheit sind. Ebenso ist die doppelte Sortierung eine Möglichkeit, wenn wie bei Saatgut ein besonders geringer Fremdanteil gewünscht ist. Eine hundertprozentige Reinheit kann jedoch nicht garantiert werden. Für die Nachsortierung wird das Produkt oft wieder nach oben gefördert, gelegentlich geschieht sie auch hintereinander in einer höheren Maschine.
Häufiger ist die Nachlese des zunächst ausgelesenen Materials B, um nicht zu viel gutes Korn zu verwerfen. Erst zweimal ausgelesenes Korn (F) wird endgültig verworfen, das gute Korn dieser Auslese (E) wird oft wieder dem Ausgangskorn zugemengt. Diese Nachsortierung geht im allgemeinen mit niedrigeren Durchsätzen vor sich, um mit einem Luftstoß nun weniger gute Körner mitzureißen. Bei Getreide können so statt einem Ausschuss mit 40-70% Gutprodukt konzentrierte Ausschüsse mit ca. 10% Gutprodukt erreicht werden. Bei kleinen Verarbeitern kann es sinnvoll sein, diese Fraktion B zwischendurch zu speichern, anstatt gleich Rutschen für die Nachsortierung mit vorzusehen.
Peripherie und Folgekosten
Wenn ein Farbsortierer angeschafft werden soll, muss man gleichzeitig mit weiteren, kleineren Anschaffungen rechnen. Dies sind zum einen die Förderer. Außer der Zuführung zur und der Abführung von Gut- und Schlechtprodukt von der Maschine benötigt man möglicherweise für die Nachlese Förderer.
Außerdem benötigt ein Farbsortierer für die vielen Luftstöße Druckluft. Je nach Menge von auszulesendem Produkt variiert diese Menge. Die Hersteller können Maximalmengen angeben und die ungefähr für das jeweilige Produkt benötigten Druckluftmengen abschätzen, womit die Auslegung eines eventuell nötigen Kompressors möglich wird. Die Luftmengen sind jedoch nicht so hoch, dass eine Absaugung aus der Maschine nötig wird. Eine Absaugung braucht man höchstens bei hohem Staubanteil, der aber schon durch vorherige Aspiration vermieden werden sollte.
Dagegen braucht ein Farbsortierer kaum Strom, da nur die Vibratoren der Rüttelbleche und die Steuerung angeschlossen sind. Der Stromverbrauch liegt im Wesentlichen beim Kompressor und bei den Förderern.
Aufgrund der wenigen beweglichen Teile sind die Wartungskosten der Farbsortierer relativ gering. Am ehesten müssen Teile am Druckluftventil und die Neonlampen von der Beleuchtung ausgetauscht werden.
Typische Fragen bei der Anschaffung
Bei der Entscheidung für ein bestimmtes Modell eines Farbsortierers müssen folgende technische Fragen geklärt werden:
? welche Defekte müssen wirklich ausgelesen werden: so ist bei Getreide bei der Herstellung von Schrot das Auslesen von Steinen sehr wichtig, bei einer Vermahlung zu Mehl werden die wenigen aus dem Steinausleser kommenden Steine mit vermahlen
? wie ist der nötige Durchsatz
? welche Reinheit soll das Gutprodukt nach der Sortierung aufweisen – zum Teil wird höchstmögliche Reinheit gefordert, zum Teil gibt es Grenzwerte (Mutterkorn im Getreide) oder weiße Kunststoffe geben auch mit etwas Besatz beim Extrudieren die gewünschte Farbe
? wie konzentriert soll das Schlechtprodukt werden – manchmal kann das ausgelesene Produkt einfach wiederverwendet werden und man kann sich nur auf das Gutprodukt konzentrieren, wenn z. B. ausgelesene Nüsse mit Resten der Haut einfach zerkleinert werden, um dann daraus Krokant herzustellen.
Farbsortierung - Ein Überblick
Farbsortierung und Sortierung mit Hilfe von Sensoren
Dipl.-Ing. Tilman Barthel,
Barthel - Maschinen und Ingenieurbüro
Farbsortierung wird für Lebensmittel wie Reis, Kaffee, Nüsse oder Hülsenfrüchte schon seit Jahrzehnten verwendet. Inzwischen setzt sie sich in weiteren Bereichen durch: Im Bereich des Recyclings, vor allem von Kunststoff, werden zunehmend nicht nur komplette Flaschen, sondern auch Mahlgut meist in Form von Flakes sortiert; auch Granulat von Fehlbatches kann so getrennt werden. Bei Getreide wird die Farbsortierung nun auch für die Reinigung von Roggen oder Weizen immer mehr als Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Reinigungsmethoden eingesetzt. Ein weiterer Einsatzbereich für besonders robuste Farbsortierer ist die Sortierung von Mineralien und Glas.
Prinzip der Sortierung und Haupt-Bautypen
Sortierer mit Rutschen
Bei einer Sortierung geht es zunächst darum, das Produkt zu vereinzeln, um jeweils einzelne Körner betrachten zu können. Bei der Farbsortierung von Schüttgut läuft das Produkt meist über Rüttelbleche auf Rutschen, auf denen es nach unten rutscht. Am Ende der Rutsche fallen die Körner nacheinander an der Kamera oder bei älteren Modellen an Photosensoren vorbei. Wenn sie den vorgegebenen Kriterien nicht entsprechen, wird ein entsprechendes Signal von der Steuerung an ein Ventil gegeben und damit ein Druckluftstoß ausgelöst. Damit wird das Korn ausgeschossen und ausgelesen. Je nach Produkt werden glatte Rutschen eingesetzt – diese eignen sich bei Mahlgut mit inhomogenerer Größenverteilung oder zum Erreichen von höheren Durchsätzen - oder Rutschen mit einzelnen Kanälen der Breite von ca. 5-25 mm, diese eher bei Lebensmiteln mit gleichmäßiger Größe.
Zu den bekanntesten Herstellern gehören hier Sortex aus London, Satake/ESM aus Japan und Houston/USA und aus Bologna/Italien gleich drei Firmen, ASM, SEA und Oltremare. Deren Kameras mit Hell-/Dunkel-Unterscheidungssystemen sind für den größten Anteil der Firmen ausreichend, da zudem auch mit Filtern vor den Kameras gearbeitet werden kann und damit die Unterschiede deutlicher werden. Gelegentlich sind die teureren Maschinen mit wirklicher Farberkennung oder mit Erkennung mit Lasern nötig, wie sie z. B. von Elexso aus Hamburg, von Best aus Belgien, von Radix aus England oder teilweise auch von den oben genannten Firmen angeboten werden.
Sortierer mit Bändern
Vor allem bei Produkten mit großen oder sehr unterschiedlichen Abmessungen, bei schweren Produkten wie Steinen oder bei schonend zu behandelnden Produkten wie Obst, Gemüse oder Beeren wird das Produkt auf Bändern vereinzelt. Entweder fällt das Produkt am Ende des Bands nach unten und wird dann ausgeschossen, oder es wird direkt vom Band aus zu den Seiten hin ausgelesen, womit auch mehrere Fraktionen gebildet werden können. Dies geschieht vor allem im Recyclingbereich, meist mit Materialerkennung bei Schüttgut größerer Abmessungen.
Bei der Erkennung von oben her kann nur eine Seite genutzt werden. Für eine Materialerkennung reicht dies oft aus, während bei den oben aufgeführten Lebensmitteln oft nur auf einer Seite Defekte auftreten und deshalb im Normalfall beide Seiten von Kameras betrachtet werden. Auch andere Erkennungssysteme werden genutzt, besonders beim Recycling, wo sich die Kunststoffe oft nur nach Materialeigenschaften, aber nicht nach der Farbe unterscheiden. Am ehesten in der Lebensmittelindustrie und somit auch bei den Farbsortierern über Rutschen wird die Erkennung über Nah-Infrarot (NIR) zum Sortieren verwendet, damit können auch gleichfarbige Fremdmaterialien wie Steine ausgelesen werden. In diesen Sektoren tätige Hersteller sind Mogensen (Wedel bei Hamburg), Rhewum (Remscheid), RTT (Zittau/Sachsen), S+S Sorting Technology (Schönberg/Bayrischer Wald) und Ruped (Barleben bei Magdeburg).
Typische Verarbeitungs-Flussdiagramme
Nicht unbedingt reicht es bei den Farbsortierern mit Rutschen aus, nur ein einziges Mal gutes und schlechtes Korn voneinander zu trennen. Dies liegt vor allem an den hohen nötigen Durchsätzen. In jeder Sekunde laufen über einen einzigen Kanal Hunderte von Körnern, sodass mit einem Luftstoß auch gute Körner mitgerissen werden. Umgekehrt können Fehlstellen von anderen Körner verdeckt werden. Je nachdem, ob das ganze Korn eine andere Farbe hat oder nur Teile des Korns und wie gleichmäßig das Korn die Rutsche herunterrutscht, werden 1-20% schlechter Körner nicht ausgelesen. Bei einem besonders hohen Fremdkornanteil wird deshalb eine Nachsortierung der guten Körner nötig. Beispiele dafür sind die beim Recycling auftretende Gemische oder auch Wacholderbeeren, bei denen 20% unreifer grüner oder überreifer brauner Beeren zwischen den blauen Beeren keine Seltenheit sind. Ebenso ist die doppelte Sortierung eine Möglichkeit, wenn wie bei Saatgut ein besonders geringer Fremdanteil gewünscht ist. Eine hundertprozentige Reinheit kann jedoch nicht garantiert werden. Für die Nachsortierung wird das Produkt oft wieder nach oben gefördert, gelegentlich geschieht sie auch hintereinander in einer höheren Maschine.
Häufiger ist die Nachlese des zunächst ausgelesenen Materials B, um nicht zu viel gutes Korn zu verwerfen. Erst zweimal ausgelesenes Korn (F) wird endgültig verworfen, das gute Korn dieser Auslese (E) wird oft wieder dem Ausgangskorn zugemengt. Diese Nachsortierung geht im allgemeinen mit niedrigeren Durchsätzen vor sich, um mit einem Luftstoß nun weniger gute Körner mitzureißen. Bei Getreide können so statt einem Ausschuss mit 40-70% Gutprodukt konzentrierte Ausschüsse mit ca. 10% Gutprodukt erreicht werden. Bei kleinen Verarbeitern kann es sinnvoll sein, diese Fraktion B zwischendurch zu speichern, anstatt gleich Rutschen für die Nachsortierung mit vorzusehen.
Peripherie und Folgekosten
Wenn ein Farbsortierer angeschafft werden soll, muss man gleichzeitig mit weiteren, kleineren Anschaffungen rechnen. Dies sind zum einen die Förderer. Außer der Zuführung zur und der Abführung von Gut- und Schlechtprodukt von der Maschine benötigt man möglicherweise für die Nachlese Förderer.
Außerdem benötigt ein Farbsortierer für die vielen Luftstöße Druckluft. Je nach Menge von auszulesendem Produkt variiert diese Menge. Die Hersteller können Maximalmengen angeben und die ungefähr für das jeweilige Produkt benötigten Druckluftmengen abschätzen, womit die Auslegung eines eventuell nötigen Kompressors möglich wird. Die Luftmengen sind jedoch nicht so hoch, dass eine Absaugung aus der Maschine nötig wird. Eine Absaugung braucht man höchstens bei hohem Staubanteil, der aber schon durch vorherige Aspiration vermieden werden sollte.
Dagegen braucht ein Farbsortierer kaum Strom, da nur die Vibratoren der Rüttelbleche und die Steuerung angeschlossen sind. Der Stromverbrauch liegt im Wesentlichen beim Kompressor und bei den Förderern.
Aufgrund der wenigen beweglichen Teile sind die Wartungskosten der Farbsortierer relativ gering. Am ehesten müssen Teile am Druckluftventil und die Neonlampen von der Beleuchtung ausgetauscht werden.
Typische Fragen bei der Anschaffung
Bei der Entscheidung für ein bestimmtes Modell eines Farbsortierers müssen folgende technische Fragen geklärt werden:
? welche Defekte müssen wirklich ausgelesen werden: so ist bei Getreide bei der Herstellung von Schrot das Auslesen von Steinen sehr wichtig, bei einer Vermahlung zu Mehl werden die wenigen aus dem Steinausleser kommenden Steine mit vermahlen
? wie ist der nötige Durchsatz
? welche Reinheit soll das Gutprodukt nach der Sortierung aufweisen – zum Teil wird höchstmögliche Reinheit gefordert, zum Teil gibt es Grenzwerte (Mutterkorn im Getreide) oder weiße Kunststoffe geben auch mit etwas Besatz beim Extrudieren die gewünschte Farbe
? wie konzentriert soll das Schlechtprodukt werden – manchmal kann das ausgelesene Produkt einfach wiederverwendet werden und man kann sich nur auf das Gutprodukt konzentrieren, wenn z. B. ausgelesene Nüsse mit Resten der Haut einfach zerkleinert werden, um dann daraus Krokant herzustellen.
Weitere Informationen finden Sie auf:
https://edir.bulk-online.com/profile...nieurbüro.htm
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