Produkt-News

TELSONIC AG
Kaffeekapseln geschmackvoll verpackt

Kaffeekapseln sind im Trend und bei Verbrauchern vor allem wegen ihres vollmundigen Geschmacks und der unkomplizierten Zubereitung sehr beliebt.
Grundlage daf├╝r liefern die verwendeten Kaffeesorten, ihre Verarbeitung, der Mahlgrad, die genaue Portionierung, der aromadichte Einschluss in den Kapseln und vor allem der Br├╝hdruck in der Kaffeemaschine. Denn anders als in ┬źnormalen┬╗ Kaffeeautomaten tr├Âpfelt das heisse Wasser nicht durch das Kaffeepulver, sondern wird unter Druck hindurchgepresst und kann so das Aroma optimal aufnehmen. Dabei spielt auch das in den Kapseln integrierte Filtervlies eine wichtige Rolle. F├╝rs passgenaue Zuschneiden der kleinen Filter und ihre Befestigung in der Kapsel bieten sich Schneid- und Schweisssysteme an, die mit Ultraschall arbeiten. Wirtschaftliche, technische und nicht zuletzt auch ├Ąsthetische sowie kulinarische Gr├╝nde sprechen f├╝r diese Wahl.

Als Ultraschall werden Schallfrequenzen oberhalb der H├Ârgrenze bezeichnet, also ab etwa 20 kHz. Zum Schneiden und Schweissen kommen in diesem Fall Frequenzen im Bereich von 35 kHz zum Einsatz. Erzeugt werden sie durch einen Piezo-Konverter, der eine Sonotrode in eine hochfrequente Schwingung versetzt, die in Resonanz besonders wirkungsvoll ist und dabei gleichzeitig wenig Leistung ben├Âtigt. So entstehen bei geringer thermischer Belastung von Produkt und Umgebung entweder saubere Schnitte oder hochfeste F├╝geverbindungen. Bei Letzteren werden durch die akustischen Schwingungen die Molek├╝le der zu verbindenden Teile ebenfalls in Schwingung versetzt, was an den Kontaktstellen W├Ąrme erzeugt, die die Materialgrenzen ┬źaufbricht┬╗ und die Materialien miteinander verschmilzt.

Telsonic - Kaffeekapseln mit Filtervlies
Kaffeekapseln mit Filtervlies

Technisch und wirtschaftlich ├╝berzeugend
Dar├╝ber hinaus bietet die Ultraschalltechnik aber noch zahlreiche weitere Vorteile, weshalb sie oft etablierte Bearbeitungstechnologien als wirtschaftlichere Alternative ersetzen kann. Davon konnte sich beispielsweise der Verpackungsspezialist TME SpA ├╝berzeugen, der auch Verpackungslinien f├╝r Kaffeekapseln fertigt, z.B. f├╝r den Kaffeehersteller Sara Lee, dessen Dolce Gusto -Kapseln inzwischen global den Markt erobert haben.

Die Vliesstoffe f├╝r die am Boden der Kaffeekapseln integrierten Filter m├╝ssen heute wirtschaftlich in grossen St├╝ckzahlen und prozesssicher gefertigt werden. Mechanische Trenn- und F├╝geverfahren erwiesen sich hier genauso wenig praxisgerecht wie Lasertechniken. Beim Trennen beispielsweise waren die R├Ąnder der Filter oft fransig oder angeschmolzen, was zwar die Funktion der Filter nicht beeintr├Ąchtigte, aber der ├ästhetik und teilweise sogar dem Geschmack abtr├Ąglich war. Zudem waren die gew├╝nschten kurzen Taktzeiten kaum realisierbar. Vor allem Laserverfahren erwiesen sich zudem als recht kostenintensiv, da zus├Ątzliche Absaughauben f├╝r die Verbrennungsgase installiert werden mussten. Im Gegensatz dazu ├╝berzeugen die zum Trennen und F├╝gen eingesetzten Ultraschallsysteme (Bild 2) heute sowohl in technischer als auch in ├Âkonomischer Hinsicht:

Telsonic - Ultraschall Schneid- und Schweisssysteme
Ultraschall Schneid- und Schweisssysteme

Schnell und sauber: Trennschweissen im Cut-and-Seal Verfahren
Das Filtervlies besteht aus mehreren Schichten. Im ersten Schritt werden die einzelnen Schichten der Vliesfolie miteinander verbunden und gleichzeitig Filtervliese mit Ultraschall ausgeschnitten. Dieses als Cut and Seal oder Trennschwei├čen bezeichnete Verfahren ├╝bernehmen 14 Sonotroden der Telsonic AG, die ebenso wie die darunter sitzenden Schwei├čambosse perfekt auf die Applikation abgestimmt sind. Der Trennschwei├č-Prozess dauert lediglich 200 ms, ist sauber und umweltfreundlich, da kein Schneidmedium notwendig ist. Es gibt keinen Materialverlust, keine Sp├Ąne und keine Verbrennungsgase wie beim Laserschneiden. Die Schnittkanten sind glatt und sauber, wodurch eine Nachbearbeitung unn├Âtig ist. Obendrein ist Ultraschallschneiden auch noch leise. Es sind also keine L├Ąrmschutzma├čnahmen erforderlich. Bei diesem Ausstanzprozess per Cut-and-Seal-Verfahren werden die Filter auch gleich passgenau in den Kapseln platziert und im n├Ąchsten Schritt fest mit der Kapsel verbunden - ebenfalls mit Hilfe von Ultraschall. Auch an dieser Station sind 14 Schweisssonotroden parallel eingesetzt, die mit ├Ąhnlicher Geschwindigkeit arbeiten wie das Cut-and-Seal-Verfahren und ebenso saubere Ergebnisse liefern. Dadurch k├Ânnen auf der Anlage pro Minute 800 Kaffeekapseln gefertigt werden. Der Prozess ist zuverl├Ąssig und sicher, da das Ultraschallverfahren nur von wenigen Parametern abh├Ąngt, die sich einfach einstellen und ├╝berwachen lassen. Die Parameter sind die Schweissenergie, -kraft und -zeit sowie die maximale Leistung (Pmax).

Leicht in die Anlage integrierbar
Das Ultraschall-Equipment besteht jeweils aus vier Komponenten, die sich leicht in die Produktionslinie der Kaffeekapseln integrieren lassen: Dem Ultraschall-Generator, der die elektrischen Hochfrequenzschwingungen erzeugt, dem Konverter, der diese in mechanische Schwingungen umwandelt, einem Booster zur Verst├Ąrkung der Amplitude und der Sonotrode. Letztere leitet die mechanischen Schwingungen ins Werkst├╝ck ein. Konverter, Booster und Sonotrode sind mechanisch fest miteinander gekoppelt und akustisch in Resonanz aufeinander abgestimmt.

Dem Generator kommt eine Schl├╝sselfunktion zu, da er nicht nur die elektrischen Hochfrequenzschwingungen erzeugt, sondern auch die Verbindung zur ├╝bergeordneten Automatisierungstechnik ├╝bernimmt. ├ťber moderne Bussysteme k├Ânnen z.B. Schweissparameter angepasst und Resultate in Echtzeit ausgelesen werden. Bei der Produktionsanlage f├╝r die Kaffeekapseln beispielsweise geschieht das ├╝ber EtherCAT und die Daten werden f├╝r statistische Auswertungen genutzt. Die externe Sollwert-Vorgabe f├╝r Amplitude, Zeit, Energie und maximale Leistung, sowie Soft-Start f├╝r grosse Sonotroden und Frequenz-Autotuning sind weitere Eigenschaften, die f├╝r eine hohe Prozessstabilit├Ąt sorgen.

F├╝rs Stanzen der Filtervliese im Trenn-Schweissverfahren und ihrer Verbindung mit den Kaffeekapseln wurde damit die optimale Technik gefunden, um grosse St├╝ckzahlen wirtschaftlich und pr├Ązise zu fertigen. Schweiss- und Stanzqualit├Ąt sind jederzeit reproduzierbar, alle Prozessparameter lassen sich w├Ąhrend der Produktion l├╝ckenlos ├╝berwachen und bei Bedarf statistisch auswerten. von Jochen Branscheid, Sales Manager f├╝r Italien und Spanien bei der Telsonic AG, und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsb├╝ro Stutensee


Innovative Ultraschalltechnologie aus der Schweiz
Die Schweizer Telsonic Gruppe ist seit 1966 mit industriellen Ultraschall-L├Âsungen in Europa, Amerika und Asien vertreten. St├Ąndige Innovationen tragen dazu bei, dass sich Telsonic in vielen Anwendungen einen Vorsprung erarbeitet hat der Kunden Mehrwert bietet. Mit ├╝ber 250 hochqualifizierten Mitarbeitern ist das inhabergef├╝hrte Unternehmen auf das Kunststoff- und Metallschweissen, sowie das Reinigen und Sieben mit Ultraschall spezialisiert. Weltweit sch├Ątzen Kunden, unter anderem in den Branchen Automobil, Verpackung und der Medizintechnik, die umfassende Dienstleistungen und das breite Sortiment an Ultraschallkomponenten f├╝r den Anlagenbau sowie die kompletten Schweissanlagen.

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