Identifizierung chemisch-physikalischer Eigenschaften von Verschmutzungen zur Schmutzstrukturbasierten Reinigungsoptimierung in der Lebensmittelindustrie 2 – StReo 2

Eine wachsende Produktvielfalt und kleiner werdende Chargengrößen stellen die Lebensmittelindustrie durch häufige Produktwechsel vor neue Herausforderungen hinsichtlich der Gestaltung von Reinigungsprozessen. Die Wechselwirkungen zwischen den komplex zusammengesetzten Verschmutzungen und der Reinigungsflüssigkeit sind meist nicht ausreichend bekannt, weshalb der Reinigungsprozess nicht an die Reinigungsanforderungen der jeweiligen Produkte angepasst werden kann. Vielfach erfolgt daher eine Überdimensionierung mit hohen Verbräuchen an Wasser, Chemikalien und Energie, was zu einer Diskrepanz zwischen Umwelt- und Verbraucherschutz führt.

Ziel des Forschungsprojekts ist es, die Einflüsse chemisch-physikalischer Eigenschaften einzelner Schmutzbestandteile auf das Reinigungsverhalten komplexer Verschmutzungen zu identifizieren.

Im vorangegangenen Projekt „Schmutzstrukturbasierte Reinigungsoptimierung“ (IGF 19640 BR) konnte hierzu bereits ein Beitrag geleistet werden. Stärken unterschiedlicher botanischer Herkunft und Modifikation wurden chemisch sowie physikalisch hinsichtlich Quellungs-, Lösungs-, Benetzungs-, Bindungs- und rheologischem Verhalten analysiert. Mittels multivariater Statistik wurde geprüft, welche dieser Eigenschaften in Bezug auf das Reinigungsverhalten bei drei industrierelevanten Nassreinigungsverfahren (Zielstrahl-, Fallfilm-, Rohrreinigung) relevant sind.

Die angewandten Methoden werden im Folgeprojekt gezielt auf komplex zusammengesetzte Verschmutzungen aus verschiedenen Kohlenhydraten und einem Molkenprotein übertragen. Das Reinigungsverhalten der ausgewählten Verschmutzungen wird in einer ebenen Kanalströmung bei variierter Reinigungsflüssigkeit erfasst. Dabei wird der Einfluss der zeitlich veränderten Verschmutzungseigenschaften im Reinigungsverlauf mittels zeitaufgelöster Effektanalyse analysiert, um den Reinigungserfolg in den unterschiedlichen Reinigungsphasen zu ermitteln. Erstmals werden diese zeitlichen Veränderungen der reinigungsrelevanten chemisch-physikalischen Eigenschaften mittels multivariater Statistik im Zusammenhang mit dem Reinigungsverhalten der ausgewählten Verschmutzungen identifiziert und quantifiziert. Die Abschätzung des Reinigungsverhaltens, ausgehend von der individuellen Schmutzzusammensetzung, ermöglicht eine Senkung des Ressourcenverbrauchs sowie von Reinigungskosten und –zeit. Hierzu wird dem industriellen Anwenderkreis ein Entscheidungsbaum zur Verfügung gestellt, der eine schmutzspezifische Anpassung von Reinigungsprozessen ermöglicht und die komplexen Wirkzusammenhänge in ein anwendungsnahes und erweiterbares Format überträgt.

Kooperationspartner:

Professur für Verarbeitungsmaschinen / Verarbeitungstechnik der TU Dresden

Projektlaufzeit: 04.2020 - 07.2022

Projektfinanzierung:

Das IGF-Vorhaben 20861 BR der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.