Entwicklung und Anwendung einer adaptiven 3D-Kameramesstechnik für die halbanalytische Modellierung von Sprühreinigungsprozessen - MeMoSprüh
Messmethoden und Modellierung Sprühreinigung
Die Reinigung von Maschinen und Anlagen mit fest installierten Cleaning-in-Place-(CIP)-Reinigungsgeräten ist in der lebensmittelverarbeitenden Industrie ein wichtiger Prozessschritt, der die Produktqualität und -haltbarkeit gewährleistet. Um den wachsenden ökonomischen und ökologischen Ansprüchen gerecht zu werden, ist eine hohe Prozesseffizienz erforderlich, die derzeit mangels Auslegungshilfen und fehlendem Prozesswissen nicht erreicht werden kann. Das Projekt soll dazu beitragen, Einsparpotenziale für wertvolle Ressourcen wie Wasser, Chemikalien und Energie besser nutzen zu können.
Das Ziel des Projektes ist die halbanalytische Modellierung des Sprühreinigungsprozesses unter Berücksichtigung des vorherrschenden Reinigungsmechanismus, indem spezifische, für die Sprühreinigung relevante Prozessgrößen identifiziert werden. Experimentelle Untersuchungen liefern dabei einen tieferen Einblick in die Interaktionsbereiche des Sprühreinigungsprozesses. Hierfür wird eine neuartige Kameramesstechnik mit adaptiver Optik entwickelt und eingesetzt, die den Abtrag und die Bewegung der dünnen Verschmutzungsschicht erstmals hochauflösend und dreidimensional erfasst. Zudem werden hochaufgelöste Daten über das Spray und die beim Tropfenaufprall auf der Oberfläche resultierende Filmströmung ermittelt. Auf dieser Grundlage kann wichtiges Prozesswissen über die physikalischen Zusammenhänge zwischen Spray, Filmströmung und Verschmutzungsabtrag gewonnen werden. Dies ermöglicht die Entwicklung halbanalytischer Prozessmodelle, mit denen eine Reinigungsvorhersage getroffen werden kann und die zur Prozessoptimierung genutzt werden können. Die nach Projektende frei verfügbaren Prozessmodelle und Anwendungsempfehlungen erlauben es, Reinigungsvorgänge in der Praxis systemspezifisch unter möglichst geringem experimentellen und rechnerischen Aufwand auszulegen. Ein großer ökonomischer Nutzen entsteht insbesondere für KMU in der produzierenden Industrie sowie im Bereich der Entwicklungs- und Berechnungsdienstleistungen. KMU aus dem Bereich der Strömungsmesstechnik profitieren von neuen messtechnischen Ansätzen, mit denen bisher nur schwer zugängliche Schichten- und Filmströmungen hochauflösend vermessen werden können.
Projektfinanzierung:
Das Projekt 01lF22492N (MeMoSprüh) der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. wird im Rahmen des Programms „Industrielle Gemeinschaftsforschung“ durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Projektlaufzeit:
07/2022-12/2024
Projektbearbeitung und Kontakt:
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Jens-Peter Majschak
Projektmitarbeiter: Dipl.-Ing. Manuel Helbig
© Nils Eisfeld
Reinigungstechnologien
NameDipl.-Ing. Manuel Helbig
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
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Kooperationspartner:
Technische Universität Dresden, Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik, Professur für Mess- und Sensortechnik