Entwicklung einer kompakten hygienegerechten Sprühdüse mit wasserdrucksteuerbarem Sprühbild sowie einer technischen Lösung zur kontrolliert lokal wirkenden Pulsation bei der Tankreinigung – „Smart Nozzle“

Die Tankreinigung gilt speziell im Lebensmittel- und Pharmabereich als ein wesentlicher Prozessschritt. Am Markt etabliert haben sich automatisierte Reinigungsprozesse (Cleaning-in-Place) mit verschiedenen Reinigungsgeräten, die starre Sprühbilder aufweisen. Diese verfügen je nach Menge und Zustand der vorherrschenden Verschmutzung über spezifische Stärken und Schwächen hinsichtlich ihrer Reinigungswirkung. Leicht lösliche Verschmutzungen sollten beispielsweise großflächig abgespült werden, während hartnäckige Verschmutzungen idealerweise erst zum Vorquellen bzw. Einweichen benetzt und dann mit hoher Fluidmechanik gezielt abgetragen werden. Dies erfordert mitunter einen Wechsel des Sprühbildes, was derzeit durch einen manuellen Austausch der Düse realisiert wird und so entsprechende Rüstzeiten beansprucht. Die Anwendung eines nicht an die Verschmutzung angepassten Sprühbildes führt außerdem dazu, dass Reinigungsprozesse in der Praxis hinsichtlich der Aufwendung von Ressourcen überdimensioniert werden. Im Sinne eines effizienten und nachhaltigen Reinigungsprozesses ist es daher im Rahmen des Projektes anzustreben, die beiden im Stand der Technik vorherrschenden Lösungen in einem System zu kombinieren: die statische Sprühkugel für eine großflächige Benetzung und den dynamischen, rotierenden Zielstrahlreiniger, der einen fokussierten Strahl erzeugt. Als Stellgröße für den Wechsel des Sprühbildes soll der anliegende Druck der Reinigungsflüssigkeit dienen, wodurch zusätzliche Steuerungsleitungen entfallen.

Eine ressourcenschonende, effiziente Reinigung sowie eine gezielte Erhöhung der mechanischen Kräfte lässt sich außerdem durch den Einsatz von pulsierenden Flüssigkeitsstrahlen realisieren. Daher ist für das Reinigungssystem eine Einheit vorzusehen, die einen pulsierenden Vollstrahl erzeugt, um harte, sehr schwer entfernbare Verschmutzungen zu lösen.

Eine weitere Herausforderung stellt die gezielte Reinigung besonders kritischer Bereiche und Bauräume dar, die bislang nicht automatisiert geometriespezifisch gereinigt werden können. Ein im Rahmen des Projektes zu entwickelndes Lagereferenzierungsystems soll es ermöglichen, anspruchsvolle Wirkstellen während des Reinigungsprozesses gezielt anzufahren, so dass diese verstärkt gereinigt werden können.

Das Entwicklungsziel des gemeinsam mit der Firma KOHIKO Engineering GmbH durchgeführten ZIM-Projektes „Smart Nozzle“ ist ein Reinigungssystem, das mit einem wasserdruckgesteuerten Verstellmechanismus ausgestattet ist und so eine Variation zwischen den Sprühbildern Vollstrahl und Vollkegel ermöglicht. Ein zusätzliches Lagereferenzierungssystem sowie eine Pulsations-Einheit ermöglichen außerdem eine erhöhte und geometriegerechte Reinigungswirkung. Die einzelnen Komponenten werden mit dem Fokus auf eine Nachrüstfähigkeit für bestehende Zielstrahlreinigungssysteme entwickelt.