Modellierung von schokoladenspe­zifischen Spülprozessen in geschlossenen Systemen

Ein entscheidender Faktor für den Erfolg der deutschen Schokoladenindustrie, die zu den größten Herstellern und Exporteuren von Schokoladenprodukten in Europa und weltweit gehört, ist die hohe Qualität der hergestellten Produkte. Das Sichern der Qualitätsstandards auch bei Produktwechseln stellt eine zentrale Herausforderung dar. Spülprozesse zum Ausschieben des Vorgängerprodukts und dabei wirkende Mechanismen sind gegenwärtig noch nicht vollständig verstanden. Die Auslegung derartiger Reinigungsvorgänge erfolgt deshalb hauptsächlich empirisch. Eine hohe Komplexität der Maschinen und Anlagen sowie schlechte Möglichkeiten zur Beobachtung und Beurteilung des Spülprozesses verstärken dabei die Tendenz zu längeren Spüldauern. Diese Problematik macht den Einsatz von numerischer Strömungssimulation zur detaillierten Analyse des Spülvorgangs für eine effizientere und ressourcenschonendere Prozessgestaltung attraktiv.

Das Ziel des Projekts ist es, ein tiefgehendes Verständnis für den Spülvorgang zu entwickeln und ein Modell für Spülsimulationen als Auslegungs- und Optimierungswerkzeug in der industriellen Praxis zu etablieren.

Physikalische Charakterisierungen der schokoladenspezifischen Stoff- und Fließeigenschaften bilden die Grundlage des Simulationsmodells. Numerische Simulationen in der Umgebung von OpenFOAM und SimulationX werden anhand von Experimenten an einem industrienahen Versuchsstand beim Kooperationspartner, der Professur für Verarbeitungsmaschinen und Verarbeitungstechnik der TU Dresden, validiert. Beginnend mit dem Verdrängen einer Schokoladenmasse durch das nachfolgende Produkt in vollständig gefüllten Rohren werden im Weiteren das Spülen teilgefüllter Rohre und alternative Möglichkeiten zur Gestaltung des Spülprozesses betrachtet.

© BMWi

Das IGF-Vorhaben 20672 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. Für IVLV Mitglieder sind Projektberichte und Sitzungsunterlagen hier zugänglich.