Forschung Projektdatenbank Hygienegerechte Produktion Dimensionslose Reinigungskenngrößen II

Dimensionslose Reinigungskenngrößen II

Forschungstitel:
Optimierung von Reinigungsprozessen mittels dimensionsloser prozessbeschreibender Kennzahlen

Arbeitsgruppe: Hygienegerechte Produktion

Forschungsstelle und wissenschaftliche Betreuung:

  • TU Dresden, Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen, Manuel Helbig
  • TU Braunschweig, Institut für chemische und thermische Verfahrenstechnik, Dr. Wolfgang Augustin

IGF-Vorhaben: 18857 BG
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2015 – 2018

Steigendes Kosten- und Umweltbewusstsein, verschärfte Verbraucheranforderungen nach naturbelassenen Lebensmitteln mit längeren Haltbarkeitsdaten sowie die hohen hygienischen Anforderungen in vielen Bereichen der produzierenden Industrie erfordern immer effizientere Reinigungsprozesse, die einen wesentlichen Bestandteil des Produktionsprozesses selbst darstellen. Verschärft wird dieser Konflikt durch den Trend hinzu personalisierten Produkten in kleineren Chargen. Letztlich veranlassen die unzureichenden Kenntnisse über zugrundeliegende Reinigungsmechanismen im Zusammenhang mit der Sorge vor Imageschäden viele Produzenten „lieber zu lang, zu heiß, zu intensiv“ zu reinigen, woraus eine ökonomische und ökologische Mehrbelastung resultiert. Vorrausetzung einer zielorientierten Anpassung der Reinigungsprozesse liegt in einem vertieften Verständnis, inwiefern Verschmutzungen aufgrund ihrer Beschaffenheit und ihrer Wechselwirkungskräfte mit der Maschinenoberfläche (Substrat) und dem Reinigungsmittel auf Reinigungsverfahren reagieren.

Aus dieser Motivation heraus, nahm sich das Vorläuferprojekt das zugrundeliegende Ziel „der Optimierung von Reinigungsprozessen durch Charakterisierung vorliegender Verschmutzungen mittels dimensionslose Kenngrößen". Dabei lässt die Kombination verschiedener Labormessmethoden eine Prognose des effektiven Einflusses der Betriebsparameter (Reinigungsmitteltemperatur, -konzentration & Volumenstrom) zur Abtragung spezifischer Verschmutzungen zu.

Während sich das Vorläuferprojekt primär mit der Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen einfachen Modellverschmutzung und dem Reinigungsmittel beschäftigt hat, ist im angestrebten Nachfolgeprojekt die Interaktion zwischen komplexen, industriellen Verschmutzungen und unterschiedlichen Substratwerkstoffen und dessen Oberflächenbehandlung Forschungsschwerpunkt. Aufbauend auf den Ergebnissen und Erkenntnissen des Vorläuferprojektes bilden folgende Arbeitshypothesen die Grundlage der laufenden Forschungsarbeiten:

  • Der in dem Vorgängerprojekt entwickelte methodische Ansatz, reinigungslimitierende Mechanismen mithilfe dimensionsloser, prozessbeschreibender Kenngrößen zu identifizieren, ist auch für komplexe, industrielle Reinigungssituationen tragfähig und zielführend. Das Kenngrößenmodell kann erweitert werden um die Erfassung des Oberflächeneinflusses auf die Reinigbarkeit. Dabei können sowohl oberflächenenergetische sowie topographische Einflüsse berücksichtigt werden.
  • In einer vollständigen Relevanzliste zur Beschreibung komplexe Reinigungsprozesse findet eine stoffliche Kenngröße, eine Strömungskenngröße und eine Kenngröße zur Beschreibung der Haftkräfte zwischen Verschmutzung und Substrat Beachtung.
  • Die Kombination verschiedener Labormessmethoden lässt eine Prognose der Einflüsse der wesentlichen Betriebsparameter in der geschlossenen industriellen Reinigungstechnik zu.
  • Das Kenngrößenmodell dient der Festlegung von Kriterien zur effektiven und sicheren Auslegung geschlossener Reinigungsprozesse.

Projektberichte

Sitzungsunterlagen

Das hier vorgestellte IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV e.V.) wird 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.