Schmutzstrukturbasierte Reinigungsoptimierung

Zur Sicherstellung hygienischer Anforderungen in der Lebensmittelindustrie werden bei Nassreinigungssystemen zur Behälter- oder Tankreinigung (Cleaning-in-Place) häufig eine Überdimensionierung sowie überhöhte Einstellungen der Betriebsparameter in Kauf genommen. Dies führt zur Minderung der Produktivität und einer umweltbelastenden Verschwendung von Wasser, Chemikalien und Energie. Ein signifikantes Einsparpotenzial und ein damit verbundener Wettbewerbsvorteil lassen sich durch eine optimale Anpassung des Reinigungsprozesses mit apriorischem Wissen über das Reinigungsverhalten der jeweiligen Verschmutzung erzielen.
Im Fokus des Forschungsprojekts steht die zielgerichtete Optimierung der Effizienz von Reinigungsprozessen auf Basis des Wissens über Wirkzusammenhänge chemisch-physikalischer Eigenschaften und Reinigungsverhalten lebensmitteltypischer Verschmutzungen. Ziel ist es, am Beispiel von Stärke reinigungsrelevante chemische Strukturen zu identifizieren, mit denen apriorische Aussagen zu effizienten Reinigungsverfahren, Betriebsparametern und Reinigungsflüssigkeit getroffen werden können. Einen zweiten Forschungsschwerpunkt bildet eine anwenderspezifische und kostenbasierte Effizienzanalyse der eingesetzten Reinigungssysteme.
Vorgehen:
Es erfolgt eine Charakterisierung reinigungsrelevanter chemisch-physikalischer Eigenschaften von nativen Stärken unterschiedlicher botanischer Herkunft (bspw. Anteile an Amylose und Amylopektin, Quellverhalten) sowie von Stärken, die gezielt in ihrer chemischen Struktur variiert wurden. In Reinigungsuntersuchungen werden die wichtigsten industriellen Reinigungsverfahren für immergierte und nicht-immergierte Systeme (Rohr-, Sprüh- und Strahlreinigung) im Pilotmaßstab abgebildet und die Aufwendungen zur Reinigung der eingesetzten Verschmutzungen in Form von Reinigungsflüssigkeits- und Energieverbrauch erfasst. Durch multivariate Statistik werden die Daten aus der Verschmutzungscharakterisierung sowie den Reinigungsversuchen verknüpft und signifikante Einflüsse der Schmutzstruktur auf das Reinigungsverhalten sowie Wechselwirkungen identifiziert und quantifiziert.
Im Ergebnis wird die Wissensbasis zu reinigungsrelevanten chemisch-physikalischen Eigenschaften von Stärken signifikant erweitert sowie eine schmutzstrukturbasierte Optimierung von Reinigungsprozessen unter Berücksichtigung der Auswahl, Auslegung und Parametrierung des Reinigungsverfahrens ermöglicht. Perspektivisch lassen sich die Methoden und Ergebnisse auf weitere Verschmutzungen übertragen. Damit werden ökonomische und ökologische Einsparpotentiale freigesetzt und ein weiterer Schritt in Richtung bedarfsgerechter Reinigung vollzogen. PE, PP) erfolgt anschließend die Übertragung des Verfahrens auf die Innenseite von 3-D-Formteilen (Zylinder, Flasche). Dies würde auch Anwendungen wie Schalen betreffen, welche häufig aus Polyolefinen produziert werden. Des Weiteren soll auch der Beschichtungsprozess im Plasma hinsichtlich der industriellen Anwendbarkeit optimiert werden (Beschichtungs­geschwindigkeit, Mehrfach­beschichtung).