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Simulation offener Reinigungsprozesse

Forschungstitel:
Entwicklung einer Simulationssoftware zur Bewertung der zu erwartenden Reinigbarkeit offener Systeme in der Lebensmitteltechnik

Arbeitsgruppe: Hygienegerechte Produktion

Forschungsstelle und wissenschaftliche Betreuung:

  1. Fraunhofer-Institut für Verpackungsmaschinen und Verpackungstechnik (AVV), Hr. A. Boye
  2. Technische Universität Dresden, Hr. Daniel Höhne

IGF-Vorhaben: 4013 ZBR
Finanzierung: BMWi
Laufzeit: 2012 – 2014

Die automatische Sprühreinigung offener Maschinensysteme in der Lebensmittelindustrie ist ein von Kundenseite immer häufiger gefordertes Maschinenmerkmal. Die konstruktive Auslegung solcher Systeme und damit die Auswahl konkreter Düsen, deren Ausrichtung und Einbauposition konnte bisher erst aufwändig am realen Prototyp ermittelt werden. Besonders bei komplexen Systemen ist eine sichere (keine Sprühschatten) und effiziente (geringer Reinigungsmittelbedarf) Auslegung solcher Reinigungssysteme ohne Rechnerunterstützung kaum möglich. Jedoch existiert derzeit kein handhabbares und einfaches Simulationswerkzeug, das diese Aufgabe in CAD-Umgebung für den Konstrukteur übernehmen kann.

Das gemeinsame Ziel des vorangegangenen und aktuellen Projekts ist daher die Implementierung der CIP-Auslegung in den konstruktiven Entwicklungsprozess durch eine geeignete Softwarelösung. Zu diesem Zweck soll, aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (IGF 16438 BR), die bestehende Sprühschattensimulation dahingehend entwickelt werden, dass abfließendes Wasser in der Software berücksichtigt wird. Dafür muss ein Verfahren entwickelt werden, mit dem die experimentelle Abbildung von Rieselfilmen gelingt. Ferner soll der Reinigungsbereich mit direkter Spritzstrahleinwirkung jetzt zeitlich und örtlich quantitativ aufgelöst werden. Eine große Herausforderung stellt dabei die Entwicklung eines quantitativen Nachweisverfahrens zur großflächigen Bestimmung der Reinigungswirkung dar.

Die Software errechnet anhand von vorgegebenen Reinigungsszenarien die Bereiche mit direkter Sprühstrahleinwirkung sowie abfließendem Reinigungsmittel, wobei ersterer Bereich hinsichtlich seiner Reinigungswirkung quantitativ aufgelöst wird. Dabei werden die Simulationsergebnisse visuell, „echtzeitnah“ auf dem Modell abgebildet. Somit werden dem Bediener detaillierte Informationen zur Optimierung des Sprühreinigungssystems gegeben, welche in der Software unmittelbar umgesetzt werden kann.

Das in Aussicht gestellte Nachweisverfahren stellt einen großen Schritt hinsichtlich der Entwicklung eines industriellen Reinigungstests dar. Zusammen mit dem geplanten Simulationswerkzeug kann dieser maßgeblich zur Effizienzerhöhung des konstruktiven Entwicklungsprozesses hinsichtlich der hygienegerechten Auslegung beitragen. Ferner können mit den zu erwartenden Ergebnissen auch bestehende Anlagen hinsichtlich Reinigungseffizienz überprüft werden.

Projektberichte

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.