Die effiziente und sichere Verarbeitung von Lebensmitteln ist entscheidend für die Qualität von genießbaren Produkten. Daher präsentieren die Technische Universität Dresden (TUD) und das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV ihre neuesten Ergebnisse auf der Fachkonferenz „Fouling and Cleaning in Food Processing 2025“ (FCFP25). Im Fokus steht der Adaptive Jet Cleaner (AJC), ein innovatives System, das ressourcenschonende Reinigungstechnologien in der Lebensmittelverarbeitung ermöglicht. Laut TU Dresden wurde der AJC entwickelt, um Produktionstanks effizient zu reinigen und gleichzeitig Wasser, Energie und Reinigungsmittel zu sparen, ohne die Hygiene zu gefährden.
Die TUD hat hierzu Modelle zu Verschmutzungs- und Reinigungsprozessen erstellt, die zusammen mit der Simulationssoftware des Fraunhofer IVV die Integration von steuerbaren Reinigungsköpfen und optischen Sensoren ermöglichen. Diese intelligente Sensorik erfasst die Verschmutzungsgrade in Echtzeit und passt die Reinigung individuell an. Erste industrielle Tests zeigen, dass bei Utilisierung dieser Technologien Ressourceneinsparungen von bis zu 32 Prozent möglich sind. Dabei könnte die Integration der Sensorik noch erhebliche Zeitgewinne von über 50 Prozent bringen.
Reinigung im Fokus
Die Reinigungsstandards in der Lebensmittelindustrie stehen häufig unter dem Druck, eine vollständige Hygiene zu gewährleisten. Trotzdem zeigen Forschungsergebnisse, dass 60 bis 90 Prozent der Reinigungszeit in der Branche nicht effektiv genutzt werden. Die aktuellen Prozesse basieren oft auf Annahmen über den schlimmsten Kontaminationsfall. In diesem Zusammenhang hat ein vorhergehendes Projekt zur adaptiven CIP-Tankreinigung einen Wasser- und Energieverbrauch um bis zu 35 bzw. mehr als 50 Prozent reduziert. Das übergeordnete Ziel besteht darin, den Energieverbrauch um bis zu 75 Prozent und die Reinigungszeit um 50 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Benchmarks zu senken, wie Fraunhofer IVV berichtete.
Die Kombination verschiedener innovativer Sensoren, darunter UV- und Ultraschallsensoren, ermöglicht eine präzisere Abstimmung der Reinigungsprozesse. Diese „Reinigungsagenten“, zu denen auch der AJC gehört, kommunizieren miteinander und erstellen eine individuelle Reinigungsstrategie basierend auf der spezifischen Kontaminationssituation. Ein OpenDDS-IoT-System sorgt für die drahtlose Verbindung und Koordination der Reinigungsagenten, was die Effizienz weiter steigert und die Verfügbarkeit der Geräte erhöht.
Simulation und Optimierung
Um die Reinigungsprozesse noch präziser und effizienter zu gestalten, setzt die TUD auf numerische Simulationen. Diese ermöglichen eine detaillierte Analyse und Optimierung von Materialien, Prozessen und Maschinen. Durch individuelle Prozessmodellierungen kann ein besseres Verständnis der Abläufe erzielt und so die Effizienz gesteigert werden. Die numerischen Methoden werden genutzt, um hochaufgelöste Einblicke in Temperatur- und Strömungsfelder sowie in Beanspruchungs- und Verformungskenngrößen zu erhalten, wie auf Fraunhofer IVV beschrieben.
Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen Technologien erhoffen sich die Forscher nicht nur die Verbesserung der Reinigungsprozesse, sondern auch eine Erhöhung der Prozessstabilität, Effizienz und damit eine bedeutende Kosten- und Zeitersparnis. Die Integration intelligenter Systeme in die Lebensmittelverarbeitung könnte in naher Zukunft die Herstellungsprozesse revolutionieren.