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Q-Learning
Automatisierung
Adaptive CIP Reinigung von Lebensmitteltanks
Unsere Autoren: Tobias Beck1, Max Hesse2, André Boye2, Mohamed Hussein1, Antonio Delgado1
1 Lehrstuhl für Strömungsmechanik, Friedrich-Alexander Universität Erlangen/Nürnberg
2 Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, Dresden
In der Lebensmittel-
und Pharmaindustrie
gelten strenge
hygienische Vorschriften, die
den Verbraucher vor unerwünschten
Verunreinigungen
und Nebenwirkungen schützen
sollen. Neben den hygienischen
Anforderungen stellen auch
wirtschaftliche Gesichtspunkte
im Bereich der Reinigung eine
Rolle. Der Wasserverbrauch der
Deutschen Lebensmittelindustrie
beträgt 400 Millionen m³
pro Jahr 1. Eine Tankreinigung
16 11 2019 | moproweb.de
eines mittelgroßen Tanks benötigt
im Durchschnitt 3 m³ Wasser
pro Reinigung 2. Um die
Effizienz zu steigern und die
Umweltbelastung durch kontaminierte
Abwässer zu reduzieren
besteht hier ein großer
Bedarf an neuen Technologien
und Innovationen. Eine Art der
Reinigung, die in der industriellen
Umsetzung weite Anwendung
findet ist das sogenannte
„Clean-in-Place“ (kurz CIP) Reinigen.
Der Vorteil dabei ist, dass
Anlagenteile nicht demontiert
werden müssen, sondern vor
Ort gereinigt werden können.
Ein großer Vorteil davon sind
die Einsparungen an Zeit und
die gut reproduzierbaren Reinigungsergebnisse.
„Clean-in-Place“ Reinigungen
können in zwei Bereiche
unterteilt werden. Beim sogenannten
immigrierten System,
besteht das System nur
aus der Verschmutzung und
der Reinigungsflüssigkeit und
es gibt keine Luft innerhalb
des Anlagenteiles 3. Wenn
Anlagenteile nicht komplett
durchgespült werden können,
sondern nur durch Abstrahlen
mit Flüssigkeit und Spülen von
Oberflächen gereinigt werden,
werden dreiphasige Systeme,
sogenannte nicht-immigrierte
Systeme behandelt. Diese finden
Anwendung, wenn große
Anlagenteile, wie Lagertanks
gereinigt werden. Für Tankreinigungen
steht ein breites
Spektrum an Reinigern zur
Verfügung die in den Tank eingebaut
werden können. Neben
Sprühkugeln, die einen gleichmäßigen
Flüssigkeitsfilm an
die Behälterinnenwand sprühen,
der Verschmutzungen
nach unten abspült, kommen
auch rotierende Düsen zur Anwendung,
die punktuell Verschmutzungen
abstrahlen.
Für Reinigungsprozesse
kann der Sinnersche Kreis als
Visualisierung herangezogen
werden 4. Dieser stellt die
Verteilung der wesentlichen
vier Einflussfaktoren im Verhältnis
zueinander dar. Die Einflussfaktoren
einer Reinigung
setzen sich zusammen aus der
Reinigungszeit, der Temperatur
der Reinigungsflüssigkeit,
der Aufwendung chemischer
Reinigungsmittel und mechanische
Einflüsse (z. B. Impuls bei
Strahlaufprall). Ebenfalls zeigt
der Sinnersche Kreis, dass die
Reduzierung eines Faktors, zu
Lasten eines oder mehrerer
anderer Faktoren geht. Eine
Reduzierung der Reinigungszeit
kann beispielsweise durch
die Erhöhung der Fluidtempe-
Abbildung 1: Sinnerscher Kreis mit Prozessparameter einer Reinigung:
Fluid(menge), Einwirkzeit, Aufprall Impuls, und Energie/
Temperatur