smartFoodTechnologyOWL - TH OWL

SMARTPas

Assoziiertes Projekt

IngenieurNachwuchs-Projekt: Cyber-Physisches System (CPS) zur thermischen Entkeimung von Getränken unter Nutzung der NIR-Sensorik als Schlüsseltechnologie

Ziel: Entwicklung eines cyber-physischen Systems zur Regelung von Kurzzeiterhitzungsanlagen (KZE) zur Haltbarmachung von Getränken.

Projektteam:

Prof. Dr.-Ing. Jan Schneider, Knut Schwarzer, Imke Weishaupt, Barış Gün Sürmeli, Arthur Gossen

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Henning Trsek (inIT, TH-OWL), Die Unternehmen Polytec, Krones, Endress & Hauser und die Brauerei Liebharts

Projektträger/Fördereinrichtung: BMBF

Laufzeit: 01.08.2017 – 30.04.2022

Die in 2015 initiierte interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Hochschulinstituten ILT.NRW und inIT (Institut für industrielle Informationstechnik) trägt nun Ihre Früchte. Neben dem Startschuss für die Partnerschaft smartFoodTechnologyOWL Anfang des Jahres hat im August 2017 das mit ca. 1 Mio EUR durch das Ingenieurnachwuchsprogramm des BMBF geförderte Projekt SmartPas seine Arbeit aufgenommen. Ziel des von Professor Jan Schneider geleiteten Vorhabens ist die Entwicklung eines cyber-physischen Systems zur Regelung von Kurzzeiterhitzungsanlagen (KZE) zur Haltbarmachung von Getränken. Zu den Projektpartnern zählen außer der Gruppe von Professor Trsek (inIT) die Unternehmen Polytec, Krones, Endress & Hauser und die Privatbrauerei Liebharts aus Detmold. Innerhalb der Projektlaufzeit erhalten drei Absolventen die Gelegenheit in einer Kooperation mit Universitäten Ihre Doktorarbeiten anzufertigen.

Getränke müssen ohne Kühlung eine längere Zeit haltbar sein. Um diese Haltbarkeit zu gewährleisten und den mikrobiologischen Verderb zu verhindern, werden Getränke in sogenannten Kurzzeit-Erhitzungsanlagen pasteurisiert. Dabei werden die Getränke erhitzt, für eine kurze Zeit bei einer maximalen Temperatur gehalten und wieder abgekühlt. Bisherige Techniken arbeiten jedoch relativ ungenau, sodass hohe Sicherheitsspannen einkalkuliert werden müssen. Dadurch werden die Produkte unnötig stark thermisch belastet. Darunter leiden sowohl die Qualität als auch die chemische Haltbarkeit. Ziel des Projektes ist es mithilfe digitaler Techniken Kosten zu reduzieren und die Qualität der Produkte zu verbessern.

Das Vorhaben soll zeigen, dass es durch Digitalisierung und die Modellierung des Produkts und des Prozesses gelingt, ein Lebensmittelverarbeitungsverfahren sicherer und ressourcen- bzw. kostenschonender zu gestalten. Ein prognosefähiges Modell, auch „virtuelles Abbild“ genannt, soll das Getränk zunächst mithilfe von Inline-NIR-Spektroskopie und cloudbasiertem Expertenwissen hinsichtlich der mikrobiellen Risiken charakterisieren und einen geeigneten Parametersatz für die Anlage ableiten. Ein zweites Modell überwacht den tatsächlichen Hitzeeintrag anhand von chemischen Veränderungen im Getränk. Als Demonstrationsvorhaben wurde eine Pilotanlage gebaut. In diese soll eine cloudbasierte Serviceplattform integriert werden, welche die autonome Steuerung der Anlage ermöglicht. Die erwarteten Ergebnisse des Forschungsvorhabens lassen sich mit geringem Aufwand bei Getränkeherstellern durch Integration von Sensoren und Cloudanbindung implementieren.

 


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