Meine Präsentation beschreibt die „Einsparpotentiale bei der CIP-Reinigung von Produktionsanlagen durch konsequentes Hygienic Design“ und basiert auf der Diplomarbeit von Andreas Dorner, Technische Universität München. Es ist eine Analyse des möglichen Einsparpotentials für die Lebensmittelindustrie bei Verwendung von neuesten, hygienegerecht konstruierten Anlagenbauteilen gegenüber herkömmlichen, industriell verwendeten Bauteilen mit Hygienerisiken . Durch vergleichende Reinigungsversuche werden Ventile und Einbaugehäuse von Sensoren miteinander verglichen, um so dem Nahrungsmittelproduzenten eine Hilfestellung bei der Auswahl dieser Bauteile bei einer Neuanschaffung bzw. beim Austausch von Anlagenkomponenten hinsichtlich der Reinigbarkeit geben zu können. Bei den Untersuchungen wurden die Reinigungs- und Verschmutzungsparameter für die zu vergleichenden Bauteile konstant gehalten, um nur den Einfluss der Konstruktion auf die Reinigung zu ermitteln. Um deine gesundheitliche Bedrohung von Lebensmittel-Konsumenten zu reduzieren, bzw. so gering wie möglich zu halten ist eine gründliche Reinigung von Produktionsanlagen wichtig. Das lässt sich jedoch nur mit hygiene gerechten, totraum-freien Bauteilen erreichen, die nach der CIP-Reinigung keim arm sind. Korrektes hygienisches Design verbessert die Reinigung und Sterilisation durch verbessertem Massen- und Wärmeübergang des CIP-Reinigungsmittels. Mangelhafte Reinigung sind heute Auslöser von bis zu 20% der GMP-Beanstandungen Reinigungsschritte sind essentiell für die Lebensmittelsicherheit und können bis zu 70% des gesamten Wasserverbrauchs und der Abwassermenge eines Werkes ausmachen. Reinigung ist nicht nur aus Sicherheitsgründen ein zu beachtender Prozess, sondern birgt auch ein großes finanzielles Einsparpotential, nicht nur hinsichtlich der Wasserkosten. In der Lebensmittelindustrie werden zum Teil immer noch sinnvolle Investitionen in Hygienic Design konforme Anlagenbauteile gescheut, da sie aufgrund hoher Anschaffungskosten vermeintlich teurer erscheinen. Dabei werden jedoch die gesamten Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs) oftmals außer Acht gelassen.

Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur Steigerung der Ausbringung von Verarbeitungsmaschinen vor, der besonders bei der Umsetzung von Handhabungsaufgaben mittels dezentraler Antriebe wirkungsvoll angewandt werden kann. Ausgehend von einer Analyse bisheriger Ausbringungsbegrenzungen wird ein Konzept vorgestellt, welches Prozessmodelle, deren Nutzung in Bewegungsoptimierungen und die Abarbeitung mit Motion-Control-Systemen beinhaltet. Experimentelle Nachweise an Beispielprozessen, die den Erfolg des beschriebenen Ansatzes zeigen sowie weiterführende Gedanken bilden den Abschluss des Beitrages.

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung von Methoden zur Synthese und Umsetzung optimaler Bewegungen in Verarbeitungsmaschinen. Bewegungen werden zur Steuerung von Arbeitsorganen eingesetzt und müssen im Rahmen einer Maschinenentwicklung synthetisiert werden. Sowohl die Qualität der Bewegung als auch deren Umsetzung hat wesentlichen Einfluss auf den Erfolg des Verarbeitungsprozesses sowie auf die tatsächliche Maschinenausbringung. Besondere Beachtung wird bei der Methodenentwicklung auf den Aspekt der einstellbaren Drehzahl einer Verarbeitungsmaschine gelegt. Aufbauend auf einer Darstellung sowie Abgrenzung des wissenschaftlichen Fachgebietes werden die spezifischen Anforderungen an Bewegungen in modernen Verarbeitungsmaschinen diskutiert. In diesem Zusammenhang werden die in Wissenschaft und Technik bekannten Methoden und Vorgehensweisen demonstriert, ihre Vor- und Nachteile diskutiert sowie deren Anwendungsgrenzen ermittelt. Diese Grenzen betreffen im Wesentlichen die bisher vernachlässigte Drehzahlabhängigkeit optimaler Bewegungen, welche den effektiven Drehzahlbereich limitiert und mithin auch die Maschinenausbringung. Hieraus ergibt sich die technisch-wissenschaftliche Problemstellung, zu deren Lösung diese Arbeit beitragen soll. Zur Lösung der Problemstellung werden Beispiele von Verarbeitungsaufgaben diskutiert, bei denen drehzahlabhängiges Verhalten festzustellen ist und welches Einfluss auf die Ausbringung der Verarbeitungsmaschine hat. Aus dieser Analyse resultiert die Auswahl der Verarbeitungsaufgabe Fluidtransport als repräsentatives Beispiel, das auf Grund seiner Eigenschaften zur Demonstration aller Überlegungen und Methoden geeignet ist. Grundlage für die Bewegungsoptimierung, die die Lösung der Bewegungsaufgabe für verschiedene eingestellte Drehzahlen liefert, ist ein valides Prozessmodell, das zur Beantwortung prozessspezifischer Fragestellungen befähigt. Auf Grundlage von in Experimenten gewonnenen Informationen werden Prozessmodelle unter Berücksichtigung der variablen Drehzahl sowie des Formates abgeleitet und die dazugehörigen Modellgrenzen ermittelt. Mit Hilfe dieser Modelle werden unter Nutzung der Methode der optimalen Steuerung optimale Bewegungen ermittelt, wobei auch deren Robustheit gegenüber Veränderungen der Modellparameter betrachtet wird. In einem letzten Schritt wird untersucht, wie die von der eingestellten Maschinendrehzahl abhängigen optimalen Bewegungen mittels moderner Antriebstechnik umgesetzt werden können. Hierzu wird das Konzept des Bewegungskennfeldes angewandt, das es erlaubt, unter Vorgabe einer endlichen Anzahl von Bewegungen, Vorgaben für beliebige Drehzahlen in Echtzeit bereitzustellen. Zur Bewertung der entwickelten Methoden werden die Ergebnisse aller Teilschritte mit Ergebnissen verglichen, die sich aus Methoden des Standes von Wissenschaft und Technik ergeben. Den Abschluss bildet eine Zusammenfassung der Arbeit sowie eine Einordnung der erlangten Erkenntnisse in das Wissenschaftsgebiet. Weiterhin werden die aus dieser Arbeit abgeleiteten neuen Forschungsfragen präsentiert und mögliche Lösungsansätze für deren Beantwortung gegeben. / Subject of this thesis is the development of methods for the synthesis and implementation of optimal motions in processing machines. Motions are used to control working tools and have to be synthesized during a machine development. The quality of the motion as well as its implementation has a significant influence on the success of the process as well as on a machines effective output range. Special attention is paid to the aspect of the adjustable operating speed of the processing machine during the development of methods. The specific requirements for motions in modern processing machines are discussed based on a description and delimitation of the scientific field. In this context the methods and procedures known in science and technology are demonstrated, their advantages and disadvantages are discussed and their application limits are determined. These limits mainly concern the so far neglected speed dependency of optimal motions, which limits the effective speed range and consequently also the machine output. This results in the technical-scientific problem definition, to whose solution this thesis shall contribute. For this purpose, examples of processing tasks are discussed, where speed-dependent behavior can be determined and which influence the output of the processing machine. This analysis results in the selection of the processing task fluid transport as a representative example, which is suitable for demonstrating all considerations and methods due to its properties. The basis for the motion optimization, which allows the solution of the motion task for different set speeds, is a valid process model that is capable of answering process-specific questions. On the basis of information obtained in experiments, process models are derived taking into account the variable speed as well as format size. The corresponding model limits are determined. With the help of these models, optimal motions are determined using the optimal control method, whereby their robustness against fluctuations of the model parameters is also considered. In a final step, it is investigated how the optimal motions, which depend on the set machine speed, can be implemented by means of modern drive technology. For this purpose, the concept of the characteristic motion map is applied, which allows to provide presets for arbitrary speeds in real time by specifying a finite number of motions. To evaluate the developed methods, the results of all sub-steps are compared with results obtained by state-of-the-art methods. The conclusion is a summary of the thesis and a classification of the knowledge gained within the scientific field. Furthermore, the new research questions derived from this thesis are presented and a outlook for their solutions is given.

Verpackungen sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie tragen durch ihre Schutzfunktion zum Erhalt der Produktqualität bei, ermöglichen eine effektive Logistik und minimieren die Kosten in der Lieferkette. Der aktuell am weitesten verbreitete Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen (Biokunststoff) ist Polymilchsäure (PLA, englisch polylactic acid).

Der Beitrag berichtet, wie im Rahmen eines Forschungsvorhabens, welches durch das BMWi über einen Zeitraum von zwei Jahren gefördert wurde, ist untersucht worden, inwieweit der nachwachsende Rohstoff Miscanthus zur Herstellung von Verpackungen genutzt werden kann. Hierbei wurden zwei Verfahren, das Fasergussverfahren und das additive Fertigungsverfahren 3D-Printing, betrachtet. Beteiligt waren drei KMU und zwei gemeinnützige Forschungseinrichtungen.

Die Anwender von Reinigungstechnik stehen vor ständig neuen und wachsenden Herausforderungen. Steigende Qualitätsansprüche und zunehmender Kostendruck verlangen ein sicheres Beherrschen der Reinigungsprozesse und deren Steuerung für stabile Sauberkeit. Der folgende Tagungsbeitrag beschäftigt sich mit diesem Thema.

Meine Präsentation beschreibt die „Einsparpotentiale bei der CIP-Reinigung von Produktionsanlagen durch konsequentes Hygienic Design“ und basiert auf der Diplomarbeit von Andreas Dorner, Technische Universität München. Es ist eine Analyse des möglichen Einsparpotentials für die Lebensmittelindustrie bei Verwendung von neuesten, hygienegerecht konstruierten Anlagenbauteilen gegenüber herkömmlichen, industriell verwendeten Bauteilen mit Hygienerisiken . Durch vergleichende Reinigungsversuche werden Ventile und Einbaugehäuse von Sensoren miteinander verglichen, um so dem Nahrungsmittelproduzenten eine Hilfestellung bei der Auswahl dieser Bauteile bei einer Neuanschaffung bzw. beim Austausch von Anlagenkomponenten hinsichtlich der Reinigbarkeit geben zu können. Bei den Untersuchungen wurden die Reinigungs- und Verschmutzungsparameter für die zu vergleichenden Bauteile konstant gehalten, um nur den Einfluss der Konstruktion auf die Reinigung zu ermitteln. Um deine gesundheitliche Bedrohung von Lebensmittel-Konsumenten zu reduzieren, bzw. so gering wie möglich zu halten ist eine gründliche Reinigung von Produktionsanlagen wichtig. Das lässt sich jedoch nur mit hygiene gerechten, totraum-freien Bauteilen erreichen, die nach der CIP-Reinigung keim arm sind. Korrektes hygienisches Design verbessert die Reinigung und Sterilisation durch verbessertem Massen- und Wärmeübergang des CIP-Reinigungsmittels. Mangelhafte Reinigung sind heute Auslöser von bis zu 20% der GMP-Beanstandungen Reinigungsschritte sind essentiell für die Lebensmittelsicherheit und können bis zu 70% des gesamten Wasserverbrauchs und der Abwassermenge eines Werkes ausmachen. Reinigung ist nicht nur aus Sicherheitsgründen ein zu beachtender Prozess, sondern birgt auch ein großes finanzielles Einsparpotential, nicht nur hinsichtlich der Wasserkosten. In der Lebensmittelindustrie werden zum Teil immer noch sinnvolle Investitionen in Hygienic Design konforme Anlagenbauteile gescheut, da sie aufgrund hoher Anschaffungskosten vermeintlich teurer erscheinen. Dabei werden jedoch die gesamten Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs) oftmals außer Acht gelassen.

viermal im Jahr erscheinender Newsletter für Freunde, Absolventen und Ehemalige der TU Chemnitz

Der Beitrag berichtet, wie im Rahmen eines Forschungsvorhabens, welches durch das BMWi über einen Zeitraum von zwei Jahren gefördert wurde, ist untersucht worden, inwieweit der nachwachsende Rohstoff Miscanthus zur Herstellung von Verpackungen genutzt werden kann. Hierbei wurden zwei Verfahren, das Fasergussverfahren und das additive Fertigungsverfahren 3D-Printing, betrachtet. Beteiligt waren drei KMU und zwei gemeinnützige Forschungseinrichtungen.

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