Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Maschinen- und Anlagenbau werden gegenw\u00e4rtig zur Auslegung von Reinigungsprozessen vor Produktionsbeginn Tests mit leicht zu reinigenden Testverschmutzungen durchgef\u00fchrt, die das Reinigungsverhalten realer Produkte unzureichend widerspiegeln. Reale Produkte k\u00f6nnen jedoch meist nicht genutzt werden, da sie vielfach nur durch spezifische Produktionsschritte hergestellt und nicht oder nur schwer detektiert werden k\u00f6nnen. Um dennoch die Produktsicherheit zu gew\u00e4hrleisten, werden nachfolgend die Reinigungsprozesse bei der Lebensmittelproduktion h\u00e4ufig \u00fcberdimensioniert. Dies f\u00fchrt zu einem unn\u00f6tig hohen Verbrauch an Trinkwasser, Energie, Chemikalien sowie hohen Abwassermengen und hohen CO2-Emissionen f\u00fcr die Energiebereitstellung.
\nZiel des Forschungsprojektes war es, anwendungsbereite, reproduzierbar herstellbare und gut zu detektierende Modellverschmutzungen (MoVe) aus einfachen Grundstoffen f\u00fcr unterschiedliche Reinigungsverhalten von Lebensmitteln am Beispiel von Milchprodukten zu entwickeln. Deren Nutzung erm\u00f6glicht perspektivisch eine umweltschonende und ressourceneffiziente Auslegung und Optimierung industrieller Reinigungsprozesse bereits im Planungsstadium beim Maschinen-\/Anlagenbauer.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden sieben Milchprodukte (Frischk\u00e4se, High-Protein-Pudding, Joghurt, Pudding, Quark, Schmelzk\u00e4se, Soja-Joghurt) hinsichtlich ihres Reinigungsverhaltens im geschlossenen System (Str\u00f6mungskanal) untersucht. Die Synthese der MoVe erfolgte anfangs auf Grundlage der chemischen Zusammensetzung der Milchprodukte und endete mit der Nutzung von Milch als Basis und der Variation von Verdickungsmitteln und weiterer standardisierter Grundstoffe aus der Milchverarbeitung zum Einstellen der notwendigen Hartn\u00e4ckigkeit beim Reinigen. Zur Auswahl passender MoVe perspektivischer Reinigungstest wurden au\u00dferdem Verfahren hinsichtlich ihrer Eignung zur Charakterisierung des Reinigungsverhaltens spezifischer Lebensmittelverschmutzungen bewertet. Die Hartn\u00e4ckigkeit einer Verschmutzung wurde anhand von Abzugsmessungen und rheologischen Untersuchungen bestimmt. Die Einsch\u00e4tzung des Interaktionsverhaltens zwischen Verschmutzung und Reinigungsfl\u00fcssigkeit erfolgte dar\u00fcber hinaus mittels Bestimmung der Schichtdicken- und Massen\u00e4nderung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Anhand des identifizierten Reinigungsverhaltens der ausgew\u00e4hlten Milchprodukte wurde ein Portfolio an MoVe erarbeitet. Als Basis dient Milch, der Reinigungsmechanismus und die Hartn\u00e4ckigkeit k\u00f6nnen mittels Variation der Verdickungsmittel Xanthan und Guarkernmehl, sowie dem Einbringen von Joghurt und Quark eingestellt werden. Der Fokus bei der Synthese der MoVe lag auf der Abbildung des koh\u00e4siven Trennens und dem adh\u00e4siven Abtrennen. Ein viskoses Verschieben der Schmutzschichten wurde bei den untersuchten Milchprodukten in Kontakt mit Wasser bei 25 \u00b0C nicht beobachtet. Eine generelle Schlussfolgerung bez\u00fcglich des Reinigungsverhaltens aus der chemischen Zusammensetzung der analysierten Milchprodukte konnte nicht gezogen werden. F\u00fcr Verschmutzungen mit vorrangig koh\u00e4sivem Trennen korrelierte die mittlere Abzugskraft mit der Reinigungszeit. Weiterhin lieferte die mittlere Abzugskraft Erkenntnisse zum Reinigungsmechanismus der betrachteten Verschmutzungen. Die Bestimmung der rheologischen Eigenschaften quellender Schichten erm\u00f6glichte Aussagen zur Steifigkeit und dem Verh\u00e4ltnis viskoser und elastischer Anteile einer Schmutzschicht nach Kontakt mit Reinigungsfl\u00fcssigkeit. Es konnte gezeigt werden, dass ein Zusammenhang zwischen Reinigungszeit und Ver\u00e4nderung der rheologischen Zielgr\u00f6\u00dfen im zeitlichen Verlauf besteht. Ferner korrelierte die \u00c4nderung der relativen Schichtdicke bzw. Masse bei quellf\u00e4higen Verschmutzungen miteinander und l\u00e4sst erste Annahmen zum Reinigungserfolg zu. Das Interaktionsverm\u00f6gen stellte dennoch kein alleiniges Ma\u00df zur Prognose des Reinigungsverhaltens dar.<\/p>\n
Bildunterschrift: \u00dcbersicht der Reinigungszeit t90 und des Reinigungsmechanismus der MoVe in Abh\u00e4ngigkeit der Grundstoffe (Milch M, Joghurt J, Quark Q) und des Verdickungsmittelgehaltes. Kreisdurchmesser stehen f\u00fcr die ben\u00f6tigte Reinigungszeit im Str\u00f6mungskanal.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen von drei online durchgef\u00fchrten Sitzungen mit dem projektbegleitenden Ausschuss wurden die Forschungsergebnisse kommuniziert und diskutiert. Erste Ergebnisse des Projektes wurden in den Fachzeitschriften \u0084Rundschau f\u00fcr Fleischhygiene und Lebensmittel\u00fcberwachung\u0093 und \u0084Molkerei-Industrie\u0093 einer breiten Leserschaft aus dem industriellen Bereich zug\u00e4nglich gemacht, siehe Helbig et al. (2023a, b). Ferner ist eine weitere Ver\u00f6ffentlichung in der Fachzeitschrift \u0084Der Lebensmittelbrief\u0093 im Jahr 2024 vorgesehen, in der weitere Projektergebnisse pr\u00e4sentiert werden.
\nIm Rahmen der Mitgliederversammlung der Gesellschaft Deutscher Lebensmitteltechnologen e.V. (GDL) wurde in einem Vortrag zur Schmutzstrukturbasierten Reinigung von Anlagen (13.10.2023) ebenso auf die Problematik und das Projekt aufmerksam gemacht.
\nHelbig, M.; Hovorka, K.; Schmidt, C.; Zahn, S., 2023a. Reinigung im Visier: Analyse des Reinigungsverhaltens von Milchprodukten zur Entwicklung von Testverschmutzungen, Rundschau f\u00fcr Fleischhygiene und Lebensmittel\u00fcberwachung: RFL, Jg. 75, Nr. 6, S. 208-211
\nHelbig, M.; Hovorka, K.; Schmidt, C.; Zahn, S., 2023b. Reinigung im Visier: Analyse des Reinigungsverhaltens von Milchprodukten zur Entwicklung von Testverschmutzungen, Molkerei-Industrie: Fachmagazin f\u00fcr die Milchverarbeitung, 2023, Nr. 7, S. 26-30 https:\/\/www.moproweb.de\/blmedien-epaper\/molkerei-industrie-07-2023\/<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Ausgew\u00e4hlte MoVe wurden als Testprodukt im industriellen Umfeld in einem geschlossenen System sowie mittels Applikation mit einer Rakeld\u00fcse als M\u00f6glichkeit zur \u00f6rtlichen Beurteilung von reinigungskritischen Stellen erfolgreich erprobt. Maschinen- und Anlagenbauer k\u00f6nnen nun entsprechend der zu erwartenden Eigenschaften der milchbasierten Verschmutzung gezielt eine MoVe ausw\u00e4hlen und damit einzelne Bauteile sowie das Zusammenspiel aus Reinigungstechnik, Reinigungsparametern und Verschmutzung noch vor Produktionsbeginn testen und optimieren. Das prinzipielle Vorgehen zur Entwicklung von MoVe kann analog auf weitere Produktgruppen anderer Branchen \u00fcbertragen werden und perspektivisch im gesamten Lebensmittelbereich eine umweltschonendere Auslegung von Reinigungsprozessen erm\u00f6glichen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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