Rozbít pěnu ultrazvukem

Při technické výrobě potravin a nápojů, stejně jako při výrobě chemikálií, dochází často k nechtěnému tvorbě pěny. Typickými příklady takových procesů jsou získávání alkoholu z mladiny při výrobě lihovin, pasterizace mléka nebo výroba biodieselu. Pěna může tak zásadně měnit průběh procesů v zařízeních, že je nutné je vypnout. Nechtěné tvorba pěny způsobuje vysoké tlakové ztráty a snižuje průchodnost zařízení. Dále dochází k znečištění produktů – účinnost oddělování složek klesá. Finanční dopady tohoto jevu jsou obzvlášť velké pro malé a střední podniky. V závislosti na velikosti zařízení a odvětví lze očekávat ztráty až do výše 100 000 eur denně.

Jak lze zabránit tvorbě pěny, se zabývá multidisciplinární výzkumný klastr „Fyzikálně založené řízení rušivých pěn v výrobních zařízeních: prevence, inhibice a destrukce“. Z TU Berlín se na tom podílejí katedra biotechnologie potravin a techniky procesů pod vedením prof. Dr.-Ing. Cornelie Rauh a katedra dynamiky a provozu technických zařízení pod vedením prof. Dr.-Ing. Jens-Uwe Repke, jehož nápad je základem projektu. Spolkový ministr průmyslu a energetiky (BMWi) podporuje projekt částkou téměř 2,8 milionu eur do roku 2021. Z toho putuje jeden milion eur na TU Berlín.

Cílem projektu je vypracovat fyzikálně založená opatření, která lze využít k prevenci, inhibici a destrukci pěn. Pod inhibující opatřeními se rozumí opatření, která snižují tvorbu pěny, pokud ji nelze úplně zabránit. Jako slibný nástroj se zvláště používá ultrazvuk, jehož pomocí jsou pěnové bubliny stimulovány a ničené. Dále se zkoumá konkrétní místo tvorby pěny a závislost tvorby pěny na parametrech, jako je teplota a materiál. Výzkumníci se také zabývají otázkou, zda je možné tvorbu pěny v reálných zařízeních vizualizovat a simulovat na počítači a zda je možné výsledky přenést na velkoprostorové měřítko.

Vývoj prognostického nástroje pro procesní průmysl má pomoci odhadnout, zda hrozí vznik nežádoucí pěny v výrobním zařízení. V případě potřeby by měly být navrženy vhodné protinástroje. Tím by se v budoucnu mohlo do značné míry upustit od používání chemických prostředků na odstraňování pěny. Tyto prostředky se dnes používají k zabránění tvorby pěny, avšak mají i nevýhody. Kromě nákladů na jejich pořízení mohou také snižovat přenos látek v zařízeních. Navíc je třeba je složitě odstraňovat z produktu, což je zvlášť důležité v potravinářství.

Kromě TU Berlín se na projektu podílejí i FAU Erlangen-Nürnberg (koordinace výzkumného klastru), TU Braunschweig a Hohenheimská univerzita. Projekt je dále doprovázen více než 40 firmami z chemického, nápojového a potravinářského průmyslu a zástupci měřicí a regulační techniky.

Další informace vám rádi poskytnou:

Prof. Dr.-Ing. Cornelia Rauh
TU Berlin
Fakultní oddělení biotechnologie potravin a techniky procesů
Tel.: 030/314-71250
E-mail: cornelia.rauh@tu-berlin.de

Prof. Dr.-Ing. Jens-Uwe Repke
TU Berlin
Fakultní oddělení: Dynamika a provoz technických zařízení
Tel.: 030/314-23893
E-mail: j.repke@tu-berlin.de