Rozbijać pianę za pomocą ultradźwięków

W technicznej produkcji żywności i napojów oraz chemikaliów specjalistycznych często dochodzi do niepożądanego tworzenia się piany. Typowe przykłady takich procesów to pozyskiwanie alkoholu z zacieru podczas produkcji wódki, pasteryzacja mleka lub produkcja biodizelu. Piana może tak silnie zmieniać przebieg procesów w urządzeniach, że konieczne jest ich wyłączenie. Niepożądane tworzenie się piany powoduje duże straty ciśnienia i zmniejsza przepustowość instalacji. Ponadto prowadzi to do zanieczyszczenia produktów – skuteczność rozdziału substancji maleje. Finansowe konsekwencje tego zjawiska są szczególnie odczuwalne dla małych i średnich przedsiębiorstw. W zależności od wielkości instalacji i branży, można się spodziewać strat sięgających nawet 100 000 euro dziennie.

Jak można zapobiec tworzeniu się piany, nad tym zagadnieniem pracuje multidyscyplinarny klaster badawczy „Fizycznie oparte zarządzanie zakłócającymi pianami w urządzeniach produkcyjnych: zapobieganie, hamowanie i niszczenie”. Ze strony TU Berlin w projekcie biorą udział Zakład Biotechnologii Żywności i Technologii Procesów pod kierownictwem prof. dr-inż. Cornelii Rauh oraz Zakład Dynamiki i Eksploatacji Urządzeń Technicznych kierowany przez prof. dr-inż. Jens-Uwe Repke, którego to pomysł był podstawą projektu. Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii (BMWi) finansuje projekt kwotą blisko 2,8 miliona euro do 2021 roku. Z tego na TU Berlin przypada milion euro.

Celem projektu jest opracowanie fizycznie opartych środków, które mogą być stosowane do zapobiegania, hamowania i niszczenia piany. Środki hamujące to takie, które, jeśli nie można ich całkowicie wyeliminować, przynajmniej ograniczają tworzenie się piany. Obiecującym narzędziem jest w szczególności ultradźwięk, za pomocą którego można pobudzać i niszczyć pęcherzyki piany. Ponadto badane jest dokładne miejsce powstawania piany oraz zależność tego zjawiska od parametrów takich jak temperatura i materiał. Naukowcy zajmują się również pytaniem, czy tworzenie się piany można odzwierciedlić i symulować w komputerze, a uzyskane wyniki można przenieść na skalę przemysłową.

Opracowanie narzędzia prognostycznego dla przemysłu procesowego ma pomóc ocenić, czy istnieje ryzyko powstania niepożądanej piany w urządzeniu produkcyjnym. W razie potrzeby mają być proponowane odpowiednie środki zaradcze. W ten sposób można by w przyszłości w dużym stopniu zrezygnować z użycia chemicznych środków odprowadzających pianę. Obecnie są one stosowane, aby zapobiec powstawaniu piany, ale mają też wady. Oprócz kosztów zakupu środków odprowadzających pianę, mogą one ograniczać transport substancji w instalacjach. Dodatkowo muszą być potem kosztownie usuwane z produktu, co jest szczególnie istotne w technice żywnościowej.

W projekcie oprócz TU Berlin biorą udział także FAU Erlangen-Nürnberg (koordynacja klastra badawczego), TU Braunschweig oraz Uniwersytet Hohenheim. Projekt jest również wspierany przez ponad 40 firm z branży chemicznej, napojów i żywności oraz przez przedstawicieli techniki pomiarowej i regulacyjnej.

Więcej informacji chętnie udzielą:

Prof. dr-inż. Cornelia Rauh
TU Berlin
Zakład Biotechnologii Żywności i Technologii Procesów
Tel.: 030/314-71250
E-mail: cornelia.rauh@tu-berlin.de

Prof. dr-inż. Jens-Uwe Repke
TU Berlin
Zakład: Dynamika i Eksploatacja Urządzeń Technicznych
Tel.: 030/314-23893
E-mail: j.repke@tu-berlin.de