Virtual Engineering in der Entwicklung von Spritzdüsen für die CIP-Reinigung biotechnischer Anlagen

Wasserstrahl trifft auf verschmutztes Edelstahlsplättchen im Spritzreinigungsversuchsstand

Projektlaufzeit: 1.6.2016 bis 31.5.2018

Projektträger / Zuwendungsgeber:
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung AiF (über Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e. V. - IVLV) / Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi 

Die Reinigung von Verarbeitungsanlagen wirft in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie enorme Kosten durch Stillstandzeiten sowie Reinigungsmittelaufbereitung und -entsorgung auf.

Ziel des gemeinsam mit der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg durchgeführten Projekts ist es, durch Virtual Engineering einen neuartigen Ansatz für die konstruktive Auslegung effizienzoptimierter Spritzreinigungsdüsen zu entwickeln. Reinigungsdüsen können damit zweckspezifisch und systematisch ausgelegt werden. Veränderungen an der Düsengeometrie lassen sich so in nahezu unbegrenzter Zahl vorab virtuell testen. Das ermöglicht eine signifikante Verbesserung bei der Optimierung der Reinigungseffizienz der Spritzdüsen.

In diesem Projekt werden vor allem die Wirkzusammenhänge des Systems Düse-Freistrahl-Oberfläche erforscht. Bei dem Aufprall des Spritzstrahls auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu fluiddynamischen Effekten infolge des Impulsaustauschs mit der Oberfläche bzw. der Verschmutzung. Die erzeugten Spannungskräfte in der Verschmutzungsschicht sorgen ab einer anwendungsspezifischen Größe für einen Abtrag der Verschmutzung.

Die Übertragung des aus der Mechanik bekannten Mohrschen Spannungskreises kombiniert mit den wissenschaftlich fundierten strömungsmechanischen Bilanzgleichungen bietet die Grundlage für das im Projekt geplante Virtual Engineering wirkungsoptimierter Niederdruckspritzdüsen.