Konsortium aus Forschung und Industrie entwickelt neues System
Wie geschnitten Brot: Die industrielle Kleingeb?ckproduktion erfolgt heutzutage vollautomatisch. Bis zu 15 Prozent der produzierten Backwaren landen allerdings nicht in der Auslage oder auf dem Frühstückstisch, sondern werden wegen Fehl- und ?berproduktion wieder vernichtet. Wie sich dieser Herstellungsprozess von Br?tchen, Donuts, Brezeln & Co. nachhaltiger gestalten l?sst, hat ein Konsortium aus Forschung und Industrie untersucht. Das Ziel: Weniger Backwaren wegwerfen, stattdessen Ressourcen optimal nutzen und eine bessere Qualit?t sicherstellen. Gemeinsam haben sie ein intelligentes System entwickelt, das die Produktqualit?t entlang der Backstra?e kontinuierlich erfasst und die Parameter der Maschine automatisch an Zutaten und Mengen anpasst.
Das Projekt ?SensoBack“ (Entwicklung eines Sensor-, Steuerungs- und Leitstandsystems mit Cloudanbindung für die Kleingeb?ckproduktion) wurde nach drei Jahren erfolgreich abgeschlossen. Neben dem Heinz Nixdorf Institut der Universit?t Paderborn sind das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, der B?ckereimaschinen-Hersteller WP Kemper GmbH (Projektleitung), der Spezialist für Bildverarbeitung und Robotik CLK GmbH und der Plattformentwickler myview systems GmbH beteiligt gewesen. Das Projekt wurde im Rahmen des Leitmarktwettbewerbs Produktion.NRW mit insgesamt 1 Millionen Euro durch den Europ?ischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) unterstützt.
Besser backen
?Selbst bei den neuesten Hochleistungsanlagen h?ngt die Produktqualit?t und die Ressourceneffizienz schlussendlich vom Anlagenbediener ab“, erkl?rt Prof. Dr.-Ing. Ansgar Tr?chtler, Leiter der Fachgruppe ?Regelungstechnik und Mechatronik“ am Heinz Nixdorf Institut und Leiter des Fraunhofer IEM. Denn trotz aller Automatik passe der Mensch die einzelnen Prozessparameter, beispielsweise die Temperatur, an die verschiedenen Rohstoffeigenschaften wie unterschiedliche Mehlsorten an.
Das neu entwickelte System soll den B?cker*innen dabei helfen, die Produktqualit?t zu optimieren und gleichzeitig die vorhandenen Ressourcen besser auszunutzen. Der Plan für ein nachhaltigeres industrielles Backen: An mehreren Stellen des Herstellungsprozesses erfassen Sensoren in der Produktionsanlage die Qualit?t der Backware hinsichtlich Form, Gewicht und Teigeigenschaften. Das intelligente System vergleicht dabei jeden Backschritt mit den Vorgaben. Basierend auf diesen Messgr??en greift eine Prozessregelung: ?Einzelne Parameter der Maschine k?nnen schnell so angepasst werden, dass trotz wechselnder Zutateneigenschaften oder -mengen die Kleingeb?ckwaren eine gleichbleibend hohe Qualit?t aufweisen. Beispielsweise wird das gewünschte Gewicht der erzeugten Teiglinge über die Anpassung des Drucks beim Portionieren sichergestellt“, erkl?rt Leon Bussemas, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Heinz Nixdorf Institut.
Die Daten werden dabei für jeden einzelnen Teigling gespeichert und sind leicht über ein grafisches Frontend einsehbar sowie anpassbar. ?Der modular aufgebaute ?virtuelle Backmeister‘ erm?glicht es den Kunden, einzelne Services zur Analyse, Alarmierung und Optimierung des Backprozesses hinzuzubuchen und je nach Wunsch in der Cloud oder lokal auf eigener IT-Infrastruktur auszuführen. Dies ist ein gelungenes Beispiel eines Software-as-a-Service-Ansatzes“, so Mike Figge vom Fraunhofer IEM.
Teiglinge, die dennoch nicht den Qualit?tsanforderungen der B?cker*innen entsprechen, schleust das neue System automatisch aus und führt es dem Teigmaterial zur Wiederverwendung zurück. Wie wichtig das ist, verdeutlicht Dr. Felix Oesters?tebier, Leiter ?Elektrokonstruktion und Software“ bei der WP Kemper GmbH: ?Das System hat enormes Potenzial. Als ?virtueller Backmeister‘ kann es durch die kontinuierliche Bestimmung optimaler Parameter sowie die Option, frühzeitig und auf Knopfdruck einzugreifen, den aktuell hohen Ausschuss aufgrund mangelnder Qualit?t reduzieren. Ein Mengen-Sicherheitsfaktor – der bei der Produktionsplanung derzeit auf die eigentliche Bedarfsmenge aufgeschlagen wird, um diese Verluste auszugleichen – kann dadurch weitestgehend entfallen.“
Nachhaltige Reinigung der Produktionsanlagen
Die neu entwickelte Sensorik und Steuerung k?nnte in Zukunft au?erdem genutzt werden, um das Einhalten von Hygienestandards zu gew?hrleisten: Bisher erfolgt die Reinigung der Produktionsanlagen in festen Intervallen, unabh?ngig vom tats?chlichen Hygienezustand. Da sich dieser direkt auf die Produktqualit?t und Ressourceneffizienz auswirkt, k?nnte der Prozess laut des Projektteams optimiert werden, indem die Maschinen beispielsweise durch Kamerasysteme und eine optische Analysesoftware zukünftig in Abh?ngigkeit vom tats?chlichen Verschmutzungsgrad gereinigt werden.
