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Entwicklung einer intelligenten Gärsteuerung zur optimierten Herstellung von Teiglingen mittels digitaler Bildauswertung und erfahrungsbasierter Fuzzyregelung
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18123 N
Laufzeit: 01.01.2014
- 31.12.2016
Fördersumme: 416.250 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Der Prozessschritt des Gärens ist einer der wichtigsten qualitätsbeeinflussenden Parameter in der Backwarenherstellung. Da es sich beim Gären von Teiglingen um einen fermentativen Vorgang handelt, bei dem die dem Teig zuge-gebene Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) vorhandene niedermolekulare Kohlenhydrate zu CO2, Ethanol und zahlreichen Nebenprodukten verstoffwechselt, haben die Betriebsparameter einen direkten Einfluss auf die sensorische Qualität der fertigen Backwaren. Bei diesen Parame-tern, die standardmäßig beim Gären gesteuert werden, handelt es sich um die Temperatur, die relative Luftfeuchte, die Luftgeschwindigkeit und die Gärzeit. Ein optimaler Reifegrad vor dem Backen, der zum einen eine ausreichende Lockerung zum Erreichen der gewünschten Volumenausbildung und zum anderen eine gewisse Formstabilität des Teiglings zum Erreichen der gewünschten Gebäckform und -textur beinhaltet, ist Voraussetzung für ein optimales Endprodukt. Da sich diese Voraussetzungen jedoch nicht jederzeit gewährleisten lassen - weder in der Produktionsstätte noch in der Filiale - werden immer wieder Teiglinge nach suboptimaler Gärung abgebacken und Backwaren produziert, die Hersteller- oder Verbrauchererwartungen nicht voll erfüllen.
Derzeit existiert kein Gärsystem, welches den Ist-Zustand der Teiglinge erfasst und überwacht, d. h. Form, Volumenentwicklung und Oberflächenbeschaffenheit detektiert und diese Informationen zur Regelung der relevanten Pro-zessparameter Temperatur, rel. Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit und Gärzeit nutzt. Ein solches System wäre jedoch vor dem Hintergrund der Entwicklung der Backbranche hin zu Filialbetrieben und dem damit einhergehenden rückläufigen Einsatz von erfahrenem und gut ausgebildetem Fachpersonal bezüglich einer ökono-mischen und qualitätsoptimierten Produktion überaus hilfreich. Die Entwicklung eines ent-sprechenden situativen Prozessführungssystems könnte auftretende Rohstoff- und Pro-zessvariationen in der Produktionsstätte wie auch in Filialen durch eine adaptierte Temperatur-/Feuchte- und Zeitführung kontinuierlich ausgleichen und die Ausschussmenge bzw. Menge an qualitätsgeminderter Ware deutlich reduzieren.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines optischen Messsystems und eines darauf aufbauenden fuzzy-basierten Regelungssystems für den Gärprozess, das trotz schwankender Rohstoff-, Verarbeitungsqualitäten und Fehlbedienungen in der Lage sein soll, in Abhängigkeit vom aktuellen Teiglingzustand und seiner Entwicklung, automatisch einen Reifegrad der Teiglinge am Ende des Gärprozesses zu garantieren, der zu einer qualitativ hochwertigen Backware führt.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
