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Systematische Untersuchungen zur Einsatzqualifizierung einer innovativen Backofentechnik mit volumetrischem keramischem Brenner (VKB) einstellbaren Wellenlängenspektrums sowie hoher Regeldynamik und Energieeffizienz
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 17735 N
Laufzeit: 01.01.2014
- 31.12.2016
Fördersumme: 43.800 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Bei der Produktion von Brot- und Backwaren nimmt der Backprozess mit ca. 4,8 MJ/kg einen Spitzenwert hinsichtlich des Energieeinsatzes an. Von der für den Backprozess benötigten Gesamtenergie entfällt nur ein Drittel auf die eigentliche Erwärmung der Backware. Der unnötige Mehreinsatz an Energie belastet insbesondere kleinere Unternehmen erheblich. Es besteht deshalb Bedarf an innovativen Backofentechnologien, die Energieeffizienz mit Produktionsökologie und -ökonomie verbinden sowie gleichzeitig Potenziale für die Verbesserung der Produktqualität bieten.
Im Rahmen des Vorhabens soll eine Einsatzqualifikation für eine neuartige Gasbackofentechnik erarbeitet werden, bei der erstmalig in der Lebensmittelwirtschaft ein volumetrischer keramischer Brenner (VKB) verwendet werden soll. In anderen industriellen Anwendungsfeldern haben technische Systeme mit VKB eine überlegene Energienutzung sowie eine exzellente Prozessökologie bewiesen. Eine auf VKB basierende Backofentechnologie verknüpft die Vorteile einer hauptsächlich durch thermische Strahlung bewirkten Energieübertragung mit einer breiten Spreizung der Leistung. Somit verspricht sie nicht nur die Möglichkeit der Beeinflussung des Wellenlängenspektrums und dessen Strahlungsintensität, sondern auch eine ansonsten bisher unerreichte Regeldynamik, die für die Gestaltung und Implementierung verschiedener Backprogramme benötigt wird, sowie die resultierende erhöhte Energieeffizienz. Eine VKBbasierte Gasofentechnologie bietet damit insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) mit häufig stark variierender Produktvielfalt und Losgröße besondere Vorteile. Der Ofentyp, die Ausgestaltung der Wärmezufuhr, der Feuchtigkeitsgehalt im Backraum und die Backzeit wirken sich auf die sich einstellenden Massen- und Energietransportbedingungen in entscheidender Form aus. Es gibt allerdings nur wenige Informationen über optimale Prozessbedingungen. Experimentelle Untersuchungen zeigten den positiven Einfluss thermischer Strahlung auf den Backprozess, z.B. Reduktion des Energieeinsatzes und Verbesserung der Wärmesteuerungs- bzw. des Wärmeregelungsgrads. Es liegen aber bislang keine eindeutigen Daten bezüglich des optimalen Wellenlängenbereichs für Backzwecke vor.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Einsatzqualifikation für ein Gasbackofenkonzept auf der Grundlage eines volumetrischen keramischen Brenners zu erarbeiten. Diese Einsatzqualifikation erfordert eine kritische Bewertung des Betriebsfensters in Wechselwirkung zu Produkteigenschaften und Prozessparametern. Ein zusätzliches Ziel besteht darin, auszuloten, welche Prozesszustände sich im neuartigen Gasofen durch die spezifische Nutzung der innovationstragenden Merkmale, Wellenlängenbeeinflussung, Regel- und Schaltdynamik und Energieeffizienz, realisieren lassen.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
