Numerische Simulation (B4) - Optimierung der Bierfermentation durch adaptive Strömungsgestaltung

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Optimierung der Fermentation von Bierwürze in den Phasen der Gärung und Reifung durch adaptive Strömungsgestaltung

Projektleitung:Prof. Dr.-Ing. habil. Antonio Delgado, Prof. Dr.-Ing. Cornelia Rauh, Prof. Dr.-Ing. J. Szymczyk, Prof. Dr.-Ing. H. Meironke, Prof. Dr.-Ing. F.-J. Methner
Beteiligte:Dipl.-Ing. Enkhtsetseg Batchuluun,
Förderer:
Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)
Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI)
Mitwirkende
Institutionen:
Fachhochschule Stralsund, Fachbereich Maschinenbau, Fachgebiet Strömungslehre und Strömungsmaschinen
TU Berlin, Fachgebiet Brauwesen
Stichwörter:Bierfermentation, Prozessautomatisierung, Prozessdesign, Konvektion, numerische Simulation, Prozessführungsstrategie
Laufzeit:1.11.2010 - 31.10.2012
Inhalt und Ziele:Die Fermentation und Reifung von Bierwürze erweist sich aufgrund ihrer essentiellen Bedeutung für die Produkt- und Prozessqualität, die innere Logistik und Wirtschaftlichkeit sowie ihrer Komplexität als Schlüsselprozess der Bierproduktion. Sie zeichnet sich durch stark ineinander greifende physikalische, (bio)chemische und mikrobiologische Wechselwirkungen aus. Eine technologische Optimierung führt u.a. zu verkürzten Tankbelegungszeiten, längeren Filterstandzeiten und einer verringerten Nutzung von thermischer Energie zur Kühlung. Dieses Forschungsvorhaben erstellt ein selbstlernendes, intelligentes, adaptives, hybrides Strömungsführungssystems, welches durch die Verknüpfung von Wissen über Konvektionsprozesse sowie technologische, biochemische und physikalische Vorgänge während der Gärung und Reifung trainiert wird. Durch experimentelle Untersuchungen von Konvektionsphänomenen in Modell- und Bierwürzelösungen im Labor- und Industriemaßstab und andererseits durch numerische Simulationen der Mehrphasenströmung (Gas, Feststoff, Flüssigkeit) erfolgt die Generierung einer Datenbasis für das hybride Strömungsführungssystem. Diese wird durch Erkenntnisse über die Interaktionen von Hefestoffwechsel, Stoff- und Wärmetransport mit dem strömungsbedingten Transport innerhalb des Gärtanks ergänzt. Das entstehende hybride Strömungsführungssystem führt zur Erstellung künstlicher neuronaler Netze, die zur online und/oder zur strukturellen Optimierung eingesetzt werden können. Die numerischen Simulationen liefern des Weiteren einen tieferen Einblick in die instationären Vorgänge der Wechselwirkungen von Gasblasen, Hefepartikeln und der umgebenden flüssigen Phase.
Kontakt:Rauh, Cornelia
Telefon 09131/85 28812, Fax 09131/85 29503, E-Mail: cornelia.rauh@fau.de
Publikationen:
  1. Batchuluun, Enkhtsetseg ; Mansberger, Irene ; Lopez-Ramirez, Efrain ; Rauh, Cornelia ; Delgado, Antonio:
    Optimierung der Fermentation von Bierwürze in den Phasen der Gärung und Reifung durch adaptive Strömungsgestaltung.
    In: Thess, A., Resagk, C., Ruck, B., Leder, A., Dopheide, D. (Hrsg.) : GALA (Veranst.):
    Proceedings der 19. GALA-Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik"
    (Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik, Ilmenau, 06.09.-08.09.2011).
    2011. - ISBN 978-3-9805613-7-2
  2. Batchuluun, Enkhtsetseg ; Mansberger, Irene ; Rauh, Cornelia ; Delgado, Antonio:
    Optimization of the fermentation and maturation phases in beer production by adaptive flow design.
    Vortrag: 10th International Trends in Brewing: International Symposium on Beer Quality - Cost-Effective Processing,
    Ghent, Belgien, 01.04.-05.04.2012

interner Download

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