Infotag Backwaren (2010) / 15. VDB-Forum Nord

Infotag Backwaren 15. VDB-Forum Nord und  im Institut für Getreideverarbeitung (IGV) in Nuthetal (Bergholz-Rehbrücke)

Thema: Innovationen bei Prozessüberwachung und Steuerung

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Auditorium

“Schönwettervorträge” mit ansprechendem Parallelprogramm zur Erbauung werden an anderer Stelle zur Genüge gehalten. Sie sind auch notwendig, um das medienverwöhnte Fachpublikum “bei der Stange zu halten”. In Nuthetal bei Potsdam am Institut für Getreideforschung (IGV) ging es beim “Infotag Backwaren/ 15. VDB-Forum Nord” hierum jedoch weniger. Hochkarätige Vorträge über absolute Innovationen erfreuten die zahlreich erschienenen Fachleute. Darunter befanden sich wieder einmal ca. 30 Fachschüler der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik Berlin. Die zukünftigen Bäckereitechniker konnten so aus absolut 1. Hand ihr Fachwissen erweitern. Die äußeren Gegebenheiten waren wieder einmal perfekt organisiert. Die Bäckereitechniker und -technikerinnen der Berliner Fachschule für Lebensmitteltechnik Berlin waren bei der Einlasskontrolle eifrig bei der Arbeit. Die wohlsortierten Mappen mit den Infotexten lagen bereit und im Hintergrund werkelten die Mitarbeiter des IGV an den leckeren Backwaren, die in den Pausen und im Anschluss an die Fachtagung im Holzbackofen vorbereitet werden mussten. Damit jedoch die eingangs erwähnte Freude nicht zu kurz kommt, dafür sorgten der Imbiss und die kostenlosen Getränke, die am Holzofen im Garten des Instituts im Anschluss an den mit Infos vollgepackten Seminartag gereicht wurden.  

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Herr Prof. Dr. Busch

Herr Prof. Busch von der Berliner Beuth-Hochschule für Technik moderierte und die Vortragenden nahmen sich ausgiebig Zeit, ihre Innovationen vorzustellen. In allen Fällen ging es letztlich um Einsparung von Zeit und Personal, was den Moderator zu seiner etwas provokativen Eingangshypothese verleitete, dass es in Zukunft vielleicht so sein wird, nur noch die Rohstoffdaten in ein Terminal einzugeben, um dann am Ende des Prozesses, ohne Einwirken von Menschenhand ein hervorragendes Produkt zu erhalten. Ob so oder ähnlich die Zukunft des Backgewerbes aussieht oder nicht, bis dahin ist jedenfalls noch ein langer Weg.

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Herr Dr. Zense

Herr Prof. Dr. Karl-Georg Busch, eröffnete die Tagung und begrüßte mit Herrn Dr. Torsten Zense von der Firma IsernHäger den ersten Referenten des Tages. Herr Zense ist ein ausgewiesener Fachmann der Vorteigherstellung, da er sich unter anderem bereits bei seiner Promotion mit diesem Thema beschäftigt hat. Herr Dr. Torsten Zense hat mit dem Thema Überwachung und Steuerung von Vorteiganlagen aufgezeigt, wie zukünftig online die wichtigen Parameter pH-Wert, Säuregrad, Glucosekonzentration usw. gemessen werden können. Damit wäre es möglich die gemessenen Werte zu nutzen, um frühzeitig auf Abweichungen reagieren zu können. Somit wird nicht erst nach der Reifzeit festgestellt, dass die gewünschte Versäuerung nicht vorliegt und damit Betriebstörungen und/oder Qualitätsminderungen auftreten. Damit wird gewährleistet, dass zukünftig immer die gewünschte Vorteigqualität nach der vorgesehenen Reifezeit auch zur Verfügung steht. Herr Zense hat das dazu Online-Messverfahren mittels Breitband Fluoreszenzspektrometer erläutert. Das Verfahren wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Chemie an der Leibniz-Universität in Hannover und der Harry-Brot GmbH und im Hause IsernHäger entwickelt. Seit Jahren wird als Schnellmethode das NIR-Messverfahren zur Rohstoffkontrolle (Wassergehalt, Proteingehalt usw.) eingesetzt. Prinzipiell ist dessen Messanordnung dem neuen Messverfahren sehr ähnlich. Nach Aussage von Herrn Zense wird angestrebt, noch in diesem Jahr das neue Verfahren in einer industriellen Anlage zu installieren. Der Praktiker möchte natürlich zudem Informationen über das Milch-Essigsäure-Verhältnis erhalten. Diese Messwerte sollen mit dem Messverfahren zukünftig auch ermittelt werden. Dazu sind neben anderen Fragestellungen wie unterschiedliche Sauerteigführungen usw. jedoch noch einige Forschungsaktivitäten notwendig.

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Frau Dipl-Chem. Christiane Hermann

Der zweite Vortrag von Frau Dipl-Chem. Christiane Hermann von dem Institut für Getreideverarbeitung (IGV) befasste sich mit der Simulation des Backprozesses am Beispiel von Roggenmischbrot. Frau Hermann zeigte wie sie durch Nachahmung (Simulation) einen realen Prozess diesen realitätsnah abbilden kann. Im Bereich der Lebensmittel- und speziell der Backwarenindustrie findet die Simulation von Prozessen bisher noch nicht die breite Anwendung wie in anderen Industriezweigen. Das ist in erster Linie auf die Komplexität verfahrensseitiger und stofflicher Einflussgrößen auf die Endproduktqualität zurückzuführen, wie z.B. die komplexen thermodynamischen Problemstellungen beim Backprozess. Die Basis für die Berechnung von Simulationen sind mathematische Modelle, z.B. zur Strömung und zu Wärme- und Stofftransporten beim Backprozess. Zur Durchführung der notwendigen Berechnungen wurden im IGV umfangreiche Daten des Backprozesses ermittelt. Die Backtemperatur wurde zur maßgeblichen Führungsgröße für den Simulationsprozess genutzt, ähnlich wie beim realen Backvorgang, der ebenfalls vorrangig temperaturgesteuert verläuft. Nach mehrfachen Optimierungen des Berechnungsverfahrens wurde eine sehr gute Übereinstimmung der gemessenen und simulierten Temperaturverläufe erzielt. In der Diskussion erläuterte Frau Hermann, dass die Simulation grundsätzlich für unterschiedliche Backwaren und auch Ofentypen geeignet sei. Selbst eine Überlagerung von Wärmeleitung und Wärmestrahlung durch Konvektionswärme sei bei entsprechender Anpassung des Modells möglich. Zukünftig soll damit das Backergebnis nach Veränderung des Backprozesses bereits vorher berechnet werden können.

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Herr Geringer

Eine wichtige Fragestellung aus der Praxis wurde in dem Vortrag von dem Referent Herrn Geringer von der Firma AutomationX aus Graz /Österreich dargestellt. Er referierte über die Prozesskontrolle und Produktionsplanung. Herr Geringer hat erläutert, dass man grundsätzlich die Produktionssteuerung von der Unternehmensebene (Produktionsgrobplanung, Bestellabwicklung, Kostenrechnung usw.) unterscheiden muss. Am Markt gibt es zahlreiche Branchenlösungen für die Unternehmensebene. Fragt man die Anbieter der unterschiedlichen Branchenlösungen nach einer Option, mit Hilfe ihrer Programme die Produktion planen zu können so muss man feststellen, dass mit Ausnahme eines “Backzettels” keine weitere Hilfe gegeben werden kann. Die konkrete Planung muss dann von den Produktionsleitern vorgenommen werden. Offen bleibt, ob immer ein optimaler Einsatz von allen Ressourcen wie Maschinen, Öfen, Kälteanlagen und Mitarbeitern gegeben ist. Ziel ist es nun ein Programm zu erstellen, das einen konkreten Produktionsplan unter Berücksichtigung der genannten Ressourcen erstellt. Dies wäre eine sehr wertvolle Unterstützung bei der Arbeitsvorbereitung und würde sicherlich zu einer deutlichen Optimierung führen, um Kosten zu reduzieren. Da nach Schätzung von Herrn Geringer ca. 350 Einflussfaktoren je nach betrieblicher Situation zu berücksichtigen seien, ist ein solches Projekt bisher an der beschriebenen Komplexität gescheitert. Herr Geringer hat die Teilnehmer aufgefordert, zusammen mit seinem Unternehmen ein solches Programm zu entwickeln, um es auf seine Praxistauglichkeit prüfen zu können. Die Firma AutomationX hat bereits in einzelnen Bäckereien alle Maschinen und Anlagen unabhängig von dessen unterschiedlichen Steuerungen in ihrer Software abgebildet. Damit kann die Produktion auf der Prozessleitebene mit verfolgt werden. Die umfangreiche Zusammenfassung des Vortrags “Prozesskontrolle und Produktionsplanung” kann unter dem nachfolgenden Link herunter geladen werden: Zusammenfassung-VDB-Forum-2010-Prozesskontrolle

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Herr Dipl-Ing. Leimeister

Jeder Fachmann weiß, dass die Lage eines gewickelten Gebäcks große Bedeutung auf die anschließende Qualität hat. Liegt der Schluss unten, reißt er beim Backen nicht auf und das Gebäckstück hat möglicherweise die optimale Form. Andrerseits ist die Obenlage des Schlusses möglicherweise zur Ausbundbildung gerade erwünscht. Herr Diplom Ingenieur P. Leimeister von der Firma Fritsch (deren Kompetenz auf dem Bereich der Teigaufbereitung zwischen Kneter und Ofen liegt sowohl für Klein/Mittelbetriebe als auch für Großbetriebe) stellte ein in dieser Hinsicht neuartiges Automatisierungskonzept vor: Exemplarisch beleuchtete er das Konzept am Beispiel der Croissants-Herstellung. Die richtige Schlusslage bei der Croissantherstellung, die handwerklich recht einfach herzustellen ist, bedeutet maschinell einen hohen Aufwand. Das üblicherweise verwendete 2-Schrittsystem: 1. Analyse der vorgefundene Schlusslage, 2. ggf. Korrektur der Fehllage. wird durch ein neues, intelligentes System abgelöst. Das neue System richtet den Schluss gleich korrekt aus, indem es mit optischer Unterstützung die Bandgeschwindigkeit steuert und das Teigstück in eine kontrollierte Drehbewegung versetzt. Fritsch nutzt hierzu Spezialkameras und spezielle Lichtverhältnisse, die den Schattenwurf optimieren. Es werden hierbei bis zu 65 Takte pro Minute erreicht und eine Schlusslagengenauigkeit von +/- 15° Das ganze lässt sich mehrreihig ausführen, wobei eine Kamera zwei Reihen gleichzeitig steuern kann. Voraussetzung hierfür ist das Vorhandensein eines steuerbaren Bänderriemensystems. Das optische System ist Hersteller-übergreifend einsetzbar und lässt sich auch bei allen weiteren Überwachungsprozessen im Materialfluss z.B. MES und Chargenrückverfolgung einsetzen.

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Herr Dipl-Ing. Grahn

Herr Diplom Ingenieur Hartmut Grahn von der Firma GfB mbH und SoBaTech erläuterte das in Zusammenarbeit mit der Firma WP-Haton entwickelte Easy-Toast-Konzept. Üblicherweise erfolgt die Teigbereitung bei der Toastbrotherstellung weltweit mit “Batch-Knetern” diskontinuierlich, die teilweise mit Vakuum/Überdruck gefahren werden. Die anschließende Toastaufarbeitung erfolgt kontinuierlich. Diesem systematisch ungünstigen Verfahrenswechsel stellte Herr Grahn die komplette kontinuierliche Teig- und Gebäckherstellung gegenüber, die hier natürlich systembedingt vorteilhaft ist. Bislang hat sich die kontinuierliche Teigherstellung nur in Teilbereichen der Backwarenproduktion durchgesetzt. Über das Verfahren kann die Teigproduktion kontinuierlich nach dem “first in first out Prinzip” erfolgen. Voraussetzung hierzu ist die genaue Dosierung der Rezepturbestandteile. Alle Prozessschritte werden durch eine Steuerung reproduzierbar geregelt. Mit Filmsequenzen verdeutlichte Herr Grahn, wie die kontinuierliche Teigherstellung erfolgt. Die Trennung des Mischprozesses von der eigentlichen Teigknetung und die anschließende Knetung sowie der Teigtransport sind über speziell ausgestaltete Misch und Knetelemente gelöst. Weitere Vorteile sind die Platzeinsparung und der wesentlich geringere Energieverbrauch von 4,6 Wh/kg Teig im Vergleich 11 Wh/kg Teig beim Batch-Verfahren. Dies führt neben großer Energieeinsparung ebenfalls zum technologischen Vorteil einer deutlich verringerten Teigerwärmung. Da bei der Teigteilung keine unterschiedlichen Teigruhen, wie bei Batch-Verfahren ausgeglichen werden müssen, kann die Gewichtsgenauigkeit wesentlich verbessert werden. Anhand von Abbildungen fertiger Produkte konnte man außerdem eine erhebliche Qualitätsverbesserung, der in diesen Verfahren hergestellten Toastbrote gegenüber den herkömmlichen Verfahren erkennen. In der anschließenden Diskussion stellte Herr Grahn dar, dass es nur noch eine Frage der Zeit ist, bis vor allem bei der Großproduktion die herkömmlichen Teigherstellungsverfahren durch die kontinuierliche Teigherstellung abgelöst werden. Dass die hier vortragende Firma außerordentlich innovativ ist, zeigt die wiederholte Auszeichnung mit dem begehrten “IBA-Award”. Das Verfahren der kontinuierlichen Teigherstellung lässt sich aufgrund der gezielten Steuerung nicht nur bei Toastbrot anwenden, sondern ist auch für alle anderen weizenbetonten Gebäcke anwendbar (Ciabatta. Baguettes, Weizenmischbrote…). Dadurch, dass alle Herstellparameter online erfasst werden, und bei Abweichungen direkt eingegriffen werden kann, ist eine zeitnahe Feinjustierung aller Prozessschritte in Abhängigkeit zueinander möglich.

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Herr Dipl-Ing. Knost

Eine Amortisationszeit von ca. 1 Jahr stellte Herr Diplom Ingenieur D. Knost von der Firma Werner und Pfleiderer beim Einsatz der “Gewichtsgenauen Teigteilung” in Aussicht. Seinen Focus richtete er auf die Vielzahl aktueller Brotsorten, die relativ grobporig und nicht immer genau formgleich sind, die aber trotzdem gewichtsgenau geteilt werden müssen. Messungen haben ergeben, dass bei Vorgabe eines bestimmten Sollgewichtes gerade bei diesen “Trendgebäcken” teilweise erhebliche Überschreitungen vorgenommen werden, um bei eventuellen Abweichungen nach unten nicht außerhalb der Zielgewichte zu liegen. Weitere Ursachen dieser hohen Toleranzen liegen in den anderen Gebäckformen, die ein “gramm-genaues” Teilen nur schwer möglich machen! Auch die durch verlängerte Teig-Ruhezeiten vorkommenden Blasenbildungen kann mit herkömmlichen Verfahren nicht immer Rechnung getragen werden. Kernpunkt des neuen Verfahrens ist eine optische Vermessung des zu schneidenden Teigstückes mit einem Laserstrahl. Der integrierte Rechner ermittelt anhand der eingestellten Parameter die exakte Stücklänge und -form und erteilt den “Schneideroboter” den entsprechenden Arbeitsauftrag. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Schneidevorrichtung reicht aus, um bei mehrspurigen Teigbändern die Teigstücke in großer Geschwindigkeit gewichtsgenau zu schneiden. In einem ansprechenden Filmbeispiel zeigte Herr Knost, dass nicht nur Parallelschnitte möglich sind, sondern auch alle anderen gewünschten Schnittwinkel, sodass mit diesem Verfahren auch die Herstellung bestimmter vorgegebener Gebäckformen möglich ist. Am Ende erhält man aus derselben Teigmenge allein über die Einhaltung einer geringeren Fertigungstoleranz eine größere Anzahl Brote. Warum sich das Verfahren binnen kürzester Zeit amortisiert, zeigt ein einfaches Rechenbeispiel: Kann die angesetzte Sicherheitstoleranz von 10% auf 5% mit dem Schneidesystem reduziert werden, erhöht sich die die Leistung einer Baguette-Anlage von 5455 Stück a 250g Gebäckgewicht auf 5714 Stück aus der gleichen Teigmenge.

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Herr Dipl-Ing. Linster

Als Vorsitzender des Fördervereins der Bäckereitechnikerausbildung Berlin und Sprecher der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik Berlin hat Herr Herbert Linster die Referenten und Tagungsteilnehmer zum gemütlichen Beisammensein am Holzofen eingeladen und mit den Absolventen auf ihren erfolgreichen Abschluss zum Lebensmitteltechniker mit der Fachrichtung Bäckereitechniker an zu stoßen. Einige Tagungsteilnehmer haben die Chance genutzt indem sie über Arbeitsangebote in ihren Unternehmen informiert haben. Der nächste Infotag Backwaren/VDB-Forum wird traditionsgemäß wieder als Gemeinschaftsveranstaltung der VDB und der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik an der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik in Berlin stattfinden.

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