Intelligenter und optimierter Teig-Knetprozess (itsowl-InoTeK)

Problemstellung
Zur maschinellen Herstellung von z. B. Brotteig werden derzeit die Zutaten, wie Mehl und Wasser, im Knetkessel durch einen Knethaken verarbeitet. Um eine optimale Vermischung der Zutaten und Qualität des Teiges zu erzielen, muss der Zustand des Teiges bislang kontinuierlich manuell überprüft werden. Zur Bedienung der Knetmaschinen ist das Expertenwissen von geschulten Bäckern daher unverzichtbar. Dies ist gerade in Schwellenländern nicht vorhanden, in denen der Bedarf an Backwaren zunimmt und die somit ein wichtiger Markt für Knetmaschinen sind. Um den Knetprozess effizient zu gestalten und die Bedienung der Maschinen zu erleichtern, ist es erforderlich, dass sich der Knethaken eigenständig an den Zustand des Teiges anpasst und Expertenwissen in die Maschine integriert wird.

Projektziele
Zielsetzung des Projekts war zum einen die Optimierung und Anpassung der Elemente des technischen Systems Kneter und Knetanlage und zum anderen die intelligente und selbstoptimierende Führung des Knetprozesses selbst. Zunächst erfolgte eine Optimierung der Knetwerkzeuge und der Antriebe, dass die Werkzeuge auf automatisierten Fertigungseinrichtungen produziert werden können. So konnten die Herstellungs-/Beschaffungskosten um 10% verringert werden. Zum anderen konnte der Knetprozess durch ein intelligentes Steuerungssystem selbsttätig geführt und gesteuert werden. Dadurch wurde nicht ausgebildeten Anwendern z.B. in den Schwellenländern eine optimale Herstellung von Teig in der Zukunft ermöglicht. In Verbindung der genannten Ziele wurde der Energieverbrauch bei der Herstellung von Teig trotz zusätzlicher Aktoren, etc. nicht erhöht.

Vorgehensweise
Im Verlauf des Projekts wurden drei Handlungsfelder, zur messtechnischen Untersuchung des Knetprozesses und des Kneters, zur Optimierung der Systemelemente und zur intelligenten Informationsverarbeitung der Zusammenhänge für die selbsttätige Herstellung des Teiges, bearbeitet. Dazu wurden zunächst neuartige Messeinrichtungen an einer bestehenden Knetmaschine angebracht, Messungen durchgeführt und ausgewertet. Alle Teilergebnisse des Projekts mündeten anschließend in der Erarbeitung eines Demonstrators eines intelligenten Kneters, der die Basis für eine darauf aufbauende marktreife Serienentwicklung nach Projektende bildete. Mithilfe dieses Demonstrators konnten die Ziele des Innovationsprojekts validiert und die Teilergebnisse der Querschnittsaufgaben für andere Projektteilnehmer veranschaulicht und verwertbar gemacht werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch das Projekt wurde es möglich, mit einem effizienten Einsatz von Arbeitskraft und Ressourcen unterschiedliche Teigsorten in optimaler Qualität zu produzieren. Die Bedienung der Knetmaschinen wurde vereinfacht, so dass auch Personal ohne das Expertenwissen eines Bäckers eingesetzt werden kann. Vor dem Hintergrund des weltweit wachsenden Bedarfs an Backwaren, insbesondere auch in Schwellen- und Entwicklungsländern, kann ein großes Marktpotenzial für intelligente Knetmaschinen prognostiziert werden. Vor allem Handwerksbäckereien werden von der neuen Technologie profitieren, die dazu beträgt, die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Die Projektergebnisse konnten auf weitere Produktionssysteme in der Lebensmittelindustrie und in der Medizintechnik übertragen werden.

• Hochschule Bielefeld – University of Applied Sciences and Arts (HSBI)
• Universität Paderborn
• WP Kemper GmbH