A comparison of local phosphorescence detection and fluid dynamic gauging methods for studying the removal of cohesive fouling layers: Effect of layer roughness

The performance of industrial cleaning in place (CIP) procedures is critically important for food manufacture. CIP has yet to be optimised for many processes, in part since the mechanisms involved in cleaning are not fully understood. Laboratory tests have an important role in guiding industrial trials, and this paper introduces and compares two experimental techniques developed for studying CIP mechanisms: local phosphorescence detection (LPD), and scanning fluid dynamic gauging (sFDG). To illustrate the comparison, each technique is used to investigate the influence of soil topology on the cleaning of pre-gelatinised starch-based layers from 316 stainless steel substrates by aqueous NaOH solutions at ambient temperature. The roughness of the soil surface is varied by incorporating zinc sulphide particles with different particle size distributions (range 1 - 80 μm) into the starch suspensions. The soil roughness increased with the use of larger particles, increasing the 3D arithmetic mean roughness (Sa) of the dry layers (range 0.37 - 3.33 μm). Rough layers were cleaned more readily than those containing small inclusions, with a good correlation between the cleaning rates observed during LPD and FDG measurements. The LPD technique, which is an instrumented CIP test, gives a better indication of the cleaning time, while sFDG measurements provide further insight into the removal mechanisms.NOTICE: this is the author's version of a work that was accepted for publication in Food Bioproducts Processing. Changes resulting from the publishing process, such as peer review, editing, corrections, structural formatting, and other quality control mechanisms may not be reflected in this document. Changes may have been made to this work since it was submitted for publication. A definitive version was subsequently published in Food Bioproducts Proc., 92, 46-53 DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.fbp.2013.07.01

Simulation der Strahlreinigung: Diffusionsmodell für quellbare Verschmutzungen

Ein im Hinblick auf geringen Berechnungsaufwand entwickeltes, physikalisch-numerisches Simulationsmodell für Reinigungsvorgänge durch diffusives Auflösen oder kohäsives Trennen kleiner Verschmutzungsteilchen wird vorgestellt und validiert. Die Strömungs- berechnung auf Grundlage der Reynolds-gemittelten Navier Stokes Gleichungen (RANS) und die Berechnung des Verschmutzungstransports mittels eines instationären RANS- Ansatzes erfolgen entkoppelt. Das Verschmutzungsverhalten ist als transiente Dirichlet-Randbedingung modelliert, deren Parameter aus Laborexperimenten in einer ebenen Kanalströmung bestimmt werden. Die Validierung erfolgt für die Konfiguration eines senkrecht auftreffenden, kohärenten Flüssigkeitsstrahls für den Düsendurchmesser 1,69 mm und Drücke in der Düse zwischen 1,5 und 5 bar, d.h. Reynolds-Zahlen zwischen 17700 und 55600. Gemessen an der im Vergleich zu den Parametrierungsexperimenten um mehrere Größenordnungen höheren Wandschubspannung, der Einfachheit des Modells und der Komplexität des Testfalls wird eine sehr gute Übereinstimmung der simulierten Reinigungszeiten mit den Messwerten erreicht. Die angestrebte Skalierbarkeit sowie die Übertragbarkeit des Modells auf andere Strömungskonfigurationen sind somit gegeben

Datensammler füllen effizienter ab

Für die Betriebsdatenerfassung in der Getränkeindustrie sind die sogenannten Weihenstephaner Standards fest verankert. Sie helfen dabei, Stillstände zu vermeiden und die Anlageneffizienz zu steigern. Dieses Potenzial nutzen mittlerweile auch viele Lebensmittelbetriebe, sodass die Standards aktuell auf diese Branche ausgeweitet und angepasst werden

Hygienic Processing: Umsetzung von produktspezifischen Hygieneanforderungen

Unter dem Begriff Hygienic Processing werden alle Prozesselemente zusammengefasst, die für eine hygienische Produktion maßgebend sind. Dazu zählen beispielsweise Reinigungs- und Sterilisationsverfahren oder der Reinigungsnachweis. Innovationsmotoren im Bereich des Hygienic Processing sind die wachsende Produktvielfalt, die Forderung nach Energieeffizienz, das stetig steigende Sicherheitsbedürfnis der Verbraucher und die immer restriktiver werdenden gesetzlichen Vorgaben

Simulation der Strahlreinigung: Diffusionsmodell für quellbare Verschmutzungen

Ein im Hinblick auf geringen Berechnungsaufwand entwickeltes, physikalisch-numerisches Simulationsmodell für Reinigungsvorgänge durch diffusives Auflösen oder kohäsives Trennen kleiner Verschmutzungsteilchen wird vorgestellt und validiert. Die Strömungs- berechnung auf Grundlage der Reynolds-gemittelten Navier Stokes Gleichungen (RANS) und die Berechnung des Verschmutzungstransports mittels eines instationären RANS- Ansatzes erfolgen entkoppelt. Das Verschmutzungsverhalten ist als transiente Dirichlet-Randbedingung modelliert, deren Parameter aus Laborexperimenten in einer ebenen Kanalströmung bestimmt werden. Die Validierung erfolgt für die Konfiguration eines senkrecht auftreffenden, kohärenten Flüssigkeitsstrahls für den Düsendurchmesser 1,69 mm und Drücke in der Düse zwischen 1,5 und 5 bar, d.h. Reynolds-Zahlen zwischen 17700 und 55600. Gemessen an der im Vergleich zu den Parametrierungsexperimenten um mehrere Größenordnungen höheren Wandschubspannung, der Einfachheit des Modells und der Komplexität des Testfalls wird eine sehr gute Übereinstimmung der simulierten Reinigungszeiten mit den Messwerten erreicht. Die angestrebte Skalierbarkeit sowie die Übertragbarkeit des Modells auf andere Strömungskonfigurationen sind somit gegeben

Simulation der Strahlreinigung: Diffusionsmodell für quellbare Verschmutzungen

Ein im Hinblick auf geringen Berechnungsaufwand entwickeltes, physikalisch-numerisches Simulationsmodell für Reinigungsvorgänge durch diffusives Auflösen oder kohäsives Trennen kleiner Verschmutzungsteilchen wird vorgestellt und validiert. Die Strömungs- berechnung auf Grundlage der Reynolds-gemittelten Navier Stokes Gleichungen (RANS) und die Berechnung des Verschmutzungstransports mittels eines instationären RANS- Ansatzes erfolgen entkoppelt. Das Verschmutzungsverhalten ist als transiente Dirichlet-Randbedingung modelliert, deren Parameter aus Laborexperimenten in einer ebenen Kanalströmung bestimmt werden. Die Validierung erfolgt für die Konfiguration eines senkrecht auftreffenden, kohärenten Flüssigkeitsstrahls für den Düsendurchmesser 1,69 mm und Drücke in der Düse zwischen 1,5 und 5 bar, d.h. Reynolds-Zahlen zwischen 17700 und 55600. Gemessen an der im Vergleich zu den Parametrierungsexperimenten um mehrere Größenordnungen höheren Wandschubspannung, der Einfachheit des Modells und der Komplexität des Testfalls wird eine sehr gute Übereinstimmung der simulierten Reinigungszeiten mit den Messwerten erreicht. Die angestrebte Skalierbarkeit sowie die Übertragbarkeit des Modells auf andere Strömungskonfigurationen sind somit gegeben