Um Anlagen sicher und effektiv zu betreiben, werden Informationen zum Strömungsverhalten im Apparat benötigt, die durch die Detektion der Phasen (z.B. Laktosekristalle in flüssiger Molke) beobachtbar werden. Anlagenbetrieb sowie -bau benötigen diese Daten in Echtzeit, optimalerweise inline aufgenommen, das heißt direkt am Ort des Geschehens, bspw. aus der Mitte des Apparates.

Die Problematik: Bisher sind diese Daten jedoch in den wenigsten Fällen zugänglich. Es stehen lediglich grundlegende Parameter wie Temperatur oder Druck zur Verfügung, welche jedoch das komplexe Strömungsverhalten im Apparat nicht beschreiben können.

Die Folge: Der Anlagenbetreiber fährt seine Anlage blind oder auf Basis von Erfahrungswerten und empirischen Abschätzungen. Das resultierende Produkt, bspw. der Kristall, hat dadurch nicht die notwendige Güte und muss in weiteren Prozessschritten kostenintensiv nachbereitet werden. Bei Störungen im Betrieb kann über die Ursachen oft nur gemutmaßt werden, so dass es unmöglich ist, schnell eine effektive Lösung zu entwickeln. Der Anlagenbau kann diese Prozessunsicherheiten meist nur durch großzügige Sicherheitszuschläge beim Entwurf seiner Apparate kompensieren, um den uneingeschränkten Betrieb des Apparats zu gewährleisten.

Das Fazit: Aus ökonomischer Sicht besteht also ein Einsparpotential im Bereich der Investitions- und Betriebskosten, während auf der ökologischen Seite ein geringerer Bedarf an Energie und Einsatzstoffen vorliegt.

Genau an diesem Punkt wird das Team von IPS die Erfassung des Strömungsverhaltens im Apparat realisieren. Möglich wird das durch die Bereitstellung des Echtzeit-Parameters Gestalt der dispersen Phase. Dazu zählen bspw. die Partikelgrößenverteilung, die Partikelform und der Phasenanteil.

Aktuell erhältliche Sensoren sind besonders als inline-Ausführung rar und können die Gestalt der dispersen Phase nicht in ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung zur Verfügung stellen.

IPS wird diesen Mangel mit seiner Produktlinie ARIMOS beseitigen, welche im Rahmen der zweijährigen Projektlaufzeit entwickelt und nach anschließender Ausgründung kommerziell vertrieben wird. Wesentliche Meilensteine für das Gründungsteam sind daher:

• Entwicklung eines bildoptischen Sensors (ARIMOS) mit einzigartigem Messprinzip und patentgeschützter Konstruktion, welcher die Gestalt der dispersen Phase mit hohem Kontrastverhältnis und konstantem Abbildungsmaßstab abbildet.
• Aufbau des Sensors für anspruchsvolle Betriebsbedingungen und explosionsgefährdete Bereiche.
• Entwicklung einer Analysesoftware (ARIMOS analyze), welche die Gestalt der dispersen Phase autonom und in Echtzeit untersucht.
• Entwicklung einer Prozessvorhersage (ARIMOS smart), welche durch Kopplung von Prozessdaten und Bilddaten die Prozessqualität beurteilt und voraussagt inkl. auftretender Störfälle.
• Entwicklung einer Prozesssteuerung (ARIMOS control), welche eine direkte Kontrolle über die Fluiddynamik realisiert auf Grundlage der gewonnenen Prozessinformation aus den Bilddaten.

IPS generiert hiermit einen hohen Nutzen für Anlagenbetrieb und -auslegung. Ungeplante Stillstände werden reduziert, Prozesse können sicherer, effizienter und damit nachhaltiger betrieben werden. Die Anlagen laufen mit reduziertem Energie- und Edukteinsatz. Außerdem können die Apparate mit geringeren Sicherheitsaufschlägen ausgelegt werden und erreichen eine kürzere Time-to-Market.

Das Vorhaben IPS – Inline Process Solutions (FKZ: 03EFTRP033) wird im Rahmen des EXIST-Programms durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und den Europäischen Sozialfonds gefördert.

Ansprechpartner für das Vorhaben: Dr.-Ing Anne Friebel

Webpage: https://inline-process.solutions/