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Verbundprojekt: Intelligente, flexible Regelung für eine durchgängige Digitalisierung beim Kaffeerösten - Teilprojekt B (Roesten_intelligent)
Projekt
Förderkennzeichen: 281A510B19
Laufzeit: 15.02.2021
- 14.02.2024
Fördersumme: 43.315 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: Lebensmittelverarbeitung, Digitalisierung, Digitale Welt, Prozessqualität, Produktqualität, Lebensmittelqualität
Da es sich beim Kaffee um ein sehr empfindliches Naturprodukt handelt, sind beim Röstprozess trotz der Verwendung von Maschinen mit automatischer Steuerung noch immer viele manuelle Eingriffe durch den Röstmeister erforderlich, um sowohl die natürlichen Produktschwankungen (Stoffeigenschaften der Kaffeevarietät, initialer Feuchtegehalt des Rohkaffees) als auch die äußeren Randbedingungen beim Rösten (Größe der zu röstenden Charge, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit) so auszugleichen, dass das Produkt entsprechend einer vorgegebenen Temperaturkurve (Rösttemperatur-Profil) geröstet wird und dadurch den geschmacklichen Vorstellungen des Kunden entspricht. Erschwerend kommt hinzu, dass die Kaffeebohnen während des Röstens ihre physikalischen Eigenschaften, z.B. durch Evaporisation von Wasserdampf, Röstreaktionen mit Wärmebildung, starke Erhöhung von Porosität und Volumen sowie Gewichtsverlust stark verändern, was einen erheblichen Einfluss auf den Prozess hat. Diese manuellen Eingriffe machen eine durchgängige Digitalisierung der Produktion im Sinne von Industrie 4.0 bisher unmöglich. Daher soll in diesem Projekt eine intelligente, flexible und adaptive Regelung für Kaffee-Röstmaschinen entwickelt werden, die in der Lage ist, trotz Schwankungen der Produkt- und äußeren Parameter und trotz der hohen Prozesskomplexität einen Röstprozess von gleichbleibender Qualität zu garantieren. Eine solche Regelung ermöglicht dann für die Kunden von Probat eine durchgängige Digitalisierung der Kaffee-Produktion, in der Käufer für eine einzelne Charge von einigen Kilogramm Kaffee ein Rösttemperatur-Profil via Internet vorgeben können und dieses dann in der Produktion vollautomatisch umgesetzt wird. Die wissenschaftliche Herausforderung besteht darin, dass sich die Prozessdynamik durch die Veränderung der Kaffeebohnen mit der Zeit stark verändert, weshalb für die Regelung ein bestehendes Verfahren (Modellprädiktive Regelung) deutlich erweitert werden muss
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
