Aktuelles

05.10.07

Präsentation der Projektarbeiten

Wie nun schon seit 10 Jahren ist immer Anfang Juni der Tag, an dem die Absolventen des jeweiligen Abschlussjahrgangs der Deutschen Müllerschule Braunschweig (DMSB) die Ergebnisse ihrer Projektarbeiten vorstellen. In diesem Jahr begann am 08. Juni - wie immer mit einer gehörigen Portion Lampenfieber - die erste Gruppe um 9:30 Uhr mit ihren Ausführungen. Gegen 16.30 Uhr beendete die letzte Gruppe ihren Vortrag. Die 23 Studierenden, die in acht Gruppen gearbeitet hatten, berichteten dem aus ca. 70 Teilnehmern bestehenden Plenum, das aus Kommilitonen und Dozenten, sowie Ehemaligen und dem interessierten Fachpublikum aus ganz Deutschland bestand, über Themen aus den Bereichen Mühlenplanung, Müllereimaschinen, Energie- und Automationstechnik.

Für das leiblich Wohl in den Pausen sorgte – wie immer - der erste Jahrgang der DMSB, der damit einige Einnahmen für die gemeinsame Abschlussfeier des 2. Jahrgangs tätigte, die sozusagen als Lohn für das Lampenfieber und den Prüfungsstress am 13.07.07 im Studentenwohnheim des Verbandes „Glück zu” stieg!

Hier soll in verkürzter Form berichtet werden, mit welchen Themen die Studierenden ihr Studium an der DMSB krönten. Die Aufgaben stammten wieder alle von externen „Auftragebern”, denen an dieser Stelle noch einmal herzlich gedankt wird. Die Zusammenarbeit mit den Firmen wurde weitestgehend durch die Studierenden selbst organisiert. Über einige Projektarbeiten wird in späteren Ausgaben der Mühle und Mischfutter ein detaillierter Bericht folgen.

Planung einer Getreideannahme für eine 120t-Mühle

Für die Vogtlandmühlen GmbH Straßberg wurde als mühlenplanerische Aufgabe ein Projekt durch die Herren Martin Hennings, Paul Horn, David Nolte und Ron Schäfer bearbeitet. Dabei stand die Leistungserhöhung der Getreideannahme im Vordergrund, unter Berücksichtigung der vorhandenen Maschinen und Gebäudesituation.

In dieser Arbeit wurde auf Basis des aktuellen Zustands der Annahme ein technisch und wirtschaftlich optimaler Weg zu Lösung der Aufgabe gefunden. Als Alternativen standen die Leistungserhöhung der bestehenden Anlage und der Neubau der Getreideannahme zur Entscheidung. Beide Möglichkeiten wurden mit einer Leistung von 50 t/h durchgespielt und der Aufwand für einen Umbau mit dem eines Neubaus verglichen. In die Überlegungen floss auch ein, in wie weit ein Umbau und die Montage der Anlagenteile während des laufenden Betriebs möglich sein würde. Als Ergebnis präsentierte die Gruppe den Neubau der Anlage in einem vorhandenen, aber nicht mehr genutzten Gebäudeteil. Dabei wurden auch optimale Verkehrswege für LKW, kurze Förderwege und der zukünftige Neubau einer Mehlverladung berücksichtigt und am Layout der Anlage erklärt. Außer der vorhandenen und ausreichend dimensionierten Waage, wurden alle übrigen Anlagenteile neu geplant, berechnet und projektiert. Das neue Verfahrensdiagramm wurde präsentiert und beschrieben, ebenso wie die räumliche Anordnung der Anlagenteile im Gebäude, wozu die Gruppe während der Ausarbeitung zahlreiche CAD-Zeichnungen erstellt hatte.

Natürlich wurden auch die gesetzlichen Bestimmungen hinsichtlich der Umwelt- und Explosionsschutzbestimmungen zugrunde gelegt (ATEX, TA-Luft, TA-Lärm). So wurde eine umhauste Annahmegosse mit einer Heck- und einer Seitengosse mit 7 Modulfiltern, ein Totalabscheider für staubfreie Austrittsluft und Kulissenschalldämpfer für die Abluft, niedrige Geschwindigkeit der Abluft, ein Annahmeelevator mit Plastikbechern und Druckentlastungsfläche sowie die Filter mit Druckentlastungsschlot und Bersttopf geplant. Die Abfallentsorgung erfolgt aus hygienischen Gründen nun außerhalb der Gebäude in einem Container.

Als Fazit führte die Gruppe an, dass die Projektarbeit die Grundlage bei der Realisierung einer neuen Getreideannahme in der Vogtlandmühle sein wird und ihre gesammelten Erfahrungen eine wertvolle Ergänzung zu den an der DMSB vermittelten Kenntnissen sind. Außerdem hat diese Planungsaufgabe ihnen die Komplexität einer Annahmeanlage und den Detailreichtum des Engineerings verdeutlicht.

Herstellung von Schnellkochbohnen

Durch Versuche, die die Herren Ali Aboodi, Ashkan Khaladj-Nia und Marcus Thüm im Technikum der Fa. Schule, Reinbek durchführten, sollte geklärt werden, in wie weit eine Vorbehandlung von Bohnen zur Verkürzung der Zubereitungszeit beim Endverbraucher führt. Ziel war es, die Kochzeit zu verkürzen und auf das Einweichen vollständig verzichten zu können.

Dazu wurden handelsübliche weiße Bohnen unterschiedlichen Einweichzeiten und Einweichttemperaturen sowie unterschiedlichen Kochzeiten unterzogen und nach einer Trockung und längeren Lagerung dann wieder gekocht und das Ergebniss durch Beurteilung des Aussehens sowie die Anwendung einer Dreiecksprüfung sensorisch beurteilt. Durch die Versuche konnten geeignete Zeiten der Vorbehandlung ermittelt werden, mit welchen das vorrangige Ziel der Zeiteinsparung erreicht werden konnte. Auch geschmacklich ließen sich kaum Abweichungen zu konventionell zubereiteten Bohnen feststellen. Allerdings waren unerwünschte Veränderungen im Aussehen der Bohnen festzustellen sowie weiterer Untersuchungsbedarf bei dem angewendeten Trocknungsverfahren erkennbar. Auf eine ausführlichere Darstellung muss auf Wunsch des Auftraggebers an dieser Stelle verzichtet werden.

Farbauslese in der Mühlenreinigung

Der Begriff Farbsortierung ist in der Müllerei mittlerweile weit verbreitet, es ist jedoch noch nicht so viel darüber bekannt, welche Auswirkungen dieses Verfahren auf das Produkt und den weiteren Herstellungsprozess hat. Deshalb war es für die BearbeiterInnen dieser Projektarbeit, Frau Effat Mehlo und die Herren Bernhard Lurz und Alexander Schnelle, umso interessanter, einmal hinter das Schlagwort Farbsortierung zu schauen und so zu erfahren, wie es denn wirklich um die Faktoren Auslesegenauigkeit, Verschleiß bzw. Betriebskosten und Durchsatzleistung bestellt ist. Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Bühler GmbH, Braunschweig in der Mühle Rüningen GmbH & Co. KG, Braunschweig und der Mühle Kottmann GmbH durchgeführt.

In Ihrer Präsentation zeigte die Gruppe den Wandel des Verbraucherbewusstseins, nämlich von der Lebensmittelsicherung zu Lebensmittelsicherheit auf. Den Fragen nach der Lebensmittelsicherheit in der Mühle kann durch die Reduzierung der Schadstoffbelastung in Form von Mutterkorn und den daraus resultierenden Mutterkornalkaloiden sowie der Reduzierung von Fusarientoxinen mit der Methode der Farbsortierung Rechnung getragen werden. Es wurden an einem schematischen Reinigungsdiagramm die „klassischen“ Trennprinzipien erläutert und mögliche Einsatzorte eines Farbauslesers in der Reinigung dargestellt. Darauf folgte eine Beschreibung der prinzipiellen Arbeitsweise und eine Marktübersicht über die Hersteller von Farbsortierern.

Die Untersuchungen wurden in einer Roggenreinigung und in einer Durumreinigung durchgeführt. In der Roggenreinigung wird das Getreide durch Seperator, Aspirationskanal und Combinator gereinigt, bevor es auf die Sortex geführt wird - in der Durumreinigung kommen eine Kombi-Reinigungsmaschine und ein Gravomat zum Einsatz. In beiden Reinigungsdiagrammen wird auf den Einsatz von Trieuren verzichtet und die Sortex mit Haupt- und Nachlese betrieben. Bevor die Ergebnisse der Arbeit präsentiert wurden, ging die Gruppe noch einmal auf die Zielsetzung und die Methoden ihrer Arbeit ein: Der Auslesegrad und die Genauigkeit wurden mittels Besatzanalysen bestimmt, der Einfluss auf die Verarbeitungseigenschaften beim Roggen durch Amylogramm und Fallzahl. Die Farbveränderungen im Endprodukt der Durumverarbeitung wurde durch einen Mahlversuch und optische Kontrolle ermittelt. Außerdem wurde der Einfluss auf den DON-Gehalt untersucht. Die dafür notwendigen HPLC-Analysen wurden aber nicht von dem Projektteam selbst durchgeführt. In der Roggenreinigung wurde handelsüblicher Inlandroggen verwendet, in der Durumreinigung Getreide aus Deutschland und aus Kanada.

Bei Roggen konnte eine erhebliche Besatzreduzierung bei Unkrautsamen und Mutterkorn festgestellt werden. Der Anteil von dunklen und verfärbten Körnern konnte etwa halbiert werden. Signifikante Veränderungen in Amylogramm und Fallzahl konnten nicht festgestellt werden, die Auslesemenge betrug allerdings auch nur 0,6%.

Bei den Durumproben wurde festgestellt, dass der DON-Gehalt nach der Farbsortierung praktisch bei 0 % lag. Der aus dem gereinigten Produkt mit einem einfachen Mahlversuch hergestellte Grieß war deutlich heller, als der aus dem unbehandeltem Getreide, obwohl hier sogar nur 0,2 % entfernt wurden. Abschließend stellte die Gruppe noch einmal Vor- und Nachteile bei der Verwendung von Farbauslesern dar und gab einen Ausblick auf Fragen, die sich durch die neuesten Generationen der Farbauslesegeräte ergeben werden.

Erhöhung der Energieeffizienz

Die Arbeit der Herren Sven Jacobsen und Susumo Kano diente der Ermittlung von Einsparpotenzialen in mittelständischen Mühlen. Am dem Beispiel der Getreidemühle Sack, Langelsheim wurden exemplarisch Lösungsansätze zur Energieoptimierung aufgezeigt. Dazu wurde mit Hilfe eines Messcomputers zunächst der Lastgang des gesamten Betriebes und der Vermahlung über einen längeren Zeitrum gemessen, aufgezeichnet und analysiert. Die installierte Leistung wurde anhand von betriebsinternen Unterlagen und der Besichtigung der Anlagenteile erfasst. Der Motorenbestand des Betriebes wurde grob in drei Leistungsklassen unterteilt. Aus den so gewonnenen Daten wurden unter anderem die Lastspitzen, der Wirkungsgrad der Motoren, die Leistungsfaktoren, der Gesamtverbrauch und der Energiebedarf einzelner Verbraucher ermittelt. Von der gesamten installierten Leistung entfielen grob auf die Vermahlung 45%, die Annahme 25% und die Verladung 30%. Der Gleichzeitigkeitsfaktor wurde mit 0,7 ermittelt und zur Ermittlung der Dauerleistung zugrunde gelegt.

Nach diesen grundsätzlichen Untersuchungen wurden einige Einsparpotenziale in der elektrischen Energieversorgung ermittelt, wie der Einfluss der dezentralen Kompensation auf die Stromwärmeverluste der Anschlussleitungen, der Ersatz von Motoren durch solche mit der hohen Energieeffizienzklassen und Einsparmöglichkeiten durch Einsatz von Energiesparlampen und gesteuerten Beleuchtungsanlagen. Ein interessanter Effekt war, dass in diesem Betrieb Motore mit „mittlerer” Leistung (ca. 5 bis 10 kW) überdurchschnittlich stark an der gesamten Motorleistung beteiligt sind. Für diese Leistungsgruppe ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades um ca. 5% bezogen auf die Daten von 1980 erreichbar. Insgesamt ergibt sich nur für den betrachteten Bereich ein Einsparpotenzial von etwa 4% was eine Kosteneinsparung von ca. 5000 € pro Jahr entspräche.

Erwähnenswert sei hier, dass eine notwendige Umbaumaßnahme in der elektrischen Energieversorgung so realisiert wurde, wie es die Ergebnisse der Projektarbeit vorgesehen hatten. Das wird künftig zu Kosteneinsparungen führen. Es zeigte sich, dass Verbesserung der Energieeffizienz auch unter dem Blickwinkel der Wirtschaftlichkeit gesehen werden muss. Die Studierenden gaben abschließend einen Ausblick auf weitere sinnvolle Untersuchungen.

Modernisierung und Leistungserhöhung einer Getreideannahme

Die Mühlenplanung war auch in dieser Arbeit das Hauptaufgabengebiet der Herren Andreas Grell, Peter Kümmelberger und Alexander Zimmermann, die für die Zimmermann-Mühle Riedern/Hardheim die Modernisierung und Leistungserhöhung der Getreideannahme geplant hatten. Unterstützt wurde das Team von der Firma Rückert Mühlenbau. Durch die technische Umstrukturierung soll die derzeitige Getreideannahmeleistung von 40 t/h auf 60 t/h erhöht werden. Bei der Ermittlung der Eigenschaften der bestehenden Anlage wurden die Problematik der veralteten Föderelemente, die niedrigen Durchfahrtshöhen in Annahme und Verladung sowie die ungünstige Position von Maschinen wie Aspirateur und Waage vorgefunden.

Es war notwendig, eine technische und wirtschaftliche Lösung zu finden, da insbesondere die derzeit im Einsatz befindlichen Förderelemente auf Grund ihrer sehr hohen Standzeiten nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen. Aufgrund der Forderungen durch den Anlagenbetreiber wurden verschiedene Lösungsvorschläge bearbeitet. Dabei ergaben sich drei Möglichkeiten zur Problemlösung:

Die Leistungserhöhung der bestehenden Anlage durch Erhöhung der Fördergeschwindigkeit, die teilweise Erneuerung der bestehenden Anlage oder der Neubau der kompletten Anlage. Ein Pro-Contra-Vergleich und eine Kostenübersicht zeigten, dass durch partielle Erneuerung und Modernisierung eine Verbesserung von Wirtschaftlichkeit und Sanitation, eine Steigerung des Komfort in der Anlagenbedienung und die Verkürzung der Abfertigungszeiten möglich werden. Dabei wurden der vorhandene Aspirateur und die Waage wieder verwendet, alle Fördermittel und ein Teil der Lager- und Verladezellen neu geplant.

Zu der gewählten Lösung wurden dann das neue Anlagendiagramm und das Aspirationsdiagramm vorgestellt und mit Hilfe mehrere CAD-Zeichnungen die Anordnung der Maschinen im Gebäude erläutert. Außerdem wurde ein Ausblick auf zukünftig erforderliche Maßmahmen gegeben. Selbstverständlich wurden auch in dieser Arbeit alle gesetzlichen Vorgaben bei der Planung berücksichtigt und umgesetzt.

Untersuchung neuer Maschinengeometrien eines Extruders

Ein Einwellen-Extruder zur Herstellung von Aqua-Feed und Pet-Food war das Objekt der Untersuchungen der Studierenden Christian Beiwinkel, Eugen Fischer und Jörg Seibicke im Technikum der Fa. Amandus Kahl Nachf., Reinbek. Dabei ging es um die Vereinheitlichung der Extrudatlängen, eine bessere Homogenisierung für gleichmäßigen Stärkeaufschluss und die Verringerung des Produktrückflusses im Extruder sowie die Unterbindung des Pumpverhaltens.

Nach einer allgemeinen Einführung in den Aufbau und die Arbeitsweise von Extrudern, die unter anderem durch ein Videosequenz veranschaulicht wurde, folgte eine Beschreibung der für die Untersuchungen verwendeten Versuchsanlage.

In 15 Teilversuchen wurden Änderungen an der Durchsatzleistung, der Wellengeometrie, dem Gehäuse und der Anzahl der Lochreihen untersucht. Weiterhin wurde die homogenisierende Wirkung, die die Anordnung von Stoppschrauben im Auslaufbereich haben kann, sowie der Einfluss eines Auslaufrings vor der Matrize untersucht. Die entscheidenden Untersuchungsparameter der hergestellten Pellets waren: Feuchtigkeit, Extrudatabmessungen, Hektolitergewicht und der Quellindex. Außerdem wurde die Verweilzeit ermittelt.

Aus den Versuchen ging hervor, dass die Schneckengeometrie keinen deutlichen Einfluss auf die Extrudatlängenverteilung hat. Es konnte aber eine Veränderung des Betriebsverhalten und des Energiebedarfs gegenüber der Standardschnecke ermittelt werden. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass eine möglichst optimale Maschinenauslastung sehr wichtig für eine gute Längenverteilung über alle Lochreihen ist und zusätzlich den spezifischen Energieeintrag verringert sowie die Laufruhe des Extruders verbessert. Der Einsatz von Stoppschrauben wirkt sich nicht auf die Exdrudatlänge und das Auslaufverhalten aus, führt aber zu einem höheren Energieeintrag und einem besseren Stärkeaufschluss. Weiterhin erwies sich die Extruderkonfiguration mit modifiziertem Auslaufring als positiv für die Homogenisierung des Materials im Auslaufbereich.

Planung einer neuen Absackanlage

In Zusammenarbeit mit der Firma Kastenmüller, Martinsried und der Otto Crienitz KG, Wünschendorf befasste sich eine Gruppe bestehend aus Martin Müller, Bernhard Betz und Felix Scharf mit der Planung einer Absackstation mit Fertigproduktenlager für eine 120 t /24h Weizenmühle. Die Anlage sollte für 25 und 50 kg Säcke geeignet sein. Durch die Vergrößerung des Mehllagerraums sollte das Fertigproduktenhandling und damit verbunden die Personalauslastung und die interne Logistik verbessert werden.

Wie auch bei den anderen Planungsaufgaben wurde als erstes die vorhandene Situation mit Fotos und Layoutzeichnung vorgestellt und die „Schwachstellen” beschrieben: Durch eine erhebliche Produktionssteigerung sind die Lagerräume zu klein geworden, die Fahrzeuge behindern sich ebenso wie die derzeitige Sackverladung eine geplante neue Loseverladung. Außerdem ist der Personalaufwand für Abpackung und Verladung derzeit zu groß. Durch den teilweisen Umbau einer auf dem Gelände befindlichen, aber zur Zeit nicht betrieblich genutzten Scheune, könnte hier Abhilfe geschaffen werden, wobei das Gebäude als solches aber erhalten bleiben muss.

In dieses Gebäude wurde nun die neue Anlage geplant. Die notwendigen umfangreichen Umbauten (Verkürzen der Scheune, Abriss aller Zwischenwände, Abstützung des Dachstuhls, Versteifen des Fachwerks, Einsetzen eines Rahmens im Dachstuhl für die neuen Silozellen und das Betonieren einer Grube) wurden beschrieben und mit den entsprechenden CAD-Zeichnungen verdeutlicht. Im Folgenden wurde das Diagramm der ausgewählten neuen Absackanlage mit dem entsprechenden Zubehör vorgestellt und in das umgebaute Gebäude „eingebaut”. Als Vorratszellen wurden vorgefertigte Stahlzellen mit vormontierter Druckentlastung und Zellenausträge mit frequenzumrichtergesteuerten Motoren vorgesehen. Durch die Verwendung einer Absackanlage mit automatischer Aufsteckung kann eine saubere Arbeitsweise und der sichere Betrieb - bei gleichzeitig hoher Absackleistung - erreicht werden, die auch zu einer Personaleinsparung gegenüber der aktuellen Situation führen soll. Das im Gebäude anschließende neue Pallettenlager ist von den LKW so anzufahren, dass die Loseverladung nicht mehr beeinträchtigt wird.

Abschließend erläuterte die Projektgruppe die ATEX-Zonen in dem „neuen” Gebäude und gab einen Überblick über die zu erwartenden Kosten und die Amortisierung der Investitionen.

Simulation einer Mühle

An der DMSB wird aktuell ein Labor für Automatisierungstechnik eingerichtet. Dazu stehen Schulungsgeräte mit Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) vom Typ Siemens, SIMATIC S7 3xx-2DP zur Verfügung, die mit Unterstützung des Fördervereins der DMSB angeschafft wurden. Desweiteren ist eine SPS vom Typ S7-400 verfügbar, die als Leit-SPS eingesetzt und mit den anderen Steuerungen vernetzt betrieben werden wird.

Für die Lehrveranstaltung „Automationstechnik” wurden im Rahmen dieser Projektarbeit Vorgänge aus der Praxis nachgebildet. Diese sind auf Experimentierplatten dargestellt, die von den Bearbeitern des Projektes den Herren Tobias Demmnig und Marc Potthast erstellt wurden. Natürlich mussten – trotz der erforderlichen Praxisnähe - die komplexen realen Vorgänge im Labor auf überschaubare Teilbereich reduziert werden. Dazu wurde eine reale Mühle auf die fiktiven Teile „Annahme, Reinigung, Vermahlung und Verladung” beschränkt. Diese Anlagenteile werden mit Hilfe von elektrischen Schaltern und Tastern für die Sensorik und Leuchtdioden für die Aktoren wie Schütze und Antriebe nachgebildet. Darüber hinaus erstellte die Gruppe Beispielprojekte. Die Steuerungsprogramme wurden weitgehend in der Programmiersprache „Ablaufsprache” (Siemens S7Graph) erstellt. Teile der Anlage wurden mit einer Prozeßvisalisierungssoftare visualisiert und auf einem Bedienterminal dargestellt.

Langfristig können so an der DMSB die Abläufe von Betreibsteilen von Mühlen durch die Studierenden programmiert werden. Es ist auch daran gedacht, komplexe Maschinen und Komponenten von Mühlen zu simulieren um grundsätzliche Untersuchungen und Experimente durchführen zu können.

Ausblick

Die DMSB ist natürlich auch für die Zukunft an praxisnahen Aufgabenstellungen für die Projektarbeiten interessiert. Wenn die Leser dieser Zeilen oder der Zeitschrift „Mühle + Mischfutter” Interesse daran haben, auch eines ihrer Themen bearbeiten zu lassen, dann sollten sie sich an die Deutsche Müllerschule wenden.