Arbeitsgruppe BioPAT und Digitalisierung

PAT-Technologien, Bioprozessanalyse, CFD- und statistische Modellierung, Chemometrie, Prozesssensorik, Regelungstechnik

Gruppenleitung: Dominik Ulrich Geier; Stefan Birle

PAT Is a service provision group of intelligent Bio-process understanding, analysis, sensing and control. Combined in a technological process oriented environment.

  • Experties in automated sensing techniques inclued Image processing, Acoustic sensing, Online-NIR sytems, Swarm sensing, MEMS technologies and Soft Sensing.
  • In Bio-systems process understanding and data analysis are performed by various modelling techniques under a stochastic umbrella to fit the undeterminicty of bio-systems.
  • The methods used include Neural Networks, Chemometrics, Support Vectors, statistical based data anlysis, Mathematical mechanistic modelling, non-continuum modelling techniques (Boltzmann methods).
  • All Linked under a control systems environment of Fuzzy Logic, Swarm Intelligence methods.

Together process understanding, analysis, sensing and control lead to further Bio-process knowledge, automation and optimization. 

 

 

Arbeitsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Bio-PAT


BrewPAT – Fermentative Optimierung mittels Prozessanalytischer Technologie (PAT)

Im Rahmen dieses Vorhabens soll unter Berücksichtigung prozessanalytischer Technologien eine Optimierung des Gär- und Reifungsprozesses von Bier erfolgen. Im Mittelpunkt stehen hierbei die Optimierung von Reinigungszyklen, die Einführung einer praxistauglichen Prozessbeobachtung sowie eine automatisierte Prozesszustandsregelung der Gärung und Reifung mit Produktfreigabe und die Optimierung der Anlagenbelegungszeiten unter Berücksichtigung globaler Produktionspläne. Kontakt


Entwicklung eines Hefemanagementsystems aus Hefepropagation und Hefevitalisierung mit automatisierter Steuerung

Zur automatisierten Überwachung und Steuerung der aeroben Biomasseproduktion wurde von beiden Projektpartnern Esau & Hueber GmbH und dem Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie im Rahmen dieses Fördervorhabens ein Hefemanagementsystem entwickelt, welches die Prozessabläufe Hefepropagation und Heferevitalisierung vereint. Über die Einbindung geeigneter Messtechnik zur Ermittlung und Überwachung relevanter Prozessparameter sowie eines angepassten Steuerungssystems auf Grundlage eines virtuellen Expertensystems wurde eine dynamische Prozessführung erstellt, welche eine gezielte Hefeherführung für die anschließende Gärung, sowie eine Revitalisierung von Ernte- bzw. Betriebshefe für die Rückführung in den Prozess ermöglicht. Kontakt


Prozessinduzierte Veränderungen physikalischer Verpackungsmaterialeigenschaften als Marker für eine Hochdruck- oder Temperaturbehandlung verpackter Lebensmittel

Das Vorhaben steht unter dem übergeordneten Mantel Prozessverfolgung, das der grundlegenden Frage nachgeht: “Ist es möglich den Prozessverlauf eines verpackten Lebensmittels an Hand der Struktur und Eigenschaften des Verpackungsmaterial direkt nachzuvollziehen?“ Kontakt


Physikalisches Imaging zur Struktur- und Texturerkennung bei der Fleischverarbeitung

Mangels Automatisierungsmöglichkeiten erfolgt die Feinzerlegung von Fleisch hauptsächlich manuell. Um die Regelung von Positionierung und Schnittführung zu steuern, werden zwei moderne bildgebende Verfahren inline kombiniert. Bei dem ersten Verfahren handelt es sich um ein Stereokamerasystem mit angeschlossener digitaler Bildverarbeitung, welches die räumliche Lage und Geometrie der Fleischpartie erfasst, bei dem zweiten um ein Ultraschallsystem, welches den inneren Aufbau der Fleischpartie analysiert. Kontakt


Prozesstaugliches Ultraschallmesssystem für die Überwachung und Regelung der Konzentrationen von relevanten Komponenten in industriellen Hefefermentationsprozessen

Für die Optimierung der Produktion, die Sicherstellung der Produktqualität und die Verringerung von Energie- und Ressourcenkosten ist die Ermittlung der Komponentenkonzentrationen (Extrakt und Alkohol) wesentlich und sind ein Maß für den Produktionsfortschritt in der Fermentationsindustrie. Kontakt


Fuzzy controlled yeast fermentation

The interest in optimal yeast quality (vitality, live/dead ratio, high brewing capacity) in brewing industry increased over the recent decade. Therefore an automated monitoring and control of this fermentation process is of great importance. Kontakt


Simulation gekoppelter Wärme- und Stoffübergangsprozesse in hochviskosen und festen Lebensmittelschäumen mit Hilfe eines Lattice-Boltzmann-Verfahrens

Charakterisierung der Wärme- und Stofftransportphänomene in Schäumen, wobei insbesondere der Einfluss der Mikrostruktur sowie der Materialeigenschaften Berücksichtigung findet. Darüber hinaus wird die Aromastofffreisetzung zur Umgebung betrachtet. Kontakt


Determination of rolls quality by their chewing sound levels

Using acoustic analyzier and TPA, the sound of the generated cracks in rolls under pressure can be measured. For different baking parameters, the acoustic signal features can determine the rolls quality. Kontakt


Bioacoustic detection of grain weevils

Getreidevorratsschädlinge wie der Kornkäfer (Sitophilus granarius) oder der Getreidekäfer (Oryzaephilus surinamensis) verursachen seit langem erhebliche wirtschaftliche Schäden in Landwirtschaft und weiterverarbeitenden Industriezweigen. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens soll ein praxistaugliches Gerät zur automatischen akustischen Früherkennung von Getreideschädlingen entwickelt werden. Kontakt 


Abgeschlossene Projekte:


(Molkerei-)ablagerungen im Wärmetauscher und dessen Reinigung

Ablagerungen im Wärmetauscher sind die wesentlichen limitierenden Faktoren während der Milchverarbeitung. Sie mindern die Wärmeleistung des Wärmetauschers und führen zu Verunreinigungen. Der täglich notwendwendige Reinigungsprozess ist kostspielig (Anlagenstillstände, Wasser, Energie, Reinigungsmittel) und beeinflusst die Wirtschaftlichkeit der Anlage erheblich. Projektbericht; Kontakt


Quality evaluation of durum wheat and relating products by means of digital image processing

The goal of this research report is to establish an automated quality evaluation system for the durum kernels, semolina and paste using the digital image processing techniques. The developing of the automated quality control process will work to decrease human interference in the decision of quality, reduce time needed for this process and to increase the accuracy and the reputability of the evaluation process. Projektbericht; Kontakt


NIR Fingerprinting als Messverfahren zur Beurteilung von Malzchargen nach ihrer Läuterbarkeit

Läutern ist ein zeitkritisches Verfahren bei der Verarbeitung von Bier. Ferner ist dieses Verfahren stark abhängig von der Qualität der verwendeten Ressource Malz. Daher müssen die verwendeten Malze enge Spezifikationen erfüllen um Läuterprobleme zu verhindern. Qualitätsanalyse von Malz ist seit Jahren Gegenstand verschiedener wissenschaftlicher Untersuchungen, was zu einer Vielzahl von Parametern geführt hat. Allerdings fehlen diesen Parameter die Fähigkeit zur signifikanten Vorhersage. Daher wird in diese Arbeit über eine neue Strategie mittels Nah Infrarot Spektra (NIR) als Fingerabdruck versucht, die Fähigkeit der Verarbeitung von Malz Chargen direkt zu klassifizieren. Kontakt

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