DE19919206A1 - Verfahren zur Herstellung von Teigwaren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Teigwaren

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Teigwaren, insbesondere kurzen oder langen Teigwaren. DOLLAR A Die zu lösende Aufgabe bestand darin, eine verbesserte Trocknerregelung zu erreichen und die Fehlproduktion zu senken. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Trocknerklimaregelung unter Verwendung von on line Sensoren (9) und Intelligenter Software Technologien.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Teigwaren, insbesondere von kurzen und langen Teigwaren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die industrielle Herstellung von Teigwaren erfolgt bereits mit einem vergleichsweise hohen Stand der Automatisierung. Dies betrifft z. B. die Teilprozesse des Pressens der Rohteigwaren und die Trocknung und Kühlung der Teigwaren. So beschreibt die EP-A-129892 eine Anlage und ein Verfahren zur Trocknung von langen Teigwaren im konti­ nuierlichen Betrieb mit gesteuerter Erwärmung, Befeuchtung, Trocknung und Kühlung der Teigwaren. Vorgegeben wird ein Temperatur-Zeit-Regime in einem Turbosystem. Die EP-A-540699 beschreibt ein weitergehendes Verfahren zur Regelung der Produkt­ feuchte, um ein brechen der Teigwaren nach dem trocknen und beim Abpacken zu vermeiden. Temperatur und Luftfeuchte werden geregelt. Hierbei erfolgt in der Endzone der Trocknung in noch warmem Zustand der Teigwaren eine erneute oberflächliche Wasserzugabe und die Temperatur der Teigwaren wird unmittelbar nach der Wasser­ zugabe auf unter 60°C gesenkt. Eine ähnliche Lösung unter Nutzung eines AW-Wertes lehrt die EP-A-322053.
Automatisierte Pressen für die Herstellung der Rohteigwaren sind zum Beispiel den EP-A-426766 in Form eines Mischkneters, der zwei Arbeitswellen enthält, die abwechseln Knetschnecken und Scherelemente aufweisen oder der DE-A-44 17 357 entnehmbar.
Der technische Ablauf und teilweise die Verfahrensparameter sind als Steuerungsdaten verfügbar. Anlagesteuerungen ermöglichen Ablaufsteuerungen entsprechend nach ge­ wählten Prozessen und auch eine Visualisierung des Anlagenzustandes. Hinsichtlich der Sensoren sind z. B. Temperatur- und Feuchtesensoren, Drehzahlgeber oder Druck­ sonden bekannt. Jedoch können auf Grund unterschiedlicher Rohstoffwerte, des Ma­ schinenverschleisses oder Abweichungen bei den Sensoren keine on line Optimierun­ gen vorgenommen werden. Bekannte Problembereiche liegen beim Rohstoff (Qualitäts- und Feuchteschwankungen bei Mehl und Griess u. a.), beim Raumklima, Schwankun­ gen der Rohteigfeuchte und der Trocknungsbedingungen, auch in Verbindung mit der Qualifikation des Bedienpersonals, nicht konstanten Maschineneigenschaften und an­ deren.
Auch sind on line Messungen im feucht-heissen Klima eines Trockners und an ver­ schiedenen Produkten sehr problematisch.
Die DE-A-44 33 593 zeigt ein Verfahren zur Regelung eines Extruders, wobei an Hand von Versuchsdaten oder Expertenwissen Sollwertvorgaben einer Regelung erstellt wer­ den, deren Stellgrössen von der Produktqualität abhängen. Mittels dieser Sollwertvor­ gaben wird ein Arbeitspunkt optimiert und stabilisiert und es wird ein in die Maschinen­ steuerung integrierter Regler erstellt. Dieser Regler kann ein prozessregelnder Fuzzy- Regler sein. Nach einer Eingabe und Speicherung der ermittelten Daten werden auto­ matisiert Regelungen für spezifische Regelstrecken adaptiert und spezifische Regler generiert. Letzteres unter Verwendung von Code-Generatoren, die in die Regelungs­ umgebung integriert sind.
Zur Ausführung des Verfahrens ist ein in line Viskositätssensor zwischen Düse und Schneckenspitze des Extruders installiert.
Die DE-C-197 34 711 beschreibt einen Regler mit zeitdiskreten, dynamischen Fuzzy- Regelgliedern, bei denen gezielt Nichtlinearitäten für ein gewünschtes Regelverhalten einbringbar sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung von Teig­ waren, insbesondere kurzen und langen Teigwaren oder dergleichen zu entwickeln, das eine verbesserte Pressen- und Trocknerregelung sowie Prozessüberwachung mit Hilfe des Einsatzes von Intelligenten Software Technologien ermöglichen. Insbesondere soll eine einfachere Reglereinstellung und eine Verringerung der Fehlproduktion erreicht werden. Die Lösung der Aufgabe erfolgt an Hand der Merkmale des Anspruchs 1.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs mittels des Ein­ satzes von Intelligenten Software Technologien wie z. B. eines virtuellen Sensors (auch Soft Sensor genannt) für die Endproduktfeuchte, mit einer Regelung der Dosierwas­ sermenge in der Presse u. a. Es ist möglich, die Endproduktfeuchte in den zulässigen Grenzen zu halten. Bisher war es nicht möglich, Informationen über den Produktzu­ stand im Trockner zu erhalten. Mittels Online Sensoren im Trockner für die Produkt­ feuchtemessung und/oder Gewichtsverlustmessung können zudem Klimakurve und Produktfeuchtekurve geregelt werden.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die einzelnen Teilprozesse voneinan­ der abhängen und eine punktweise Optimierung wenig erfolgversprechend ist. Grundla­ ge sind die Wechselwirkungen zwischen Produkteigenschaften und Maschinenverhal­ ten. Hierbei werden Modelle zwischen den Prozessparametern (Maschineneinstellun­ gen, Rohstoffe, Rezeptmischungen) und Produkteigenschaften (z. B. Feuchtegehalt, Farbe, Viskosität) mittels Statistischen und Intelligenten Software Technologien erstellt.
Intelligente Software Technologien (auch "Soft Computing") umfassen Technologien wie Expertensysteme, neuronale Netze, Fuzzy Logik und Genetische Algorithmen (Evolu­ tionäre Algorithmen).
Durch Kombination dieser Technologien (z. B. Neuro-Fuzzy) entstehen hybride Modelle welche sowohl das bereits vorhandene Expertenwissen (z. B. mit Fuzzy-Regeln) als auch experimentelle Daten (welche z. B. mittels statistischer Versuchsplanung und Pro­ zessversuchen erzeugt und in Neuronalen Netzen modelliert werden) berücksichtigen können. Ausserdem werden diese Modelle mit konventionellen, analytischen Modellen (z. B. basierend auf physikalischen Modellen oder Regressionsrechnung) kombiniert und ebenfalls als Hybrid bezeichnet.
Insbesondere sind auch neue Methoden im Kommen welche eine automatische Mo­ dellgenerierung (z. B. automatische Generierung der Struktur und Parameter von Neu­ ronalen Netzen mittels z. B. genetischer Algorithmen oder automatische Generierung von Fuzzy-Regeln aus Prozessdaten) ermöglichen. Hiermit wird eine adaptive Online- Modellanpassung einfacher möglich.
Mit Hilfe dieser Modelle ist eine Optimierung bzgl. Produkteigenschaften, Prozesspara­ metern und auch Kosten (Rohstoffkosten, Betriebskosten) möglich. Hierdurch wird eine zielgerichtete, modelbasierte, adaptive Regelung möglich. Insbesondere können hiermit auch nichtlineare Systeme besser geregelt werden.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Das Ergebnis ist eine adaptive Regelung zur Herstellung von Teigwaren bezüglich Pressen der Rohteigwaren und deren Trocknung/Kühlung, wobei die Anlage perso­ nalunabhängiger gefahren werden kann. Adaptive Regelungen einfacher Vorgänge sind zwar bekannt, nicht jedoch auf derart komplexe Vorgänge übertragbar.
Bereits vorhandene Sensoren können eingesetzt werden.
Ebenso können bekannte elektropneumatische Regelungen zur Klimaregelung in den Trocknern durch elektromechanische und selbstlernende Regler ersetzt werden.
Zusätzlich soll ein sanfter Übergang vom Trockner/Kühler ins Raumklima mittels Be­ rücksichtigung des Raumklimas erreicht werden, um Produktspannungen und damit Verzug und Bruch der Teigwaren zu minimieren.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die
Fig. 1 den schematischen Ablauf in einer Teigwarenpresseinrichtung und die
Fig. 2 den schematischen Ablauf in einem Trockner/Kühler.
Von einer Dosiereinheit 1, in der Griess und/oder Mehl sowie Wasser und Additive do­ siert und gemischt werden, gelangen die Rohstoffe in einen Mischkneter 2, z. B. gemäss der EP-A-426766, wo ein intensives Mischen und Kneten der Rohstoffe zu einem Roh­ teig erfolgt.
Der Rohteig erreicht am Ende des Misch- und Knetvorganges eine Pressschnecke 3 des Mischkneters 2, durch welche die Rohteigware erzeugt wird. Bei Langwaren folgt ein Diffusor 4.
Anschliessend gelangt die nasse Rohteigware mit einem Feuchtegehalt von ca. 30% in einen Schütteltrockner 5 und danach in den Vortrockner 6 und Endtrockner 7 und Küh­ ler 8, in denen ein Trocknungsprozess gemäss der EP-A-129892 und/oder EP-A-540699 ausgeführt wird. Die Teigware verlässt den Kühler mit einer üblichen Produkt­ feuchte von 11-13%, vorzugsweise 12,5%. Anschliessend wird die trockene Teigware in üblicher Weise geschnitten und abgepackt.
In den einzelnen Abteilen des Trockners 5, 6, 7, und im Kühler 8 werden Produkt­ feuchte und Gewichtsverlust der Teigware ständig mittels online Sensoren 9 ermittelt. Ein solcher online Sensor 9 ist auch in der Pressschnecke 3 bzw. im Diffusor 4 möglich.
Es ist über die resultierende Klimaregelung möglich, die Produktfeuchte sehr nahe an optimalen 12,5% zu halten und letztendlich die Fehlproduktion bei gleichbleibender Qualität der Teigware deutlich zu senken.
Kurzzeichen
1
Dosiereinheit
2
Mischkneter
3
Pressschnecke
4
Diffusor
5
Schütteltrockner
6
Vortrockner
7
Endtrockner
8
Kühler
9
online Sensor

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Teigwaren, insbesondere zur Herstellung langer oder kurzer Teigwaren, wobei Rohstoffe in einem Mischer/Kneter intensiv ge­ knetet werden und die eine Pressschnecke (3) in Form von feucht-plastischen Teigsträngen verlassende Rohteigware bis zur Endtrocknung durch unterschiedlich aufgeheizte und/oder feuchte Klimazonen eines Trockners geführt wird und anschlie­ ssend abgekühlt und formstabilisiert wird mit einer Endfeuchte von weniger als 14%, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische, sich selbst kontrollierende und regu­ lierende Produktqualitätsregelung mittels Intelligenter Software Technologien und On­ line Sensoren, übergeordnet zum traditionellen Leitsystem und Liniensteuerung, wäh­ rend des Herstellungsprozesses von Teigwaren, wie zum Beispiel Dosieren, Kneten, Verpressen und Trocknen, sowie beim Kühlen und Stabilisieren, über alle und in allen Verfahrensstufen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ebenfalls die Messung des Gewichtsverlustes der Teigwaren während der Bearbeitung, insbesonde­ re während des Trocknens erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trocknerklimaregelung erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Online Sensoren virtuelle Sensoren (Modell für nicht direkt messbare Pro­ dukteigenschaften welche aus Prozessdaten berechnet werden) verwendet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Modellierung, Optimierung und Regelung analytische Modelle verwendet wer­ den.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Modellierung, Optimierung und Regelung Neuronale Netze verwendet werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Modellierung, Optimierung und Regelung ein Fuzzy-System oder ein Experten­ system verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Modellierung, Optimierung und Regelung hybride Modelle der Ansprüche 7-9, wie z. B. Neuro-Fuzzy verwendet werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Optimierung und Regelung Genetische Algorithmen oder andere Optimierung­ salgorithmen verwendet werden.
10. Vorrichtung zur Herstellung von Teigwaren, insbesondere zur Herstellung von langen oder kurzen Teigwaren in Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Dosiereinheit (1), einen Mischkneter (2), eine Pressschnec­ ke (3) sowie einen Trockner/Kühler (5, 6, 7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pressschnecke (3) sowie im Trockner (5, 6, 7) und Kühler (8) online Sensoren (9) zur Erfassung von Gewichtsverlust und Feuchte der Teigware angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die online Sensoren (9) mit einer Anlagensteuerung verbunden sind.
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