KTW liefert Getränke mit den Präzisionsventilen des DLR

 

Frische Augen und neue Kooperationen können manchmal Lösungen für Probleme hervorbringen, die etablierte Akteure einfach nicht sehen können. Das war der Fall bei einem neuartigen Präzisionsventil, das am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) für die Raumfahrt entwickelt wurde und nun von KTW Technology mit Unterstützung des ESA Space Solutions Netzwerks auf den Getränkemarkt übertragen wird.

KTW wurde 2017 mit dem Ziel gegründet, einen besseren Weg zur Befüllung von Flaschen und Dosen mit aromatisierten Flüssigkeiten zu finden, um dem wachsenden Markt für Energydrinks und aromatisierte Getränke gerecht zu werden. Nachdem KTW die Chance erkannt hatte, die das neuartige Ventildesign des DLR bot, entwickelte es weiter und erstellte die Spezifikation für eine passende Endstufe, die zusammen mit den Ventilen ein komplettes Hochgeschwindigkeits-Dosiersystem bilden würde.

Die Entwicklung dieses Systems wurde dann durch ein ESA Technology Transfer Demonstrator Projekt unterstützt. KTW verkauft nun sowohl einzelne Ventile als auch die Entwicklung von Standalone-Abfüllsystemen.

"Die Getränkeindustrie sucht seit über 10 Jahren nach einer alternativen Möglichkeit, aromatisierte Getränke abzufüllen", erklärt Wolfgang Teichmann, Geschäftsführer von KTW. "Bestehende Abfüllanlagen leiden unter dem Problem, dass nach dem Abfüllen einer Geschmacksrichtung trotz intensiver Reinigung der Geruch in den Leitungen und Anlagen zurückbleibt.

"Unser Ziel war es, eine Lösung zu schaffen, bei der mit weniger und schnelleren Dosierventilen die Aromen als Konzentrat am Anfang oder am Ende des Abfüllprozesses zugeführt werden können, was die Anlagen flexibler und energieeffizienter macht und sowohl den Zeitaufwand für die Reinigung als auch die Verschwendung von Aromen deutlich reduziert."

KTW fand seinen Enabler in dem reaktionsschnellen Präzisionsventil DLR. Das Ventil ist insofern ungewöhnlich, als es nur ein bewegliches Teil hat - eine Kugel, die in einem "Ventilsitz" sitzt und das Ventil geschlossen hält, bis es durch ein Magnetfeld zum Öffnen bewegt wird.

Vom Kometen zur Dose

Das Ventil wurde ursprünglich vor einigen Jahren von Dietmar Neuhaus, einem Physiker des DLR, entwickelt. Er erkannte sein Potenzial für das Manövrieren von Satelliten mit kaltem Druckgas und schlug es für die Kometenlandefähre Rosetta vor, obwohl schließlich ein alternatives System zum Einsatz kam, das ohne reaktionsschnelle Ventile auskommt.

"Diese Ventilkonstruktion hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Konstruktionen, einschließlich solcher mit Federn", erklärt Neuhaus. "Mit nur einem beweglichen Teil hat es eine sehr lange Lebensdauer. Die direkte, stochastische Schaltfunktion bedeutet, dass es extrem schnell auf das eingehende Signal reagiert und sehr präzise in der Dosierung ist, die es abgibt."

Das Ventil bietet Reaktionszeiten von 1 Millisekunde oder weniger und kann unglaublich genaue Dosierungen von 0,5 ml aufwärts liefern.

"In einem typischen Getränkedosiersystem haben Sie normalerweise ein Karussell mit vielen Ventilen - oft über 100 -, die die Behälter mit der endgültigen Flüssigkeit füllen, während Sie mit unserer Lösung nur ein oder zwei Ventile benötigen, die Mikrodosen des Konzentrats am Anfang oder Ende der Linie bereitstellen", erklärt Teichmann. "Geschwindigkeit und Präzision sind entscheidend. Wir können 1.000 Dosen pro Minute mit 2 ml Aroma mit nur einem oder zwei Ventilen befüllen."

"Auch die Langlebigkeit ist in der Abfüllindustrie wichtig. Membranventile, die in der Getränkeindustrie eingesetzt werden, haben typischerweise eine Lebensdauer von 700.000 Schaltungen, wohingegen unsere Ventile mit nur einem beweglichen Teil nachweislich über 10 Milliarden Dosen bei geringem Wartungsaufwand halten. Wenn eine Wartung erforderlich ist, ist sie schnell, billig und einfach und dauert nur wenige Minuten."

Auch andere Elemente der neuen Abfüllstation von KTW mussten umgestaltet werden, um mit der Geschwindigkeit der Ventile Schritt zu halten. KTW arbeitet mit einer Firma namens Bronkhorst zusammen, um einen entsprechend schnellen Durchflussmesser zu liefern.

Erfolg durch Zusammenarbeit

Teichmann sieht die Einbindung von EurA, einem der Technologiebroker der ESA in Deutschland, als entscheidend dafür an, dass die Produkte von KTW zur Marktreife gebracht wurden. "Sie erzählten uns von dem ESA-Demonstrator-Projekt, das mit einer wertvollen Förderung in Höhe von 39.000 Euro verbunden war", sagt Teichmann. "Wir waren nur ein paar Leute, ohne die Unterstützung von EurA vor und während des Demonstrationsprojekts wären wir nicht so schnell so weit gekommen."

Auch Dietmar Neuhaus vom DLR, das die Patente für die Ventile hält, hat KTW unterstützt. "Beim Technologietransfer sollte man sich Zeit nehmen, damit der Transfer funktioniert. KTW war ein idealer Partner, weil es ihnen nicht um die Optimierung von Kosten und Technik bestehender Konstruktionen ging, sondern um die Lösung eines konkreten Problems."

KTW bewirbt die Ventile für weitere Anwendungen, unter anderem für Druckluftanwendungen. Dietmar Neuhaus vom DLR sieht weitere Einsatzmöglichkeiten, etwa in der Präzisionslandwirtschaft oder bei der Herstellung von gepunkteten Mikroarrays in der Biotechnologie. Auch in der Raumfahrt würde er sie gerne noch einsetzen und verweist auf ihre Fähigkeit, mit sehr kalten Flüssigkeiten und Gasen umzugehen.

"Der Einstieg in die Getränkeindustrie ist ein riskantes Unterfangen", stellt Günter Hohmann von EurA fest. "Projekte sind oft zeitaufwändig und die Finanzierung kann für KMUs schwierig sein. Wir unterstützen sie nicht nur beim Zugang zur Technologie, sondern auch bei der Finanzierung, so dass sie sich in diesem Fall auf die Entwicklung ihrer Lösung konzentrieren konnten. Es ist wirklich spannend zu sehen, wie dieses Projekt nun zum Tragen kommt."

Hier finden Sie das Video.