Technologia przyszłości tworzy innowacyjne fabryki piwa najwyższej jakości

Ulokowane w Polsce browary, warzelnie i rozlewnie coraz aktywniej czerpią z rozwiązań czwartej rewolucji przemysłowej stosowanych na zachodzie Europy. Implementacja nowoczesnych technologii w fabrykach na terenie naszego kraju przekłada się na możliwość przyszłościowego konkurowania z przedsiębiorstwami, które od lat są wzorcem we wdrażaniu systemów smart manufacturing w przemyśle spożywczym i jego poszczególnych gałęziach.

Inwestowanie w rozwój i poszukiwanie oszczędności jest w piwowarstwie krajowym kluczowe, ponieważ z danych Państwowej Agencji Rozwiązywania Problemów Alkoholowych wynika, że konsumpcja piwa od 2018 roku, gdy osiągnęła najwyższy wynik w historii - 100,5 l per capita, systematycznie spada. Rok później ten wskaźnik osiągnął 97,1 l per capita, a w 2020 roku spożycie w Polsce wyniosło 93,6 l.

– W roku 2021 spożycie piwa również notuje kilkuprocentowy spadek, od stycznia do sierpnia bieżącego roku konsumpcja spadła o ponad 3 procent. Spadek sprzedaży piwa sprawił, że maleje jego udział w strukturze spożycia alkoholu w Polsce. Obecnie 53,5 procent alkoholu Polacy piją pod postacią piwa. Jest to najniższy poziom od 2003 roku. Powody spadku konsumpcji piwa są różne i na pewno pandemia była jednym z głównych, ale nie jedynym. Kolejnym jest chociażby stały wzrost cen, co jest spowodowane rosnącymi kosztami produkcji - na przestrzeni ostatnich trzech lat cena złotego trunku urosła już kilkanaście procent, wyprzedzając w tym czasie poziom inflacji – komentuje Bartłomiej Morzycki, dyrektor generalny Związku Pracodawców Przemysłu Piwowarskiego - Browary Polskie, dla agencji informacyjnej Newseria Biznes.

Gwarancja niezawodności

Eksperci wskazują, że nowe, energooszczędne instalacje pomagają zmniejszyć koszty i zapotrzebowanie na zasoby, umożliwiając browarom działanie w bardziej oszczędny oraz przyjazny dla środowiska sposób. Wiele nowoczesnych czujników z gamy Industry 4.0. zapewnia informacje zwrotne o procesie i dane diagnostyczne dla sprzętu już na poziomie kontrolnym. Konkretną inspiracją dla rodzimych warzelni i rozlewni może być tutaj prywatny browar Zwettl z Austrii, który zainwestował około 15 milionów euro w rozbudowę i modernizację swojego zakładu w mieście o tej samej nazwie.

Taka strategia austriackiej firmy przełożyła się na zdobycie ugruntowanej pozycji na europejskim rynku w zakresie niezwykle elastycznego i automatycznego warzenia piw najwyższej jakości. Zarządzający zakładem oparli się na szerokiej gamie produktów, obejmujących czujniki i systemy sterowania firmy ifm electronic, gwarantujące maksymalną niezawodność procesu i wydłużony czas pracy maszyn. Jak podkreślają branżowi fachowcy, to bardzo ważne, aby zachować zgodność z wymaganymi normami i dyrektywami. Szczególnie w przemyśle spożywczym, czyli tam, gdzie wymagana jest wysoka temperatura, odporność na czyszczenie i maksymalny stopień ochrony.

– Dzięki wieloletniemu know-how naszych specjalistów i inżynierów w zakresie tworzenia czujników, oferujemy szeroką gamę produktów, które niezawodnie automatyzują proces warzenia i zapewniają stałą wysoką jakość piwa. Ze względu na podobne wymagania przykładowe rozwiązania aplikacyjne można przenieść do innych obszarów w branży napojów i żywności, aby indywidualnie dostosowywać je do rozwoju danego zakładu produkcyjnego czy fabryki w przyszłości – mówi Jacek Łobodziec, Inżynier ds. Aplikacji / Branża spożywcza w firmie ifm electronic z siedzibą w Katowicach, która specjalizuje się między innymi w innowacjach dla przemysłu spożywczego.

Procesowa precyzja

Łańcuch procesowy w browarze jest z grubsza podzielony na trzy obszary: warzelnię, strefę zimną i napełnianie. Z punktu widzenia czujników procesowych najistotniejsza jest druga sfera. Na zbiornikach i rurach zainstalowane są niezliczone czujniki ciśnienia, przepływu czy temperatury, zaś wszystkie zawory są wyposażone w czujniki indukcyjne do wykrywania położenia. Aplikacja czujników w strefie zimnej za pomocą manometru elektronicznego w filtrze ziemi okrzemkowej może być kluczowa po procesie fermentacji i przechowywania niefiltrowanego piwa.

– Gdy substancja dociera do ziemi okrzemkowej, to właśnie tutaj komórki drożdży i osad są odfiltrowywane. Stan filtra jest monitorowany poprzez pomiar różnicy ciśnień. Do tego procesu wykorzystywany jest w pełni elektroniczny manometr kontaktowy, który łączy zalety elektronicznego czujnika ciśnienia i dobrze widocznego wyświetlacza manometru. Czujnik ma higieniczną, łatwo spłukiwaną konstrukcję, a opcjonalnie może być montowany z gwintem stożkowym lub przyłączem procesowym, umożliwiającym również higieniczną instalację podtynkową przy użyciu dostępnych adapterów. W połączeniu z gniazdem ecolink zapewnia najwyższą odporność na wnikanie innych cieczy w mokrych pomieszczeniach – opisują inżynierowie z Browaru Zwettl.

Dzięki odporności na temperaturę, w pełni elektroniczny manometr kontaktowy doskonale nadaje się również do procesów CIP i SIP, czyli czyszczenia bądź sterylizacji, ponieważ operator może korzystać z przyjaznego dla użytkownika odczytu. Za sprawą wysokiej całkowitej dokładności do 0,2 procent urządzenie może być również używane do precyzyjnej diagnostyki procesów wrażliwych.

Oryginalne rozwiązania

Nowoczesne rozwiązania w postaci innowacyjnych czujników nadają się nie tylko do piwa klasycznego. Oprócz czystego piwa, Zwettl produkuje również napoje mieszane, takie jak popularny radler – piwo z lemoniadą lub sokami. W tym przypadku liczy się monitorowanie temperatury podczas produkcji napojów mieszanych, gdzie na stanowisku łączy się dodatki z różnych zbiorników i aby zapewnić optymalny proces, wymagane są określone temperatury średnie.

W zbiornikach przetworniki temperatury przekazują wartość do sterownika instalacji za pomocą sygnału analogowego, w rezultacie higieniczne przyłącze procesowe i wysokiej jakości materiał obudowy ze stali nierdzewnej sprawiają, że bezpośredni kontakt z medium nie stanowi żadnego problemu. Precyzyjne elementy pomiarowe w klasie dokładności A dają też wysoce precyzyjne wyniki pomiarów.

Z kolei sondy temperatury z higienicznym przyłączem procesowym są zintegrowane z rurami, przez co sygnał z czujnika jest oceniany i przesyłany przez oddzielną kompaktową i posiadającą dwa znormalizowane złącza wtyczkę temperatury, zarówno do podłączenia czujnika, jak i podłączenia wyjścia. Taki system zmniejsza do minimum złożoność instalacji w porównaniu ze zwykłą głowicą lub nadajnikiem na szynę DIN.

Priorytetowe pomiary

Innym, wartym praktycznego wykorzystania narzędziem jest samomonitorujący czujnik temperatury w pasteryzatorze. Aby wyeliminować mikroorganizmy i zachować piwo, jest ono podgrzewane do określonej temperatury za pomocą pasteryzacji flash. Najwyższym priorytetem jest tu precyzja, dlatego w tym celu używany jest specjalny czujnik: przetwornik temperatury, który wykorzystuje dwa różne elementy czujnika, monitorujące się wzajemnie w procesie.

System sprawia, że ​​pojawiający się dryf czujnika, czyli drastyczne pogorszenie jego dokładności, jest natychmiast wykrywany i wiarygodnie diagnozowany. W efekcie urządzenie jest zabezpieczone przed szokiem temperaturowym, spowodowanym naprężeniem termicznym, co często zdarza się w przemyśle spożywczym przy procesach czyszczenia CIP, SIP, które obciążają czujnik, a tym samym nieuchronnie powodują dryf.

– Standardowe czujniki temperatury posiadają element pomiarowy rezystancji, który w przemyśle spożywczym lub farmaceutycznym często odpowiada klasie dokładności A zgodnie z odpowiednimi normami. Element pomiarowy rezystancji jest zintegrowany z czujnikiem temperatury TAD. Ten element oporowy jest specjalnie zmierzony i wstępnie wybrany przez producenta, a zatem jego dokładność jest o cztery współczynniki wyższy niż klasa A, która jest zwykle stosowana – tłumaczą inżynierowie z Browaru Zwettl.

Aby uzyskać sygnał do porównania, sonda TAD posiada dodatkowo element pomiarowy NTC o długoterminowej stabilności, który jest dopasowany do charakterystyki w procesie produkcji czujnika. Dzięki temu proces można bezpiecznie zakończyć z drugim elementem pomiarowym w funkcji rezerwowej, jeśli jeden ulegnie awarii. – W porównaniu ze zwykłymi czujnikami temperatury, które są kalibrowane cyklicznie, zastosowanie czujnika temperatury TAD zwiększa niezawodność procesu. Narzędzie generuje sygnał w momencie przekroczenia ustalonych progów dryftu i nie trzeba czekać na koniec okresu kalibracji. Niezawodność procesu, a w konsekwencji jakość produktu, ulega znacznej poprawie podczas wymagającego procesu pasteryzacji flash – podkreśla Jacek Łobodziec.

Inteligentny monitoring

Istotny aspekt procesu produkcji piwa, który można wspomóc za pośrednictwem nowoczesnych technologii, to także monitorowanie poziomu w zbiornikach, które są stosowane w wielu miejscach w browarze. To między innymi kadzie służące do przechowywania jako bufor między filtracją a napełnianiem, lokalizacje dla oczyszczania wody lub centralne instalacje CIP i SIP. Dokładny poziom zapełnienia tych zbiorników jest potrzebny do kontroli, a dopuszczalne poziomy minimalne i maksymalne powinny być wykrywane i sygnalizowane niezwłocznie.

W tym przypadku idealnym rozwiązaniem jest czujnik ciśnienia hydrostatycznego pomiaru poziomu do zainstalowania na dnie zbiornika. Obudowa tych czujników jest w całości wykonana z wysokiej jakości stali nierdzewnej. Wraz z wysokim stopniem ochrony i konstrukcją zorientowaną na proces, seria ta jest szczególnie odpowiednia do zastosowań higienicznych. Nowe uszczelnienia nie wymagają konserwacji, a tym samym są oszczędne w całym okresie eksploatacji. Wyróżniają się wysoką odpornością na chemikalia i temperaturę.

Dodatkowo różne adaptery procesowe, jak zacisk czy złączki rurowe są dostępne jako akcesoria wykonane z wysokiej jakości stali nierdzewnej. W zależności od typu czujnika ich zakres ciśnienia wynosi od 100 mbar do 25 bar. Pozostałe cechy sensora to ceramiczna cela pomiarowa o wysokiej czystości oraz łatwa obsługa za pomocą zintegrowanych przycisków i wyświetlacza LED.

Wysoki poziom

Drugi system czujników do montażu w zbiorniku to czujnik poziomu LMT, który również niezawodnie monitoruje maksymalny i minimalny poziom. W przeciwieństwie do innych rozwiązań, takich jak mechaniczne sondy kamertonowe, nie wymaga żadnych elementów mechanicznych, dzięki czemu działa bez zużywania się. Jego szczególną cechą jest niewrażliwość na pianę i inne osady. Różnorodność adapterów umożliwia zdywersyfikowane opcje instalacji. Czujnik działa niezależnie od pozycji instalacji. Gwarantuje to wysokiej jakości materiał obudowy, jak stal nierdzewna i czuła końcówka czujnika z gatunku spożywczego. Punktowe czujniki poziomu serii LMT są również stosowane w rurach. Wykrywają, czy rury są pełne, czy puste i dlatego mogą być używane jako ochrona pomp przed pracą na sucho.

Wśród pozostałych urządzeń dla browarnictwa specjaliści wskazują jeszcze czujniki indukcyjne, które monitorują rozgałęźnik zaworowy, stosowany w różnych mediach w produkcji piwa. Elektromechaniczne zawory z trzpieniem wznoszącym otwierają lub zamykają rurę, umożliwiając w ten sposób kontrolowaną dystrybucję mediów. Wysokogatunkowy materiał obudowy wytrzymuje regularne procesy czyszczenia pod wysokim ciśnieniem bez najmniejszego uszkodzenia.