Verfahrenstechnik 5/2019

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Clever gesteuert Füllstandmessung im Zyklon einer Brauerei Mit geführtem Radar lässt sich der Füllstand schnell und präzise bestimmen. Eine Brauereigruppe nutzt das Verfahren, um die Dekantierung von Bier zu optimieren. Neben ihrem Kampf um die Gunst der Verbraucher, spielt die Sicherstellung der betrieblichen Effizienz bei Brauereien eine zunehmend wichtigere Rolle. Die Trennung und Rückgewinnung von Bier und Hefe ist ein Bereich des Brauprozesses, bei dem Brauereien Separatoren mit Zyklonen einsetzen, die eine höhere Effizienz ermöglichen. Autorin: Katrien Geerinckx, Marketing Manager, Magnetrol International N.V., Zele, Belgien Die Hefe beeinflusst stark Geschmack und Charakter des Biers. In den letzten Phasen der Bierherstellung trennen die Brauer die verbrauchte Hefe vom ausgereiften Bier, wozu Separatoren eingesetzt werden. Das Bier wird weiterverarbeitet und die verbrauchte Hefe für den Weiterverkauf aufbereitet. Diese Hefe wird z. B. als Substrat für den Anbau von Pilzen vermarktet und ist auch als Additiv in Ethanol-Kraftstoffen zu finden. Da Hefe äußerst reich an Proteinen und B-Vitaminen ist, wird sie traditionell als wertvolles Futterergänzungsmittel an das Vieh verfüttert. Kontinuierliche Prozesse Die Separatoren sind seit vielen Jahrzehnten ein unverzichtbarer Bestandteil des Bierbrauens. Sie sorgen für einen wirtschaftlichen Betrieb, eine höhere Qualität des Bieres und eine effiziente Rückgewinnung von Bier und verbrauchter Hefe. Nach einer gewissen Zeit verlieren jedoch die in Betrieb befindlichen Separatoren an 01 02

01 Die Sonde ist gebogen, sodass die Messungen entlang der Seitenwand erfolgen können 02 Der Messumformer ermittelt über einen schnellen Zeitmesskreis präzise die Differenz zwischen Start- und Refleximpuls und ermöglicht eine präzise Füllstandmessung Leistungsfähigkeit. Ursache hierfür sind Heferückstände, die aus dem Separatorbehälter entfernt werden müssen. Dabei soll möglichst wenig Bier verloren gehen. Bei der Klärung gelangt das aufgeschlämmte Bier- und Hefegemisch aus dem Separatorbehälter in den oberen Bereich des Zyklons, der sich tangential zur Seitenwand befindet. Das aufgeschlämmte Bier-/Hefegemisch setzt sich am Boden des Zyklons ab. Die verbrauchte Hefe wird dann am Boden des Zyklons mittels einer Verdrängungspumpe oder einer peristaltischen Pumpe abgepumpt und in einen Dekanter oder Trockner für Hefe gefördert. Das Bier, das bei der Klärung mitströmt, geht jedoch verloren. Der Zyklon fungiert auch als Auffanggefäß zwischen dem Separatorbehälter und dem Tank zum Lagern der verbrauchten Hefe, der sich unterhalb der Pumpe befindet. Bei der Klärung gelangt zusätzliches Bier aus dem Behälter zusammen mit der Hefe in den Zyklon. In der Praxis erprobt Ein großes Brauereiunternehmen in den USA hatte den Füllstand in den insgesamt 64 Zyklonen in allen seinen Brauereien mithilfe einer Füllstandmesssonde mit einem Schaltpunkt kontrolliert, die von einem Mitbewerber stammt. Die Sonde misst ausschließlich hohe Füllstände und zeigt an, wenn der Zyklon mit dem Hefe-/Biergemisch gefüllt ist. Für die Brauerei waren dies jedoch nicht genug Informationen. Magnetrol arbeitete mit einer der Brauereien der Unternehmensgruppe zusammen, um zu beweisen, dass eine kontinuierliche Füllstandmessung in den Zyklonen möglich ist. Die Sonde des Eclipse Guided Wave Radar (GWR) ist gebogen, sodass die Messungen entlang der Seitenwand sowie entlang des Kegels, der sich am Boden des Zyklons befindet, und in der Druckleitung unterhalb des Zyklons erfolgen können. Das Edelstahlgehäuse ist speziell auf die Verwendung in hygienischen Anwendungen abgestimmt. Das Gerät unterstützt den FDT/DTM-Standard; ein Pactware PC-Softwarepaket ermöglicht zusätzliche Konfigurationsmöglichkeiten und eine flexible Trendermittlung. Der Einzelmessumformer kann mit allen Sondentypen eingesetzt werden und gewährleistet erhöhte Zuverlässigkeit, wie ein SFF-Wert (Safe Failure Fraction) von 91 % belegt. Hierdurch ist ein Einsatz in SIL2-Messketten möglich. Durchgängige Messung Durch die Bestimmung des Füllstands bis nach unten zum Auslass kann der Brauer feststellen, ob sich Bieraufschlämmung am Boden des Zyklons befindet und dann das Abpumpen in den Dekanter für verbrauchte „Der Eclipse-GWR übertrifft traditionelle Technologien.“ Hefe starten. Ist der Füllstand niedrig, wird die Pumpe gestoppt. Dieser Vorgang steuert den Zyklonaustrag während der Klärung im Separator. Der Brauer war sich bewusst, dass bei der normalen Trennung der Hefe (Klärung des Bieres) der Separatorbehälter geschlossen bleiben musste, damit keine Aufschlämmung in den Zyklon gelangt. Der Behälter eines Separators ist jedoch mit einer elastomeren Dichtung abgedichtet. Diese Dichtung ist anfällig für Lecks, sodass einwandfreies Bier mit niedriger Rate in den Zyklon strömen kann. Der betreffende Brauer überwacht den Zyklonfüllstand zwischen den Klärzyklen des Separators. Wenn die Dichtung des Separatorbehälters undicht ist, steigt der Füllstand im Zyklon langsam an. Daher wird durch die Überwachung des Füllstands zwischen den Klärzyklen auch die Unversehrtheit der Dichtung am Separatorbehälter überwacht. Wird ein Leck festgestellt, wird für den betreffenden Separator ein Austausch der Behälterdichtung geplant. Nach dem Test hat der Brauer bemerkt, dass die Amortisationszeit für die kontinuierliche Füllstandmessung mithilfe des Eclipse GWR um drei Monate kürzer ausfällt. Zur Berechnung der Amortisationsdauer wurde der Bierschwund bei der Klärung herangezogen. Fotos: Fotolia (#177083204, nordroden), Magnetrol www.magnetrol.com BUCHTIPP Dieses Buch erleichtert durch eine möglichst anschauliche und anwendungsorientierte Darstellung der Zusammenhänge dem Leser den Zugang zu dem interessanten Fachgebiet der elektrohydraulischen Antriebe und Steuerungen, ohne allerdings auf die notwendigen physikalischen und mathematischen Grundlagen zu verzichten. Grundlagen elektrohydraulischer Antriebe und Steuerungen von Prof. Dr.-Ing. Siegfried Helduser 380 Seiten, zahlreiche Abbildungen, broschiert, ISBN 978-3-7830-0387-1 € 32,- (zzgl. Versandkosten) Online-Shop unter www.engineering-news.net Bitte bestellen Sie bei: Vereinigte Fachverlage GmbH Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz Telefon: 06131/992-0 Telefax: 06131/992-100 E-Mail: vertrieb@vfmz.de VERFAHRENSTECHNIK 5/2019 33 OUP_Buch_elektrohydraulische_Antriebe_60x265_2016_02.indd 02.10.2018 1 10:25: