Měření přístroji firmy Krohne při výrobě alkoholických nápojů

Výroba alkoholických nápojů nejvyšší kvality je složitý technologický proces. Výrobní postup se vyznačuje spoustou na sebe navazujících operací, jejichž sled musí být přesně dodržen, aby bylo vyrobeno požadované množství výsledného produktu a zhodnoceny drahé suroviny. Technologický proces výroby je možné automatizovat s využitím spolehlivých snímačů neelektrických veličin, např. pro měření průtoku a výšky hladiny.

Měření výšky hladiny alkoholických nápojů

Měření výšky hladiny ve skladovacích a výrobních nádržích při výrobě nápojů vyžaduje použít hladinoměry, jejichž měření nezávisí na hustotě měřené kapaliny a případném přetlaku nad hladinou kapaliny v zásobníku. Při míchání nápojů navíc mohou do zásobníku přitékat kapaliny s různou teplotou a mohou se tvořit kapky kondenzátu na stěnách nádoby i na snímací části hladinoměru. Měřená hladina může být mimořádně klidná (při zrání destilátu) nebo naopak zvlněná (při plnění či vyprazdňování zásobníku a při chodu stabilního nebo přenosného míchadla). Jde-li o doplnění nebo rekonstrukci dosavadního výrobního provozu, je nezbytné se při montáži hladinoměru přizpůsobit provedení zásobníku a co nejméně do něj zasahovat.

Významný český výrobce alkoholických nápojů, společnost STOCK Plzeň Božkov, automatizoval část svých rozsáhlých výrobních provozů. K měření výšky hladiny produktů byly využity radarové hladinoměry firmy Krohne řady Optiwave 3500, které jsou vhodné k měření výšky hladiny kapalin ve skladovacích i procesních nádržích a reaktorech (obr. 1). Tyto mikrovlnné radarové hladinoměry s pracovní frekvencí 80 GHz se vyznačují malou nejistotou měření (typicky menší než ±1 mm), snadnou montáží a díky své konstrukci jsou vhodné pro použití v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Vyrábějí se rovněž pro využití v prostředí s nebezpečím výbuchu v jiskrově bezpečném provedení nebo s pevným závěrem.

Výhodou vysoké pracovní frekvence jsou malé připojovací rozměry radarového hladinoměru, správná funkce měření i při tvorbě kapek kondenzátu na anténě a možnost montáže i v blízkosti stěny zásobníku. Radarový hladinoměr bez problémů měří i výšku silně zvlněné hladiny v zásobníku.

Při modernizaci části výrobního provozu bylo instalováno více než dvacet radarových hladinoměrů Optiwave 3500 na zásobníky o výšce 4 až 6 m, které jsou využívány k přípravě a skladování alkoholických nápojů různých druhů. Zásobníky s plochým víkem jsou vyrobeny z korozivzdorné oceli. Radarové hladinoměry byly instalovány na nátrubky se šroubením DN 40 podle DIN 11851 (obr. 2).

Nastavení základních parametrů a měřicího rozsahu s pomocí komunikace HART je snadné a bezpečné. Program Pactware i příslušný soubor DTM (Device Type Manager) lze získat zdarma v plné verzi na stránkách firmy Krohne.

Spuštění výroby po rekonstrukci předcházely provozní zkoušky a úprava nastavení parametrů tak, aby měření výšky hladiny bylo přesné a spolehlivé za všech provozních stavů.

Provozovatel tak získal spolehlivé měření výšky hladiny ve svých skladovacích a výrobních nádržích s dálkovým přenosem měřených hodnot, které jsou zpracovávány v řídicím systému výrobního provozu.

Měření průtoku sladové whisky

Glenmorangie Company Ltd. je jedním z nejznámějších výrobců skotské jednosladové (single malt) whisky. Whisky se vyrábí a zraje v lihovaru poblíž Tainu na Skotské vysočině a potom se posílá ke stáčení do lahví do závodu ve West Lothianu blízko Edinburghu. Zde se whisky skladuje v nádržích a používá se k výrobě požadovaných směsí (blended whisky).

Pro měření průtoku zde firma využívá celkem třináct hmotnostních průtokoměrů Optimass 1300, dva (DN 50) pro měření průtoku whisky čerpané z cisteren do nádrží, tři (DN 40) pro měření průtoku z nádrží do přípravny směsí a zbylých osm (DN 25) pro měření průtoku výsledných produktů při plnění do lahví.

Hmotnostní průtokoměry firmy Krohne zákazníkovi značně pomohly ke zvýšení efektivity procesu plnění, a to zejména díky přesným informacím o jednotlivých průtocích. Tyto přístroje se dvěma zahnutými měřicími trubicemi z korozivzdorné oceli mají chybu měření max. ±0,15 % z měřené hodnoty. Snadno se instalují a samovolně se vyprazdňují, takže z nich není nutné před měřením další dávky odstraňovat zbytky předchozího produktu. Na přání mohou být vybaveny komunikací HART, Foundation Fieldbus, Profibus-PA nebo Profibus-DP a Modbus.

Měření pH při fermentaci

Firma Tereos patří k předním výrobcům cukru, výrobků na bázi škrobu a alkoholu. Mimo jiné provozuje několik lihovarů, z nichž jeden je ve Val des Marais v severní Francii, kde se tradiční druhy alkoholu vyrábějí z místní zemědělské produkce. Řepný sirup s obsahem cukru 55 až 65 % se fermentuje v sedmi nádržích při teplotě 32 až 37 °C, přičemž vzniká tzv. víno s obsahem alkoholu 5 až 13 % obj., které je surovinou k následné destilaci.

Fermentace probíhá nejlépe v kyselém prostředí s hodnotou pH 2,5 až 4. Proto je při výrobě velmi důležité pravidelně sledovat hodnotu pH v nádržích. Jestliže hodnota pH vzroste nad 4,5, je nutné do nádrží přidat kyselinu sírovou a fosforečnou, aby nedocházelo k nežádoucímu růstu bakterií. Zákazník kontroloval hodnotu pH v pravidelných cyklech (v jednom cyklu, který trval přibližně hodinu, bylo odebráno sedm vzorků a provedeno jedno čištění), ručně odebírané vzorky se posílaly do laboratoře každé dvě hodiny. Používaly se senzory pH jiného dodavatele se samostatnými převodníky, s nimiž však obsluha nebyla příliš spokojena, protože je ovlivňovaly hydraulické rázy způsobené médiem (tlak až 0,5 MPa). Měřená kapalina pronikala vývodkami do senzoru a způsobovala poškození přístroje, z důvodu kterých bylo nutné přerušovat provoz.

Firma Krohne nabídla pro tuto úlohu robustní snímače SmartPAT PH 2390, které je možné namontovat přímo do potrubí a které odolávají tlaku do 0,69 MPa i agresivnímu měřenému médiu. Snímače mají ve své hlavici integrované miniaturizované převodníky, a nepotřebují tedy samostatný převodník. Analogový výstup 4 až 20 mA s komunikací HART je přiveden do programovatelného automatu, který řídí čerpadlo pro dávkování kyselin.

Zákazník má nyní stabilní měření pH s přesným dávkováním kyselin bez častého přerušování provozu. Senzory SmartPAT PH 2390 je možné čistit, kalibrovat a regenerovat externě v laboratoři za řízených podmínek. Výrazně se snížily pořizovací náklady i požadavky na pravidelnou údržbu.

Měření průtoku bramborové drti při výrobě vodky

Rodinná palírna Chase Distillery z Herefordu v Anglii vyrábí z místní produkce brambor známou velmi jemnou prémiovou vodku Chase Vodka. Při výrobě vodky se bramborová drť fermentuje za přítomnosti pivovarských kvasnic. Přibližně po týdnu se fermentovaná kaše čtyřikrát destiluje v měděném destilačním kotli a potom ještě dvakrát v destilační koloně. Zákazník hledal vhodný průtokoměr, který by nahradil ruční kontrolu průtoku fermentované drti mezi kotlem a destilační kolonou. K dispozici byl pouze omezený prostor pro montáž přístroje, pro který byla požadována odolnost proti čisticímu procesu CIP při +65 °C.

Firma Krohne pro tuto úlohu nabídla hmotnostní průtokoměr Optimass 1300, který je namontován ve svislém potrubí na přívodu do destilační kolony. Přístroj má dvě přímé měřicí trubice, které se snadno vyprazdňují a čistí. Byl dodán s hygienickým provozním připojením a hygienickými certifikáty. Momentálně se používá pouze proudový výstup, do budoucna se plánuje připojení do programovatelného automatu, který bude sledovat objemový průtok, hustotu a teplotu. Díky průtokoměru se výrazně zlepšila plynulost a efektivnost výroby.

Petr Komp, KROHNE CZ, spol. s r. o.

Obr. 1. Radarový hladinoměr Optiwave 3500

Obr. 2. Radarový hladinoměr Optiwave 3500 – provedení mechanické montáže

Obr. 3. Průtokoměry Optimass 1300 při měření průtoku sladové whisky