Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Článek představuje několik příkladů měření průtoku a výšky hladiny snímači od firmy Krohne ve velkých i malých řemeslných pivovarech. Přesné a spolehlivé měření je základem pro řízení výrobních procesů a jejich optimalizaci. Pro potravinářskou výrobu dodává Krohne snímače splňující přísná kritéria tohoto oboru s mezinárodně platnými certifikáty.
Výroba piva je proces, který kombinuje tradiční řemeslné postupy s moderními technologiemi, aby produkt dosáhl požadované chuti a kvality. Tradiční metody, jako jsou sladování, rmutování, kvašení a zrání, jsou základem pivovarského umění, přičemž rozhodující roli hrají přírodní suroviny – voda, slad, chmel a kvasnice. Pivovarské postupy jsou založené na znalostech a zkušenostech prověřených staletími.
Moderní měřicí a automatizační technika vnesla i do tohoto odvětví mnoho nového. Díky pokročilým snímačům, automatizovaným procesům a analýze dat mohou pivovary přesně sledovat a řídit každý krok výroby. To umožňuje nejen zajistit konzistentní kvalitu piva, ale také optimalizovat náklady a zlepšit efektivitu výroby. Například automatické řízení průběhu teploty během kvašení nebo monitorování obsahu alkoholu a zbytkového cukru při odstavení piva přinášejí přesnost, kterou tradiční metody prostě nemohly dosáhnout.
Ne všechny změny jsou však k lepšímu. Nejdůležitější úlohou je najít rovnováhu mezi zachováním charakteristické chuti a kvality piva a snahou o co nejnižší náklady. Tradiční metody mnohdy vyžadují více času, zkušeností a ruční práce, zatímco moderní technologie mohou zrychlit a zlevnit výrobu, avšak často na úkor autenticity produktu. Dobré pivovary se proto snaží kombinovat to nejlepší z obou přístupů – respektovat tradici a zároveň využívat výhody moderní techniky.
Magneticko-indukční průtokoměry
Ze sortimentu výrobků firmy Krohne se v pivovarech často používají magneticko-indukční průtokoměry Optiflux 4300 (obr. 1). Tyto objemové průtokoměry mohou měřit např. přítok pitné vody do rmutovací pánve nebo se uplatnit při čištění odpadních vod. Mohou měřit kapaliny o teplotě až 180 °C.
Průtokoměry Optiflux 6300 jsou magneticko-indukční průtokoměry určené tam, kde jsou velké požadavky na hygienu. Dodávány jsou se širokým sortimentem různých potravinářských připojení a speciálním systémem těsnění, který zabraňuje rozpínání materiálu těsnění do měřicí trubice při vysokých teplotách. Mají schválení EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) a certifikaci 3A. Používají se např. k měření průtoku pivovarských kvasnic na vstupu fermentačních tanků, piva přiváděného ke stáčecím linkám nebo aditiv pro stabilizaci piva.
Oba typy průtokoměrů jsou k dispozici v kompaktním i odděleném provedení, měří s velkou přesností a zhotovené z vhodného materiálu odolávají čištění pomocí procesů CIP a SIP (Cleaning In Place, Sterilization In Place).
Hmotnostní průtokoměry
V pivovarech nacházejí uplatnění i hmotnostní průtokoměry řady Optimass. Průtokoměry Optimass 7000 se používají k dávkování cukrového sirupu a chmelového extraktu, protože k zajištění stabilní kvality piva je zapotřebí velmi vysoká přesnost a spolehlivost měření. Přímá jednoduchá trubice tohoto Coriolisova průtokoměru bez rozdělovače průtoku je velmi vhodná pro dávkování viskózního tekutého chmelového extraktu. Díky mimořádně malým tlakovým ztrátám je možné měřit při malých rychlostech proudění.
V závislosti na materiálu měřicí trubice, která může být vyrobena z korozivzdorné oceli, slitiny Hastelloy, titanu nebo tantalu, je Optimass 7000 vhodný pro širokou škálu různých médií, včetně agresivních a abrazivních kapalin, suspenzí, nehomogenních směsí a médií s nelineární viskozitou.
Přístroje řady Optimass se však uplatní i při měření průtoku plynných médií. Například nizozemský pivovar Grolsch využívá průtokoměry Optimass 7000 a 3000 k měření průtoku a množství plynného oxidu uhličitého (obr. 2).
Hmotnostní průtokoměry Optimass se vyznačují vynikající přesností měření (chyba 0,1 % z měřené hodnoty) a lze je čistit pomocí postupů CIP a SIP. Kromě měření hmotnostního a objemového průtoku mohou měřit také provozní hustotu a teplotu. Zprovozňovat, diagnostikovat, ověřovat a kontrolovat je lze prostřednictvím zabezpečeného připojení Bluetooth.
Díky integrované funkci EGM (Entrained Gas Management) si průtokoměr Optimass poradí i s měřením kapalin s proměnlivým podílem zachyceného plynu. To využívá např. významný peruánský výrobce piva, firma Backus, k měření průtoku piva po ukončení primární fermentace, kdy je v něm velké množství oxidu uhličitého, vzniklého činností kvasinek. Hmotnostní průtokoměr Optimass 6400 s hygienickým připojením SMS je schopen měřit i při náhlých změnách hustoty, způsobených výkyvy obsahu oxidu uhličitého, a zajistit spolehlivé pokračování měření, aniž by docházelo k jeho přerušení.
Převodníky s komunikačními rozhraními a vnitřní diagnostikou
Převodníky indukčních i hmotnostních průtokoměrů firmy Krohne jsou vybaveny rozsáhlou vnitřní diagnostikou přístroje i měřicího místa a pomáhají tak provozovateli včas odhalit mnoho provozních problémů a poruch. Dodávány jsou s různými kombinacemi vstupů a výstupů a umožňují i přenos měřených hodnot prostřednictvím komunikačních protokolů HART, Foundation Fieldbus, Profibus-DP a Profibus PA, Modbus nebo Profinet. Zákazníci si dále mohou objednat provedení pravidelné kontroly průtokoměrů pomocí přenosného servisního modulu Opticheck Master, který dovoluje rychle zjistit odchylky nebo změny funkce měřidel.
Přenosné zařízení pro měření průtoku v minipivovarech
Zajímavé je použití magneticko-indukčního průtokoměru AF-E 400 jako součásti přenosného zařízení vyráběného britskou společností Brewology k měření průtoku piva, cideru, prostředků používaných v procesu CIP a dalších kapalin v minipivovarech (obr. 3). Toto kompaktní zařízení je vybaveno průtokoměrem, hygienickými procesními přípojkami, nabíječkou 240 V pro napájení průtokoměru a také držadly pro přenášení. Průtokoměr AF-E 400 s hmotností pouhých 750 g je ideální k instalování do strojů a zařízení. Kromě měření průtoku a teploty umožňuje díky interním diagnostickým funkcím např. i signalizaci nízké hodnoty napájecího napětí nebo překročení rozsahu průtoku.
Společnost Krohne má ve svém sortimentu i mnoho dalších přístrojů vhodných pro použití v menších pivovarech. Firma Wellmann např. dodala pro rodinný pivovar v jižním Německu mobilní měřicí a řídicí jednotku, která je určena k oddělení kvasnic od piva po dokončení procesu fermentace – tzv. odstavení piva (obr. 5). Správné načasování odstavení má zásadní vliv na chuť, vůni a čistotu piva. Příliš brzké odstavení může způsobit, že z piva nejsou dostatečně odstraněny nežádoucí látky, zatímco příliš pozdní odstavení může vést k negativnímu ovlivnění chutě piva odumřelými kvasinkami.
Když sládek na základě chuťového profilu piva, poklesu aktivity kvasnic, dosažení konečné hustoty, popř. na základě měření a rozborů obsahu cukrů, alkoholu a vedlejších produktů kvašení uzná, že je čas pivo odstavit, je třeba oddělit neaktivní kvasinky, které sedimentují u dna fermentační nádoby, a tzv. zelené pivo.
Mobilní měřicí a řídicí jednotka od firmy Wellmann, která se k fermentační nádobě připojuje pružnou hadicí, obsahuje snímač Optisys TSS 3050 od firmy Krohne, který je určený k měření obsahu nerozpuštěných látek v kapalině. Jeho optický senzor je schopen rozlišit sedimentované pivovarské kvasnice od piva na základě naměřené hodnoty zákalu, tj. množství světla absorbovaného pevnými částicemi v pivu. Měřicí komplet má hygienické provozní připojení bez těsnění z elastomerů a díky své robustní konstrukci rovněž odolává procesu CIP a vysokotlakému čištění (IP69K). Mobilní měřicí a řídicí jednotka byla dále vybavena magneticko-indukčním průtokoměrem Optiflux 6100 C pro měření objemového průtoku pivovarských kvasnic. Tento přístroj se schválením EHEDG a certifikací 3A je umístěn na vozíku mobilní jednotky a má připojení pomocí aseptického šroubení DIN 11864.
Měření výšky hladiny ve vysokých zásobních nádobách
Pivovar König v Duisburgu v Německu využívá pro uchování světlého piva určeného ke stáčení podzemní sklad s dvaceti válcovými nádržemi z korozivzdorné oceli. Nádrže jsou vysoké až 17 m a mají kapacitu až 2 000 hl. Pro řízení zásob piva potřebuje pivovar spolehlivé sledování výšky hladiny v nádržích. Původně bylo plánováno pořízení tradičního měření diferenčním tlakoměrem, jenže vzhledem k velkým rozměrům a výšce nádrží se tato myšlenka ukázala jako neproveditelná. Výškový rozdíl mezi místem instalace snímače tlakové diference a spodním odběrem tlaku by způsobil, že by tlak plnicí kapaliny v kapilárním potrubí poklesl pod tlak par nad hladinou. To by vedlo ke zhroucení sloupce kapaliny. Tento jev omezuje maximální délku kapilárních trubic.
Řešením je elektronické měření rozdílu tlaků s použitím snímače Optibar 5060 eDP (obr. 5). K měření jsou třeba dva snímače pro měření relativního tlaku spojené kabelem. Řídicí snímač tlaku je namontován v horní části nádrže a měří tlak plynu v nádrži. Závislý snímač tlaku je umístěn dole a měří celkový hydrostatický tlak v nádrži. Naměřenou hodnotu pak přenáší do řídicího snímače tlaku, který z těchto dvou naměřených hodnot vypočítává rozdíl. Toto elektronické zařízení nepotřebuje kapilární trubičky ani membránové oddělovače, a umožňuje tudíž použití výrazně menších provozních přípojek. Řídicí i závislý snímač byly vybaveny hygienickým provozním připojením a elektrolyticky leštěným krytem z korozivzdorné oceli. Řídicí snímač tlaku odesílá údaje do velínu pivovaru prostřednictvím sběrnice Profibus PA.
Závěrem
Společnost Krohne nabízí svým zákazníkům z oblasti pivovarů a výroby nápojů kompletní sortiment měřicí techniky z jedné ruky. Rozsáhlá nabídka zahrnuje měřicí zařízení pro skladování a meziskladování, dávkování a míchání, plnění do sudů, lahví i plechovek, stejně jako pro čištění CIP a SIP. V nabídce firmy Krohne je i měřicí technika pro páru, horkou vodu a oxid uhličitý
a jiné plyny.
Kromě přesné a spolehlivé měřicí techniky poskytuje technické konzultace a pomoc s výběrem vhodných snímačů a s návrhem měřicího místa. Vychází přitom ze svých dlouholetých zkušeností z oboru technických měření v potravinářském průmyslu.
(KROHNE CZ, spol. s r. o.)
Obr. 1. Magneticko-indukční průtokoměry Optiflux 4300 ve varně pivovaru
Obr. 2. Hmotnostní průtokoměry Optimass 7000 (nahoře) a Optimass 3000 (dole) pro měření průtoku plynného oxidu uhličitého
Obr. 3. Přenosné zařízení pro měření kapalin v pivovaru s průtokoměrem AF-E 400
Obr. 4. Mobilní měřicí a řídicí jednotka pro oddělení neaktivních kvasnic od zeleného piva
Obr. 5. Závislý (nahoře) a řídicí (dole) snímač tlaku Optibar 5060 eDP