Automatisierte Temperaturregelung in Gärtanks einer Brauerei – Erfolgsgeschichte

Welche Bedeutung hat die Temperaturregelung im Fermentationsprozess?

Gärtanks sind ein wesentlicher Bestandteil der Herstellung von Bier, Wein und anderen fermentierten Produkten. Dabei ist die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur von großer Bedeutung. Während der Fermentation werden die in den Rohstoffen enthaltenen Zucker durch Hefen oder andere Mikroorganismen in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt. Dieser Prozess erzeugt Wärme, wodurch die Temperatur der Würze über den für die Hefe optimalen Bereich ansteigen kann. Eine präzise Temperaturregelung hilft, diesen Prozess kontrolliert zu steuern. Um stabile Bedingungen für die Fermentation zu gewährleisten, müssen die Gärtanks daher zuverlässig gekühlt werden.

Die Temperaturregelung ist ein wichtiger Faktor für die Qualität des Endprodukts. Die optimale Temperatur unterstützt die Aktivität der Hefe, während bereits geringe Abweichungen zu unerwünschten Geschmacks- und Aromastoffen führen können. Darüber hinaus trägt eine präzise Regelung zu einer gleichbleibenden Produktqualität und einer hohen Prozesssicherheit bei.

Mit welchen Herausforderungen bei der Temperaturregelung während der Gärung war die Brauerei konfrontiert?

Unser Kunde ist eine kleine, aber schnell wachsende Craft-Brauerei. Die Brauerei suchte nach einer Lösung, um in zwei neuen Gärtanks optimale Temperaturbedingungen aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig sollte das System auch für Bediener mit wenig Automatisierungserfahrung einfach zu bedienen sein. Eine intuitive Benutzeroberfläche und die unkomplizierte Anpassung von Einstellungen waren daher wichtige Anforderungen. Darüber hinaus musste das System Temperaturen präzise überwachen und bei Abweichungen schnell reagieren können.

Aufgrund des kontinuierlichen Wachstums der Brauerei war zudem eine hohe Skalierbarkeit gefragt. Mit steigenden Produktionsmengen und zusätzlichen Gärtanks wurde ein flexibles Automatisierungssystem benötigt, das sich bei Bedarf einfach erweitern lässt, ohne die bestehende Infrastruktur ersetzen zu müssen.

Unsere Lösung – SPS-System mit Pt100-Widerstandsthermometern

Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen haben wir der Brauerei Södra Maltfabriken AB eine Komplettlösung mit der SPS JUMO mTRON T und Pt100-Widerstandsthermometern angeboten. Das System erfüllt die Anforderungen an eine präzise Temperaturregelung und bietet gleichzeitig die notwendige Flexibilität für zukünftige Erweiterungen.

Temperatursensoren für die Brauindustrie

Die Pt100-Widerstandsthermometer wurden aufgrund ihrer hohen Messgenauigkeit und Langzeitstabilität ausgewählt. Sie erfassen die Temperatur in drei Zonen jedes Gärtanks – im oberen, mittleren und unteren Bereich. Dadurch lassen sich im gesamten Tank optimale Bedingungen für den Gärprozess aufrechterhalten.

JUMO SPS zur Temperaturregelung in den Gärtankzonen

Das Herzstück des Systems ist die frei programmierbare SPS JUMO mTRON T. Sie erfasst die Messwerte der Pt100-Sensoren, wertet diese aus und steuert die Temperaturregelung in den einzelnen Tankzonen. Die SPS verfügt über einen OPC-Server, Ethernet und einen Systembus und ermöglicht so die Integration in übergeordnete Systeme sowie die Fernüberwachung und Fernsteuerung.

HMI-Schnittstelle – Übersicht aller Gärungsparameter

Das JUMO mTRON T ist mit einer HMI (Human Machine Interface) ausgestattet, über die Bediener alle relevanten Prozessdaten in Echtzeit überwachen können. Angezeigt werden unter anderem die aktuellen Temperaturen in den einzelnen Zonen, die Schaltzustände der Magnetventile sowie mögliche Alarmmeldungen.Die intuitive Benutzeroberfläche erleichtert die Überwachung und Bedienung des Systems.

Individuelle Einstellungen für jede Zone und jeden Tank

Die Zentraleinheit JUMO mTRON T ermöglicht die individuelle Vorgabe von Temperatursollwerten für jede der drei Temperaturzonen (oben, Mitte und unten) in beiden Gärtanks. Dadurch lassen sich die Temperaturbedingungen in den einzelnen Tankbereichen gezielt an die Anforderungen des jeweiligen Gärprozesses anpassen.

Steuerung der Magnetventile

Zur Regelung der Temperatur steuert das System den Kühlmittelfluss durch die Kühlmäntel der einzelnen Tankzonen mithilfe von Magnetventilen. Auf Basis der von den Temperatursensoren erfassten Messwerte öffnet oder schließt die SPS die Ventile und regelt so die Temperatur in den Gärtanks.

Überschreitet die Temperatur in einer Zone den festgelegten Sollwert, öffnet das entsprechende Magnetventil und ermöglicht den Durchfluss des Kühlmittels. Sobald die gewünschte Temperatur wieder erreicht ist, schließt das Ventil und die Kühlung wird unterbrochen.

Manuelle und automatische Steuerung

Das System ermöglicht sowohl die manuelle als auch die automatische Steuerung des Fermentationsprozesses. Über die HMI können Bediener individuelle Sollwerte für jede Temperaturzone festlegen und die Parameter bei Bedarf anpassen.

Alternativ stehen vorprogrammierte Betriebsmodi zur Verfügung, die die Temperatur anhand vordefinierter Temperaturprofile automatisch regeln. Die automatischen Betriebsarten sorgen für eine hohe Konsistenz und Wiederholbarkeit des Fermentationsprozesses und unterstützen so eine gleichbleibende Produktqualität.

Welche Vorteile brachte die Implementierung eines Automatisierungssystems in der Brauerei mit sich?

Die Implementierung des Automatisierungssystems JUMO mTRON T bei der Brauerei Södra Maltfabriken AB brachte zahlreiche Vorteile für den Brauprozess. Durch die präzise Temperaturregelung konnten stabile Gärbedingungen geschaffen werden, die eine wichtige Voraussetzung für die Aktivität der Hefe und eine gleichbleibende Produktqualität sind. Die Temperaturüberwachung in drei Zonen jedes Tanks half dabei, unerwünschte Temperaturabweichungen während der Gärung zu vermeiden.

Die unabhängige Regelung der einzelnen Gärtanks verschaffte der Brauerei zusätzliche Flexibilität in der Produktionsplanung, da unterschiedliche Gärprozesse parallel betrieben werden konnten. Darüber hinaus trug die präzise Ansteuerung der Magnetventile zu einem bedarfsgerechten Einsatz der Kühlung bei.

Die HMI-Schnittstelle und die Möglichkeit zur Fernüberwachung erleichterten die Bedienung und ermöglichten eine schnelle Reaktion auf Abweichungen von den vorgegebenen Sollwerten. Dank des modularen Aufbaus lässt sich das System zudem einfach um zusätzliche Tanks und Module erweitern und kann so an wachsende Produktionsanforderungen angepasst werden.

Insgesamt hat die Einführung des JUMO mTRON T zu einer zuverlässigen Temperaturregelung, einer hohen Prozessstabilität und einer flexiblen Erweiterbarkeit der Anlage beigetragen.