Jakie znaczenie ma kontrola temperatury w procesie fermentacji?

Zbiorniki fermentacyjne są kluczowym elementem w procesie warzenia piwa, wina, produkcji bioetanolu i innych fermentowanych produktów, a utrzymanie stałej temperatury jest w nich niezbędne. Proces fermentacji polega na przekształceniu cukrów obecnych w surowcach przez drożdże (lub inne mikroorganizmy) w alkohol i dwutlenek węgla. W trakcie tego procesu generowane jest ciepło, które może podnieść temperaturę brzeczki (mieszanki wodno-cukrowej) ponad optymalny poziom dla drożdży. Stosowany regulator temperatury pomaga utrzymywać tą zmienną w ryzach. Aby zapewnić stabilną i optymalną fermentację, zbiorniki muszą być odpowiednio chłodzone.

Regulacja temperatury w procesie fermentacji jest kluczowym elementem procesu, który wpływa na jakość końcowego produktu. Optymalna temperatura jest niezbędna do zapewnienia właściwego działania drożdży, gdyż nawet niewielkie odchylenia mogą prowadzić do niepożądanych smaków i aromatów. Ponadto, precyzyjna kontrola tego parametru pomaga w utrzymaniu spójności produkcji i zapewnia bezpieczeństwo mikrobiologiczne.

Jakie wyzwania związane z kontrolą temperatury fermentacji napotkał browar?

Nasz klient to niewielki, lecz dynamicznie rozwijający się browar rzemieślniczy. Browar ten zgłosił się do nas z potrzebą utrzymania optymalnych warunków temperaturowych w dwóch nowych zbiornikach fermentacyjnych. Zakład Södra Maltfabriken AB potrzebował systemu, który byłby prosty w obsłudze, nawet dla operatorów bez dużego doświadczenia technicznego. Intuicyjny interfejs użytkownika oraz możliwość łatwego wprowadzania ustawień były kluczowe, aby zapewnić efektywne zarządzanie procesem fermentacji. System musiał umożliwiać szybkie i łatwe dostosowanie parametrów, precyzyjne monitorowanie temperatury oraz szybkie reagowanie na wszelkie odchylenia od normy.

Ponadto, w związku ze wspomnianym szybkim tempem rozwoju, browar potrzebował systemu z możliwością łatwej rozbudowy. Przewidywany wzrost produkcji i dodanie nowych zbiorników wymagały zastosowania elastycznego, skalowalnego systemu automatyki, który nie wymagałby wymiany istniejącego sprzętu w przyszłości.

Nasze rozwiązanie – system ze sterownikiem PLC i rezystancyjnymi czujnikami temperatury Pt100

Biorąc pod uwagę te potrzeby, zaproponowaliśmy browarowi Södra Maltfabriken AB kompleksowe rozwiązanie, obejmujące sterownik PLCmTRON oraz rezystancyjne czujniki temperatury Pt100. System ten zapewnia wymaganą precyzyjną kontrolę temperatury, elastyczność oraz możliwość przyszłej rozbudowy.

Czujniki temperatury do przemysłu browarniczego

Rezystancyjne czujniki temperatury Pt100 zostały wybrane ze względu na swoją wysoką dokładność i stabilność. Monitorują temperaturę w trzech strefach każdego zbiornika fermentacyjnego: górnej, środkowej i dolnej. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie optymalnych warunków dla procesu fermentacji w całym zbiorniku.

Sterownik PLC JUMO jako kontroler temperatury w strefach fermentacyjnego zbiornika

Sercem systemu jest swobodnie programowalny sterownik PLC JUMO mTRON T, odpowiedzialny za zbieranie danych z czujników Pt100, analizowanie ich i podejmowanie decyzji dotyczących regulacji temperatury. Jest wyposażony w OPC serwer, Ethernet oraz magistralę systemową, co umożliwia integrację z innymi systemami oraz zdalne monitorowanie i sterowanie.

Interfejs HMI – podgląd parametrów fermentacji

System JUMO mTRON T jest wyposażony w interfejs HMI (Human-Machine Interface), który umożliwia operatorom podgląd na bieżąco wszystkich istotnych parametrów. Na ekranie wyświetlane są aktualne temperatury w każdej strefie, status zaworów magnetycznych oraz wszelkie alarmy. Intuicyjny interfejs pozwala na łatwe monitorowanie i zarządzanie systemem.

Możliwość indywidualnych ustawień dla każdej strefy i zbiornika

System JUMO mTRON T umożliwia operatorom browaru ustawienie indywidualnych wartości zadanych temperatury (setpointów) dla każdej z trzech stref temperaturowych (górna, środkowa, dolna) w każdym z dwóch zbiorników fermentacyjnych. Dzięki temu operatorzy mogą dostosować temperaturę w różnych częściach zbiornika w zależności od specyficznych potrzeb procesu fermentacji.

Sterowanie zaworami magnetycznymi

W systemie zastosowano zawory magnetyczne, które kontrolują przepływ chłodziwa przez płaszcz chłodzący wokół każdej strefy zbiornika. Na podstawie danych z czujników temperatury, sterownik PLC otwiera lub zamyka zawory magnetyczne, aby precyzyjnie regulować temperaturę wewnątrz fermentatorów. Gdy temperatura w danej strefie przekracza ustawioną wartość zadaną, zawory otwierają się, umożliwiając przepływ chłodziwa i obniżenie temperatury. Kiedy temperatura wraca do normy, zawory zamykają się, zatrzymując chłodzenie.

Ręczne i automatyczne sterowanie

System umożliwia zarówno ręczne, jak i automatyczne sterowanie procesem fermentacji. Operatorzy mogą ręcznie ustawiać wartości zadane dla każdej strefy temperaturowej zbiornika za pomocą interfejsu HMI, dostosowując parametry do bieżących potrzeb. Alternatywnie, mogą wybrać jeden z zaprogramowanych trybów pracy, które automatycznie kontrolują temperaturę według zdefiniowanych cykli temperaturowych. Automatyczne tryby pracy zapewniają spójność i powtarzalność procesu fermentacji, co jest kluczowe dla utrzymania wysokiej jakości piwa.

Jakie korzyści przyniosło wdrożenie systemu automatyki w browarze?

Wdrożenie systemu automatyki JUMO mTRON T w browarze Södra Maltfabriken AB przyniosło wiele korzyści, znacząco poprawiając efektywność i jakość produkcji piwa. Precyzyjna kontrola temperatury umożliwiła utrzymanie optymalnych warunków fermentacji, niezbednych dla prawidłowego działania drożdży i uzyskania wysokiej jakości produktu końcowego. System zapewnił stabilność temperaturową w trzech strefach każdego zbiornika, minimalizując ryzyko przegrzania lub nadmiernego ochłodzenia brzeczki.

Niezależne sterowanie zbiornikami fermentacyjnymi dało browarowi większą elastyczność w planowaniu produkcji, umożliwiając jednoczesne prowadzenie różnych etapów fermentacji. Dzięki precyzyjnemu sterowaniu zaworami magnetycznymi, system zoptymalizował zużycie energii, co przyniosło oszczędności kosztów operacyjnych.

Interfejs HMI i zdalne monitorowanie zwiększyły wygodę obsługi i pozwoliły na szybką reakcję na wszelkie odchylenia od normy. Modułowa budowa systemu umożliwia łatwą rozbudowę o nowe zbiorniki i moduły, co zapewnia elastyczność i skalowalność zgodnie z rosnącymi potrzebami produkcyjnymi browaru. Podsumowując, wdrożenie sytemu z czujnikami temperatury i sterownikiem JUMO mTRON T przyczyniło się do optymalizacji procesów, zwiększenia efektywności i wsparcia dalszego rozwoju browaru.

O autorce

Nazywam się Ewelina Szmit i od kilku lat zajmuję się content marketingiem, łącząc swoje umiejętności zawodowe z pasją do pisania. Jestem przekonana, że nawet najbardziej techniczne tematy można przedstawić w ciekawy i przystępny dla każdego sposób. Poza pracą wyzwalam swoją kreatywność tworząc kolaże do gazet. Wolny czas lubię spędzać aktywnie, spacerując z psem lub biegając.

Komentarze

Zachęcamy do pozostawiania komentarzy za pośrednictwem poniższego formularza. Zostaną one opublikowane online po ich zatwierdzeniu przez nasz proces weryfikacji.