Auf der Suche nach Engineeringexpertise und einer regionalen Brauerei, die eine solche Anlage bauen und ein solches Bier brauen können, stieß Jumo schnell auf das Unternehmen Burkard und Gärtner (B+G), einem Spezialisten für Anlagenplanung und Anlagenbau – und die regionale Brauerei Hunfelt Braeu.
Die Idee einer Minibrauerei entstand, weil Sebastian Gärtner, einer der drei Brauer bei Hunfelt Braeu, hauptberuflich auch einer der Inhaber von B+G ist. Es lag also nahe, das Know-how von Jumo mit dem Expertenwissen von B+G und „Hunfelt Braeu“ in einer neuen Anlage zu bündeln, in der dann das Jubiläumsbier gebraut werden sollte.
Brauerei in Skid-Bauweise
Entstanden ist eine voll automatisierte Brauereianlage in kompakter Skid-Bauweise, in der Messtechnik und Automatisierungskomponenten von Jumo eine wichtige Rolle spielen. Die Anlage ist komplett aus Edelstahl gefertigt, verfügt über eine automatisierte CIP-Funktion und erreicht eine Ausstoßmenge von 100 l Kaltwürze. Es handelt sich um ein klassisches Drei-Geräte-Sudwerk mit Läuterbottich. Die mögliche Sudgröße bewegt sich bei ca. 100 l. Das entspricht je nach Biersorte einer Malzschüttung von ca. 20 kg.
Neben dem Maische-, Läuterbottich und der Würzepfanne wurde die Anlage zusätzlich noch mit einem Heißwassertank realisiert. Abgesehen vom Läuterbottich werden alle Gefäße über die Gefäßinnenwand elektrisch beheizt. Zur Ansteuerung der Heizelemente kommen Leistungssteller der Baureihe TYA 202 zum Einsatz. Gerade vor dem Hintergrund eines effizienten Energieeinsatzes sind die Leistungssteller enorm wichtig.
Schutz vor Trockenlauf
Weiterhin verfügt die Anlage über eine Pumpe für Wasser und die CIP-Funktion sowie eine weitere frequenzgeregelte Pumpe für die Maische oder Würze. Bei beiden Pumpen dient der Grenzstandmelder Zelos C01 LS als Trockenlaufschutz.
Bei der Füllstandmessung des Heißwassertanks, Maischebottichs und der Würzepfanne wird der Druckmessumformer Delos S02 verwendet. Die Differenzdruckmessung beim Läuterbottich wurde mit dem Taros S46 H umgesetzt.
Für die Mengenerfassung des Hauptgusses und der Nachgüsse dient ein Ultraschall-Durchflussmessgerät der Baureihe Flowtrans W02. Nach dem Würzekühler misst ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser Flowtrans Mag HT20 sowohl die Durchflussmenge als auch die Temperatur. Die Temperatur in den jeweiligen Behältern wird mit einem Temperatursensor Dtrans T1000 ermittelt, der mit einer I/O-Link-Schnittstelle ausgestattet ist.
Die Sensoren wurden mit den Prozessanschlüssen G ½ (hygienisch), Jumo-Peka (EHEDG zertifiziert) und Clamp in der Anlage verbaut und über SPE, IO-Link oder mit 4-bis-20-mA-Signal eingebunden.
Einmaischen des Malzschrots
Zu Beginn wird der Heißwasserbehälter mit Wasser gefüllt und auf die gewünschte Einmaischtemperatur gebracht. Im Anschluss wird das Wasser in den Maischebottich gepumpt und das Malzschrot manuell hinzugegeben. Die Mengen des Wassers (Hauptguss) erfasst das Ultraschall-Durchflussmessgerät Flowtrans US W01/02. Nach dem Einmaischen folgt der eigentliche Maischeprozess, dessen Dauer und Temperaturverlauf von der zu produzierenden Biersorte abhängt. Es folgt das Abläutern. Bei diesem Prozessschritt werden die flüssigen und festen Bestandteile voneinander getrennt. Der mit einem Siebboden ausgestattete Läuterbottich wird befüllt, die festen Bestandteile setzen sich am Boden ab und bilden eine Filterschicht. Die anfangs trübe Würze wird zurück in den Läuterbottich gepumpt. Wenn die Würze klar ist, wird auf die Würzepfanne umgestellt.
Während des Läutervorgangs misst unter dem Senkboden der Druckmessumformer Taros S46 H den Differenzdruck, um die Drehzahl der frequenzgeregelten Pumpe zu regeln und bei Bedarf das Hackwerk hinzuzuschalten. Der Messumformer ist nach hygienischen Anforderungen auf Präzisionsmessung und Langlebigkeit konstruiert. Er bietet Prozesssicherheit durch hohe Genauigkeit, auch über einen weiten Temperaturbereich. Die Messbereiche liegen zwischen 0,1 und 100 bar rel. oder zwischen 0,25 und 40 bar abs. Druck.
Menge der Nachgüsse bestimmen
Nachdem der Hauptguss durchgelaufen ist, folgen die Nachgüsse. Die Menge der einzelnen Nachgüsse wird wieder mithilfe eines Ultraschall-Durchflussmessers Flowtrans US W01/02 erfasst. Mit den Nachgüssen soll verbliebenes Extrakt aus dem Treber entfernt werden.
Im anschließenden Prozessschritt wird die Würze ca. 70 bis 90 Minuten gekocht. Das Kochen dient der Verdampfung des Wassers, um die gewünschte Stammwürze zu erhalten, dem Austreiben unerwünschter Aromastoffe, Sterilisieren der Würze, Inaktivierung der Enzyme und Bildung von Aroma- und Farbstoffen. Während dieses Prozessschritts erfolgt auch die Zugabe des Hopfens.
Nach dem Kochen wird die Würze mithilfe eines Gegenstromwärmetauschers auf 20 °C heruntergekühlt. Am Auslauf erfasst ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät der Baureihe Flowtrans MAG H20 sowohl die Durchflussmenge als auch die Temperatur. Die Drehzahl der Würzepumpe wird in Abhängigkeit der Würzeaustrittstemperatur geregelt. Nach dem Anstellen mit Hefe folgt nun die Gärung und Lagerung des Bieres.
Überwachung der Anlagenreinigung
Die vollautomatische Brauereianlage für das Jumo-Jubiläumsbier wird automatisch gereinigt. Die CIP-Funktion wird unter anderem durch die Konzentrationsmessung der Reinigungsmedien ermöglicht. Hier kommt der Kopfmessumformer mit induktivem Leitfähigkeitssensor Digiline CI HT10 zum Einsatz. Er ermittelt über den temperaturkompensierten Leitwert im Heißwasserbehälter die Konzentration der unterschiedlichen Reinigungsmedien. Eine weitere Messung dient am Abfluss der Anlage zur Überwachung der einzelnen Reinigungsschritte und der Medientrennung. Zu den Stärken des Kopfmessumformers mit induktivem Leitfähigkeitssensor Digiline CI HT10 gehören neben der exakten Konzentrationsmessung ^auch die kurze Reaktionszeit der integrierten Temperaturmessung. Beide tragen zur Einsparung von Brauchwasser und Reinigungsmitteln bei.
Steuerung und Visualisierung
Die Bedienung der vollautomatischen Brauereianlage erfolgt über die Steuerung Varitron 500 touch und der Software für die Prozessüberwachung und -steuerung Smartware Scada. Sowohl die Rezepte für die einzelnen Biersorten als auch die einzelnen CIP-Funktionen lassen sich intuitiv ohne Programmierkenntnisse mit der browserbasierten Software-Lösung Smartware Program konfigurieren. Smartware Evaluation übernimmt die Aufzeichnung aller Prozessparameter.
Jumo GmbH & Co. KG, Fulda
Halle 6, Stand 120
Autor: Martin Eppinger
Branchenmanager Lebensmittel und Getränke,
Jumo
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