Przetwornik ciśnienia w procesie warzenia piwa
Precyzyjne pomiary ciśnienia w browarnictwie na przykładzie urządzeń niemieckiej firmy JUMO.
Tradycje warzenia piwa sięgają ok. 6 000 lat wstecz i przez cały ten okres ewaluowały zgodnie z postępem technologicznym oraz wymogami konsumentów. Obecnie, palenisko zastąpiono gorącą parą, a znaczna część procesu została zautomatyzowana. Główna idea procesowa pozostała jednak niezmienna, a maszyny mają niezwykle ważne zadanie sprostać najwyższym wymogom i zachować to co w nim najcenniejsze - smak i jakość charakterystyczną dla danego typu piwa. Jakie zatem zadanie ma przed sobą przetwornik ciśnienia?
Człowiek nadal odgrywa tu znaczącą rolę, ale jego doświadczenie i oczekiwania konsumenckie wspierane są przez coraz nowocześniejsze rozwiązania automatyki przemysłowej. Trudno dziś wyobrazić sobie nawet najmniejszy, rzemieślniczy browar nie posługujący się w przynajmniej podstawowym zakresie precyzyjnymi pomiarami ciśnienia, temperatury, poziomu lub pH cieczy czy kontrolą prawidłowego przebiegu procesu czyszczenia CIP. Wśród producentów urządzeń pomiarowych dedykowanych dla przemysłu browarniczego (i nie tylko) wymienić należy m.in. jednego z największych dostawców tego typu produktów, tj. niemiecką firmę JUMO, która od ponad 20 lat ma swoje przedstawicielstwo we Wrocławiu.
Foto: JUMO. Przetwornik ciśnienia JUMO DELOS SI / browar
Katalog urządzeń zaprojektowanych i rozwiniętych na potrzeby przemysłu spożywczego przez firmę JUMO obejmuje różne jego sektory i wymogi procesowe. W tym artykule skupimy się na wąskim wycinku jej portfolio, mianowicie produktach i rozwiązaniach dedykowanych dla pomiaru ciśnienia w przemyśle browarniczym.
Bez względu na rodzaj wytwarzanego piwa, zawsze pojawia się potrzeba odpowiednio skalowanej wobec wielkości produkcji możliwości przechowywania surowca bazowego, jak np. jęczmienia. O ile pomiar ciśnienia nie jest tu standardowo stosowany, dość częstym wymogiem (zwłaszcza w przypadku silosów) jest zastosowanie precyzyjnego systemu kontroli i monitorowania temperatury z zastosowaniem urządzeń do stref zagrożonych wybuchem (ATEX).
Prawidłowo magazynowany i wstępnie przygotowany surowiec przechodzi dalsze fazy procesu, tj. moczenie oraz kiełkowanie. Zwłaszcza to ostatnie ma bardzo duże znaczenie dla kolejnego etapu, tzw. zacierania jak i wydobycia wszystkiego co najcenniejsze w ziarnie. Podczas kiełkowania powstają enzymy odpowiedzialne za właściwe rozluźnienie ziarna.
Tak przygotowany słód musi zostać odpowiednio wysuszony. Ważne, aby proces ten przebiegał w zrównoważony i precyzyjny sposób, tzn. pożądany stopień wysuszenia ziarna musi pozwalać na jego bezpieczne przechowywanie przy jednoczesnej dbałości o niespalenie go, mogące skutkować zniszczeniem wytworzonych enzymów lub zanieczyszczeniem spalinami.
Zastosowanie na tym etapie przetworników ciśnienia, np. JUMO dTRANS p30 pozwala na dokładne monitorowanie szczelności wymiennika ciepła, a tym samym chroni przed ewentualnym przedostaniem się spalin do słodu.
Właściwy proces warzenia składa się z wielu podetapów, m.in. zacierania, gotowania, chłodzenia, fermentacji i filtracji, których prawidłowy przebieg uzależniony jest od precyzyjnego pomiaru ciśnienia, temperatury czy pH. Przetworniki ciśnienia stosowane są w procesie odcedzania oraz chłodzenia brzeczki. Proces chłodzenia, przygotowujący surowiec do zadania mu drożdży wymagających właściwej temperatury pracy, jest wysoce narażony na skażenie i musi zostać przeprowadzony szybko i wysoce precyzyjnie. Z pozoru proste zadanie aplikacyjne wymaga zastosowania kilku kluczowych narzędzi pomiarowych i regulacyjnych. Jedno z rozwiązań opomiarowania procesu chłodzenia, prezentowane przez firmę JUMO składa się kilku odpowiednio umieszczonych w łańcuchu czujników temperatury, mikrostatu i regulatora oraz wysoce dokładnych urządzeń takich jak przetwornik ciśnienia z wyświetlaczem JUMO DELOS SI, separator ciśnieniowy oraz różnicowy przetwornik ciśnienia JUMO dTRANS p20 DELTA. Całość monitorowana jest poprzez jednostkę rejestrującą typu JUMO LOGOSCREEN fd w wykonaniu higienicznym, wyposażoną w wiele funkcji pozwalających na wywołanie alarmów w przypadku jakichkolwiek odstępstw od zadanych wartości.
Foto:JUMO. Przetworniki ciśnienia serii JUMO dTRANS p30, DELOS SI oraz dTRANS p20
Fermentacja - trzeci etap warzenia piwa. Tutaj dodawane są drożdże piwowarskie, a poprzez odpowiednią regulację temperatury uzyskuje się właściwe efekty fermentacji: alkohol etylowy oraz dwutlenek węgla. W nowoczesnych browarach coraz rzadziej stosuje się w procesie fermentacji tzw. otwarte kadzie, zastępując je cylindrycznymi zamkniętymi zbiornikami. Nowe rozwiązanie nie tylko upraszcza kwestie higieniczne, skraca czas fermentacji, ale również pozwala na regulowanie ilości wytwarzających się związków organicznych określających charakter i smak piwa. Osiąga się to poprzez odpowiednią regulację temperatury oraz ciśnienia fermentacji. Zastosowanie do pomiaru i regulacji ciśnienia przetworniki firmy JUMO pozwalają na płynne i kontrolowane sterowanie tym procesem. Bazując na wieloletnim doświadczeniu, producent szczególnie rekomenduje zastosowanie w tym przypadku wspomnianych już przetworników ciśnienia serii DELOS SI z zestykiem przełącznym i wyświetlaczem oraz serię dTRANS p20 obejmującą różnicowe przetworniki ciśnienia.
Przetwornik ciśnienia DELOS SI doskonale sprawdzi się również w zakresie monitorowania ilości dwutlenku węgla gromadzącego się w górnej części zbiornika fermentacyjnego, którego nadmiar odprowadzany jest do tzw. instalacji odzysku CO2.
Jednym z końcowych etapów produkcji piwa jest filtracja. Ma ona na celu uzyskanie odpowiedniej klarowności piwa, usunięcie pozostałych komórek drożdży i innych zanieczyszczeń, a tym samym wydłużenia okresu przydatności do spożycia. Obecnie w procesie filtrowania piwa wykorzystuje się ziemię okrzemkową lub specjalne membrany. Ze względu na swoją charakterystykę, filtracja jest procesem wysoce narażonym na ewentualne niepożądane zmiany w obszarze walorów smakowych końcowego produktu. Również w tym przypadku kluczowe znaczenie odgrywa ciśnienie, konkretnie zmieniające się ciśnienie w samym filtrze. Przetwornik różnicy ciśnień JUMO dTRANS P20 pozwoli na precyzyjne określenie wartości ciśnienia i poziomu zużycia filtrów, a tym samym umożliwi kontrolę nad jakością piwa oraz efektywnym wykorzystaniem filtrów.
Finalny etap całego procesu stanowi rozlew piwa, na który również przypadają co najmniej dwa podetapy. Jednym z nich jest butelkowanie, a drugim (opcjonalnym) pasteryzacja. Obydwa nie są obojętne dla jakości produktu końcowego i wymagają specjalnych procedur ograniczających m.in. ilość tlenu dostającą się wraz z piwem do butelki oraz kontrolę temperatury, która mogłaby przyczynić się do niekontrolowanego utleniania się niektórych związków zawartych w piwie.
Przedstawiony tu zarys procesu przygotowania produktów oraz właściwego warzenia piwa wyraźnie wskazuje rolę precyzyjnych pomiarów różnych wartości fizycznych, ze szczególnym uwzględnieniem pomiarów ciśnienia i różnicy ciśnień. Co istotne, pomiary te, typowe dla wielu aplikacji w przemyśle spożywczym, odgrywają nie tylko ważną rolę technologiczną, ale co ciekawsze mają bezpośredni wpływ na jakość i profil smakowy finalnego produktu – w tym przypadku piwa. Tym bardziej więc, projektując nową linię produkcyjną warto opierać się na sprawdzonych produktach i rozwiązaniach, takich jak przetworniki ciśnienia i pozostałe urządzenia z portfolio firmy JUMO.
