啤酒制造中的過程控制

啤酒制造業(yè)經(jīng)歷著持續(xù)的變化，因為它處在由持續(xù)上升的能源、人力及原材料成本造成的增大壓力之下。由于目前的市場狀況使得啤酒廠幾乎不可能將增長的支出通過例如zui終價格轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，結(jié)果保持一線運營僅有的可能性是降低生產(chǎn)成本。

作者 克里斯汀.霍夫曼 食品技術(shù) 食品與飲料市場部

由此不斷發(fā)展出新型降低成本的技術(shù)，它可導(dǎo)致例如較少的能耗或較短的工時，所有一切當(dāng)然不能影響標(biāo)準(zhǔn)即啤酒的質(zhì)量。為了降低成本，節(jié)約能源，JUMO認(rèn)為優(yōu)化過程控制是非常重要的。作為啤酒技術(shù)的伙伴企業(yè)，我們不斷地被要求進一步優(yōu)化啤酒廠的測量、調(diào)節(jié)技術(shù)儀器。

通過測量、調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)施的新發(fā)展和優(yōu)化JUMO達到以下目標(biāo)，承擔(dān)其客戶賬單的需求和提供其可靠的解決方案及高度的安全性。

接著通過出自麥芽塔和發(fā)酵室的解決方案顯示了其幫助啤酒廠保證質(zhì)量不變的同時優(yōu)化過程及降低成本。這里任務(wù)設(shè)置各不相同，因為其分布與整個啤酒釀造過程中，下面僅討論個別的生產(chǎn)工序及其調(diào)節(jié)的技術(shù)要求。

圖 1

通過多通道過程、編程調(diào)節(jié)器和一個食品行業(yè)的熱電阻溫度傳感器按照溫度－時間圖表的調(diào)節(jié)

麥芽制造

麥芽的目的是通過不同酵素的作用降低強度，為了使這部分過程無限制的進行，重要的是每種酵素遵守對其合適的條件。生物催化劑只有在參數(shù)例如溫度、時間和PH值各自都確定的情況下才能發(fā)揮其全部潛力，在這里zui重要的參數(shù)是溫度，當(dāng)其超過對酵素很關(guān)鍵的區(qū)間時它將不再活動，強度分解將無法繼續(xù)進行。

所以對啤酒制造者重要的是使用可靠的溫度傳感器，它將信號傳送給調(diào)節(jié)加熱設(shè)備的調(diào)節(jié)器。這個調(diào)節(jié)器確保加熱裝置只提供必要的能量，也意味著沒有不必要的運行，此外一個經(jīng)過優(yōu)化的測量、調(diào)節(jié)技術(shù)設(shè)備負(fù)責(zé)加熱可以盡快達到期望的溫度。

多通道編程調(diào)節(jié)器結(jié)合一個具有EHEDG認(rèn)證的食品業(yè)溫度傳感器，、利用其多達8個通道的調(diào)節(jié)器、具有數(shù)學(xué)及邏輯功能、串行接口和制表功能可以勝任此類過程的所有要求。

提純

那些沒有被麥芽溶解的成分即榨渣在提純過程中被與麥芽汁分離，在此麥芽首先被泵入循環(huán)中直到形成一層非溶性成分，這個榨渣層在下道工序中被用作麥芽汁的過濾材料，它現(xiàn)在應(yīng)該是盡可能快的流過濾層。但榨渣這里通過流動的麥芽汁形成阻力，因為多的麥芽汁引起通流，阻力作用形成一個漩渦以使后續(xù)的通流可以進行，由此榨渣聚在一起使麥芽汁流緩慢下來。

為了預(yù)防這種減速必須確定榨渣層前和榨渣層后的壓差，為了保持一個穩(wěn)定的、快速的麥芽汁流這個壓差必須保持在盡可能小的程度。當(dāng)壓差上升的時候純凈桶的刀具開始弄松榨渣層并降低壓差，為了能達到一個*的過濾速度很重要的是在此應(yīng)用一個高精度的壓差變送器。壓差變送器因其快速響應(yīng)時間和高速適用于此類應(yīng)用，對于在衛(wèi)生環(huán)境中的應(yīng)用它裝備了衛(wèi)生型的壓力傳感器。

圖2 壓差測量變送器

麥芽汁蒸煮

麥芽汁蒸煮的過程因其需要絕大部分的能源對啤酒釀造業(yè)一直是個巨大的成本因素，在此企業(yè)越來越頻繁對能使該過程更節(jié)約能源的科技和靈感發(fā)生興趣。蒸煮是*的，因為只有在蒸煮的過程中才能提取出受歡迎的香味和蛋白成分，及蒸發(fā)掉其他不需要的成分。

今天存在各種不同的麥芽汁蒸煮方式，所有的方式都致力于在保持阻力不變的同時節(jié)約能源。JUMO能夠借助于過程調(diào)節(jié)器獲得額外的能源節(jié)約，類似于麥芽對快速響應(yīng)的傳感器和優(yōu)化的麥芽汁蒸煮中過程調(diào)節(jié)器開關(guān)頻率的選擇也是*的，因為這種結(jié)合支持了設(shè)備制造商的突出技術(shù)。在麥芽汁冷卻過程中出現(xiàn)的是通過蒸煮提純的麥芽汁盡快被冷卻到預(yù)定的溫度：目的一是降低通過高溫支持的質(zhì)量損失，另外是為了防止對啤酒有害的微生物的繁殖，在此*的是可靠、衛(wèi)生的溫度測量，其通過調(diào)節(jié)來控制流量。按照溫度啤酒將被冷卻裝置或快或慢地泵入，原則上是啤酒溫度越低啤酒降到預(yù)定溫度的速度越快。

對此調(diào)節(jié)任務(wù)隨適合的是一體調(diào)節(jié)器，該系列由調(diào)節(jié)溫度、壓力和其他過程參數(shù)的可自由設(shè)置、綜合應(yīng)用的一體調(diào)節(jié)器組成。

圖 3 啤酒釀造的一體化調(diào)節(jié)器JUMO cTRON

發(fā)酵與存儲

發(fā)酵與存儲幾乎無一例外都是在橢圓型罐（ZKTs）中進行的，這些罐由橢圓型頂蓋和圓錐型下部組成，其在收獲酵母、清空和清潔時具有優(yōu)勢。因為按照不同需求被使用于發(fā)酵與存儲，下面對所使用測量技術(shù)的描述適用與兩者。
罐容器為排走在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量裝備了冷凝設(shè)備，在其中泵入了液態(tài)氨，它可以使周圍環(huán)境冷卻下來。
為了不使用大于必要的冷卻功率對于罐容器中溫度的調(diào)節(jié)是很有意義的。
由于橢圓型罐中經(jīng)常提供不同的氣候條件有必要對每個冷卻區(qū)域內(nèi)的罐容器裝備衛(wèi)生型的溫度傳感器，由此可使冷卻區(qū)域間相互隔離，可保證一個穩(wěn)定的發(fā)酵與存儲

圖片4 利用啤酒釀造一體化調(diào)節(jié)器對單獨的冷卻區(qū)域進行調(diào)節(jié)

CIP－清潔

運行上述過程的設(shè)備必須在每次使用后被清潔，出于成本的考慮好久以來已經(jīng)不再使用人力來清潔了。

CIP過程（現(xiàn)場清潔）被發(fā)展用于節(jié)約時間和費用，CIP意味著借助于化學(xué)、機械、溫度和時間在不對其進行拆解的情況下對設(shè)備進行清潔。

在清潔的過程中值得推薦的是對電導(dǎo)率進行不間斷的監(jiān)控，例如提供電磁式電導(dǎo)率/濃度和溫度測量變送器，通過它可以實現(xiàn)水和化學(xué)物的節(jié)約，因為化學(xué)物到水的傳送可以被的確定。不銹鋼的傳感器外殼能夠像其他的設(shè)備部分被從全部清理，因為在食品、飲料行業(yè)即使是外部的衛(wèi)生也必須確保。

圖 5 利用式電導(dǎo)率/濃度和溫度測量變送器監(jiān)控CIP－設(shè)備的傳導(dǎo)率

過程控制

在啤酒釀造技術(shù)方面過程的優(yōu)化是個*的任務(wù)，在此過程數(shù)據(jù)或測量數(shù)據(jù)應(yīng)該在記錄設(shè)備上顯示并定期評估，因為只有不中斷的、無損記錄數(shù)據(jù)才能確保高度的過程、產(chǎn)品安全性。

為了完善麥芽塔和發(fā)酵室中的過程控制非常值得推薦的是按照啤酒釀造區(qū)域的不同規(guī)模對各部分過程進行過程可視化的中心監(jiān)控。

	圖 6 帶顯示值的記錄儀和LOGOSCREEN nt
	圖 7 設(shè)備可視化軟件

小結(jié)

未來我們也將致力于利用我們的知識和產(chǎn)品來支持我們的客戶，并幫助他們對過程進行*控制和監(jiān)控。