特种仪表在啤酒厂自动化中的应用

关键词：浊度计,液位计,食品饮料
摘要：位于德国南部拉芬斯堡的莱宾格啤酒厂有着125年的悠久历史，一直以来都以采用新技术和工艺的先锋为己任，致力于始终如一地提供高品质产品。工厂是最早使用西门子Braumatik过程控制系统和错流膜过滤、来代替硅藻土过滤的啤酒厂之一。

确保酵母收获、过滤桶监测、CIP等工艺环节的效率和品质

位于德国南部拉芬斯堡的莱宾格啤酒厂有着125年的悠久历史，一直以来都以采用新技术和工艺的先锋为己任，致力于始终如一地提供高品质产品。工厂是最早使用西门子Braumatik过程控制系统和错流膜过滤、来代替硅藻土过滤的啤酒厂之一。这种优良的传统精神延续到现在，工厂整个团队一直在寻找和发现新的方法，以不断提高酿造工艺的可靠性、一致性和效率。为此，工厂实施了高度自动化和高精度传感器技术，以确保为不断增长的消费者群体提供始终如一的高品质啤酒。

应用

作为工厂的维护主管，Johannes Kehrer须确保16种特色啤酒的整个酿造和生产工艺无故障顺利运行，以提供高品质啤酒来赢得客户满意度。不同批次之间的产品质量必须一致，不存在丝毫波动，这样才能赢得消费者信赖。Kehrer认为自动化是实现诸多工艺步骤一致性的合适方法，并不断新技术或产品。工厂也因此获得了诸多额外好处，比如提高了生产效率和产量，减少了资源（比如水、能源）消耗，显着提高了可持续性。

应用优势

» 传感器技术能有效监测所有工艺步骤，并实现主动过程控制，进而持续保证优异的产品质量；

» 高度自动化可提高员工效率，使其能集中精力攻坚克难；

» 达到目标值时的实时切换和更精确的过程控制有助于缩短工艺运转时间，从而节省资源（比如水、清洁剂或产品）并降低能耗。

浊度测量：

酿造工艺中的通用工具

莱宾格啤酒厂结合自身酿造技艺、专业知识和经验来优化配方和工艺顺序，并针对性地编程过程控制。为此，工厂使用一系列浊度计取代了之前惯用的观察窗来确定何时进入到下一个工艺步骤。

过滤桶：

过滤桶旁边就是控制中心，其中采用了先进的控制技术。莱宾格啤酒厂是第一批使用西门子Braumat过程控制系统的啤酒厂之一，使用时间甚至还在该系统正式上市之前。现如今，工厂通过运行在超级计算机上的虚拟机控制所有工艺流程并模拟运行，其中包括过滤桶的控制。其使用ITM-4浊度计无缝持续监测麦芽汁的浊度，一旦浊度达到期望值就会触发工艺切换到煮沸锅。ITM-4具有主动开关量输出，因此能直接触发转换。如此一来，浊度计就能取代标准工艺步骤中固定时间的人工处理，从而被Kehrer看好：

每批次节省了3-4分钟，效益明显

酵母收获：

Kehrer指出，实施先进技术后，啤酒厂和地下酒窖在满负荷条件下也能安静运行：

在如此规模的啤酒厂里，地下酒窖通常需要2-3人，但采用这项技术后只需1人即可。

浊度测量极大地优化了发酵罐里的酵母收获及废酵母的处理。一旦ITM-51监测到发酵罐中的浊度达到预设值，就会触发酵母分离。优异的测量精度可确保分离出的酵母具有超高纯度，能在下次酿造时重复使用。

鉴于浊度计在啤酒厂的积极表现，Kehrer决定将其推广到废酵母处理装置。而ITM-51的测量范围足够满足应用需要。

在此之前，我们需要派专人紧盯观察孔，以确保在合适的时间排除废酵母（约15分钟）。通常每个储罐和每批次必须监测三次。而使用浊度计能实现自动化，Kehrer从中看到了巨大的节省潜力。

合理使用传感器技术，我们能将简单的工艺顺序自动化，让员工能集中精力攻坚克难。

团队通过反复测试来确定每个工艺步骤和每个配方的最优切换值，致力于持续优化。

电导率测量：酿造工艺中的全面控制技术

莱宾格啤酒厂采用典型的电导率测量来控制和监测诸多工艺步骤和各种CIP系统。

用ILM-4在啤酒注入桶（顶部）和罐（底部）时持续监测质量。

图为使用ILM-4控制CIP的酸/碱浓度。

过程监测：

安德森-耐格ILM-4电导率仪的响应时间不到1秒，能高精度检测相位开关并通过有源的开关量输出精确控制相应的阀门。瓶、罐及桶的灌装系统中广泛使用电导率仪来确保啤酒能正确灌装并将冲洗水排入下水道。高灵敏度的电导率检测和实时切换可确保可靠的产品质量，并最大限度提高资源利用率。损失的每升啤酒就是可测量的价值损失并会增加废水处理费用。尽管水在该地区不是稀缺商品，但过度用水是一个成本因素，可以通过电导技术轻松避免。尽管水在该地区并非稀缺资源，但过度用水会推高成本，导电率技术能轻松解决这一问题。

CIP控制：

莱宾格啤酒厂采用分布式CIP技术，即每个加工区都有配备CIP系统以精确满足个性化需求。比如，错流膜过滤系统及压力罐的CIP清洗就是基于“丢失原理”，同时清洗液会返回到灌装管线以实现循环利用。任何情况下都能使用ILM-4监测、记录酸碱浓度，以确保清洗效率。对于多次使用的清洗剂，也可使用ILM-4也用来控制计量箱中回流清洗液的浓度。

适合新应用的其他传感技术

安德森-耐格丰富的产品组合能满足不行业应用，尤其是啤酒行业，因此成为莱宾格啤酒厂的一站式传感器产品供应商。

每当我们想要实施过程优化项目时，安德森-耐格总能认真倾听我们的需求并针对性提出建议。新的传感器类型或改良后的测量系统也总能为我们带来新的改进机遇。

比如，工厂正有意推进加塞工艺的自动化，期间须使用P41压力传感器来监测压力罐中的二氧化碳含量。目前已经在无酒精啤酒生产工艺中进行了初步试运行。Kehrer透露，无酒精啤酒生产使用了一种特殊的酵母，能明显改良啤酒的口感，但对酿造工艺的要求极高。因此，传感器的测量精度要求极高，以便能精确调节温度、压力及其它所有参数来适应酵母对生存环境的敏感性。Johannes Kehrer确信找到了合适的合作伙伴来满足这些要求。