Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technik wird die Anwendung von Automatisierungstechnik in verschiedenen Branchen immer beliebter, und die Bierherstellung ist da keine Ausnahme. Das Automatisierungssystem der Brauerei verbessert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern optimiert auch die Produktqualität, reduziert die Produktionskosten und gewährleistet die Produktionssicherheit. Das automatisierte Brausystem ist zu einem Kernbestandteil moderner Brauereien geworden. Es ersetzt herkömmliche manuelle Vorgänge durch intelligente Kontrollsysteme und ermöglicht so eine präzise Steuerung des Produktionsprozesses, eine Datenüberwachung in Echtzeit und eine Fernverwaltung der Anlagen.
Was ist ein Automatisierungssystem für Brauereien?
Das Automatisierungssystem der Brauerei besteht aus einer Reihe von miteinander verbundener Hard- und Software. Es überwacht und steuert alle Stufen der Bierherstellung in Echtzeit durch hochintegrierte Automatisierungstechnik. Diese Stufen umfassen die Rohstoffverarbeitung, das Brauen, die Gärung, die Verpackung und andere Prozessautomatisierungssysteme. Ziel ist es, eine präzise Steuerung zu erreichen, die Produktionseffizienz zu steigern, die Arbeitskosten zu senken, die Produktqualität zu verbessern und menschliche Fehler zu minimieren.
Das automatisierte Brausystem ermöglicht eine umfassende Kontrolle des Bierherstellungsprozesses durch integrierte Steuerungssysteme (wie SPS, DCS usw.), Technologie, Datenerfassungs- und Analysesysteme sowie Echtzeit-Überwachungsplattformen. Durch die hohe Integration und Anpassung der Ausrüstung können die Brauereien die folgenden Kernziele erreichen:
- Verbesserung der Produktionseffizienz: Das Automatisierungssystem kann den Produktionsprozess genau steuern und die durch menschliche Fehler verursachten Produktionsunterbrechungen und Abfälle reduzieren.
- Optimieren Sie die Produktqualität: Die präzise Steuerung der Automatisierungsanlagen sorgt dafür, dass der Geschmack, das Aroma und andere Indikatoren jeder Biercharge gleich bleiben.
- Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung: Die Automatisierungstechnik trägt dazu bei, die Energienutzung zu optimieren, den Energieverbrauch im Produktionsprozess zu senken und die unnötige Verschwendung von Ressourcen zu reduzieren.
- Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit: Das Automatisierungssystem sorgt dafür, dass der Produktionsprozess durch Echtzeitüberwachung, Datenaufzeichnung und Rückverfolgbarkeit den Standards der Lebensmittelsicherheit entspricht.
Die wichtigsten Geräte des automatischen Brühsystems
System zur Handhabung von Rohstoffen
Die Verarbeitung ist der erste Schritt beim Bierbrauen und umfasst die Aufbereitung von Malz, Hopfen, Wasser und Bier. Das automatisierte Rohstoffhandhabungssystem überwacht die Anlieferung, das Mischen und den Rohrleitungsprozess der Rohstoffe mit Hilfe von Präzisionsrohstoffgeräten und Sensoren. Das System umfasst die folgenden Hauptkomponenten:
- Malzbrecher: zerkleinert Malzpartikel in geeignete Partikel, um die Extraktion von Zucker zu erleichtern. Das automatische Kontrollsystem kann die Arbeitsparameter der Anlage entsprechend den Anforderungen an die Schrotkorngröße anpassen.
- Automatisches Dosiersystem: dient zur genauen Kontrolle des Verhältnisses der verschiedenen Rohstoffe. Das System misst, leitet und mischt die Rohstoffe automatisch entsprechend der festgelegten Rezeptur und Produktionscharge.
- Wasseraufbereitungsanlagen: Sie sorgen dafür, dass die Wasserqualität den Anforderungen der Bierherstellung entspricht. Das automatisierte Wasseraufbereitungssystem umfasst Geräte zur Überwachung der Wasserqualität, Filtration, Enthärtung und Desinfektion und überwacht die Wasserqualität in Echtzeit über Sensoren, um die Stabilität der Wasserqualität während des Brauprozesses zu gewährleisten.
Brühsystem
Das Brauen ist das Kernstück der Bierherstellung und umfasst mehrere Prozesse wie Maischen, Kochen und Kühlen. Die automatisches Brühsystem sorgt dafür, dass jeder Schritt des Brauprozesses unter optimalen Bedingungen abläuft, indem Parameter wie Temperatur, Zeit und Druck präzise gesteuert werden. Die Hauptausrüstung umfasst:
- Maischebottich: dient zum Mischen von Malz mit Wasser und zur Umwandlung von Stärke in Zucker durch Erhitzen. Der Maischetopf ist in der Regel mit einem Temperaturkontrollsystem, einem Rührsystem und einem System zur Überwachung des Flüssigkeitsstands ausgestattet, um eine effiziente Maische zu gewährleisten
- Braukessel: Während dieses Prozesses wird Hopfen hinzugefügt und gekocht, um Aroma und Bitterkeit zu extrahieren. Das Automatisierungssystem steuert die Kochtemperatur, die Zeit und die Menge des hinzugefügten Hopfens, um die Konsistenz des Geschmacks zu gewährleisten.
- Wärmetauscher: dient der schnellen Abkühlung der gekochten Würze auf die Gärtemperatur. Das Automatisierungssystem gewährleistet die Effizienz und Stabilität des Kühlprozesses und vermeidet die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf die Gärung.
Fermentationssystem
Die Gärung ist eine der wichtigsten Phasen beim Bierbrauen, bei der Zucker in Alkohol und Gärung umgewandelt wird. Das automatisierte Gärsystem gewährleistet die Stabilität des Gärungsprozesses, indem es Faktoren wie Temperatur, Druck und pH-Wert genau kontrolliert. Die Hauptausrüstung umfasst:
- Gärtank: Er ist der Hauptbehälter für die Gärung und in der Regel mit Automatisierungseinrichtungen wie Temperaturregelung, Drucksensor und Flüssigkeitsstandsüberwachung ausgestattet, um eine präzise Umweltkontrolle zu erreichen.
- CO2-Rückgewinnungssystem: Durch Auffangen des während des Fermentationsprozesses erzeugten hohen CO2-Gehalts wird dieses zurückgewonnen und in anderen Produktionsschritten verwendet. Mit dem automatisierten CO2-Rückgewinnungssystem kann die Erzeugung und Rückgewinnungseffizienz von hohem CO2 in Echtzeit überwacht werden.
- Automatisiertes System für gelösten Sauerstoff: Während des Gärungsprozesses hat der Sauerstoffgehalt einen wichtigen Einfluss auf die Aktivität der Hefe. Das automatisierte System für gelösten Sauerstoff überwacht den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Echtzeit über Sensoren und passt die Gaszufuhr an, um einen reibungslosen Ablauf der Gärung zu gewährleisten.
Lagerhaltungs- und Logistiksystem
Nach der Gärung muss das Bier normalerweise gefiltert und verpackt werden. Das automatisierte Filtersystem kann die Schwebstoffe, Hefe usw. im Bier wirksam verbessern, um die Klarheit und Stabilität des Bieres zu gewährleisten. Das automatische Verpackungssystem stellt sicher, dass das Füllvolumen, die Anzahl der Flaschen, die Verschlussnaht, der Etikettendruck usw. jeder Bierflasche den Normen entsprechen. Die Hauptausrüstung umfasst:
- Filtrationssystem: einschließlich Filterpressen, Zentrifugen usw., die zur Verbesserung der Bierqualität eingesetzt werden. Das automatisierte System gewährleistet den Filtrationseffekt, indem es die Filtrationsgeschwindigkeit, den Filtrationsdruck und die Qualität des Biers überwacht.
- Abfüllanlage: Bei der automatisierten Abfüllung werden präzise Abfüllmaschinen eingesetzt, um die genaue Kapazität jeder Bierflasche zu gewährleisten und Abfall zu vermeiden. Das Abfüllsystem muss mit Sensoren ausgestattet sein, die in Echtzeit erkennen, ob die Flaschenmündung sauber und der Flaschenverschluss dicht ist.
- Verpackung und Verpackungslinie: Automatisierte Verpackungsanlagen sorgen dafür, dass das Verpacken, Etikettieren und Verpacken von Bierflaschen effizient und schnell abläuft. Dieses System ist in der Regel mit dem Logistikmanagementsystem verbunden, um die automatisierte Verwaltung der Bestände zu realisieren.
Filtrations- und Verpackungssystem
Durch automatisierte Förderbänder, Stapler und Abfüllanlagen können Brauereien automatisierte Lager-, Einlagerungs- und Auslieferungsvorgänge realisieren.
Brauprozess mit automatisierten Systemen
- Einmaischen: Das Getreide wird in heißem Wasser eingeweicht, um die Stärke in vergärbaren Zucker umzuwandeln. Automatisierte Systeme halten präzise Temperaturen aufrecht, um eine optimale Enzymaktivität zu gewährleisten. Mit programmierbaren Schritten können Sie Temperaturpausen für komplexe Biere wie Lagerbiere oder Weizenbiere leicht verwalten.
- Die Filtration: Nach dem Maischen wird die Würze (die zuckerhaltige Flüssigkeit) von den Körnern getrennt. Automatisierte Systeme verwenden Pumpen und Ventile für die Filtration, die eine konstante Durchflussrate gewährleisten, um Verstopfungen zu vermeiden und eine maximale Zuckerextraktion sicherzustellen.
- Sieden: Während des Kochvorgangs wird der Würze Hopfen zugesetzt, um Bitterkeit und Geschmack zu verleihen. Mit automatischen Kochkesseln können Sie die Hopfenmenge einstellen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt zugegeben werden soll, um einen gleichmäßigen Geschmack zu gewährleisten.
- Kühlen: Eine schnelle Kühlung der Würze ist unerlässlich, um Verunreinigungen zu vermeiden und die Gärung vorzubereiten. Moderne Kühler in automatisierten Systemen machen diesen Prozess schnell und effizient.
- Gärung: Die Gärung findet in temperaturgeregelten Gärbehältern statt. Automatisierte Geräte überwachen Temperatur, Druck und CO2-Gehalt, um die Hefeleistung und die Bierqualität zu optimieren.
- Verpackung: Einige automatisierte Systeme helfen auch bei der Abfüllung in Fässer oder Flaschen und bieten so eine umfassende Braulösung.
Arten von automatischen Brühsystemen
Heimbrausystem
Das Brauen zu Hause wird immer beliebter, und mit ihm sind auch benutzerfreundliche, automatisierte Systeme für den Heimgebrauch auf den Markt gekommen. Diese Systeme schaffen oft ein Gleichgewicht zwischen Automatisierung und manueller Steuerung, so dass Hobbybrauer den Brauprozess fein abstimmen und dennoch den Komfort der Automatisierung genießen können. Zu den Merkmalen gehören oft automatische Temperaturregelung, programmierbare Brühzeitpläne und integrierte Reinigungssysteme. Systeme für den Heimgebrauch sind in der Regel kompakt und so konzipiert, dass sie in eine Standardküche passen, was sie ideal für Anfänger oder Personen mit wenig Platz macht.
Gewerbliches Brühsystem
Für diejenigen, die Bier in großem Maßstab brauen wollen, bieten kommerzielle Automatisierungssysteme erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Kapazität und Funktionalität. Diese Systeme sind für Kleinstbrauereien oder kleine Handwerksbrauereien konzipiert, die gleichbleibend hochwertiges Bier in großen Mengen herstellen müssen. Kommerzielle Systeme verfügen oft über fortschrittliche Funktionen wie mehrstufiges Maischen, automatisierte Getreideverarbeitung und hochentwickelte Überwachungssoftware. Diese Systeme erfordern mehr Platz und eine höhere Anfangsinvestition, sind aber skalierbar und effizienter.
Industrietaugliches Brühsystem
Industrietauglich automatisierte Brühsysteme sind Spitzenanlagen, die von Großbrauereien eingesetzt werden, um große Mengen Bier mit Präzision herzustellen. Diese Anlagen sind vollständig automatisiert, wobei jeder Aspekt des Brauprozesses - von der Handhabung des Rohmaterials bis zur Verpackung - von fortschrittlicher Software und Robotern gesteuert wird. Industrielle Systeme sind darauf ausgelegt, maximale Effizienz zu erreichen, Arbeitskosten zu senken und die Möglichkeit menschlicher Fehler zu minimieren. Außerdem sind sie in hohem Maße anpassbar, so dass sich die Brauereien schnell an die sich ändernden Marktanforderungen anpassen können.
Steuerung und Überwachung von Automatisierungssystemen
Die Automatisierungssysteme moderner Brauereien verwenden in der Regel integrierte Steuerungs- und Überwachungssysteme. Diese Systeme basieren auf effizienten industriellen Steuerungscomputern, die mit SPS, DCS (Distributed Control System), SCADA (Data Acquisition and Monitoring Control System) und anderen Technologien kombiniert werden, um eine effiziente und zuverlässige Produktionssteuerungsplattform zu bilden. Durch die Zusammenarbeit dieser Systeme können Brauereien eine vollständige Prozessüberwachung, eine präzise Regelung und ein effizientes Management erreichen, was nicht nur die Produktionseffizienz verbessert, sondern auch die Stabilität der Bierqualität gewährleistet.
- SPS-System: zur Steuerung verschiedener mechanischer Ausrüstungen im Produktionsprozess, wie Pumpen, Ventile, Förderbänder usw. Über das SPS-System können die Bediener die Produktionsanlagen in Echtzeit steuern und überwachen, um die genaue Ausführung jeder Verbindung zu gewährleisten.
- DCS-System: für die komplexe Prozesssteuerung, z. B. die präzise Einstellung von Parametern wie Temperatur, Druck, Durchfluss usw. Das DCS-System kann eine Mehrpunktsteuerung und eine vollständige Prozessüberwachung bieten, um die Stabilität des Produktionsprozesses zu gewährleisten.
- SCADA-System: ermöglicht die Echtzeitüberwachung und Datenaufzeichnung der Prozessproduktion. Das SCADA-System kann nicht nur Produktionsparameter in Echtzeit anzeigen, sondern auch Fabriken bei der Prozessoptimierung durch Datenanalyse unterstützen.
Vor- und Nachteile automatischer Brühsysteme
Vorteile von automatisierten Brühsystemen
Einer der größten Vorteile automatisierter Brausysteme ist die Möglichkeit, eine gleichbleibende Bierqualität zu erzielen. Durch die Automatisierung wird das Risiko menschlicher Fehler minimiert, was für die Erhaltung der Qualität und des Geschmacks des Biers unerlässlich ist. Diese Systeme sparen auch Zeit und Energie, so dass sich die Brauer auf andere Geschäfte oder Hobbys konzentrieren können. Darüber hinaus kann die Automatisierung die Effizienz steigern, die Verschwendung reduzieren und möglicherweise die Produktionskosten im Laufe der Zeit senken.
Nachteile automatischer Brühsysteme
Nachteilig ist, dass automatisierte Brausysteme teuer sein können, insbesondere bei fortschrittlichen kommerziellen und industriellen Anlagen. Die Anfangsinvestition kann für kleine Brauereien oder Heimbrauer ein Hindernis darstellen. Außerdem verringert die Automatisierung zwar den Bedarf an menschlichen Eingriffen, erfordert aber auch ein gewisses Maß an technischem Know-how, um das System effektiv zu betreiben und zu warten. Schließlich sind einige Brauer der Meinung, dass die Automatisierung den praktischen, manuellen Aspekt des Brauens wegnimmt, der für viele ein wesentlicher Teil des Handwerks sein kann.
Schlussfolgerung
Das Aufkommen automatischer Brausysteme hat die Kunst des Bierbrauens revolutioniert und macht es einfach, effizient und spannend. Ganz gleich, ob Sie ein Hobbybrauer sind, der davon träumt, das perfekte IPA-Bier zu brauen, oder ein kommerzieller Brauer, der seine Produktion hochfährt - diese Systeme bieten eine unvergleichliche Kontrolle und Konsistenz. Die Brauereien der Zukunft werden sich nicht nur auf herkömmliche Automatisierungsanlagen verlassen, sondern fortschrittliche prädiktive Analysetechnologie, automatisierte Robotertechnologie und intelligente und IoT-Logistikmanagementsysteme kombinieren, um effizientere Produktionsmethoden zu erreichen.