Neue Wege zur Ausstattung von Herstellungsbereichen:
Durst auf mehr?
Der Einsatz von vormontierten Prozessanlagen, genannt UNITS
Zur Befriedigung des Bedürfnisses Durst hat sich ein ganzer Industriezweig
entwickelt, der den immer größer werdenden Ansprüchen der Konsumenten an
Qualität und Geschmack gerecht werden muss. Der Getränkemarkt ist heutzutage
flexibler und schnelllebiger als je zuvor. Viele verschiedene
Szenemischgetränke mit zum Teil kurzer Lebensdauer am Markt und die ständige
Nachfrage nach neuen Produkten mit besonderen Geschmackserlebnissen für den
Konsumenten stellen die Getränkehersteller und Anlagenbauer immer wieder vor
neue Herausforderungen.
Das wichtigste Kriterium für die Herstellung von Getränken ist die
Kontinuität des Getränkes. Die gleich bleibend nachvollziehbare Qualität und
somit auch die bleibenden Eigenschaften hinsichtlich des Geschmackes des
Getränkes werden dem Hersteller Vorteile im Wettbewerb sichern und den Wert
seiner Produkte und der damit erbrachten Leistung unterstreichen.
Die
Beibehaltung der konsumentenseitig erwarteten Qualität und des Geschmackes ist
nur möglich durch:
- Verwendung von hochwertigen Rohstoffen
- Gleich bleibende Qualität der verwendeten Rohstoffe
- Fertigung gemäß vorgegebener Rezeptur
- Kontinuierliche Probeentnahme mit nachträglicher Laboranalyse
- Inline-Analyse der zu verwendenden Rohstoffe
- Einsatz von hochgenauer Mess- und Dosiertechnik
- Verwendung von hygienisch unbedenklichen Materialien in der
Mischtechnik
Die geforderten Ansprüche im Herstell-Ansatzbereich (Sirupraum oder
Sirupküche) erfordern geeignete verfahrenstechnische Anlagen, die es mittels
intelligenter Mess- und Regelungstechnik ermöglichen, diese Herausforderungen
zu meistern.
GEA Diessel bietet für den Herstellungsbereich komplette
Anlagen aus einer Hand, die maßgeschneidert für den Getränkehersteller die
optimale Lösung darstellen. Dabei kommen in der Praxis bewährte technische
Lösungen zum Einsatz, die mit der Erfahrung aus jedem neuen Projekt ständig zum
Nutzen der Anwender weiterentwickelt werden. Durch den modularen Aufbau der
Prozessanlagen (UNITS) ergibt sich die Möglichkeit, auf verschiedenste
Anwendungen flexibel zu reagieren.
Argumente für den Einsatz von UNITS in der Getränkeindustrie
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- Komplett auf Grundrahmen aufgebaute Anlagen
- Im Werk auf Funktion geprüft und mit Wasser getestet
- Dadurch Minimierung der Montage- und Inbetriebnahmezeiten
- Transportfähige Einheiten
- Vorbereitender Rohrleitungsbau im Umfeld der UNITS problemlos möglich, da
genaue Festlegung der mechanischen Schnittstellen
- Klar definierte Kosten der UNITS erlauben eine sichere Gesamtkalkulation
der Investition
- UNITS werden nach bewährter Funktionalität gefertigt und werden vielfach im
Dauer-Schichtbetrieb eingesetzt
- UNITS werden wartungsfreundlich gebaut und ermöglichen bei Bedarf den
schnellen Austausch von Bauteilen
- Reinigungsabläufe werden in der UNIT optimiert, da Strömungen und
Strömungsverhalten in der Planungsphase besonders berücksichtigt werden
können.
Am folgenden Beispiel eines typischen Sirupraumes werden die Vorteile des
UNIT-Konzeptes verdeutlicht.
Darstellung eines Sirupraums
Konzept der GEA Diessel GmbH
Die zu verwendenden Prozessanlagen werden komplett als UNITS auf die
Baustelle geliefert. Dadurch werden kurze Installations- und
Inbetriebnahmezeiten erreicht. So setzt sich der komplette Herstellungsbereich
aus bewährten Prozessanlagen zusammen, welche je nach Anforderungen ausgewählt
werden. Lediglich die Rohrleitungsanbindung zwischen den einzelnen
Prozessanlagen und natürlich den Tankgruppen bzw. Großkomponenten werden vor
Ort montiert.
Unterschiedliche Prozessanlagen
Zuckerlöseanlagen
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In der Getränkeindustrie wird Zucker meistens als wässrige Lösung
verarbeitet. Überwiegend wird der Zucker in kristalliner Form mit
Silotankfahrzeugen oder in Großgebinden (Big Bag) und Säcken angeliefert. Der
erste Produktionsschritt ist die Herstellung einer standardisierten
Zuckerlösung. Kontinuierliche und diskontinuierliche Verfahren sind in der
Getränkeindustrie gebräuchlich.
DI-Sugar T1 diskontinuierlich
Die
Zuckerlöseanlage DI-Sugar T1 ist eine Zuckergroßraumlöseanlage mit gesteuerter
Wasservorlage in Abhängigkeit der Anlieferungsmenge Kristallzucker. Eine
halbautomatische Brix-Korrektur nach der Laborprobe ist Bestandteil des
Systems.
Im Lösetank von ca. 38 m³ Nutzvolumen wird ein Teil der erforderlichen
Mengen warmen Wassers für die Lösung vorgelegt. Sobald das
Silotransportfahrzeug eingetroffen ist, wird die Zuckerliefermenge in die
Steuerung eingegeben und danach das erforderliche Gesamtwasservolumen
berechnet. Der Kristallzucker wird mit dem fahrzeugeigenen Endladegebläse in
den Lösetank eingetragen und mittels Umwälzung gelöst. Mit einem Teil des
zurück behaltenen Lösewassers wird am Ende des Lösevorganges der Dom des Tankes
besprüht und von Zuckerresten befreit.
DI-Sugar H, DI-Sugar C
Die
kontinuierlichen Verfahren werden in Kalt- und Heißlöseverfahren unterschieden.
Bei diesen Verfahren ist ein Kristallzuckersilo zur Bevorratung des
Kristallzuckers vorteilhaft. Kristallzucker und Lösewasser werden gemischt und
dem Lösebehälter im gewünschten Verhältnis zugeführt. Eine Umwälzpumpe sorgt
für eine homogene Suspension. Ein Teilstrom wird kontinuierlich über einen
Spaltfilter (Kaltlöseverfahren) oder einer Pasteurisierung (Heißlöseverfahren)
mit integrierter Filtration und Entlüftung dem Puffertank zugeführt.
Wasserentgasungsanlagen
DIOX 2
Die DIOX 2 ist eine zweistufige Wasserentgasungsanlage, die
nach dem Vakuumprinzip arbeitet. Das Vakuum wird mittels einer Sperrwasserpumpe
oder optional mit einer trockenlaufenden Vakuumpumpe erzeugt.
VARIDOX-C
Die VARIDOX-C (Kaltentgasung)
entgast Wasser durch Vergrößern der Reaktionsoberfläche mittels
Füllkörperpackungen, die eine hohe spezifische Oberfläche aufweisen.
Unterstützt wird dieser Prozess durch Zufuhr eines Stripgases.
VARIDOX-H
Die VARIDOX-H (Heißentgasung)
arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die VARIDOX-C, jedoch wird das Wasser
hier auf ca. 72 °C erhitzt und sorgt so für eine bessere Entgasungsleistung bei
geringerem Stripgasverbrauch. Gleichzeitig wird damit eine Pasteurisierung des
Wassers erreicht. Über die Regenerationsstufe des Wärmetauschers wird ein
Wärmerückgewinn von ca. 90 % erreicht.
Ausmischanlagen
DICON
Große
Leistung auf kleinem Raum. Die DICON ist eine kontinuierlich arbeitende
Ausmischanlage für flüssige Produkte. Die zu mischenden Komponenten werden in
einer Hauptrohrleitung miteinander vermischt. Hochgenaue Messgeräte in
Verbindung mit hochwertigen Regelorganen und digitale Regler sorgen für eine
hohe Mischgenauigkeit. Analysegeräte im Zulauf der Konzentratleitungen prüfen
die Übereinstimmung mit den hinterlegten Rezeptparametern. Variationen der
Brix-Konzentration im Einfachsirup werden analysiert und automatisch
kompensiert.
DI-BATCH
Große Flexibilität bei geringen
Anschaffungskosten. Die DI-BATCH ist eine Chargenmischanlage, mit der auch
pulverförmige Produkte über einen zusätzlichen Lösebehälter verarbeitet werden
können. Ebenso ist es möglich, Produkte, die in Kleinstgebinden (Fässer,
Kanister) angeliefert werden, zu verarbeiten. Benötigtes Spülwasservolumen wird
rezeptgesteuert dosiert und ist Bestandteil des Batch-Vorganges.
Karbonisieranlage
DICAR-C
Die DICAR-C ist eine kontinuierlich
arbeitende Karbonisieranlage für alkoholfreie Erfrischungsgetränke. Das fertig
gemischte Getränk wird über eine Druckerhöhungspumpe dem Sättiger zugeführt.
Der Sättiger arbeitet nach dem Venturi-Prinzip. Die Strömungsgeschwindigkeit
durch den Sättiger wird durch eine Regelung im optimalen Arbeitsbereich
konstant gehalten. Der erzeugte Unterdruck im Bereich des geringsten
Querschnitts des Sättigers sorgt für eine Reduzierung des Druckniveaus und
damit für die gewünschte Saugwirkung für Kohlendioxid. Die kurzzeitig erhöhte
Strömungsgeschwindigkeit bietet außerdem die Gewähr für eine feine Verteilung
des Kohlendioxids und damit für eine homogene Mischung im Produkt. Die
Zuführung des CO2 zum Sättiger erfolgt unter anderem aus dem Drucktank, dessen
konstanter Überdruck die Gewähr für eine gleichmäßige Karbonisierung des
Getränks ist. Durch dieses Verfahren wird außerdem eine verlustfreie
CO2-Zuführung gewährleistet.
Reinigungsanlage
DICIP-S
Die Reinigungsanlage DICIP-S ist
für die automatische Reinigung von Produktionsanlagen im Nahrungsmittel- und
Getränkebereich konzipiert. Wichtige Kriterien bei der Auslegung der
DICIP-Anlagen sind:
- Sparsamer Umgang mit Wasser, Lauge und Energie durch Rückführung des
Nachspülwassers, Heißwasser und Lauge, mit gleichzeitiger Reduzierung der
Abwassermenge und Abwasserbelastung
- Automatische Aufschärfung von Lauge und automatische Erwärmung von Lauge
und Wasser
- Automatische Steuerung des Reinigungsablaufes
- Variable Programme, leicht änderbar durch den Anwender, gesichert über ein
Passwort.
Über eine zentrale Reinigungsanlage werden die angewählten Anlagenteile im
Durchlauf gereinigt. Die eingesetzten Reinigungslösungen und das Wasser werden
soweit wie möglich zurückgewonnen und für den nächsten Reinigungsvorgang erneut
genutzt. Je nach Wunsch können 1–4 Reinigungskreisläufe vorgesehen werden und
somit auch 1–4 Objekte zur gleichen Zeit unabhängig voneinander gereinigt
werden.
Anlagensteuerung
Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die hohe Produktqualität ist ein
hochempfindlicher Regler. Ein digitaler Regler speziell auf
Inline-Gemischregelanlagen abgestimmt, bietet folgende Vorteile:
- Digitale Eingänge für Mengenimpulse ermöglichen eine impulsgenaue Regelung
ohne zusätzliche Fehler durch die Signalumwandlung
- Fehlertoleranz um Faktor 2 kleiner als bei analogen Steuerungen
- Kurzzeitige Fehler werden komplett ausgeregelt
- Berechnung von Mischungsverhältnissen aus produktspezifischen Werten
- Laufende Korrekturberechnungen
- Protokollierung des Betriebsablaufes und der Prozessdaten
- Kommunikation mit Prozessvisualisierungen
Neben den eigentlichen Dosier- und Regelfunktionen hat die Anlagensteuerung
weitere wichtige Aufgabenstellungen zu erfüllen:
- Berechnung von Volumen zum automatischen Vor- und Nachschieben von
Produktwasser
- Vorschieben von Produktkomponenten zum definierten Mischpunkt
- Minimierung von Produktverlusten beim Anfahren
- Automatische Korrektur bei schwankendem Brix in der Zuckerlösung
- Produktmangelüberwachung ggf. automatische Tankumschaltung
- Funktionskontrolle von Ventilen und Regler
- Überwachung von Rührzeiten, so-fern Produkte zur Sedimentierung
neigen.
Prozessvisualisierung
Die von der Steuerung erfassten Daten können über ein Datenprotokoll einem
übergeordneten Rechnersystem zur Datenaufbereitung zur Verfügung gestellt
werden. Eine Langzeitdatensicherung ist somit gewährleistet. Die Daten
enthalten unter anderem eine Vielzahl von verschiedenen Informationen, welche
von einer Prozessvisualisierung dynamisch dargestellt werden kann.
Prozessvisualisierungen werden der jeweiligen Anlage und dem jeweiligen Prozess
angepasst. Über Eingabefelder (Button oder Touch–Screen) kann der Bediener in
den Prozess eingreifen, um Zustände bzw. Sollwerte einzeln zu verändern oder
per Rezept zu verwalten.
Prozessvisualisierung:
Darstellung von Prozessdaten
und
-informationen
Fazit: Herstellungsbereiche durch vormontierte
Prozessanlagen
Die GEA Diessel GmbH hat durch den konsequenten Einsatz und durch
Weiterentwicklungen im Bereich der Prozesstechnik den Betreibern von
Getränkeanlagen neue Wege zur Ausstattung von modernen Herstellungsbereichen
aufgezeigt. Der Einsatz von komplett vormontierten Prozessanlagen, den so
genannten UNITS, ermöglicht dem Betrieb, sich modular und zielgerichtet an die
Bedürfnisse des Marktes anzupassen.
Einzelaufgaben und auch Komplettlösungen von der Rohstoffannahme bis zur
Getränkeübergabe an den Flaschenfüller gehören zum umfangreichen
Lieferportfolio der GEA Diessel GmbH aus Hildesheim.
Der Autor:
Wolfgang Zenker, staatlich geprüfter
Elektrotechniker;1983-1985 Studium an der Fachschule für Elektrotechnik in
Hildesheim; 1985-1987 tätig im Bereich der Nachrichtentechnik; Seit 1987 Key
Account Manager “Erfrischungsgetränke und Spirituosenindustrie“ bei GEA Diessel
GmbH
Veröffentlicht in: Getränke! Technologie &
Marketing 3/2007
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