Od kilku lat obserwujemy w Polsce niezwykle prężny rozwój branży piwowarskiej. Krajowe browary coraz częściej czerpią inspiracje od zachodnich browarników, którzy sukces osiągnęli dzięki wykorzystywaniu technologicznych innowacji. Wśród nowoczesnych rozwiązań i zastosowań są między innymi cyfrowe czujniki, które w nowatorski sposób wspierają piwowarów, korzystających z tradycyjnych receptur i warzących oryginalne piwa rzemieślnicze, na jakie popyt stale rośnie.

Z raportu pod hasłem „Jak działać skuteczniej w branży piwowarskiej. Globalne trendy do 2025 roku”, opracowanego przez firmę Watson-Marlow Fluid Technology Group przy udziale International Centre for Brewing Science wynika, że niezmiennie globalnie wzrasta popularność piw rzemieślniczych i kraftowych. Z danych widać, że konsumenci częściej sięgają po piwa z segmentów premium i superpremium, a wskaźniki notowane w tym obszarze są o wiele wyższe niż przykładowo w segmencie piw standardowych. To olbrzymia zachęta dla tego sektora do inwestycji i rozwoju poprzez cyfryzację i implementowanie idei Przemysłu 4.0. w swoich działaniach oraz planach biznesowych na 2022 rok.

Wzorem wdrażania innowacyjnych rozwiązań smart manufacturing wśród regionalnych piwowarów może być między innymi mały niemiecki browar Olching, położony w Bawarii na północny zachód od Monachium, gdzie produkowane jest światowej klasy piwo. Jego założyciele podkreślają, że pomysł narodził się w tym 30-tysięcznym miasteczku niedawno, bo dopiero w 2016 roku. Wcześniej nie funkcjonował tam żaden lokalny browar. Biznes szybko odniósł sukces, a recepta okazała się prosta.

Dywersyfikacja dostaw

Przedsiębiorstwo może rocznie produkować od 2500 do 4500 hektolitrów czterech rodzajów „złocistego” trunku – lager, niefiltrowane, chmielowe z owocową nutą oraz ciemne. Trafiają one do okolicznych lokali gastronomicznych w Olching i Monachium oraz na potrzeby organizacji większych eventów czy targów regionalnych. Piwo można kupić w punktach sprzedaży detalicznej lub sklepach z napojami w całym regionie. Można je również nabyć bezpośrednio w browarze lub zamówić online. Z uwagi na pandemię koronawirusa firma wprowadziła też usługę dostawczą dla okolicy, która umożliwia zamówienie piwa i zaopatrzenie konsumentów bezpośrednio w ich domu.

– Produkcja piwa rozpoczyna się tradycyjnie od słodu i wody, która w dniu warzenia jest zacierana w warzelni. Kolejnym etapem jest klarowanie, gdy płyn, który nazywamy brzeczką, oddziela się od ziaren, a następnie gotuje w warzelni. Tutaj też pojawia się chmiel. Pod koniec gotowania cząstki stałe z chmielonej brzeczki są oddzielane w wirówce. Do separacji ciał stałych stosuje się dopływ styczny. Następnie brzeczka jest schładzana przed dodaniem drożdży do zbiornika. W tym momencie zaczynamy nazywać taką ciecz płynnym piwem – opisuje Julius Langosch, współzałożyciel i inżynier browarnictwa w browarze Olching.

W zależności od rodzaju piwa i drożdży, fermentacja trwa od 2 do 12 dni. Po fermentacji piwa są umieszczane w chłodniach na okres od 10 do 80 dni. Doświadczeni piwowarzy z Bawarii, którzy w branży pracują już od kilku dekad, są jednocześnie uznaną przez lokalną izbę przemysłowo-handlową firmą szkoleniową dla innych piwowarów i słodowni. I to pomimo, że oprócz Juliusa Langoscha w zakładzie zatrudnione są jeszcze tylko trzy osoby – jedna odpowiadająca za marketing (drugi współzałożyciel), jeden pracownik biurowy oraz stażysta.

Nowoczesna produkcja

Browarnicy z Olching przekonują, że uwarzenie bursztynowego trunku, nawet tego opartego na sprawdzonych wiekowych recepturach, w dzisiejszych czasach musi być wspierane nowoczesnymi technologiami. Olbrzymią rolę w tym procesie odgrywają cyfrowe czujniki ifm electronic, będącego liderem na światowych rynkach w produkcji i dostarczaniu innowacyjnych rozwiązań, zastosowań i systemów między innymi na potrzeby szerokiego przemysłu spożywczego.

– Nieustannie poszukujemy ciekawych i sprytnych rozwiązań z gamy Przemysłu 4.0., które przedsiębiorstwa same mogą wdrażać we własnych fabrykach i zakładach za pomocą naszych innowacyjnych produktów. Udane implementacje i praktyczne doświadczenia naszych klientów są dla nas najbardziej inspirujące – mówi Aleksandra Banaś, prezes firmy ifm electronic.

Różne etapy procesu warzenia monitorują między innymi czujniki i przetworniki temperatury. Ponieważ drożdże podczas zacierania mają wąskie optimum temperaturowe, wymagana jest precyzja co do stopnia ich działania.

Procesowy monitoring

– Wprawdzie odchylenia nie czynią piwa niezdatnym do picia, ale wpływają na jego smak, zmieniając go na przykład z lekkiego i delikatnego na raczej słodowy czy chlebowy. Muszę też pilnować temperatury podczas fermentacji. Jeśli jest zbyt wysoka, to drożdże fermentują zbyt szybko i wytwarzają zbyt wiele ubocznych produktów fermentacji. Jeśli temperatura jest zbyt niska, fermentacja może się całkowicie zatrzymać. Dlatego bardzo dokładnie monitorujemy temperatury na różnych etapach procesu, wykorzystując w tym celu czujniki temperatury TA i TN lub przetworniki serii TD firmy ifm – tłumaczy Julius Langosch.

Wśród innych, ważnych w monitorowaniu procesu warzenia piwa czujników, można wyróżnić przepływomierz SM8100, dedykowany do pomiaru ilości wody na przykład w kadzi zaciernej. Licznik zlicza ilość dostarczonej wody z dokładnością do litra. Zbyt dużo wody rozrzedza zacier, a z kolei niewystarczająca ilość doprowadziłaby do jego zbytniego zgęstnienia.

– To samo narzędzie może być stosowane w procesie mycia, w czasie przygotowywania substancji czyszczących zbiornik. Do tego potrzebna jest określona ilość wody, dostarczenie której w momencie dopływu jest kontrolowane przez przepływomierz. Inny przepływomierz serii SM6050 mierzy natomiast przepływ podczas oczyszczania i steruje połączonym zaworem spustowym, aby zapewnić, że płyny nie spływają ani zbyt szybko, ani zbyt wolno. Dlatego te dwa regulatory przepływu, oprócz sensorów temperatury, są z pewnością najważniejszymi czujnikami w procesie warzenia piwa – precyzuje Jacek Łobodziec, inżynier ds. aplikacji w ifm electronic.

Przepływ informacji

Przepływomierz SM8100 przesyła nie tylko natężenie przepływu przez IO-Link, ale także wartość temperatury przepływu piwa. Bawarscy piwowarzy wykorzystują w swojej produkcji również zintegrowany pomiar temperatury w czujnikach, który sprawdza natężenie przepływu, a także wartości temperatury przez IO-Link. Chociaż temperatura niekoniecznie jest w tym momencie istotna dla procesu, jest bardzo dobrym wskaźnikiem szybkości i jakości klarowania.

– Na przykład informacja, że ​​brzeczka przepływa tylko przy 50 stopniach, mówi mi, że kadź filtracyjna jest już o wiele za zimna. Jeśli jednak przebiega pod kątem 70 do 75 stopni, proces powinien przebiegać dobrze i szybko. Dodatkowa wartość temperatury, którą otrzymuję dzięki czujnikowi serii SM6500, jest zatem dobrym dodatkowym punktem odniesienia dostarczanym przez IO-Link – uzupełnia Julius Langosch.

W procesach warzenia w Browarze Olching stosowany jest też punktowy czujnik poziomu LMT100, montowany w trzech lokalizacjach: kotle, kadzi filtracyjnej oraz w tubie. Sensor wysyła do sterownika informacje o tym, czy zbiornik jest pusty i inicjuje kolejny etap procesu w zarządzaniu całą instalacją. Inny czujnik ciśnienia ifm, do hydrostatycznego pomiaru poziomu w zbiornikach, daje z kolei informacje o poziomie w warzelni i kadzi filtracyjnej, gromadząc dane o ilości substancji w naczyniach.

Sprzętowa cyfryzacja

Do podłączenia wszystkich czujników i elementów wykonawczych bezpośrednio do systemu sterowania używany jest wspomniany IO-Link. Aplikacja sterownika gwarantuje, że warzelnia może działać w pełni automatycznie. Różne części linii produkcyjnej są zasilane napięciem 24 V i sterowane za pomocą wyłączników elektronicznych firmy ifm. Te ostatnie mogą być monitorowane i przełączane właśnie przez IO-Link.

Dzięki systemowi browarnicy mogą uzyskać dodatkowe informacje z czujników. Jednym z przykładów jest przepływomierz SM6050, który oprócz przepływów dostarcza również wartość temperatury przez IO-Link. Oszczędza to wysiłku związanego z instalacją kolejnego czujnika temperatury. Gdy czujnik ulegnie awarii, parametry zepsutego urządzenia są automatycznie przesyłane do nowego czujnika, dzięki czemu nie ma konieczności ustawiania jego parametrów, gdyż nowy sensor może działać od razu.

– Dzięki zaangażowaniu i pasji naszych pracowników, specjalistów i inżynierów na każdym etapie produkcji, sprzedaży czy obsługi, możemy zagwarantować naszym klientom najwyższą jakość, wzorcową wytrzymałość i wieloletnią trwałość w postaci czujników, zastosowań, rozwiązań czy systemów cyfrowej generacji. Szerokie spektrum naszej działalności obejmuje coraz więcej branż i gałęzi gospodarczych w Polsce, wśród których jedną z najszybciej rozwijających się jest przemysł spożywczy z branżą piwowarską na czele – reasumuje Aleksandra Banaś.