Modernizace průtokového pasteru na plnicí lince KEG v pivovaru Černá Hora

Pivovar Černá Hora, a. s., člen skupiny Pivovary Lobkowicz, a. s., provedl modernizaci průtokového pasteru sudového piva tak, aby zařízení odpovídalo rostoucí kapacitě pivovaru a splňovalo dnešní vysoké požadavky na kvalitu a energetickou účinnost pasterace. Kompletní modernizaci na klíč provedla firma ESONIC a. s., která se technologií pasterace a průmyslovou automatizací v potravinářství zabývá již více než 20 let.

Výchozí stav před rekonstrukcí
Výkon i stav původního průtokového pasteru z roku 1995 již nedostačoval rostoucímu výstavu pivovaru, který loni dosáhl rekordních 200 000 hektolitrů. Sanitace zařízení byla prováděna z mycích nádrží plniče KEG. Toto řešení neumožňovalo sanitaci pasteru s plničem a potrubním systémem od přetlačných tanků piva v jednom okruhu. Paster byl vybaven řídicím systémem Siemens SIMATIC S5 a sadou samostatných elektronických regulátorů. Tyto zastaralé a již nepodporované řídicí komponenty značným způsobem ohrožovaly spolehlivost celého zařízení a kvalitu pasteračního procesu. Navíc jeho průběh byl zaznamenáván pouze na mechanický zapisovač, který značně omezuje množství zaznamenaných informací.

Nastavení projektových cílů
Pivovar prostřednictvím svých požadavků nastavil hlavní cíle celého projektu. Klíčovým požadavkem bylo zvýšení výkonu pasteru ze stávajících 60 hl/h na 90 hl/h s možností budoucího rozšíření až na 120 hl/h. Zároveň byla požadována plynulá regulace výkonu pasteru v závislosti na aktuálním výkonu plniče. Při dané regulaci výkonu je třeba s vysokou přesností dodržet počet požadovaných pasteračních jednotek. Vzhledem k tomu, že stávající řídicí systém Siemens SIMATIC S5 již technicky nevyhovoval, pivovar si kladl jako další cíl projektu jeho nahrazení novější verzí S7. V neposlední řadě zákazník požadoval zlepšení v oblasti sběru a archivace procesních dat včetně jejich následné prezentace. Na návrh společnosti ESONIC se cílem projektu stala také optimalizace sanitace KEG linky.

Navržené řešení a realizace
Po zvážení všech požadavků pivovaru byl navržen kompletně nový blok pasteru. Z původního zařízení byl zachován pouze vyrovnávací tank. Tepelný výměník s rekuperační zónou byl nově navržen s vyšší účinností tak, že mohla být zrušena původní dochlazovací zóna pasteru. Všechny strojní komponenty pasteru včetně nových čerpadel a regulačních prvků byly předem sestaveny do společného rámu. Následně byl blok ve výrobě osazen elektrickým rozvaděčem a zapojen.
Před naložením bloku byly ještě provedeny elektrické a hydraulické testy zařízení.  Do pivovaru bylo tedy dodáno hotové a odzkoušené zařízení, které se na místě pouze připojilo k přívodnímu panelu, všem médiím a stávajícímu vyrovnávacímu tanku. Tímto způsobem se dosáhlo minimální doby odstavení zařízení v celkové délce pouhých 3,5 dne.

Optimalizace sanitace KEG linky
Původní uspořádání sanitace ve dvou okruzích bylo upraveno tak, že umožnilo sanitovat v jednom okruhu celou plnicí cestu od přívodu piva přes paster a vyrovnávací tank až po plnicí moduly. Dále byl celý okruh připojen k sanitační stanici přetlačného oddělení, která má dostatečnou kapacitu pro sanitaci v tomto uspořádání. Pro nastavení a kontrolu paralelního proudění sanitačního média jednotlivými plnicími moduly se přívodní potrubí plničů osadila analogovými snímači proudění.
Pasterační účinek je řízen za použití dynamického modelu firmy ESONIC. Vysoká přesnost regulace pasteračního procesu je dosahována plynulou změnou průtoku a teploty v závislosti na odběru piva plnicí linkou, tj. na změně výšky hladiny piva ve vyrovnávacím tanku. Pivo protéká do vyrovnávacího tanku pouze při splnění pasteračních podmínek. V ostatních případech je odkloněno na kanál a paster se protlačí vodou. Při najíždění pasteru, změně sortimentu, náhlých výpadcích tepelné energie nebo ukončení provozu oddělí systém vyrovnávací tank od pasteru dříve, než pasterační účinek poklesne pod stanovenou mez. Princip definovaného oddělování rozhraní znamená, že pivo může pasterem pouze protékat, nikoli však stát v deskovém výměníku nebo ve výdržníku. Tento efekt poskytuje jistotu pasteračního účinku a přitom negativně neovlivňuje senzorické vlastnosti piva. Použitý model regulace tedy pasteruje pivo velmi šetrně.

Sběr dat na bázi ECS Archive
Sběr procesních dat z průtokového pasteru zajišťuje aplikace ECS Archive. Jedná se o robustní systém pro sběr, archivaci a prezentaci procesních dat vyvinutý společností ESONIC. Hodnoty jednotlivých měřených veličin a stavů zařízení se cyklicky sbírají a následně ukládají do centrální databáze MS SQL Server, která je umístěná na serveru systému ECS Archive. Sada klientských aplikací poskytuje uživatelům detailní přehled o průběhu výroby a aktuálním stavu sledovaných veličin včetně statistických funkcí pro jejich analýzu. Použitá architektura klient-server umožňuje přistupovat k procesním datům jak lokálně ze serveru, tak z uživatelských PC v kancelářích pivovaru.

Přínosy modernizace
Modernizace průtokového pasteru po všech stránkách zvýšila dlouhodobou spolehlivost zařízení. Zrušením dochlazovací zóny se snížila celková energetická náročnost pasteračního procesu. Zavedením regulace výkonu pasteru a přesnější regulací pasteračních jednotek probíhá pasterace produktu šetrnějším způsobem. Nedochází tak často k výkyvům hladiny ve vyrovnávacím tanku, čímž se snižuje spotřeba CO2 a klesá počet zastavení a vyjetí pasteru.  Díky nasazení nového sběru dat ECS Archive má nyní pivovar k dispozici dlouhodobý archiv procesních veličin a stavů, ve kterém mohou uživatelé přímo z kanceláře zpětně dohledat průběh pasterace libovolné šarže produktu. 

Autoři: Petr Matiášek, Petr Tillmann ‒ ESONIC a. s., Jan Janoušek – Pivovary Lobkowicz, a. s., Vlastimil Zedek – Pivovar Černá Hora, a. s.