Brauereien können sich keinen Stillstand leisten und benötigen häufig an die Produktion angepasste Lösungen. Daher sind hier Druckmessgeräte gefragt, die nach 3-A-Standards und der EHEDG zertifiziert sind und unter starken Temperaturschwankungen, hohen Medien- und Umgebungstemperaturen sowie teilweise aggressive Laugen und Säuren einwandfrei funktionieren.

Die Herstellung und Verarbeitung von Nahrungs- und Genussmitteln unterliegt strengen Kontrollen und gesetzlichen Auflagen. Alle Anlagenteile beziehungsweise Komponenten müssen zu den hygienischen Standards konform sein. Der Faktor Produktsicherheit bedingt unter anderem die Verwendung hygienegerechter Prozessanschlüsse und lebensmittelkonformer Materialien. Diese Normen und Richtlinien werden zum Beispiel von der Organisation 3-A Sanitary Standards (3-A SSI) und der EHEDG zusammen mit den Gesundheitsbehörden erarbeitet. In diesem Zusammenhang ist der Oberbegriff Hygienic Design entstanden. So sollen nach 3-A-Standards Lebens- und Genussmittel vor einer Kontamination geschützt werden und medienberührende Teile zudem CIP/SIP-fähig oder für die manuelle Reinigung einfach zu demontieren sein.

Im Interesse der EHEDG steht zudem nicht nur die Konstruktion, Installation und Reinigbarkeit von Komponenten und Maschinen, sondern auch deren Bedienung, Versorgung und Instandhaltung unter hygienischen Aspekten. Damit unterstützt die EHEDG aktiv die europäische Gesetzgebung und deren Forderungen nach geeigneten Maschinen und einem hygienischen Umfeld gemäß der Maschinenrichtline 2006/46/EG.

Unter Verwendung von lebensmittelkonformen Werkstoffen wie hochwertigen Edelstählen, Reinstkeramik, Elastomerdichtungen und Materialoberflächen mit einer  Rauheit ≤ 0,8 µm, erfüllt BDSensors diese Standards und hat seine Druckmessumformer, die in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie eingesetzt werden, nach 3-A-Standards und der EHEDG zertifiziert.      

Elektronische Druckmesstechnik für die Inhalts-, Durchfluss- und Füllstandmessung

Auch im Brauereiwesen werden elektronische Messgeräte eingesetzt, die die hygienischen Standards erfüllen und unter zum Beispiel starken Temperaturschwankungen, hohen Medien- und Umgebungstemperaturen sowie teilweise aggressive Laugen und Säuren funktionieren müssen. Nach Angaben von Birgit Vetter, die im technischen Vertrieb bei der Firma Promesstec - einem Systempartner von BDSensors - tätig ist, ist der technisch anspruchsvolle Prozess der Bierherstellung auf einem Stand, der nur noch wenig Raum für Optimierung bietet. Brauereien und Hersteller für Brauereianlagen suchen heute innovative Lösungen, Energie einzusparen, Ressourcen optimal zu nutzen, die Umwelt zu schützen und die Prozesssicherheit zu erhöhen.  
Gebraut wird heute noch nach den gesetzlichen Regelungen der Bayerischen Landesordnung von 1516 - der Ursprung des deutschen Reinheitsgebots - nach der das Bier nur Hopfen, Hefe, Malz und Wasser enthalten darf. Die Prozesse von der Lagerung des Braumalzes, der Weiterverarbeitung in Maischepfanne, Läuterbottich und Würzepfanne, über Gär- und Lagerprozesse in Tanks und Behältern unterschiedlicher Geometrie, bis hin zur Abfüllung in Flaschen und Fässern werden heute mit moderner Technik durchgeführt und überwacht.
Elektronische Druckmesstechnik wird beispielsweise für die Inhaltsmessung in den Pfannen, zur Durchflussmessung am Läuterbottich und zur Erfassung der Füllstände in zahlreichen Behältern eingesetzt. Die Inhaltsmessung in der Maische- und Würzepfanne mittels Druckmessumformer dient dabei zur Sicherheit, falls die Wasserzähler defekt sind.
Bei den Pfannen handelt es sich um konische Gefäße, die meist am gesamten Boden mit einer Heizfläche ausgestattet sind und mittels Dampf beheizt werden. Die Temperatur in der Würzepfanne beträgt über 90 Minuten hinweg mindestens 100 °C. Die hier eingesetzten Druckmessumformer sind für Medientemperaturen bis 125 °C ausgelegt.   

Bierqualität sichern und Aufwand reduzieren

In einem weiteren Arbeitsgang werden nun im Läuterbottich die Spelzen (=Hülle des Gerstenkorns) und Würze (=Flüssigkeit) voneinander getrennt. Dazu befindet sich ein Sieb einige Zentimeter über dem Boden des Läuterbottichs, auf dem sich die Spelzen als Filterschicht ansammeln (selbstfiltrierende Eigenschaft der Maische). Der Sud wird durch die Spelzen-Schicht nach unten abgezogen, Schwebstoffe setzen sich ab und bilden den „Treberkuchen". Die gewonnene klare Flüssigkeit ist die Würze. Mehrmalige Nachgüsse mit heißem Wasser dienen zum Auswaschen des beim Maischen aufgeschlossenen Extrakts aus dem Treberkuchen und erhöhen die Ausbeute der Würze.     
Wenn die Pumpe unterhalb des Läuterbottichs zu stark saugt, verdichtet sich der Treber. Die Qualität der Würze vermindert sich, da Trübungsstoffe in das nächste Gefäß gelangen. Steigt also die Differenz aus dem Druck oberhalb und dem Druck unterhalb des Siebes, zieht sich der Filterkuchen (= die Treberschicht) zusammen, die Würze läuft nicht mehr blank ab und wird mehr angesaugt, als dass sie frei abläuft.        
Um dies zu verhindern, wird das Anheben beziehungsweise Absenken einer Schneid- / Aufhackvorrichtung zum Auflockern der Treberschicht  in Abhängigkeit vom Durchfluss der Würze durch den Würzablauf automatisch geregelt. Dabei befindet sich ein Druckmessumformer oberhalb der Treberschicht, der zweite unterhalb des Läuterbottichs im Sammelrohr. Der Vorteil gegenüber einer differenzdruckabhängigen Steuerung - also in Abhängigkeit vom Treberwiderstand - ist, dass keine Verschlauchung und keine Hilfsdrücke notwendig sind. Somit wird vermieden, dass aufgrund einer Beschädigung der Schläuche oder durch den Ausfall der Hilfsdruckerzeuger die Qualität gemindert wird oder es zu einem Produktionsstillstand kommt. Es wird also die Prozesssicherheit erhöht, die Produktqualität gesichert beziehungsweise gesteigert und der Wartungs- und Verschlauchungsaufwand minimiert.

Einfache Berechnung der Füllmenge

Für eine gleichbleibende Qualität müssen die Füllstände in den verschiedenen Behältern genau erfasst werden. Hier hat Promesstec zusammen mit BDSensors eine einfache und exakte Lösung gefunden: Eine genaue Inhaltsmessung in den teilweise sehr großen und hohen Tanks (bis 25 m) ist laut Birgit Vetter in vielen Brauereien aufgrund der Behältergeometrie und Größe noch nicht möglich. Bei den Gär- und Lagertanks handelte es sich anfänglich um liegende Behälter, aus denen Flüssigkeit entnommen wurde bis Schaum im Schauglas war. Heute sind es unter anderem zylindrisch-konische Tanks, die unter Druck stehen. Hier werden Druckmessumformer von BDSensors eingesetzt - einer erfasst den Druck oben im Tank oberhalb der Flüssigkeit und ein zweiter erfasst den Druck am Boden. Durch Bildung der Differenz der beiden Drücke kann einfach und sehr genau die Füllmenge berechnet werden.

Auch hier wird auf aufwändige Verschlauchungen verzichtet. Zudem erhält man Informationen über die statischen Druckverhältnisse. Temperaturunterschiede von rund zwei bis 100 °C, bei SIP-Sterilisationsverfahren bis 130 °C, beanspruchen die Sensoren in besonderem Maße. Durch diese Temperaturlastwechsel kann feuchte Luft in das Innere des Drucktransmitters gelangen, an den kalten Stellen kondensieren und zu einem Ausfall führen. BDSensors hat dieses Problem durch mehrfache Schutzmechanismen gelöst, sodass keine Gefahr der Kondensation besteht und das Gerät praktisch wartungsfrei ist.

Modulares Gerätekonzept

Messgeräte in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie müssen spezielle Kriterien erfüllen. BDSensors verwendet seit Jahren hochwertige Materialen wie Edelstahl (1.4404 / 1.4435), Reinstkeramik (Al₂O₃ 99,9%) und lebensmitteltaugliches Öl mit FDA-Zulassung. Promesstec stattet zahlreiche Brauereien mit diesen Druckmessumformern aus, die alle Kriterien erfüllen und zuverlässig sind. Vorwiegend werden piezoresistive Silizium- und kapazitive Keramik-Sensoren eingesetzt, die Drücke von 0 ... 40 mbar bis 0 ... 40 bar mit einer hohen Genauigkeit erfassen. Ein modulares Gerätekonzept ermöglicht die Kombination mit verschiedenen Prozessanschlüssen, wie zum Beispiel Clamp, Milchrohr, Varivent und einen Temperaturentkoppler für Medientemperaturen bis 300 °C.