Naarmate de concurrentie op de biermarkt steeds heviger wordt, breiden brouwerijen hun productiecapaciteit uit, optimaliseren ze hun processen en verbeteren ze de benutting van hun apparatuur om de productiekosten verder te verlagen. Bij de bouw of modernisering van een brouwerij met hoge capaciteit is de juiste configuratie van het tanksysteem net zo belangrijk als die van de brouwzaal en de afvul- of bliklijnen.
De verschillende productiefasen, van het verwerken van het wort en de gisting tot de rijping en de opslag van helder bier, vereisen verschillende soorten tanks om een soepele procesintegratie te garanderen. Onvoldoende tankcapaciteit kan leiden tot productievertragingen, terwijl een te grote capaciteit de investeringen in apparatuur, de benodigde vloeroppervlakte en de exploitatiekosten verhoogt. Daarom is een wetenschappelijke planning van tanktypes, capaciteiten en aantallen essentieel voor het waarborgen van een continue productie, het handhaven van een constante bierkwaliteit en het verbeteren van het rendement op de investering.
Welke tanks heeft een brouwerij met een grote productiecapaciteit dan nodig? Hoe moeten de capaciteiten en aantallen daarvan worden bepaald? In dit artikel worden deze vragen belicht vanuit het perspectief van tanktypes, capaciteitsberekeningen, de keuze van apparatuur en de algehele systeemplanning.
Welke soorten tanks heeft een brouwerij met een hoge productiecapaciteit nodig?
De samenstelling van het tankpark moet worden bepaald op basis van de productieschaal, de processtroom en de bedrijfsroosters van de apparatuur. Niet elke brouwerij heeft precies dezelfde combinatie van tanks nodig.
Wortbuffertanks
Wortbuffertanks zorgen ervoor dat de productieschema’s tussen het maischen, koken, de whirlpool-scheiding en het koelen van het wort op elkaar worden afgestemd, waardoor de wachttijden tussen de voor- en nageschakelde processen worden verkort.
Of een aparte buffertank nodig is, hangt af van het ontwerp van de brouwinstallatie en het materiaaloverdrachtsproces. Bij productielijnen waarbij continu wordt gebrouwen, meerdere batches worden verwerkt of de verwerkingstijden tussen de verschillende fasen niet op elkaar zijn afgestemd, kan een goed geconfigureerde buffertank de benutting van de apparatuur verbeteren.
Warmwaterboilers en koudwaterboilers
Warmwaterboilers leveren water voor het maischen, het filteren en het reinigen van de apparatuur. Bij het bepalen van hun capaciteit moet rekening worden gehouden met het waterverbruik per batch, de brouwfrequentie, de reinigingsvereisten en de verwarmingscapaciteit.
Koudwatertanks Ofwel koelwateropslagtanks dienen voor de opslag van koelmedia en zorgen voor een stabiele toevoer van koelvermogen voor het koelen van wort en andere procesbehoeften. Bij het ontwerp ervan moet rekening worden gehouden met de koelbelasting, temperatuurverschillen in de koelmedia, circulatiedebieten en de capaciteit van het koelsysteem.
Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen opslagcapaciteit en verwarmings- of koelcapaciteit. Zelfs als een tank voldoende volume heeft, kan de productie toch worden beïnvloed als de verwarmings- of koelinstallatie de benodigde warmte- of koelcapaciteit niet tijdig kan aanvullen.
Gistingstanks
Gistingstanks vormen een essentieel onderdeel van de bierproductie. Ze worden gebruikt voor de gistgisting en de bijbehorende temperatuur- en drukregeling. Hun capaciteit en aantal zijn rechtstreeks van invloed op het vermogen van de brouwzaal om continu te draaien.
Bij de keuze van de tank moet rekening worden gehouden met het wortvolume per batch, de gistingscyclus en de vulgraad. Er moet ook voldoende vrije ruimte boven het wort worden voorzien. Andere belangrijke aandachtspunten zijn koelmantels, temperatuurregeling, drukbeveiliging, reinigingssproeisystemen en het ontwerp van de afvoer.
Voor productielijnen met een hoge capaciteit, waarbij meerdere fermentatietanks Parallelproductie biedt over het algemeen meer flexibiliteit bij het inplannen van verschillende batches en producten. Bij het bepalen van het daadwerkelijke aantal tanks moet echter ook rekening worden gehouden met productieschema’s, reinigingstijd en onderhoudsvereisten.
Rijpingsvaten
Rijpingsvaten worden voornamelijk gebruikt voor de rijping na de gisting, opslag bij lage temperatuur en het stabiliseren van bier. Of er aparte rijpingsvaten nodig zijn, hangt af van het productieproces en de noodzaak om de doorloopsnelheid van de gistingsvaten op peil te houden.
Als fermentatietanks ook geschikt zijn voor rijping zonder dat dit ten koste gaat van de daaropvolgende productie, kan het aantal speciale rijpingstanks worden verminderd.
Voor brouwerijen met langere rijpingsperiodes, een hoge druk op de doorloopsnelheid van de gistingstanks of waar aparte productverwerking vereist is, kunnen speciale rijpingstanks de productieflexibiliteit vergroten.
Heldere Biertanks
Bright-biertanks worden gebruikt om bier op te slaan dat aan de vereiste kwaliteitsnormen voldoet, in afwachting van verdere verwerking of verpakking. Ze vormen een noodzakelijke buffer tussen de filtratie- en verpakkingsprocessen.
Bij het bepalen van de capaciteit en de hoeveelheden moet rekening worden gehouden met de verwerkingsvolumes per batch, de snelheid van de verpakkingslijn, de bedrijfsuren, de frequentie van productwisselingen en de reinigingscycli. Dankzij meerdere tanks voor helder bier kunnen brouwerijen hun verpakkingsactiviteiten flexibeler inplannen en stilstandtijd verminderen die wordt veroorzaakt door het wachten op bier of het wisselen van producten.
De exacte locatie van de tanks voor helder bier hangt af van de processtroom. In een systeem waarin het bier bijvoorbeeld na filtratie in de tanks terechtkomt, is de heldere biertanks worden doorgaans stroomafwaarts van het filtersysteem geïnstalleerd.
Hoe bepaal je de tankinhoud en het aantal tanks?
De sleutel tot het ontwerp van tanks ligt in het voldoen aan de eisen op het gebied van productiestroom en procesverblijftijden, waarbij rekening moet worden gehouden met vulpercentages, reinigingstijd, onderhoud van de apparatuur en productieschommelingen.
Capaciteit van de gistingstank
Het totale benodigde werkvolume voor het fermentatiesysteem kan in eerste instantie worden geschat aan de hand van de gemiddelde dagelijkse toevoer van wort en de gemiddelde bezettingsduur van de tank:
Vereist werkvolume voor de gisting = Gemiddelde dagelijkse toevoer van wort × Gemiddelde bezettingsduur van de tank
Stel bijvoorbeeld dat een brouwerij dagelijks 20.000 liter wort in haar gistingssysteem overbrengt, met een gemiddelde verblijfsduur in de tank van 14 dagen.
De berekening is: 20.000 × 14 = 280.000 liter, oftewel 280 m³.
Dit betekent dat het fermentatiesysteem een totaal werkvolume van ongeveer 280 m³ nodig heeft. Als elke fermentatietank een effectief werkvolume van 20.000 liter heeft, zijn er theoretisch 14 tanks nodig.
Het is belangrijk op te merken dat 280 m³ het totale werkvolume aangeeft, en niet het geometrische brutovolume van de tanks. Bij de daadwerkelijke keuze van de apparatuur moet ook rekening worden gehouden met de vrije ruimte tijdens de gisting, het wortvolume per batch, de reinigings- en onderhoudsschema’s van de tanks en de timing van het vullen en legen van verschillende batches. Bij het selecteren van tanks op basis van het nominale brutovolume moet het benodigde volume worden aangepast aan de werkelijke vulgraad.
Bovendien moet het aantal gistingstanks afgestemd zijn op het geplande productieschema en de vereisten voor een continue toevoer van wort. Het berekenen van het totale volume alleen geeft mogelijk geen nauwkeurig beeld van het werkelijke aantal tanks dat nodig is bij een specifieke batchplanning.
Capaciteit van de rijpingstank en de tank voor helder bier
Het benodigde werkvolume van de rijpingstank kan in eerste instantie worden geschat aan de hand van de volgende formule:
Vereist werkvolume van de rijpingstank = Gemiddeld dagelijks biervolume dat de rijpingstank binnenkomt × Gemiddelde rijpingstijd
Als er bijvoorbeeld dagelijks 20.000 liter bier in de rijpingsfase terechtkomt en de gemiddelde rijpingstijd vijf dagen bedraagt, bedraagt het geschatte benodigde werkvolume: 20.000 × 5 = 100.000 liter, oftewel 100 m³.
Bij het bepalen van de capaciteit van een helderbiertank moet rekening worden gehouden met de daadwerkelijke buffercapaciteit die nodig is vóór het verpakken. Bij productie in batches moet bij de berekening rekening worden gehouden met het volume van elke batch, de verpakkingsduur, de planning van de verpakkingslijn en de frequentie waarmee van product wordt gewisseld. Bij continu werkende systemen kan de benodigde capaciteit worden geschat op basis van het gemiddelde debiet en de gewenste buffertijd.
Rijpingstanks en helderbiertanks hebben verschillende doeleinden en verschillende omloopsnelheden. Hun capaciteiten moeten daarom afzonderlijk worden berekend, in plaats van dezelfde configuratieformule zonder aanpassing te gebruiken.
Capaciteit van de warmwatertank en de koudwatertank
De capaciteit van de warmwatertank moet worden bepaald op basis van de piekvraag naar water voor het maischen, het filteren en het reinigen, waarbij aanvullende controle plaatsvindt op basis van het verwarmingsvermogen, de aanvulsnelheden en de intervallen tussen het watergebruik.
Koudwatertanks of opslagtanks voor gekoeld water moeten worden ontworpen op basis van de warmtebelasting bij het koelen van het wort, de debieten van de koelmedia, de toegestane temperatuurstijgingen en het continue koelvermogen van het koelsysteem.
Bij productielijnen met een hoge capaciteit moet bijzondere aandacht worden besteed aan een geconcentreerde vraag gedurende korte periodes. Het voldoen aan het totale dagelijkse waterverbruik of de koelbehoeften garandeert niet noodzakelijkerwijs een stabiele toevoer tijdens piekvraag. Zowel de opslagcapaciteit als de continue verwerkingscapaciteit van de ondersteunende apparatuur moeten worden gecontroleerd.
Hoe tankmaterialen en -constructies te kiezen
Bij de keuze van een tank gaat het om meer dan alleen de inhoud. Er moet ook rekening worden gehouden met hygiëne-eisen, de eigenschappen van de verwerkte stoffen, bedrijfstemperaturen, drukomstandigheden en de exploitatiekosten op lange termijn.
Materiaalkeuze
Roestvrij staal wordt veelvuldig gebruikt in apparatuur voor de bierproductie. Roestvrij staal van de kwaliteit 304 is geschikt voor veel standaard procestoepassingen, terwijl roestvrij staal van de kwaliteit 316L in aanmerking kan komen voor specifieke corrosieve omgevingen of strengere proceseisen. De uiteindelijke keuze moet worden gebaseerd op de procesmedia, reinigingsmiddelen en de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden.
Hygiëne en schoonmaak
Het binnenoppervlak, de lasnaden, de aansluitingen en de afvoersystemen van de tank moeten zo worden ontworpen dat ze effectief kunnen worden gereinigd, waarbij restvloeistof en plekken waar verontreiniging zich zou kunnen ophopen tot een minimum worden beperkt.
Bij systemen waarvoor Clean-in-Place (CIP)-procedures vereist zijn, moeten ook de reinigingssproeisystemen, leidingen en afvoerinstallaties op de juiste wijze worden geconfigureerd.
Isolatie en temperatuurregeling
Warmwaterreservoirs moeten worden voorzien van geschikte isolatie, afgestemd op de vereiste warmtebehoudcapaciteit. Gistings- en rijpingsvaten moeten worden uitgerust met koelmantels en temperatuurregelsystemen die geschikt zijn voor de respectieve procestemperaturen.
Druk en veiligheid
Voor tanks die zijn ontworpen om onder druk te functioneren, moeten de ontwerp-, fabricage- en inspectieprocessen voldoen aan de geldende voorschriften en normen, op basis van de ontwerpdruk en de bedrijfsomstandigheden. Daarnaast moeten er geschikte drukbewakings- en veiligheidsvoorzieningen worden geïnstalleerd.
Automatisering
Afhankelijk van de productie-eisen kunnen tanks worden uitgerust met niveau-, temperatuur- en druksensoren, evenals automatische kleppen. Deze functies dragen bij aan een betere materiaalplanning, temperatuurregeling en bewaking van de status van de apparatuur, waardoor de algehele efficiëntie van het productiebeheer toeneemt.
Hoe de indeling van de tank en de bijbehorende systemen te optimaliseren
Een goed doordachte indeling van de tanks kan de transportafstanden verkorten, de wachttijden tijdens het gebruik verminderen en mogelijkheden bieden voor toekomstige capaciteitsuitbreiding.
Ten eerste: productieruimtes voor het brouwen, gisten en rijpen, filtratie, en de verpakking moet worden afgestemd op de daadwerkelijke processtroom. Er moet rekening worden gehouden met de tracé’s van de leidingen, de vrije ruimte rond de apparatuur, de afwateringsomstandigheden en de toegankelijkheid voor onderhoud, om onnodige transport- en onderhoudskosten als gevolg van een slechte indeling te voorkomen.
Ten tweede moet er een schema voor het gebruik en de reiniging van tanks worden opgesteld om de productiestatus, de voortgang van de reiniging en de beschikbaarheid van elke tank duidelijk vast te leggen. Voor brouwerijen die meerdere biersoorten produceren, kan het optimaliseren van de batchplanning en de toewijzing van tanks de stilstandtijd van apparatuur als gevolg van productwisselingen verminderen.
Ten slotte moet elke uitbreiding van de tankcapaciteit worden beoordeeld in samenhang met de bijbehorende infrastructuur, waaronder koelsystemen, CIP-reinigingssystemen, pompen, leidingen, het beheer van kooldioxide en afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Alleen wanneer de verwerkingscapaciteiten van alle fasen goed op elkaar zijn afgestemd, kunnen extra tanks leiden tot een daadwerkelijke toename van de productiecapaciteit.
Kies de juiste tankconfiguratie om de uitbreiding van de brouwerij te ondersteunen
Het configureren van tanks voor een brouwerij met een hoge capaciteit is niet simpelweg een kwestie van meer apparatuur toevoegen. Het doel is om een goed op elkaar afgestemd, efficiënt en schaalbaar tanksysteem op te zetten op basis van het beoogde productievolume, de procesduur, de batchplanning en de doorloopsnelheid van de apparatuur.
Een goed ontworpen configuratie moet voldoen aan de huidige productie-eisen en tegelijkertijd stilstand van apparatuur en onnodige kapitaalinvesteringen voorkomen. Daarnaast moet deze voldoende flexibiliteit bieden voor toekomstige productwijzigingen en capaciteitsuitbreidingen.
Als u van plan bent een nieuwe brouwerij op te zetten, de bestaande productiecapaciteit uit te breiden of de brouwapparatuur te moderniseren, Tiantai Wij kunnen op maat gemaakte brouwapparatuur en oplossingen voor tankconfiguraties leveren, afgestemd op uw beoogde productievolume, biersoorten, productieprocessen en de omstandigheden in uw fabriek. Onze oplossingen zijn ontworpen om brouwerijen te helpen hun investeringen in apparatuur te optimaliseren, de productie-efficiëntie te verbeteren en een stabiele bedrijfsvoering te waarborgen, terwijl ze tegelijkertijd toekomstige uitbreidingen ondersteunen.
