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Der klassische Weg zu mehr Produktvielfalt führt schnell zu höherer Komplexität. Zusätzliche Rezepturen erfordern mehr Produktionsplanung, Tankkapazität und Reinigung sowie häufig eigene Prozessschritte. Besonders in bestehenden Brauereien stößt dieses Prinzip an Grenzen: Platz ist knapp, zusätzliche Tanks kosten Geld, und eine größere Produktpalette bedeutet häufig kleinere Chargen und mehr Produktwechsel.
Dabei lässt sich die Frage auch anders stellen: Muss jede Produktvariante tatsächlich schon früh im Prozess vollständig ausgeprägt sein?
Genau hier setzt die späte Produktdifferenzierung an. Statt viele fertige Biere über längere Zeit in separaten Bright Beer Tanks vorzuhalten, arbeitet die Brauerei mit einer kleineren Zahl von Basisprodukten. Die endgültige Produktdifferenzierung erfolgt erst näher an der Abfüllung. Entscheidend dafür ist, dass sich die einzelnen Produktströme auch unter wechselnden Betriebsbedingungen sehr genau und reproduzierbar regeln lassen.
Warum die Ventilregelung plötzlich strategisch wird
Übliche pneumatisch betriebene Prozessventile öffnen und schließen Verbindungen zwischen Prozesslinien zuverlässig. Höhere Anforderungen entstehen, wenn ein Ventil zusätzlich sehr präzise regeln soll.
GEA Hydract nutzt dafür ein geschlossenes hydraulisches System. Als Medium dienen aufbereitetes Wasser beziehungsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch. Weil Flüssigkeit im Gegensatz zu Druckluft praktisch nicht komprimierbar ist, kann der Ventilantrieb eine definierte Ventilposition auch bei veränderlichem Prozessdruck stabil halten.
Die Regelung reagiert innerhalb von rund 0,5 s; die Positioniergenauigkeit am Ventilsitz liegt bei ±0,03 mm. Entscheidend ist weniger der Wert selbst als seine Wirkung im Prozess: Auch bei schwankendem Durchsatz und Druck lassen sich mehrere Produktströme kontinuierlich auf ein definiertes Mischungsverhältnis regeln.
Messungen aus dem industriellen Einsatz zeigen, dass sich beim kontinuierlichen Blending Brix, Alkoholgehalt und CO2 auch bei deutlichen Veränderungen des Durchsatzes stabil halten lassen. Damit kann eine Ventilmatrix zusätzliche Regelaufgaben übernehmen, für die sonst separate Misch- oder Pufferstufen erforderlich sein können.
39 Biere müssen nicht 39 Produktzustände im Tank bedeuten
Welche Konsequenzen das haben kann, zeigt die Brauerei von Carlsberg in Fredericia. Dort wurde die wasserhydraulische Ventiltechnik über mehrere Entwicklungsprojekte hinweg im industriellen Betrieb erprobt und weiterentwickelt. Inzwischen sind dort mehr als 700 hydraulisch betätigte Ventile installiert.
Für die Produktionslogik ist vor allem das Inline-Blending interessant. High-Gravity-Biere beziehungsweise Basisbiere werden aus mehreren Tanks kontinuierlich miteinander und mit weiteren Komponenten verschnitten und anschließend Richtung Abfüllung geführt. Die Doppelsitzventile in der BBT-Matrix übernehmen dabei gleichzeitig eine Regelungsfunktion.
Die Zahlen aus dem Carlsberg-Konzept zeigen die Größenordnung: Im traditionellen Aufbau wurden 39 Bierprodukte in 26 Bright Beer Tanks vorgehalten. Der durchschnittliche Füllgrad lag bei 54 Prozent. In dem auf später Produktdifferenzierung basierenden Konzept werden nur noch acht bis zehn unterschiedliche Produktzustände in den BBTs benötigt. Der rechnerische Tankbedarf sinkt auf 14, der durchschnittliche Füllgrad steigt auf 90 Prozent.
Auch die Zeitachse verändert sich. Zwischen Herstellung und Abfüllung lagen im klassischen Konzept Wochen. Mit später Differenzierung lassen sich Produkte innerhalb von Stunden bereitstellen. Die berechneten BBT-Reinigungskosten sinken zugleich um 46 bis 65 Prozent. Die effektive Tankkapazität steigt je nach Betrachtung um 86 bis 160 Prozent.
Das geht weit über die Optimierung der Ventiltechnik hinaus: Die Technologie erweitert die Möglichkeiten der Prozessgestaltung grundlegend.
Von der Prognose zur stärker bedarfsorientierten Produktion
Besonders deutlich wird das bei saisonalen Produkten. Eine Brauerei, die beispielsweise ein Weihnachtsbier Wochen vor dem eigentlichen Verkauf produzieren muss, braucht eine Absatzprognose. Produziert sie zu viel, bindet das Produkt Tank- und Lagerkapazität. Produziert sie zu wenig, lässt sich kurzfristig kaum nachsteuern.
Bei später Produktdifferenzierung kann sich diese Logik verschieben. Ein größerer Anteil der Produktion bleibt länger als universell einsetzbares Basisprodukt verfügbar. Erst wenn der konkrete Bedarf an einer Variante feststeht, entsteht das Endprodukt.
Frederik Wellendorph, Director Sales und Experte für Hydract bei GEA, beschreibt für Carlsberg genau diesen Effekt: Zusätzliche Mengen eines saisonalen Produktes lassen sich durch das späte Blending innerhalb von Stunden bereitstellen.
Damit wird Produktflexibilität zu einer Kapazitätsfrage. Weniger fertige Varianten blockieren weniger Tanks. Gleichzeitig sinkt das Risiko, auf Basis unsicherer Prognosen zu viel Fertigprodukt zu erzeugen.
Weniger Druckluft, deutlich weniger Strom
Der hydraulische Antrieb wirkt sich zugleich auf den Energiebedarf aus. Pneumatische Ventile benötigen Druckluft, deren Erzeugung über Kompressoren elektrisch vergleichsweise energieintensiv ist. Das Hydract-System versorgt die Antriebe dagegen über eine kompakte hydraulische Pumpeneinheit (2,2 kW) und einen geschlossenen Vor- und Rücklauf.
Für den Einsatz bei Carlsberg weist GEA eine Reduktion des elektrischen Energieverbrauchs für die Ventilantriebe von mehr als 95 Prozent aus. Die zugrunde liegenden Daten entsprechen einer Einsparung von rund 5.700 Kilowattstunden pro Tag im betrachteten System.
Bei Greenfield-Anlagen kann ein weiterer Effekt hinzukommen: Wenn große Ventilbestände keine Druckluft mehr benötigen, lassen sich die Kompressoren und das zugehörige Druckluftnetz kleiner dimensionieren. Damit sinkt auch der Aufwand für Infrastruktur und mögliche Leckagen.
Hydraulik und Pneumatik: Kombination nach Anwendung
Hydract lässt sich sowohl als durchgängige Antriebstechnologie als auch gemeinsam mit pneumatischen Ventilantrieben einsetzen. Welche Architektur passt, hängt von der jeweiligen Anwendung, dem Anlagenkonzept und den betrieblichen Zielen ab. Carlsberg nutzt beide Technologien parallel in derselben Anlage.
Damit eröffnet Hydract mehrere Wege: Brauereien können eine Anlage vollständig hydraulisch auslegen, bestehende Bereiche schrittweise umrüsten oder hydraulische und pneumatische Antriebe gezielt kombinieren. Hydract kommt nicht nur für einzelne Regelaufgaben infrage. Die Technologie kann überall dort einen Mehrwert schaffen, wo präzise Positionierung, ein niedriger Energiebedarf oder der Verzicht auf ein umfangreiches Druckluftnetz für das Anlagenkonzept relevant sind.
Für die wirtschaftliche Bewertung zählt deshalb nicht ein pauschales Entweder-oder, sondern die passende Lösung für den konkreten Prozess. Für einfache Routing- oder Utility-Aufgaben bleibt Pneumatik deshalb in vielen Fällen eine sinnvolle Lösung. Hydraulische Ventilantriebe erfordern eine andere Investitions- und Automatisierungsplanung als pneumatische Systeme. Dem stehen je nach Anwendung Vorteile bei Regelgenauigkeit, Energieverbrauch, Anlageninfrastruktur und Prozessflexibilität gegenüber. Wellendorph empfiehlt daher, beide Technologien ohne vorgegebene Rangfolge zu bewerten und das Gesamtkonzept an den Anforderungen der jeweiligen Anlage auszurichten.
Die wichtigste Frage lautet: Wann entsteht das fertige Produkt?
Für Brauereien liegt die Bedeutung der Technologie deshalb nicht allein im Wechsel des Antriebsmediums. Eine präzise Ventilregelung erweitert die Möglichkeiten, Prozesse und Anlagenarchitekturen zu gestalten.
Bastian Tolle, Head of Business Development & Digitalization bei GEAs Business Unit Valve & Pumps, beschreibt den Effekt über die Anlagenplanung: „Wenn Produktvarianten später entstehen, lassen sich bestehende Tanks besser auslasten. Bei neuen Anlagen kann dieselbe Logik den notwendigen Tank- und Pufferbestand bereits im Engineering reduzieren. Die Plattform von Varivent erhält damit eine zusätzliche Option für Anwendungen, bei denen Regelgenauigkeit unmittelbar in Kapazität und Flexibilität übersetzt werden kann.“
Das Carlsberg-Beispiel macht sichtbar, welche Größenordnung dahinter liegen kann. Eine Ventiltechnologie allein produziert kein zusätzliches Bier. Sie kann aber verändern, wann ein Bier zu einer bestimmten Variante wird, wie lange dafür Tankvolumen gebunden ist und wie viele unterschiedliche Fertigprodukte gleichzeitig vorgehalten werden müssen.
Genau darin steckt der interessante Perspektivwechsel: Zusätzliche Kapazität muss nicht zwangsläufig durch zusätzliche Behälter entstehen. Manchmal entsteht sie dadurch, dass eine bestehende Anlage ihre Produkte später festlegt.
