Jul 25, 20257 min read

DrinkTank – für mehr Digitalisierung in der Getränkeindustrie

Die Getränkeindustrie verspürt Durst – und zwar nach intelligenten und nutzenstiftenden Lösungen, mit denen die digitale Transformation in der Branche vorangetrieben werden kann. Der „DrinkTank“ ist ein unabhängiges Netzwerk von Firmen und Institutionen, die sich zusammengetan haben, um genau das zu leisten. Lesen Sie hier, was es damit auf sich hat – und welche Rolle KSB darin spielt.

Getränke 4.0: Eine ganze Branche muss digitaler werden!

Hopfen, Malz, Hefe, Wasser und … Computerchips? Früher reichten vier Zutaten, um daraus die verschiedensten Biersorten zu produzieren. Aber die Zeiten ändern sich: Wer heute im Getränkemarkt bestehen möchte, muss sich zum Teil neu erfinden – und benötigt dafür die Vorteile der Digitalisierung.

Denn Konsumtrends und Nachfrage wechseln immer schneller, Produktionsprozesse gestalten sich komplexer, gleichzeitig steigen die Rohstoffpreise, gesetzliche Vorgaben verschärfen sich und: Der Fokus richtet sich zunehmend auf Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein. Insgesamt ergibt sich daraus eine Lage, in der digitale Lösungen und Anwendungen nicht nur als Chance, sondern als unverzichtbare Notwendigkeit begriffen werden sollten.

Netzwerk für mehr Digitalisierung: der „DrinkTank“

Aber wie kann die digitale Revolution auch in der häufig recht traditionell aufgestellten Getränke- und Brau-Industrie Einzug halten? Um diese Frage zu beantworten hat sich unter der Initiative der Universität Siegen der sogenannte „DrinkTank“ gegründet. Dabei handelt es sich um ein unabhängiges Netzwerk, bestehend aus der „SDFS Smarte Demonstrationsfabrik Siegen“ sowie etwa einem Dutzend angesehener Unternehmen und Institutionen.

Ein starkes Netzwerk lebt von seinen starken Partnern

Für den DrinkTank konnte eine ganze Reihe kompetenter Partner gewonnen werden. Alle Teilnehmenden stammen entweder selbst direkt aus der Branche, agieren als Dienstleister oder sind als Zulieferer für Anlagen und (Digital-)Systeme eng mit der Branche verbunden.

TUM School of Life Sciences, die Technische Universität München
Mensch und Maschine, ein führender Anbieter von Computer Aided Design, Manufacturing und Building
Kaspar Schulz, der weltweit älteste Hersteller von Brauereimaschinen
VLB Berlin, die Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin
Kieselmann Fluid Process Group, ein Zusammenschluss von Unternehmen aus dem Anlagenbau und der Komponentenfertigung
Krombacher, eine der führenden Premium-Brauereien Deutschlands
Micro Matic, Marktführer für Zapfköpfe, Fittinge und Schanksysteme für die Getränkeindustrie
ifm electronic, Entwickler und Produzent von Sensoren, Steuerungen, Software und Systemen für die industrielle Automatisierung und Digitalisierung
pmdtechnologies ag, der weltweit führende Anbieter von 3D-Bildsensortechnologien auf Basis des Time-of-Flight Prinzips
Doemens, das private Ausbildungs- und Beratungsinstitut für die Brau-, Getränke- und Lebensmittelindustrie

KSB als Hersteller von Pumpen und Armaturen für alle Haupt- und Sekundärprozesse in der Herstellung von Getränken spielt in diesem Netzwerk eine ganz zentrale Rolle. Denn zum einen kann KSB hier ganz allgemein sein über viele Jahrzehnte gewachsenes Branchen-Know-how einbringen und zum anderen sieht sich KSB gerade im Bereich der Digitalisierung als Technologie-Vorreiter. KSB hat schon heute eine ganze Reihe digitaler Lösungen im Portfolio, die sich im täglichen Gebrauch bewähren – ob digitales Monitoring via KSB Guard, das Drehzahlregelsystem PumpDrive oder die neue EtaLine Pro mit digitaler Steuerungstechnik.

Der DrinkTank zu Gast bei ifm electronic — Am Ende eines anstrengenden aber erfolgreichen Tags: Die Teilnehmer des DrinkTanks bei Ihrer Zusammenkunft zu Gast beim Sensor-Hersteller ifm electronic.

Was möchte der DrinkTank erreichen?

Dass die Getränkeindustrie sich digitaler aufstellen muss, ist nahezu branchenweit akzeptierter Konsens. Aber viele Unternehmen zögern noch bei der konkreten Umsetzung, denn die Hürden erscheinen häufig allzu hoch. Und Gelder sowie Ressourcen wollen zielgerichtet und nachhaltig investiert werden. Der DrinkTank hat sich gegründet, um die Herausforderungen und Probleme beim Einstieg in die Digitalisierung zu identifizieren und praxistaugliche Lösungen zu entwickeln – über möglichst alle Stufen des Herstellungsprozesses hinweg. Dafür teilt sich der DrinkTank in zwei Segmente auf:

Der Arbeitskreis
Alle Teilnehmenden des DrinkTanks treffen sich regelmäßig dreimal im Jahr zum zielgerichteten Informationsaustausch, für Workshops und um gemeinsam neue Impulse und Projektideen zu generieren.
Das Real-Labor
Um die erdachten Ideen und Konzepte möglichst verlustfrei und praxisnah zu testen, wird derzeit eine kleine 10hl-Versuchsbrauerei gebaut.

Die Versuchsbrauerei zeigt konkret, wie es klappen kann

Auf dem Campus Buschhütten wird bis Anfang 2024 Jahres eine Mini-Brauerei mit einer Kapazität von 10 hl als Demonstrator und Testumgebung für neue Prozesse und Technologien geschaffen. Sie dient als „Spielwiese“ für die teilnehmenden Unternehmen, um hier die Mehrwerte der digitalen Transformation in der Produktion zu demonstrieren. An der Brauanlage werden darüber hinaus Anwendungen der künstlichen Intelligenz erforscht und erlebbar gemacht sowie reale Testprodukte unter marktwirtschaftlichen Bedingungen in Richtung Effizienz und Nachhaltigkeit hergestellt. Ihren Nutzen wird die Versuchsbrauerei in Kürze an zwei verschiedenen Studien-Projekten unter Beweis stellen:

Beispielhafte Versuchsbrauerei — So soll sie aussehen, wenn sie Anfang 2024 fertiggestellt wird: die 10hl-Versuchsbrauerei des DrinkTanks zum Testen, Forschen und Ausprobieren.

1. Wie lassen sich Tanks effizienter reinigen?

Die Ausgangssituation

Im Augenblick basiert die Reinigungsdauer von Produkt-Tanks auf Erfahrungswerten und optische Kontrollen der Mitarbeiter. Anschließend findet eine Analyse statt um zu vermeiden, dass sich Reinigungsmittelrückstände im Produkt finden. Optische Kontrollen mithilfe Kameras fehlen, genauso wie eine inline-klinisch-physikalische Erfassung. Auch eine Analyse der Reinigungslauge wird nicht durchgeführt, um den Reinigungsgrad zu messen. Gleichzeitig ist die Reinigung ressourcen- und energieintensiv. Frage: Wir lässt sich die Reinigung mithilfe von intelligenter Sensorik effizienter gestalten?

Das Vorgehen

Das Projektteam wird zunächst ein Konzept erarbeiten, um zu definieren, welche Daten im Reinigungsprozess relevant sind, an welchen Stellen diese gemessen werden können und welche Sensorik hierzu eingesetzt oder entwickelt werden muss. Anschließend erfolgt die Umsetzung an einem Tank der Versuchsbrauerei inkl. Vergleich mit der herkömmlichen Reinigung. Nach erfolgreicher Validierung soll die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Großanlagen sichergestellt werden

Das erwartete Ergebnis

Durch die Optimierung der Tankreinigung soll eine höhere Verfügbarkeit des Tanks erreicht werden. Gleichzeitig sollen weniger Energie, Wasser und Reinigungsmittel für die Reinigung aufgewendet werden und die Reinigung des Tanks soll nachverfolgbar dokumentiert werden können.

2. Wie lassen sich Energieverbräuche präziser überwachen?

Die Ausgangssituation

Für eine optimale Prozessanalyse und -optimierung ist es wichtig zu wissen, wo genau wieviel Energie benötigt und verbraucht wird. Das Problem ist aber: Verbräuche werden meist „global“ über den gesamten Prozess hinweg gemessen, „lokale“ Ergebnisse werden meist nicht erhoben.

Das Vorgehen

Das Projektteam wird hierzu ein strukturiertes Vorgehen beim Energiemonitoring verwenden. Zunächst erfolgt die Prozessmodellierung, um den Energieverbrauch zu verstehen. Anschließend werden vorhandene Messgrößen genutzt und neue Messpunkte definiert. Genaue Prognosen ermöglichen eine Planung der Ressourcenallokation und der künftigen Energieverbrauchstrends. Durch Wechselwirkungsmodellierung werden Auswirkungen verschiedener Maßnahmen analysiert und schließlich erfolgt die Prozesssteuerung, um den Energieverbrauch zu optimieren und Einsparungen zu erzielen.

Das erwartete Ergebnis

Mittels Energie-Monitorings erwarten die Partner, dass sich der Energieverbrauch im Brauprozess durch die intelligente Steuerung der Energieströme senken lässt. Im Detail lassen sich die Potenziale zurückführen auf die folgenden Punkte:

Methodik zur Identifikation relevanter Verbraucher und deren Zusammenwirken
Nutzung der Daten als Prognosewerkzeug
Feinplanungsalgorithmus

Zusammenfassung

Um die digitale Transformation in der Getränkebranche zu forcieren haben sich gut ein Dutzend Unternehmen und Institutionen unter der Leitung der Universität Siegen zusammengetan und das Netzwerk „DrinkTank“ gegründet. Neben regelmäßigen Zusammenkünften soll vor allem eine kleine Versuchsbrauerei dazu beitragen, Ideen, Lösungen und Konzepte unter Realbedingungen zu testen und weiterzuentwickeln.

Vitachrom

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Service-friendly non-self-priming single-stage hygienic close-coupled pump in back pull-out design with magnetless KSB SuPremE motor (exception: motor sizes 0.55 kW / 0.75 kW with 1500 rpm are designed with permanent magnets) of efficiency class IE4/IE5 and PumpDrive variable speed system. The pump features a semi-open impeller and electropolished surfaces. It is very easy to clean by CIP/SIP thanks to its almost complete lack of dead volume or narrow clearances. Its wetted components are made of 1.4404/1.4409 (AISI 316L/CF3M) stainless steel. All materials comply with FDA standards and EN 1935/2004. ATEX-compliant version available.

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Vitalobe

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Sturdy rotary lobe pump in hygienic design, bi-directional operation possible, horizontal or vertical orientation of connections. Hygienic design, excellent CIP/SIP compatibility due to its almost complete lack of dead volume or narrow clearances. All wetted components made of 1.4404/1.4409 (AISI 316L/CF3M) stainless steel; various rotor types, shaft seals and process connections available. Installed as a pump set with gear unit and standardised motor. Vitalobe is EHEDG-certified. The pump elastomers comply with the FDA standards and EN 1935/2004. Accessories include a trolley, a heatable casing or casing cover and a pressure relief arrangement. ATEX-compliant version available.

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Movitec

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Multistage vertical high-pressure centrifugal pump in ring-section design with suction and discharge nozzles of identical nominal diameters arranged opposite to each other (in-line design), close-coupled. With KSB SuPremE, a magnetless synchronous reluctance motor (exception: motor sizes 0.55 kW / 0.75 kW with 1500 rpm are designed with permanent magnets) of efficiency class IE4/IE5 to IEC TS 60034-30-2:2016, for operation on a KSB PumpDrive 2 or KSB PumpDrive 2 Eco variable speed system without rotor position sensors. Motor mounting points in accordance with EN 50347, envelope dimensions in accordance with DIN V 42673 (07-2011). ATEX-compliant version available.

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Etabloc/Etabloc Pro/Etabloc MyFlow

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Single-stage volute casing pump in close-coupled design, with ratings to EN 733, with IEC-compatible power drive system comprising PumpDrive 2 and KSB SuPremE® motor or PumpDrive 3 (efficiency class IE4/IE5 to IEC TS 60034-2-3:2016) and motor-integrated frequency inverter. Shaft fitted with a replaceable shaft sleeve in the shaft seal area. Volute casing and casing cover with replaceable casing wear rings. Volute casing with integrally cast pump feet for variants B, C and S. Motor mounting points in accordance with IEC 60072, envelope dimensions in accordance with DIN V 42673 (07-2011). ATEX-compliant version available. Well ahead of the ErP Directive's efficiency requirements.

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ISORIA 10/16

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Centred-disc butterfly valve with ISO 5211 compliant square shaft end, sealed by elastomer liner, with lever or manual gearbox, pneumatic, electric or hydraulic actuator. Wafer-type body (T1), semi-lug body (T2), full-lug body (T4) or U-section body with flat faces (T5). Body types T2 and T4 are suitable for downstream dismantling and dead-end service with counterflange. Connections to EN, ASME, JIS.

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BOA-H

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Bellows-type globe valve to DIN/EN with flanged ends, with on/off disc or throttling plug, standard position indicator with colour coding for identification of valve design, replaceable valve disc; bellows protected when valve is in fully open position; seat/disc interface made of wear and corrosion resistant chrome steel or chrome nickel steel.

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HERA-BD

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Knife gate valve to DIN/EN with wafer-type single-piece or two-piece body made of nodular cast iron, bi-directional, with gland packing, non-rising stem, corrosion-protected by epoxy coating.

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