Ventile in Brauereien

Für jeden Brauereibetrieb ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Bier bei Bedarf fließt bzw. nicht fließt. Um dies zu erreichen, werden Ventile eingesetzt, die als Ein-Aus-Schalter einer Brauerei gelten. Ganz gleich, ob Sie ein Sudhaus oder eine selbstgebaute Anlage haben, die genaue Steuerung des Durchflusses zwischen den Tanks und den einzelnen Braustufen gewährleistet eine hohe Bierqualität. Die Kenntnis der verschiedenen Ventile, die in Brauereien verwendet werden, und die Auswahl der richtigen Ventile für jeden Durchflusstyp sorgen dafür, dass Ihr Bier sauber, gleichmäßig und mit dem beabsichtigten Geschmack für die Massen genossen werden kann.

Was ist ein Ventil?

Ein Ventil ist ein mechanisches Bauteil, das eine Flüssigkeit, ein Gemisch oder ein Gas (oft als Medium bezeichnet) steuert und regelt, indem es den Durchflussweg öffnet, teilweise öffnet oder schließt. Der Durchfluss bewegt sich durch das Ventil von einem Bereich mit hohem Druck zu einem Bereich mit niedrigem Druck, andernfalls wird er in der vorgesehenen Richtung durchgepumpt. Je nach den Durchflusseigenschaften (Medium, Viskosität, Temperatur usw.) sind bestimmte Ventiltypen besser geeignet als andere. Das Verfahren zur Steuerung des Ventils und die internen mechanischen Komponenten sind von einem Ventiltyp zum anderen unterschiedlich. So wird beispielsweise für die Regulierung einer Gasleitung ein anderes Ventil verwendet (Nadel- oder Kugelventil) als für eine Bierleitung (Absperrklappe).

Automatisch vs. manuell

Die Steuerung eines Ventils kann manuell oder automatisch erfolgen, je nachdem, wie ausgeklügelt die Brauerei, das Ventil und die Elektronik sind. In der Regel haben handwerkliche Brauereien oder Heimbrauereien manuelle Ventile. Diese werden durch einfaches Drehen eines Hebels oder Knopfes von der geschlossenen (senkrecht zum Rohr) in die offene (parallel zum Rohr) Position gesteuert. Eine Absperrklappe oder ein Kugelhahn ist einfach zu bedienen, und aufgrund der 90-Grad-Bewegung ist es einfach, eine optische Anzeige für offen oder geschlossen zu erhalten. Oft gibt es Verriegelungsmechanismen, um das Ventil in der gewünschten Position zu fixieren. Die Verriegelungsmechanismen können unterschiedlich sein, bestehen aber häufig aus einem Zuggriff, einem Positionsgriff oder einem Sicherungsschieber für eine Mutter. Automatische Ventile werden entweder elektrisch oder pneumatisch gesteuert und sind häufig an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) angeschlossen. Dadurch erhält der Brauer die volle Kontrolle über das Sudhaus von einer zentralen Stelle aus, und der gesamte Brauprozess kann automatisiert werden.

Direkt- versus Versorgungsventile

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden Ventile in zwei verschiedene Klassen eingeteilt: Ventile für den direkten Kontakt und Ventile für die Versorgung. Ein Ventil mit direktem Kontakt kommt während des Brauprozesses direkt mit dem Getränk in Berührung (ein Beispiel dafür ist der Abfüllarm). Ein Versorgungsventil kommt nicht direkt mit dem Produkt in Berührung (ein Beispiel ist ein Gasventil für einen Brenner). Die Kenntnis der Stufe, in der ein Ventil eingesetzt wird, hilft bei der Bestimmung der Art des Ventils, des benötigten Materials und der Frage, ob das Ventil regelmäßig gereinigt werden muss.

In Brauereien verwendete Ventiltypen

Während des gesamten Brauprozesses werden zahlreiche verschiedene Flüssigkeiten und Gase in die Tanks ein- und ausgeschleust. Je nach Stufe und Ausführung der Brauereiausrüstung werden unterschiedliche Ventile eingesetzt, um den Durchfluss korrekt und sicher zu steuern. In der Regel findet man in den Anlagen einer Brauerei eine Mischung aus Absperrklappen, Kugelventilen, Absperrschiebern, Rückschlagventilen, Nadelventilen, Membranventilen und Magnetventilen. Jedes Ventil hat seine eigenen Vor- und Nachteile für unterschiedliche Medien.

Tabelle 1: Ventile für die Brauerei

Ventil Typ	Funktionsweise	Vorteile	Benachteiligungen	Beispiel für einen Implementierungsschritt
Kugelhahn	Durch Drehen des Ventilgriffs wird eine Drehkugel (mit einer Bohrung) zum Öffnen/Schließen des Ventils in Bewegung gesetzt.	Ungehinderter Durchfluss, geringer Druckabfall, gute Abdichtung und Langlebigkeit	Mögliche hygienische Probleme durch die schwimmende Kugel	Gasleitungen, Karbonisierungsstein, Wasserleitung oder für dickere Medien (Würze).
Drosselklappe	Wenn der Ventilgriff gedreht wird, dreht eine Spindel im Inneren die Scheibe oder den Zwischenring von der geschlossenen in die offene Position.	Gutes hygienisches Design, gute Dichtungseigenschaften und leichte Reinigung	Nicht für hohen Druck geeignet und hat einen behinderten Durchfluss durch den Schaft	Clean-in-Place (CIP)-Leitung, Abblasarm, Abfüllarm und Bodenausblasung eines Tanks.
Durchgangsventil	Wenn der Knopf aufgeschraubt wird, bewegt er den Schaft und den Stößel nach oben/unten, um ihn zu öffnen/zu schließen.	Gute strömungsregulierende Eigenschaften	Hoher Druckabfall durch den Strömungsweg	Wird häufig bei Wasserein- und -auslässen oder beim Mischen verwendet.
Absperrschieber	Durch Drehen des Knopfes wird ein Schieber oder Keil senkrecht zum Rohr nach oben/unten bewegt, um es zu öffnen/zu schließen.	Einfache Bedienung und ungehinderter Durchfluss	Schwer zu regulierender Durchfluss und nicht für Hochdruckanwendungen geeignet	Wird häufig an einem Wassereinlass/-auslass verwendet.
Magnetventil in Ruhestellung geschlossen	Eine elektrische Spule erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das den Kolben nach oben drückt, um den Durchflussweg zu öffnen. Wenn der Strom abgeschaltet wird, drückt eine Feder den Kolben zu.	Schnelle Reaktionszeit, zuverlässig und aus Sicherheitsgründen normalerweise geschlossen.	Nicht geeignet für verunreinigte oder hochviskose Strömungen	Automatisiertes Abfüllverfahren oder für Gas-/Glykolleitungen aus Sicherheitsgründen.
Nadelventil	Wenn der Griff aufgeschraubt wird, bewegt sich ein Kolben mit Nadelspitze nach oben/unten, um den Durchfluss zu steuern.	Präzise Steuerung des Durchflusses und ein hoher maximaler Druckabfall.	Mögliche hygienische Probleme aufgrund von Innengewinden	Gas- und Wasserleitungen, um eine optimale Temperatur zu erreichen.
Diaphragma	Wenn der Knopf eingedreht wird, bewegt er die Spindel und die Membran nach unten und drückt sie gegen das Ventilgehäuse.	Gute Durchflusskontrolle und eine hygienische Lösung.	Hoher Druckabfall durch den Strömungsweg	Wird häufig bei Wärmetauschern verwendet.

Überlegungen zur Ventilkonstruktion

Neben der Verwendung des richtigen Ventiltyps müssen zahlreiche konstruktive Überlegungen für dieses Ventil berücksichtigt werden, da es in einer Brauerei oft für heiße, kontaminierte Leitungen verwendet wird. Einen Vergleich zwischen Kugelhähnen und Absperrklappen finden Sie in unserem Artikel Vergleich zwischen Absperrklappen und Kugelhähnen.

Werkstoff des Ventils

Das Ventilgehäuse besteht in der Regel aus Edelstahl, da es sich bei hohen Temperaturen nicht zersetzt, aggressiven Reinigungsmitteln standhält, langlebig ist und keinen Metallgeschmack im Endprodukt hinterlässt. Für Wasserleitungen oder einen Kühlkreislauf ist auch ein Messinggehäuse geeignet. Die Ventildichtung besteht in der Regel aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer), da es Temperaturen bis zu 130 °C standhält, für höhere Temperaturen wird jedoch PTFE (Teflon) empfohlen. Erfahren Sie mehr in unserem Artikel über Materialien für Bierbrausysteme.

Ventilanschlüsse

Die drei wichtigsten Ventilanschlüsse sind Gewinde-, Flansch- und Tri-Clamp-Anschlüsse. Ein Gewindeanschluss ist die gängigste Lösung, wird aber aus hygienischer Sicht in einer Leitung mit verderblichen Flüssigkeiten nicht bevorzugt, da die Gewinde verschmutzen können und das Ventil nicht leicht aus der Leitung zu entfernen ist. Eine verschraubte Flanschverbindung ist eine sauberere Verbindung, da es keine Gewinde gibt, aber die Demontage ist zeitaufwändig. Für eine Leitung, die häufig gereinigt werden muss, wird häufig eine Tri-Clamp-Verbindung verwendet. Dies sorgt für eine gute Abdichtung zwischen den Anschlüssen und ermöglicht eine schnelle Demontage zur Reinigung des Ventils.

Reinigung der Ventile

Um zu gewährleisten, dass Ihr Endprodukt wie gewünscht ist, müssen alle Komponenten, die mit dem Produkt in Berührung kommen, häufig gereinigt werden, um eine Ablagerung von Verunreinigungen zu verhindern. In Gewinden, Windungen in Ventilen, Dichtungen, Ventilschäften und schwimmenden Kugeln können sich Verunreinigungen ansammeln, die das Endprodukt beeinträchtigen. Wenn Sie sicherstellen, dass Ihre Ventile leicht von der Anlage demontiert, vollständig zerlegt und ordnungsgemäß gereinigt werden können, ist gewährleistet, dass das Endprodukt wie angekündigt ist. Abbildung 3 zeigt zum Beispiel einen 3-teiligen Kugelhahn, der eine ordnungsgemäße Demontage und Reinigung ermöglicht.