Bir vana, yiyecek ve içeceklerin üretilme yöntemini nasıl yeniden şekillendiriyor?

Bir vana, gözden kaçırması kolay bir şeydir. Oysa bu sistemin nasıl açıldığı, kapandığı ve konumunu nasıl koruduğu, tüm üretim hattının işleyiş şeklini belirler: ne kadar üretim yapıldığı, ne kadar enerji kullandığı ve ne kadar temiz kaldığı. GEA vana portföyüne eklenen yeni bir ürün, gıda ve içecek üreticilerinin yerden, enerjiden ve sahip oldukları ekipmanlardan daha fazla verim almalarını sağlıyor.

Dünyanın bira içme şekli değişiyor. Küresel hacimler, yıllık yaklaşık 1,9 milyar hektolitre seviyesinde sabit kalarak artmayı durdurmuştur. Bunun yanı sıra, tek bir bira fabrikasının üretmesi gereken ürün türleri, premium tarzlardan hızla büyüyen alkolsüz ve düşük alkollü segmentine kadar giderek genişlemektedir. Olgunlaşmış pazarlarda, bu daralma daha keskindir. Avrupa’daki üretim, 2019’daki 367 milyon hektolitreden 2024 yılında 345 milyona gerilerken, faal bira fabrikalarının sayısı ise 9.700 civarında sabit kaldı.

Her yerde karşılaşılan zorluk, halihazırda sahip olunan ayak izinden daha fazla çeşit elde etmektir. Bu esnekliğin büyük bir kısmı, şaşırtıcı bir şekilde prosesin oldukça derinlerinde, yani vana düzeyinde belirlenir. Gıda ve içecek tesislerinde, vanalar, sıvıları borular ve tanklardan oluşan bir ağ boyunca yönlendirir, akışı düzenler, ürün ve temizlik sıvılarının güvenli bir şekilde birbirinden ayrılmasını sağlar. Bir tesis ister bira, ister süt, isterse yoğurt üretiyor olsun, üretimin güvenli, istikrarlı ve verimli kalmasında doğrudan rol oynarlar. Bu vanaların çalışma şeklini değiştirdiğinizde, tüm prosesin neler yapabileceğini de değiştirmiş olursunuz.

Vanaları suyla çalıştırma

Yiyecek ve içecek tesislerinde, vanalar genellikle tazyikli hava kullanılarak çalıştırılır. GEA Hydract® Actuation Technology, kapalı ve dijital olarak kontrol edilen bir devre içinde vanaları su yardımıyla hareket ettirir. Sonuç, tam olarak yerinde tutulabilen ve hassas ayarlanan adımlarla yönlendirilebilen bir vanadır. Bu, daha az enerji kullanımı ve daha fazla kontrol sağlar. Her bir vanadan alınan gerçek zamanlı verilerle birleştirildiğinde ve mevcut tankları daha geniş bir bitmiş ürünler yelpazesi için kullanabilme özgürlüğü sayesinde, bu çözüm, üreticilere değişen pazarlarda yolunu bulmak için ihtiyaç duydukları seçenekleri sunar.

Bu fikir, şu anda GEA’nın Saf Akış İşleme Bölümünde İş Geliştirme Kıdemli Direktörü olarak görev yapan mühendis Peter Espersen’den çıkmıştır. Kendisi, hidrolik sistemlerin yağ kullandığı ağır iş makineleriyle bir karşılaştırma yapmıştır: “Yağ kullanan geleneksel hidrolikler, esasen devasa ekskavatörleri hareket ettirmek üzere tasarlanmış bir kaba kuvvet teknolojisidir. Her şey yüksek basınç ve yüksek akışla ilgilidir. Konu gıda işleme olduğunda, ekibim, hidrolik düşüncesi de dahil her şeyi minyatür boyuta indirmemiz gerektiğini biliyordu.”

Espersen, bunu basit bir örnekle açıklıyor: “Eğer bir bisiklet pompanız varsa ve parmağınızı ucuna koyup bastırmaya çalışırsanız, esnek olduğunu görürsünüz. Her iki tarafını da suyla doldurursanız, hiçbir şey yapamazsınız. Sadece kilitli kalır.” Su sıkışmadığından, vana, sadece açılıp kapanmak yerine konumunu hassas bir şekilde korur.

Bununla birlikte, bunun bir hijyenik vana düzeyinde işe yarayabileceğini kanıtlamak için yıllar süren gözlerden uzak bir geliştirme süreci gerekti. Günümüzde, yatak konumlandırması, hedef konumdan 0,03 milimetre sapma ile gerçekleştiriliyor ve bir tam ayar döngüsü yarım saniye sürüyor.

GEA VARIVENT® ürün yelpazesi, her geçen gün daha da iyi hale geliyor

GEA, bu teknolojiyi, en yaygın olarak kullanılan vana tiplerinden başlayarak gıda ve içecek üretiminde sağlam konuma sahip GEA VARIVENT® vanaları ürün yelpazesine entegre ediyor. Üreticiler açısından bu, ayrı bir vana sistemine geçmeden, su-hidrolik aktivasyonunu benimsemek anlamına geliyor.

Uygulama, etkinin en hızlı hissedildiği alandan başlıyor: En yaygın olarak kullanılan ve halihazırda sıvı gıda proseslerinin çoğunda kullanılan üç GEA VARIVENT® vana tipleri (kapatma, yönlendirme ve karışma önleyici uygulamalar). Bu noktadan sonra plan, hidrolik aktivasyon sistemini aseptik vanalar da yol haritasında yer alacak şekilde GEA VARIVENT® ürün yelpazesinin tamamına yaymaktır.

Bira fabrikaları vanalara neden önem veriyor?

Bira pazarı daralıyor ve bu durum bira üreticilerini ürettikleri ürünleri yeniden gözden geçirmeye zorluyor. Krombacher gibi bazı şirketler, ürün yelpazelerine tamamen farklı içecekler ekliyor. Störtebeker gibi diğer markalar, artık geniş bir düşük alkollü ve alkolsüz bira yelpazesi sunuyor. Ürün çeşitliliğinin artmasının yanı sıra, bira üreticileri, daha sıkı sürdürülebilirlik hedefleriyle ve işletme maliyetleri üzerinde sürekli bir baskıyla karşı karşıya. Tüm bu çeşitliliği verimli bir şekilde üretebilme, her bir biranın nihai halini aldığı zamanlamaya bağlıdır. Hassas vana kontrolü, bir bira fabrikasının az sayıda temel bira çeşidini muhafaza etmesine ve bunları şişeleme işleminden hemen önce nihai çeşitlere karıştırmasına imkan tanır. Endüstride buna “geç ürün farklılaştırması” denir. Bu, doldurulması ve temizlenmesi gereken daha az tank ve depoda bekleyen daha az miktarda bitmiş bira anlamına gelir.

Carlsberg: Daha fazla ürün çeşidi, daha az tank

Vanalar ve Pompalar İş Biriminde İş Geliştirme ve Dijitalleşme Başkan Yardımcısı Bastian Tolle, “Danimarka’nın Fredericia kentindeki Carlsberg bira fabrikasında, biranın tanktan şişeye yolculuğunu yeniden ele aldılar,” diye açıklıyor. “Tesis artık, birkaç konsantre temel bira çeşidini şişeleme hattına doğru ilerlerken su ve diğer malzemelerle karıştırıyor ve vanalar da her bir karışımı tam olarak tarifte belirtildiği şekilde tutuyor.”

Bu değişiklik, tank sayısında kendini gösteriyor: Carlsberg eskiden 26 adet parlak bira tankında 39 bira çeşidi depoluyordu. Birayı paketlemeden önce depoluyorlardı, fakat şişeler ortalama olarak sadece yüzde 54 oranında doluydu. Yeniden tasarlanan üretim hattı, kapasitelerinin yüzde 90’ına kadar doldurulmuş sadece 14 tankta 8 ila 10 temel bira çeşidi üretiyor. Bu, temizlenmesi gereken çok daha az tank ve alanın çok daha verimli kullanımı anlamına gelir. Tank sayısının azalmasıyla birlikte temizlik maliyetleri yaklaşık %55 oranında düştü ve bira fabrikası, tek bir kazan bile eklemeden tahmini olarak %86 ila %160 oranında daha fazla kullanılabilir kapasite elde etti.

Carlsberg Supply Company Denmark’ın Bira Fabrikası Müdürü Anders Kokholm, “Hidrolik vanaların test sonuçları beklentilerimizi aştı,” diyor. “Hidrolik vanalarla, tazyikli havaya kıyasla elde edilen hassasiyet ve güvenilirlik, verimli bira üretimine yönelik tamamen yeni bir yaklaşımı mümkün kılıyor. Bu, gelecekte bira üretme yöntemimizi temelden değiştiriyor.”

Stratejik değer de buradan gelmektedir. Daha az tankın kullanılması, daha az temizlik ve dolayısıyla da daha az su, enerji ve kimyasal kullanımı anlamına gelir ve böylece sürdürülebilirlik profili iyileşirken işletme maliyetleri de düşer. Hidrolik aktivasyon sistemine yapılan yüksek ilk yatırım, genellikle beş ila altı yıl içinde kendini amorti etmekte olup, bir tazyikli hava ağının kurulmadığı sıfırdan inşa edilen tesislerde bu süre daha da kısadır.

Kompresör arka planda kaldığında enerji tasarrufları önemli ölçüde artar

Vanaların tazyikli hava yerine suyla çalıştırılması, Carlsberg’in elektrik ihtiyacını yüzde 90’dan fazla azaltıyor. Nedeni basit: Tazyikli hava, bir kompresörün kesintisiz olarak çalışmasını gerektiriyor, su sistemi ise küçük bir pompanın günde sadece birkaç dakika çalışmasına ihtiyaç duyuyor. Carlsberg için bu, 250 kilovatlık bir kompresörü, bir elektrikli su ısıtıcısı gücündeki 2,2 kilovatlık bir motorla değiştirmek ve bu sayede günde yaklaşık 5.700 kilovat-saat tasarruf etmek anlamına geliyordu. Bir yıl boyunca bu miktar, yaklaşık iki milyon kilovat-saat anlamına geliyor.

Her bir vana, gerçek zamanlı bir veri kaynağı

Hassasiyet de ikinci bir avantaj sağlıyor. Bir hidrolik aktüatör konumunu tam olarak sabit tuttuğu ve bu konumu dijital olarak kontrol ettiği için, her zaman nerede olduğunu ve ne yaptığını bilir. Her hareket kaydedilir ve bu da her bir vanayı proses ve kendi durumu hakkında canlı bir veri kaynağına dönüştürür. Espersen, “Vananın herhangi bir noktada herhangi bir anda ne yaptığını ve sistemin çalışıp çalışmadığını tam olarak biliyoruz,” diyor. “Bu, kendi ürünümüzün durum izlemesidir.” Bu görünürlük, bir tesisin conta aşınmasını arıza meydana gelmeden önce tespit edebilmesini ve bakımı takvime göre değil tespit edilen bulgulara göre planlamasını sağlar. Çok çeşitli ürünler üreten bir tesiste, bu seviyede bir şeffaflık, operatörlerin bakım ihtiyacını öngörebilmesi ve dolayısıyla üretimde daha az hizmet dışı kalma anlamına gelir.

Süt ürünleri işlemede vanalar neden hayati önem taşır?

Süt ürünlerinde, başlangıç noktası farklıdır. Süt, yüksek değerli, çabuk bozulan ve canlı bir ham maddedir. Sıfır atık ve sıkı proses kontrolü, değişmez bir önceliktir. Süt ürünleri tesisleri, zorlu temizlik programları uygular ve diğer gıda endüstrilerinin çok azının karşılayabildiği hijyen standartlarına uymak zorundadır. Bu, prosese dahil edilen her teknolojinin güvenilirlik ve kontrol bakımından hak ettiği yeri kazanması gerektiği anlamına gelir.

GEA’da Hydract Teknolojisi Satış Direktörü Frederik Wellendorph, “Hidrolik aktivasyonun dijital yönünün en çok önem arz ettiği nokta işte budur,” diyor. “Her vana hareketi kaydedildiği için, teknoloji, vana konum verilerini tesisin izleme sistemlerine aktararak proses izlenebilirliğini güçlendirir ve operatörlere her bir vananın performansına ilişkin sürekli bilgi sağlar. Aynı veriler, duruma dayalı bakım uygulamasını destekler.”

Hassas ayarlama, ikinci bir değer katmanı sağlar. Bir vanayı tam olarak ayar noktasında tutmak, devamlı dozajlamayı ve bitmiş ürünün daha disiplinli bir şekilde standartlaştırılmasını sağlar. Doldurucularda yağ sınıflarının karıştırılması veya temel bir yoğurt türüne meyve ilavesi gibi prosesin seçilen aşamalarında geç ürün farklılaştırması uygulamasına imkan tanır. “Süt ürünleri endüstrisinde bu kazanımlar, bira üretiminde olduğu gibi tüm üretim hattını yeniden şekillendirmek yerine, genellikle bir tesisin belirli bölümlerinde yoğunlaşır. Fakat bunların hangi alanlarda uygulanabileceğini aktif olarak araştırmaktayız.”

Bir tesisin ihtiyaçlarını yeniden ele alma

Başlangıçta bir vanayı daha az enerji harcayarak hareket ettirmenin bir yolunu araştırmak için başlayan bu girişim, bir tesisin nasıl inşa edileceği ve aslında ne üretebileceği konusunda daha geniş çaplı bir tartışmayı başlattı. Bira üretiminden süt ürünleri endüstrisine kadar, GEA vana mühendisliğinde havadan suya yapılan bu basit geçiş, müşterilere daha fazla seçenek sunacak ve onlara en çok ihtiyaç duydukları bir anda büyük maliyet tasarrufları sağlayacaktır.