Kleppen gebruikt in brouwerijen

Het bier laten stromen, of niet stromen, wanneer dat nodig is, is cruciaal voor elke brouwerij. Om dit te bereiken worden kleppen gebruikt die worden beschouwd als de aan/uit-schakelaar van een brouwerij. Of je nu een brouwerij of een zelfgemaakte installatie hebt, een nauwkeurige regeling van de doorstroming tussen tanks en brouwstappen zorgt voor een bier van hoge kwaliteit. Als je de verschillende kleppen begrijpt die gebruikt worden in brouwerijtoepassingen en de juiste kleppen selecteert voor elk type debiet, blijft je bier schoon, consistent en van de bedoelde smaak zodat de massa ervan kan genieten.

Wat is een klep?

Een klep is een mechanisch onderdeel dat een vloeistof, mengsel of gas (vaak medium genoemd) regelt door het pad van de stroom te openen, gedeeltelijk te openen of te sluiten. De stroom beweegt door de klep van een gebied met hoge druk naar een gebied met lage druk, anders wordt de stroom in de bedoelde richting doorgepompt. Afhankelijk van de stromingseigenschappen (medium, viscositeit, temperatuur, enz.) zijn bepaalde types kleppen beter geschikt dan andere. De methode voor het bedienen van de klep en de interne mechanische onderdelen verschillen van het ene type klep tot het andere. Er wordt bijvoorbeeld meestal een andere klep gebruikt voor het regelen van een gasleiding (naald- of kogelkraan) dan voor een bierproductleiding (vlinderklep).

Automatisch vs handmatig

Het aansturen van een klep kan handmatig of automatisch gebeuren, afhankelijk van de geavanceerdheid van de brouwerij, de klep en de elektronica. Meestal heeft een ambachtelijke brouwerij of een zelfgemaakte installatie handmatige kleppen. Deze worden bediend door simpelweg een hendel of knop van de gesloten (loodrecht op de pijp) naar de open (parallel aan de pijp) positie te draaien. Een vlinderklep of kogelkraan is eenvoudig te gebruiken en door de beweging van 90 graden is het gemakkelijk om een visuele indicatie te geven van open of uit. Vaak zijn er vergrendelingsmechanismen om de klep in de gewenste stand te vergrendelen. Vergrendelingsmechanismen kunnen variëren, maar zijn vaak ofwel een trekhendel, positiehendel of een vergrendelingsschuif voor een moer. Automatische kleppen worden elektrisch of pneumatisch aangestuurd en zijn vaak verbonden met een PLC (Programmable Logic Controller). Dit geeft de brouwer volledige controle over een brouwhuis vanaf een centrale locatie en het hele brouwproces kan worden geautomatiseerd.

Directe versus gebruikskleppen

De voedingsmiddelen- en drankenindustrie verdeelt kleppen in twee verschillende classificaties: kleppen voor direct contact en kleppen voor nutsvoorzieningen. Een klep met direct contact komt tijdens het brouwproces in direct contact met de drank (een voorbeeld hiervan is de rekarm). Een utiliteitsklep komt niet rechtstreeks in contact met het product (een voorbeeld is een gasklep voor een brander). Weten bij welke stap een klep wordt toegepast, helpt bij het bepalen van het type klep, het benodigde materiaal en of de klep regelmatig moet worden gereinigd.

Soorten kleppen gebruikt in brouwerijen

Tijdens de brouwcyclus worden talloze verschillende vloeistoffen en gassen in en uit de tanks gebracht. Afhankelijk van de stap en het ontwerp van de brouwapparatuur worden verschillende kleppen gebruikt om de stroom correct en veilig te verplaatsen. Over het algemeen vind je in de apparatuur van een brouwerij een mix van vlinderkleppen, kogelkleppen, bolkleppen, schuifafsluiters, terugslagkleppen, naaldafsluiters, membraanafsluiters en magneetkleppen. Elk ventiel heeft zijn eigen voor- en nadelen voor verschillende media.

Tabel 1: Kleppen gebruikt in brouwerijen

Type klep	Functionaliteit	Voordelen:	Nadelen:	Voorbeeld Implementatiestap
Kogelafsluiter	Wanneer de klephendel wordt gedraaid, roteert deze een roterende kogel (met een boring) om de klep te openen/sluiten.	Onbelemmerde doorstroming, lage drukval, goede afdichting en duurzaam	Mogelijke hygiënische problemen door de drijvende bal	Gasleidingen, koolzuursteen, waterleiding of voor dikkere mediums (wort).
Vlinderklepafsluiter	Wanneer de hendel van de klep wordt gedraaid, draait intern een stang de schijf, of wafer, van de gesloten naar de open positie.	Goed hygiënisch ontwerp, goede afdichtingseigenschappen en gemakkelijk schoon te maken	Niet geschikt voor hoge druk en heeft een belemmerde doorstroming door de steel	Clean-in-place (CIP) leiding, afblaasarm, stellingarm en bodemuitblaas van een tank.
Klepafsluiter	Als de knop wordt ingedraaid, beweegt hij de steel en plunjer omhoog/omlaag om hem te openen/sluiten.	Goede stroomregulerende eigenschappen	Hoge drukval door stromingstraject	Wordt vaak gebruikt op een waterinlaat/uitlaat of bij het mengen.
Schuifafsluiter	Wanneer de knop wordt ingedraaid, beweegt deze een poort of wig loodrecht op de buis omhoog/omlaag om deze te openen of te sluiten.	Gemakkelijk te bedienen en onbelemmerde doorstroming	Moeilijk om de doorstroming te regelen en niet bedoeld voor hogedruktoepassingen	Vaak gebruikt op een waterinlaat/uitlaat.
Normaal gesloten magneetventiel	Een elektrische spoel creëert een elektromagnetisch veld dat de plunjer omhoog dwingt om het stromingstraject te openen. Wanneer de elektriciteit wordt onderbroken, duwt een veer de plunjer dicht.	Snelle reactietijd, betrouwbaar en normaal gesloten om veiligheidsredenen.	Niet goed voor vervuilde of zeer viskeuze stromen	Geautomatiseerd bottelproces of voor gas/glycolleidingen om veiligheidsredenen.
Naaldventiel	Als de hendel wordt vastgeschroefd, beweegt een naaldpuntplunjer op en neer om het debiet te regelen.	Nauwkeurige regeling van het debiet en een hoge maximale drukval.	Mogelijke hygiënische problemen door interne schroefdraad	Gasleidingen en waterleidingen om de strike-temperatuur te verkrijgen.
Membraam	Wanneer de knop wordt vastgedraaid, worden de stang en het membraan naar beneden bewogen om het tegen het ventiellichaam aan te drukken.	Goede doorstroomregeling en een hygiënische oplossing.	Hoge drukval door stromingstraject	Vaak gebruikt op warmtewisselaars.

Overwegingen bij het klepontwerp

Behalve dat je je ervan moet verzekeren dat je het juiste type klep gebruikt, moet je ook rekening houden met tal van ontwerpoverwegingen voor die klep omdat ze in een brouwerij worden gebruikt voor vaak hete verontreinigde leidingen. Lees voor een vergelijking tussen kogelkleppen en vlinderkleppen ons artikel over de vergelijking van vlinderkleppen en kogelkleppen.

Materiaal klep

De behuizing van de klep is meestal van roestvrij staal, omdat dit niet bederft bij hoge temperaturen, bestand is tegen agressieve schoonmaakmiddelen, duurzaam is en geen metaalsmaak achterlaat in het eindproduct. Voor waterleidingen of een koelcircuit is een messing behuizing ook geschikt. De klepafdichting is meestal EPDM (ethyleenpropyleendieenmonomeer) omdat dit bestand is tegen temperaturen tot 130°C, maar voor hogere temperaturen wordt PTFE (teflon) aanbevolen. Lees meer in ons artikel over materialen voor bierbrouwsystemen.

Klepverbindingen

De drie belangrijkste klepaansluitingen zijn schroefdraad, flens en drieklem. Een schroefdraadverbinding is het meest gebruikelijk, maar heeft meestal niet de voorkeur vanuit het oogpunt van hygiënisch ontwerp op een leiding met bederfelijke vloeistoffen, omdat de schroefdraad vuil kan worden en de klep niet gemakkelijk uit de leiding te verwijderen is. Een flensverbinding met bouten is een schonere verbinding omdat er geen schroefdraad is, maar het demontageproces is tijdrovend. Voor een leiding die vaak moet worden gereinigd, wordt vaak een drieklemverbinding gebruikt. Dit zorgt voor een goede afdichting tussen de aansluitingen en maakt een snelle demontage mogelijk om de klep schoon te maken.

Kleppen reinigen

Om ervoor te zorgen dat uw eindproduct naar wens is, moeten alle onderdelen die in contact komen met het product regelmatig worden gereinigd om een opeenhoping van verontreinigingen te voorkomen. Schroefdraad, bochten in de kleppen, pakkingen, klepstelen en drijvende kogels kunnen allemaal verontreinigingen bevatten die het eindproduct aantasten. Als u ervoor zorgt dat uw kleppen gemakkelijk van de lijn kunnen worden gehaald, zelf volledig uit elkaar kunnen worden gehaald en goed kunnen worden gereinigd, bent u er zeker van dat het eindproduct is zoals geadverteerd. Figuur 3 toont bijvoorbeeld een 3-delige kogelkraan voor een goede demontage en reiniging.