Regelventile als Basis der Automatisierung Ganz natürlich 4.0: Wenn Ventile die Destillation zukunftsfit machen

Redakteur: Dominik Stephan

Natur-Produkte und Traditionsunternehmen müssen nicht von gestern sein: Auf dem Weg zur automatisierten Anlage sind Regelventile nur ein Baustein. Aber gemeinsam mit der geeigneten Sensorik, Datenerfassung und der passenden Steuerung helfen sie, die Produktion traditioneller Naturöldestillation zu verzehnfachen.

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„Unser pneumatisch regelbares Dreiwegeventil, das sogenannte 3/2-Wegeventil vom Typ 7081, ist prädestiniert für die geforderten hohen Schaltleistungen.“, sagt Heiko Renn.
„Unser pneumatisch regelbares Dreiwegeventil, das sogenannte 3/2-Wegeventil vom Typ 7081, ist prädestiniert für die geforderten hohen Schaltleistungen.“, sagt Heiko Renn.
(Bild: Peter Märkl)

Das Osttiroler Traditionsunternehmen Brüder Unterweger destilliert bereits seit über einhundert Jahren ätherische Öle für Naturkosmetika. Doch bei aller Tradition können die Produktionsverfahren nicht stehen bleiben, wenn es darum geht, der steigenden Nachfrage und den hohen Qualitätsansprüchen standhalten zu können. Also musste der hochkomplexe Destillationsprozess drastisch ausgeweitet und auf Effizienz getrimmt werden. Deshalb startete Unterweger ein Industrie-4.0-Projekt mit dem Automatisierungsspezialisten Micado.

„Wir haben die relevanten Prozessparameter wie Temperatur, Drücke und Füllstände der Anlage während jedes einzelnen Destillationsschrittes mithilfe von Sensoren erfasst.“, erzählt Armin Hofmann, Projektleiter bei Micado, zur Anlagenautomatisierung. Die Sensordaten konnten dann in Echtzeit in ein Computerleitsystem zur weiteren Verarbeitung eingespeist werden. So wurden die Erfahrung und die Fähigkeit der Unterweger-Mitarbeiter in aussagekräftige Daten umgewandelt. Dabei zeigte sich, dass die Qualität der Absperr- und Regelventile entscheidend für neue Destillationsanlagen sein kann, erklärt Hofmann: „Für das Industrie 4.0-Projekt bei Brüder Unterweger waren wir aber noch auf der Suche nach kompakten und leichten Absperrventilen sowie hochpräzisen Stellventilen für die geplanten Destillationsanlagen in Ex-Umgebung. Denn die Ventile sind ein bedeutender Bestandteil der Anlagen. Wenn sie nicht zuverlässig schalten oder zu rasch verschlissen sind, steht der gesamte Prozess.“

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An diesem Punkt der Planung wurde daher mit Schubert & Salzer ein ausgewiesener Experte für Stell- und Absperrventile ins Boot geholt: "Die Ausfallsicherheit der Ventile spielten eine wichtige Rolle. Aber auch Vorgaben bei der SIL-Zertifizierung mussten nach den Ansprüchen Micados umgesetzt werden. Wichtig war nicht zuletzt der zertifizierte Explosionsschutz, da die Sensoren und Aktoren in Ex-Zone 1 installiert sind. Jetzt lag es an uns, Micado die passenden Ventile für ihre Industrie 4.0-Anlage zu empfehlen," erklärt Heiko Renn, Experte aus dem technischen Vertrieb des Ventil-Herstellers.

Ventile halten den Prozess im Fluss

Eine Hauptrolle spielte dabei das Schrägsitzstellventil 7020 mit explosionsgeschütztem digitalen Stellungsregler 8049-Expro, wie Renn erklärt: „Dabei handelt es sich um ein pneumatisches Stellventil in extrem kompakter Schrägsitzbauform. Alle medienberührten Teile sind aus qualitativ hochwertigem Edelstahl, was bei der abrasiven Anwendung bei Brüder Unterweger auch zwangsläufig notwendig ist."

Bei Ventilen, besonders bei den pneumatisch gesteuerten 7020ern, liegt auf der Beschaffenheit der Dichtungen immer ein besonderes Augenmerk. Denn würden die Dichtungen der Ventile ausfallen, müsste Unterweger die Anlage stoppen – Produktionsausfälle wären die Folge. Die Zuverlässigkeit der Schrägsitzstellventile 7020 war deswegen ein weiteres Kriterium dafür, die Anlagen mit Schubert & Salzer-Technologie auszustatten. „Natürlich haben wir uns auch nach anderen Ventilherstellern umgesehen. Aber die Zuverlässigkeit und Präzision der Schubert & Salzer-Produkte hat uns einhundertprozentig überzeugt“, sagt Projektmanager Hofmann. Und nicht nur das: „Schubert & Salzer ist rasch vor Ort. Das hat nachhaltig Eindruck bei uns hinterlassen und die kritische Feinabstimmungen enorm erleichtert.“

Dabei mussten die Anlagenbetreiber nicht mit einer Lösung von der Stange vorlieb nehmen: Im direkten Kontakt mit der Konstruktions- und Technikabteilung konnte Hofmann direkt Einfluss auf die erforderlichen Parameter der benötigten Ventile nehmen, und das nicht etwa per anonymer Hotline, sondern per direkter Durchwahl zu den Ventilprofis in der Technik. „Durch unsere enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit konnten wir für das Micado-Projekt bei Gebrüder Unterweger unter anderem zuverlässige und hochpräzise schaltbare Stellventile beisteuern. Unser pneumatisch regelbares Dreiwegeventil, das sogenannte 3/2-Wegeventil vom Typ 7081, ist prädestiniert für die geforderten hohen Schaltleistungen. Und wie auch unser pneumatisches Absperrventil, Typ 7010, ist es durch die Edelstahlausführung, für die aggressiven Öle und Alkohole bei Unterweger hervorragend geeignet.“

Datenerfassung, Industrie 4.0-Steuerung: So funktioniert der automatisierte Destillationsprozess

Durch eine fraktionierende Destillation trennt Unterweger die aus mehreren Komponenten bestehenden Naturöle. Dabei wird der Ausgangsstoff stufenweise auf die Siedetemperatur der am niedrigsten siedenden Komponente (Fraktion) erhitzt. Das abgetrennte Destillat wird in auswechselbaren Auffangbehältern gesammelt. Zwei- und Dreiwegeventile sowie Schrägsitzstellventile mit digitalem Stellungsregler von Schubert & Salzer kommen genau hier, bei der automatischen Fraktionierung der Naturöle, zum Einsatz. Ist die Destillation der niedrigsiedenden Fraktion abgeschlossen, sperrt das Ventil sicher den Durchfluss. Die Anlage wechselt automatisch auf den nächsten Auffangbehälter. Anschließend erhöht sie die Temperatur auf die nächsthöhere Siedetemperatur der Komponenten und das Ventil lässt den nächsten Batch in den neuen Behälter laufen. Mit der neuen Automatisierungslösung und den zuverlässigen Ventilen von Schubert & Salzer fährt die Anlage eine ganze Batch-Destillation mit üblicherweise zehn Fraktionen über mehrere Tage völlig autonom.

„Die Herausforderung war es, die feinen Nuancen im Destillationsprozess mit Daten zu konkretisieren, um so später die gesamte Anlage mit Hilfe der Ventile von Schubert & Salzer präzise und sicher fahren zu können. Nur so kann eine Anlagensteuerung ihre Vorteile voll ausspielen, nämlich maximalen Output bei höchster Qualität.“, so Hofmann. Denn Naturkosmetik und die darin enthaltenen ätherischen Öle liegen voll im Trend, die Nachfrage steigt immens. Deshalb musste Unterweger bereits nach einem Jahr, die Produktion um drei neue Destillationsanlagen erweitern. Das macht sich bezahlt: Gemeinsam mit Micado und der neuen Regelventiltechnik konnte Brüder Unterweger die Produktion in den letzten zwei Jahren mehr als verzehnfachen.

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