Bierbrouwer Jopen gaat voor propaanchiller als ‘veilige installatiekeuze’

24 juni 2020

Door een uitbreiding van de productie had brouwerij Jopen uit Haarlem meer koelcapaciteit nodig. Omdat het bedrijf duurzaam wil produceren, koos het daarbij voor een installatie met het natuurlijke koudemiddel propaan. Dit koudemiddel is veilig toepasbaar, zowel voor de omgeving als voor het brouwproces – waarin koeling essentieel is voor de bierkwaliteit. 

Tekst: Menno van der Hoff

In het brouwproces van bier wordt eerst verwarmd, tot koken aan toe, en daarna gekoeld. Dat koelen is een essentieel onderdeel van het proces; het bepaalt in hoge mate de kwaliteit en smaak van het bier. Het koeltraject verschilt per biersoort. De ene soort wordt bijvoorbeeld dieper gekoeld dan de andere. Als het bier niet op de juiste wijze wordt gekoeld, kan het zelfs ongeschikt zijn voor consumptie.

Uitbreiding van productie
Het belang van goed koelen geldt ook voor Jopen Bier uit Haarlem. De keuze van een goede koelinstallatie is dus essentieel voor het bedrijf. Dit was aan de orde nadat het bedrijf besloot de productie uit te breiden, waardoor een nieuwe koelmachine nodig was. De uitbreiding bestaat uit acht vergistingsvaten van elk 32.000 liter bier. Hiervan zijn de eerste vier inmiddels geplaatst.

Bestaande R410A-installatie vervangen
Voor het koelen beschikte de brouwerij over een koelmachine van 80 kW. Deze is gevuld met het koudemiddel R410A (GWP: 2.088) en koelt een mengsel van 70 procent water en 30 procent monopropyleenglycol naar -3 °C.  Voor de capaciteitsuitbereiding besloot Jopen in een koelinstallatie met een natuurlijk koudemiddel te investeren. Dat werd propaan, oftewel R290. Deze installatie moest ook de bestaande R410A-installatie vervangen.

De chiller in aanbouw, bij Icefish.

Duurzaamheid is onderdeel van bedrijfsfilosofie
Dat de brouwerij voor een natuurlijk koudemiddel koos, is ingegeven door het feit dat duurzaamheid een belangrijk onderdeel is van de bedrijfsfilosofie. Het bedrijf werd door een relatie getipt over propaan en hoorde dat Icefish machines met dit koudemiddel kan produceren en plaatsen.

Beperkte stillegging koelproces
Wat de plaatsing betrof eiste Jopen dat het koelproces niet langer dan 4 tot 6 uur mocht komen stil te liggen. Daarnaast moest de nieuwe installatie met een nieuwe constructie op de plek van de oude R410A-installatie komen te staan. Tot slot moest een opstelling worden voorzien voor de toekomstige, tweede nieuwe propaanchiller. Die wordt geïnstalleerd als de volledige productie-uitbreiding tot acht vergistingsvaten wordt voltooid.

Oude installatie verplaatsen
Bij het plaatsen van de nieuwe installatie is de oude chiller en het buffervat verplaatst, met de mogelijkheid om ze weer aan te sluiten als dat in geval van nood nodig mocht zijn. Daarna is het buffervat met de nieuwe procespompen met water/monopropyleen-glycol weer aangekoppeld op het bestaande leidingsysteem en de nieuwe koeltanks.

Koeling is geen continu proces
Het brouwen bij Jopen is geen continu proces en dat geldt daarom ook voor het koelen. Zodra het bier in de opslagvaten komt moet er wel meteen gekoeld kunnen worden. Als er niet voldoende wordt gekoeld, stijgt de temperatuur van het bier dusdanig dat het verloren gaat. Het is daarom belangrijk dat koeling altijd standby is en betrouwbaar werkt.

Dubbel koudemiddelcircuit
Voor die betrouwbaarheid is de chiller opgebouwd met een dubbel koudemiddelcircuit. Zowel voor de capaciteitsregeling als in het geval van een eventuele storing aan een van de circuits is dan nog altijd 50 procent beschikbaar. Verder staat de oude R410A-chiller standby en kan hij op temperatuur bijschakelen indien nodig.

Beperkte koudemiddelinhoud
De nieuwe propaanchiller van Jopen heeft bij een buitentemperatuur van +35 °C een capaciteit van 150 kW bij water/glycol van -4 °C . De eenheid is uitgevoerd met een dubbel koudemiddelcircuit en heeft een beperkte koudemiddelinhoud van 9 kg per circuit. Hierdoor valt de eenheid niet in de hoogste EN378-klasse C voor buitenopstelling.

De plaatsing bij de brouwerij in Haarlem.

Componenten van de installatie
De installatie bevat onder andere een gecombineerde verdamper-platenwisselaar voor het dubbele koudemiddelcircuit en enkelwater/mpg-circuit, meerdere elektronische expansieventielen en een ruime zuiggaswisselaar van het type platenwisselaar om de minimale oververhitting van 20 K te garanderen, zoals compressorfabrikanten voorschrijven. Deze wisselaar koelt ook de propaanvloeistof verder na, voor een beter rendement.

Gescheiden frequentieregelaars
Alle compressoren zijn uitgevoerd met gescheiden frequentieregelaars voor een lage aanloopstroom en een gunstig energieverbruik in deellast. De compressoren zijn elk geplaatst in een eigen omkasting. Omdat iedere compressor ook schroef- en flensverbindingen heeft is er een potentiële kans op lekkage. Daarom is bij elke compressor een propaangassensor geplaatst.

Microchannel-condensors
De geringe koudemiddelvulling wordt bereikt met microchannel-condensors die zijn voorzien van een speciale condensorcoating voor toepassing in Nederland. De condensor en de ventilatoren zijn volgens de EIA-specificatie geselecteerd op een maximum van 10 K. De EC-ventilatoren zijn zeer zuinig en hebben een maximaal opgenomen vermogen van 21W/kW. Voor het water/mpg-gedeelte is een filter gemonteerd voor de verdamper. Die is voorzien van afsluiters om het filter makkelijk te kunnen reinigen.

Interne besturing
Op verzoek van de klant is voor de interne besturing gekozen voor Carel, omdat daar goede ervaringen mee zijn opgedaan in de oude unit. Voor de centrale besturing van de pompen en de vrijgave van de chillers is gekozen voor een Siemens Logo, die weer is doorgekoppeld met de centrale besturing van Jopen Bier.

Geen gevaarlijke situaties
De installatie valt in drukklasse PED Cat II en de uitvoerende NOBO (Notified Body) is Energie Consult. Omdat de machine buiten staat en de inhoud per circuit beperkt is gebleven, ontstaat bij eventuele lekkage op deze locatie geen gevaarlijke situatie. De machine is desondanks wel voorzien van een compleet gasdetectiesysteem, met laag en hoog gasalarm. Bij hoog alarm wordt de machine afgeschakeld, alle spanningvoerende delen buiten de schakelkast worden dan spanningsloos gemaakt en een akoestisch signaal en een rode lamp worden geactiveerd.

Niet openbaar toegankelijk
Een risicoanalyse van de gehele installatie maakte duidelijk dat er geen bijzondere of extra veiligheidsmaatregelen nodig waren. Van belang daarbij is dat de locatie van de unit niet openbaar toegankelijk is en dat de machine rondom voorzien is van extra beschermroosters zodat onbevoegd personeel niet in of aan de machine kan komen. Verder maken waarschuwingsstickers duidelijk dat het verboden is om te roken en vuur te maken en dat het verboden terrein is voor onbevoegd personeel.

Omdat de machine buiten staat ontstaat bij eventuele lekkage geen gevaarlijke situatie.

Controle van gassensoren
De installatie wordt twee keer per jaar gecontroleerd op de werking en lekdichtheid, en de werking van de gassensoren wordt eens per jaar gecontroleerd. De geleverde unit valt in PED Cat II. Hierdoor is het niet verplicht om een NOBO toestelkeur (KVI) uit te voeren. Bij de hogere PED-klasses III en IV is dat wel het geval.

Uitgebreide testen en proefdraaien
De installatie is niet op energiegebruik bemeterd. Om er zeker van te zijn dat de unit werkt zoals ontworpen, is de chiller bij Icefisch getest en proefgedraaid. Hierbij zijn alle parameters gecontroleerd en gemeten, zoals de zuigdruk, oververhitting-condensatiedruk en onderkoeling, pompdrukken en opgenomen vermogens. Na plaatsing is de gehele installatie nogmaals gecontroleerd en uitvoerig getest. Na alle testen volgde de complete test in het bijzijn van de klant en de overdracht. De eerste ervaringen zijn positief: de installatie functioneert precies zoals met de klant overeen is gekomen.

Voorverwarmen van aanvoerwater
In eerste instantie is overwogen om de volledige warmte uit de chiller te hergebruiken. De chiller zou dan uitgevoerd worden met een tweede watergekoelde condensor met een regeling die ervoor zorgt dat de warmte uit het koelproces hergebruikt kan worden in het proces via de watergekoelde condensor. De warmte die niet wordt gebruikt zou dan afgevoerd worden met de standaard luchtgekoelde condensor, zoals vaker in de machines van Icefish is toegepast.  Er is echter gekozen om de chiller uit te voeren met een ‘de-superheater’. De restwarmte wordt nu nog niet gebruikt, maar zal later worden gekoppeld aan de aanvoer van de stoomketel voor het voorverwarmen van aanvoerwater.