Funken erkennen, Brände verhindern

Intelligente Prozessüberwachung schützt industrielle Kaffeeröstung und reduziert ungeplante Produktionsunterbrechungen

Bei der industriellen Verarbeitung von Kaffee entstehen durch hohe Temperaturen und den Transport organischer Materialien besondere Brandrisiken. Funken und glimmende Partikel können Brände auslösen und Produktionsprozesse erheblich beeinträchtigen. Ein automatisiertes Schutzsystem bei Luckin Coffee in China zeigt, wie sich potenzielle Zündquellen frühzeitig erkennen, betroffene Materialströme gezielt ausschleusen und gleichzeitig Betriebsdaten zur Prozessoptimierung nutzen lassen.

In der industriellen Kaffeeproduktion müssen große Materialmengen unter kontrollierten thermischen Bedingungen verarbeitet werden. Insbesondere beim Rösten entstehen hohe Temperaturen, die eine kontinuierliche Überwachung des Prozesses erforderlich machen. Funken und glimmende Partikel können dabei zu Brand- und Rauchentwicklungen führen.

Solche Ereignisse stellen nicht nur ein Sicherheitsrisiko dar, sondern können auch den Produktionsablauf unterbrechen. Hinzu kommen Reinigungsarbeiten, mögliche Materialverluste und der Aufwand für die Wiederaufnahme des regulären Betriebs.

Mit diesen Herausforderungen war auch der chinesische Kaffeeanbieter Luckin Coffee konfrontiert. Das Unternehmen betreibt mehr als 13.000 Filialen (Stand 2025) und setzt auf weitgehend digitalisierte und automatisierte Prozesse. Entsprechend hohe Anforderungen bestehen an die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit seiner Produktionsanlagen.

Regelmäßige Brandereignisse im Röstprozess

Im Bereich der Heißluftröster kam es nach Angaben des Unternehmens durchschnittlich einmal pro Monat zu Brand- und Rauchvorfällen. Ursache waren Funken, die während des Produktionsprozesses entstanden. Neben dem unmittelbaren Sicherheitsrisiko führten diese Ereignisse zu Betriebsstörungen und zusätzlichem Reinigungsaufwand. Bei hohen Produktionsmengen können bereits einzelne Unterbrechungen erhebliche Auswirkungen auf den Materialfluss und die nachfolgenden Verarbeitungsschritte haben.

Gesucht wurde deshalb eine technische Lösung, die mögliche Zündquellen frühzeitig erkennt und automatisch reagiert, ohne den Produktionsprozess unnötig zu beeinträchtigen. Gleichzeitig sollten der Wartungsaufwand und die durch Schutzmaßnahmen entstehenden Materialverluste möglichst gering bleiben.

Schutzmaßnahmen an kritischen Prozessstellen

Vor der Installation wurden zunächst die Parameter der betroffenen Anlage untersucht und die technischen Rahmenbedingungen für die Integration eines geeigneten Schutzsystems festgelegt. Entscheidend war dabei die Identifikation jener Prozessbereiche, in denen Funken auftreten und mit dem transportierten Material weitergeleitet werden können. Zum Einsatz kam das Brandschutzsystem GreCon PROTECTOR von Fagus-GreCon. Es wurde an den kritischen Stellen der Produktion installiert und verbindet die automatische Funkenerkennung mit einer unmittelbar ausgelösten Reaktion auf erkannte Gefahren.

Das zugrunde liegende Konzept besteht darin, potenziell gefährliche Partikel möglichst frühzeitig zu erkennen und den betroffenen Materialstrom gezielt aus dem regulären Produktionsprozess auszuschleusen. Damit wird nicht erst auf einen bereits entstandenen Brand reagiert. Vielmehr setzt die Schutzmaßnahme dort an, wo eine mögliche Zündquelle erkannt wird.

Schnelle Reaktion begrenzt Materialverluste

Eine wesentliche technische Komponente ist das automatisch betätigte Umleitungsventil. Sobald das System eine entsprechende Gefahr erkennt, wird die Ausschleusung des betroffenen Materials ausgelöst. Das Ventil öffnet und schließt nach Herstellerangaben innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde. Dadurch lässt sich der Ausschleusvorgang zeitlich eng begrenzen.

Diese schnelle Reaktion ist für den Produktionsprozess von besonderer Bedeutung. Je kürzer der Zeitraum ist, in dem Material ausgeschleust werden muss, desto geringer kann die dabei verlorene Produktmenge ausfallen. Bei der Anwendung in der Kaffeeproduktion liegt der Materialverlust durch die Schutzmaßnahmen nach den vorliegenden Betriebsdaten bei weniger als zwei Kilogramm pro Tag. Damit blieb er deutlich unter den ursprünglichen Erwartungen des Betreibers.

Das Beispiel zeigt, dass die Geschwindigkeit der Reaktion nicht nur für die Sicherheit relevant ist, sondern auch die Wirtschaftlichkeit des laufenden Prozesses beeinflusst.

Erkennung, Verarbeitung und Reaktion als System

Das eingesetzte Schutzkonzept verbindet mehrere funktionale Komponenten miteinander. Die Architektur umfasst die Erkennung potenzieller Gefahren, die Verarbeitung der erfassten Informationen und die anschließende Auslösung geeigneter Schutzmaßnahmen.

Innerhalb des Systems übernehmen die als SCOUTS bezeichneten Komponenten die Erkennung. Die Verarbeitung und Steuerung erfolgt über MISSION CONTROL und RANGER, während die unter HUNTER zusammengefassten Komponenten die erforderliche Reaktion ausführen.

Durch die Verbindung dieser Funktionen entsteht eine modular aufgebaute und dezentral vernetzte Schutzlösung. Die einzelnen Komponenten können entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Produktionsprozesses zusammengestellt werden. Für die praktische Anwendung ist insbesondere das Zusammenspiel zwischen Erkennung und Reaktion entscheidend. Nur wenn ein erkanntes Ereignis schnell und zuverlässig verarbeitet wird, kann die vorgesehene Schutzmaßnahme rechtzeitig ausgelöst werden.

Betriebsdaten zur Prozessoptimierung nutzen

Neben der eigentlichen Schutzfunktion stellt das System Betriebsdaten bereit, die für die Analyse und Optimierung des Produktionsprozesses genutzt werden können. Im vorliegenden Anwendungsfall betrifft dies insbesondere die Betriebsparameter der Kaffeeröster. Anhand der erfassten Ereignisse lassen sich beispielsweise Zusammenhänge zwischen der Funkenbildung und Einstellungen wie Arbeitstemperatur oder Luftzufuhr untersuchen.

Damit erfüllt die Überwachung eine zusätzliche Funktion: Sie liefert Informationen darüber, unter welchen Bedingungen kritische Ereignisse auftreten und wie sich deren Häufigkeit möglicherweise reduzieren lässt.

Bei Luckin Coffee werden die gewonnenen Daten bereits für laufende Optimierungen eingesetzt. Die Anpassung einzelner Prozessparameter erfolgt parallel zum Betrieb des installierten Schutzsystems. Diese Verbindung von automatischem Brandschutz und datenbasierter Prozessanalyse eröffnet die Möglichkeit, nicht nur auf auftretende Gefahren zu reagieren, sondern auch deren Ursachen im Produktionsprozess gezielter zu untersuchen.

Umsetzung innerhalb weniger Wochen

Das Projekt begann im Mai 2025 mit der Analyse der Anlage und der Planung des Schutzkonzepts. Bereits im Juni erfolgte die Installation. Seit Juli 2025 befindet sich das System im regulären Betrieb.

Die vergleichsweise kurze Umsetzungszeit zeigt, dass sich entsprechende Schutzmaßnahmen auch in bestehende Produktionsumgebungen integrieren lassen, sofern die technischen Voraussetzungen frühzeitig untersucht und die Schnittstellen zur vorhandenen Anlage entsprechend ausgelegt werden. Nach der Inbetriebnahme wurde das Brandschutzsystem weiter anhand der gesammelten Betriebsdaten optimiert.

Deutlicher Rückgang kritischer Ereignisse

Die bisherigen Betriebsergebnisse zeigen eine deutliche Veränderung gegenüber der Ausgangssituation. Vor der Installation wurden durchschnittlich etwa 70 Funkenereignisse pro Monat registriert. Nach Einführung des Schutzsystems und den begleitenden Prozessoptimierungen sank diese Zahl auf rund 25 Ereignisse monatlich.

Noch deutlicher fällt der Vergleich bei den Brand- und Rauchvorfällen aus. Während zuvor durchschnittlich ein entsprechendes Ereignis pro Monat auftrat, wurden im betrachteten Zeitraum nach der Inbetriebnahme keine weiteren Brand- oder Rauchvorfälle verzeichnet. Die geringere Zahl registrierter Funkenereignisse deutet darauf hin, dass auch die begleitenden Anpassungen der Röstparameter zur Verbesserung der Prozessbedingungen beigetragen haben können.

Übertragung auf weitere Produktionslinien

Aufgrund der bisherigen Betriebsergebnisse prüft Luckin Coffee, ob sich  das Schutzkonzept auf weitere Produktionslinien übertragen lässt. Dabei steht insbesondere die Kombination aus kontinuierlicher Überwachung, schneller automatischer Reaktion und anschließender Auswertung der Betriebsdaten im Mittelpunkt.

Für andere industrielle Anwendungen mit thermischen Prozessen und dem Transport brennbarer Materialien kann dieses Prinzip ebenfalls von Interesse sein. Die konkrete Auslegung muss jedoch stets auf die jeweiligen Anlagenbedingungen und Gefährdungen abgestimmt werden.

Fazit

Das Anwendungsbeispiel aus der industriellen Kaffeeproduktion verdeutlicht, wie sich automatisierter Brandschutz und Prozessüberwachung miteinander verbinden lassen.

Durch die frühzeitige Erkennung potenzieller Zündquellen und die schnelle Ausschleusung betroffener Materialmengen können Brandrisiken reduziert und Produktionsunterbrechungen vermieden werden. Gleichzeitig liefern die erfassten Betriebsdaten Informationen, die für eine gezielte Optimierung der Prozessparameter genutzt werden können.

Die bisherigen Ergebnisse bei Luckin Coffee zeigen, dass ein entsprechend ausgelegtes Schutzsystem nicht nur zur Betriebssicherheit beitragen, sondern auch die Stabilität und Verfügbarkeit industrieller Produktionsprozesse unterstützen kann.

Über Fagus-GreCon Greten

Fagus-GreCon mit Stammsitz in Alfeld (Deutschland) entwickelt seit 1911 Technologien zur Sicherheit und Überwachung industrieller Prozesse. Für die Schüttgutindustrie bietet das Unternehmen Systeme zum präventiven Brandschutz, die potenzielle Zündquellen innerhalb von Millisekunden erkennen und durch automatische Löschmaßnahmen beseitigen können, ohne den Produktionsprozess unterbrechen zu müssen. Ergänzend umfasst das Portfolio Mess- und Prozessüberwachungssysteme zur Erfassung, Auswertung und Optimierung relevanter Prozessparameter sowie zur Qualitätssicherung. Ein internationales Servicenetzwerk unterstützt Kunden weltweit.

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