Auf der drinktec 2017 formuliert GEA unter dem Titel „Brewery Advanced“ sein Verständnis modernster Technik von heute. Das Konzept basiert auf ausgefeilter GEA Technologie und einem Prozessdesign, das für den Kunden erhebliche Vorteile in Sachen Kapazität und Energieverbrauch bringt: So gelingt es GEA, die Sudanzahl im Läuterbottich von 12 auf bis zu 14 am Tag zu erhöhen, die Verdampfungsrate hingegen auf nur ein Prozent zu senken.

„Brewery Advanced“ zeigt innovatives Prozessdesign für Brauereien

„Brauereien haben es heute im wettbewerbsintensiven Umfeld mit vielen Herausforderungen zu tun, die sich auf eine Aufgabe subsummieren lassen: Ihre Lieferfähigkeit muss hergestellt sein“, erklärt Dr. Rudolf Michel, der die Entwicklungsabteilung für das alkoholische Getränkesegment bei GEA leitet. „Nun gibt es aber in dem zirka zwei-bis dreiwöchigen Brauprozess einige Unwägbarkeiten, weil wir uns bei aller Technik auf Mutter Natur verlassen müssen. Schließlich nutzen wir Hefen, also Lebewesen, deren Leistungs- und Flockulationsverhalten nicht zu 100 Prozent kalkulierbar ist. Wenn jedoch ein Bier statt 13 Tage 16 Tage braucht, gerät die gesamte Produktionsplanung in Schieflage.“ Um diese Situation zu vermeiden und die Vorhersagbarkeit der Bierproduktion bei den Kunden zu verbessern, haben die GEA Ingenieure technische Komponenten wie Prozessplanung raffiniert verändert:

Punkt 1: Läuterbottich schafft 14 Sude am Tag

Im Läuterbottich, wo sich klare Würze und Malztreber voneinander trennen, laufen klassische Batchverfahren heute mit einer Kapazität von zwölf Suden pro Tag. GEA hat es geschafft, diese auf 14 zu erhöhen. Bei gleicher Kapazität der Brauchargen nimmt die Spitzenlast damit um 15 Prozent ab mit dem Vorteil, dass nun kleinere Läuterbottiche ausreichen, die weniger Investition in das Kesselhaus erfordern.

Punkt 2: Würzestripper und ausgelagerte Hopfen-Isomerisierung sparen Energie

In der Würzepfanne kommt nun der Hopfen zur flüssigen Würze. Um Hopfenausbeute, Aromatik und Energiebilanz zu verbessern, geht GEA zwei Wege. „Wir verändern erstens durch unseren Würzestripper das gewohnte Kochverfahren für Würze“, so Dr. Rudolf Michel. „Statt sie wie üblich 60 Minuten bei einer Verdampfungsleistung von vier Prozent zu kochen, führen wir eine hocheffektive Gegenstromdampfwäsche durch.“ Dabei wird die Verdampfung aus der Würzepfanne in einen sogenannten Stripper ausgelagert. 

Zweiter Bestandteil des Prozesses ist die Isomerisierung des Hopfens, für die GEA bereits eine Innovation patentiert hat: Mittels der HOPSTAR™ Iso-Technologie läuft dieser Prozess parallel zum Würzekochen und viel schneller ab, denn der Hopfen kann mechanisch vorbehandelt und höher erhitzt werden. Im geschlossenen Kreislauf bleiben zudem die Hopfenöle erhalten. Schließlich steigern das optimierte Prozessdesign und die höheren Temperaturen die Hopfenausbeute um 15 bis zu 30 Prozent. Darüber hinaus erlaubt diese Technologie eine Reduktion der erforderlichen Gesamtverdampfung in der Würzepfanne und senkt damit den Primärenergieaufwand im Sudhaus maßgeblich: In Zusammenwirkung mit dem Gegenstromstripping kann die Gesamtverdampfung von derzeit meist vier Prozent auf unter einen Produzent gesenkt werden. „Es sind die Nachhaltigkeitsbemühungen unserer Kunden genauso wie das Bestreben des GEA Konzerns, die uns zum technologischen Paradigmenwechsel motiviert haben. GEA leistet damit einen Beitrag zu geringeren Energieverbräuchen“, sagt Dr. Rudolf Michel.

Punkt 3: Geringere Durchlaufzeit im Kaltbereich

Für den Kaltprozessbereich hat GEA ECO-FERM™ entwickelt, ein Verfahren zur Homogenisierung von Gärtankinhalten, das die Durchlaufzeit (turn-around time) für die Fermentation und damit die Produktionsplanung verbessert. GEA setzt dazu eine Strahlpumpe in den Zulauf des Tankkonus, die durch ihr Design effektiver und gleichzeitig verbrauchsärmer mischt als andere Mischkonzepte. Gären, Reifen und Kühlen verkürzen sich. Insgesamt lassen sich in vielen Fällen einige Stunden, manchmal sogar ein ganzer Tag, der Tankbelegungszeit einsparen, die Tankkapazität wird höher. „Wir fördern mit der GEA Strahlmischung die natürlichen Mischprozesse im Tank, parallel zur Umwälzung, die sowieso durch das entstehende Kohlendioxid entsteht“, sagt Dr. Rudolf Michel zum Prinzip, die Hefe schont und sogar ihre Vitalität erhöht weil sich im Tankkonus weniger Sediment bildet. „Wir können also der Hefe wieder ein Stück Unberechenbarkeit nehmen.“

Das Kellerverrohrungskonzept GEA ECO-MATRIX™, das auf der drinktec gezeigt wird, steht für Prozesssicherheit und Hygiene. Es basiert auf einer kompakten Verzweigung des Tankauslasses. Das kurze vertikale Rohr unter dem Tank verbessert in Verbindung mit den ECO-MATRIX™-Doppelsitzventilen die Stabilität des Schaums und Geschmacks der Biere, ist sehr gut zu reinigen und minimiert Produktverluste. 

Punkt 4: Bier filtern – ohne Abfall

Bei klaren Biersorten folgt auf die kalte Lagerung eine letzte Filtration, um die restlichen Hefepartikel zu entfernen. Ergebnis eines gemeinsamen Entwicklungsprojekts der GEA Experten für Brautechnik in Kitzingen und für Separationstechnik in Oelde für diesen Zweck ist die GEA clearamic BeerFiltration – eine nachhaltige, weil kieselgur- und abfallfreie, Cross-Flow-Filtrationslösung für die Bierproduktion. Durch die Verwendung keramischer Membranen gewährleistet GEA niedrige Betriebskosten bei gleichbleibend hoher Produktqualität und Prozesssicherheit. Die Clearamic-Membranen sind vollkommen inert für einen unverfälschten Biergeschmack. Vormontierte Module sorgen für kurze Montage- und Inbetriebnahmezeiten; das äußerst flexible Anlagenkonzept ermöglicht jederzeit Erweiterungen.

Punkt 5: Energiemanagement verbraucht weniger Heißwasser

Von GEA Ingenieuren entwickelt und bereits praxiserprobt ist das offene Energiespeichersystem 2.0, das Kunden bei einem nachhaltigen Wasser- und Energiemanagement unterstützt. GEA stellt dafür zwei Heißwassertanks als Leerlauf-Energiespeicher mit zwei Temperaturniveaus (zum Beispiel 96 °C und 80 °C) auf. Hierin liegt die Besonderheit: Das durch den größeren Würzekühler auf 95 °C bis 96 °C erwärmte Brauwasser wird in einem zweiten Schritt – im Würzeerhitzer oder im Maischgefäß – wieder auf zirka 80 °C abgekühlt und steht dann erst dem Brauprozess zur Verfügung. Durch das offene System kann der Heißwasserüberschuss in einem Sudhaus im Rahmen der Physik beeinflusst werden. Beim Kunden Compañía Cervecera de Nicaragua gelang es GEA damit, fast ein Viertel des Energieverbrauchs im Sudhaus und neun Prozent des Gesamtbedarfs der Brauerei zu sparen.

Das Konzept eignet sich auch bei Einsatz eines Pfannendunstkondensators und vor allem an Brauereistandorten, wo die Kaltwassertemperatur hoch oder jahreszeitlich schwankend ist. Dr. Rudolf Michel denkt weiter: „Wir könnten sogar den Warmwasserüberschuss in einem Betrieb mit ober- und untergärigem Bier durch geschickte Produktionsplanung gegen Null senken, wenn wir die unterschiedlichen Anstelltemperaturen ausnutzen.“

Am GEA Stand werden die effiziente Ausdampftechnologie, die abfallfreie GEA clearamic BeerFiltration sowie das Verrohrungskonzept ECO-MATRIX™ und ECO-FERM™ zur Homogenisierung von Gärtankinhalten ausgestellt.

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