Klar zum Abfüllen

Katrin Goldhahn, Ulrich Sander

In Kärnten, dem südlichsten Bundesland Österreichs, ist sie nicht nur eine feste Größe, sondern auch die Nummer Eins der Branche – die Villacher Brauerei. Sie produziert jährlich 300 000 hl Bier sowie um die 3000 hl alkoholfreie Getränke und tätigt 80 % des Gesamtabsatzes in heimatlichen Gefilden. Ausweitung ja, aber nicht um jeden Preis und ausschließlich im Hochpreissegment, so lautet die Unternehmensphilosophie. Schließlich bieten die Markenbiere hohe Qualität und einen ganz eigenen Biercharakter, der für einheimische Konsumenten Heimat widerspiegelt und für die Besucher Kärntens nach Urlaub schmeckt. Knapp 95 % des Bierausstoßes gehen auf das Konto Villacher Märzen. Diese Biersorte ist als untergäriges, helles Vollbier auf dem österreichischen Markt besonders beliebt. An zweiter Stelle steht mit einem 1,5%igen Anteil das Radler. Weitere Biersorten wie Glocknerpils, Dunkel, Jubiläumsbier, Zwickl, Hausbier, Festbock, Frühlingsbier, Edition oder auch Spezial liegen unter der 1-%-Marke. Derzeit gehen etwa 45 % des Gesamtabsatzes in die Gastronomie und 55 % in den Handel. 95 % des Gesamtausstoßes werden in Mehrweg-, 5 % in Einweggebinde abgefüllt. Dabei kommen zu 45 % das Keg-System und zu 55 % die Glasverpackung zum Einsatz.

„Grund für die Neuinvestition in eine Filteranlage von KHS war neben der Qualität der technischen Lösung das dahinterstehende Gesamtkonzept, das uns der Getränketechnologie-Hersteller präsentierte“, so Manuel Düregger, Braumeister der Villacher Brauerei. „Hier merkt man, dass das Know-how eines Komplettanbieters vorhanden ist.“

Was den Bereich der Filtration angeht, startete KHS bereits im Jahr 1887 mit der Produktion von Anschwemmfiltern, die damals neue Wege der Weinbereitung eröffneten. Seit den 1960er-Jahren lieferte das Unternehmen mehr als 500 Kerzenspaltfilter mit Leistungen von bis zu 1000 hl/h an die Brau- und Getränkebranche. Viele davon befinden sich heute noch in Betrieb. Häufig wurden zu den Filtrationsanlagen ergänzende Lösungen für den Kaltbereich gleich mitgeliefert.

Die jüngste Filtrationslösung, die jede Menge umfassendes Know-how und exakt auf Brauereiwünsche eingehende zusätzliche technische Lösungen im Kaltbereich enthält, entwickelte der Getränketechnologie-Hersteller individuell für die Villacher Brauerei. Neben einer kompletten und vollautomatischen Filtrationsanlage, die aus dem Kerzenspaltfilter Innopro Getra Eco und dem Trapfilter Innopro Corvus besteht, zählen folgende weitere Komponenten zum Lieferumfang: Dosagestationen für Kieselgur, PVPP und Additive, Unfiltratannahme, Puffertank Unfiltrat, Vor- und Nachlauftank, Karbonisierung mit Stammwürze-Feinregulierung sowie ein ganzheitliches CIP-Konzept für den Drucktank- und Flaschenkeller. Dazu kommen weitere, das Konzept ergänzende, technische Neuerungen.

So managte KHS zunächst die Anbindung von insgesamt vier Lagerkellern an die Filtrationsanlage. Lagerkeller, die teils mit zylindrokonischen, teils mit liegenden Tanks ausgestattet sind. Ein Doppelsitz-Ventilknoten steuert den Transport des Unfiltrats auf vollautomatischem Weg aus den Leitungen gewünschter Lagertanks einzelner Lagerkeller in Richtung Filtration. Möglich ist der Transport von Unfiltrat aus nur einem Lagerkeller ebenso wie das Abrufen von Unfiltrat aus mehreren Lagerkellern. Die pro Lagertank abgerufene Unfiltratmenge wird durch Ausstattung jeder Leitung mit einem Regelventil und einem Durchflussmesser exakt dosiert.

Generell ist ein Verschneiden von Bier gleicher Sorte aus unterschiedlichen Tanks immer dann von Vorteil, wenn deren Filtrierbarkeiten stark differieren. Für die Villacher Brauerei durch Integration des Doppelsitz-Ventilknotens in das System besonders vorteilhaft: Die Verschneidung identischer Biersorten aus liegenden und zylindrokonischen Tanks ist machbar. Dadurch gestaltet sich der Filtrationsprozess noch kontinuierlicher. Bei Bedarf ist ebenso die Verschneidung verschiedener Biervarianten miteinander denkbar. Ein weiterer Aspekt, den der Doppelsitz-Ventilknoten mit sich trägt: Er regelt den Prozess des Schlauchens und damit das Umpumpen des fertig gegorenen Bieres.

Die Reinigung von Doppelsitz-Ventilknoten sowie sämtlicher daran angeschlossener Schlauchverbindungen und Leitungen übernimmt eine neu installierte CIP-Anlage. Auch hier lässt sich bedarfsgerecht agieren. Ob Komplettreinigung oder ausschließlich die Reinigung bestimmter Leitungen und Schläuche – alles ist machbar. Ebenfalls von KHS installiert: eine CIP-Vorlauf- und Rücklaufleitung zu 100-hl-Tanks älteren Semesters im Spezialitätenkeller, die bislang nur manuell gereinigt wurden. Durch die Neuinstallation und eine Integration von Spritzköpfen in die einzelnen Tanks ist nun auch hier die automatische Reinigung gegeben – eine deutliche Arbeitserleichterung.

Dem Unfiltrat werden vor dem Puffertank je nach Bedarf mengenproportional die Stabilisierungsmittel Silikagel und PVPP zudosiert. Tanks für die Stabilisierungsmittel sind bei der Villacher Brauerei übrigens ebenso wie Tanks für die Kieselgurdosagen vom Filtrationsbereich getrennt untergebracht. Vorteil: Das Handling mit Pulver ist zentriert, eventuell entstehende Verschmutzungen durch Staub stellen innerhalb des Filtrationsbereiches erst gar kein Thema dar.

Noch vor der Stabilisierungsmittel-Dosage in die Bierleitung ist als technologische Besonderheit eine Trübungsmessung integriert. Grund: Die Brauerei verfügt über zahlreiche liegende Tanks, bei denen das Risiko besteht, dass bei einem Tankwechsel ein Hefe- oder Gelägerstoß vorkommt. Gefahr hier: Gelangt der Hefe- oder Gelägerstoß direkt in den Puffertank und danach in Richtung Filtration, kann das zu einem beschleunigten Ansteigen des Differenzdrucks im Filter und einer damit verbundenen schlechteren Performance führen.

Erkennt das Messgerät eine erhöhte Trübung im Unfiltrat, lautet die Regelung: Das Unfiltrat wird so lange in den Vor- und Nachlauftank geleitet, bis sich die Trübungswerte wieder im normalen Bereich befinden oder aber eine maximale Menge in den Tank gefahren wurde. Dieser Vor- und Nachlauftank nimmt zudem eine Bier-Wasser-Mischphase auf, die entsteht, wenn die Anlage vor dem eigentlichen Filtrationsprozess eine Anschwemmung mit entgastem Wasser erfährt, das schließlich mit Bier ausgeschoben wird. Im Mittel enthält das Mischprodukt etwa 4 bis 5 % Extrakt.

Stark getrübtes Unfiltrat erfährt durch die im Vor- und Nachlauftank befindliche Mischphase eine Verdünnung. Das im Vor- und Nachlauftank enthaltene Produkt wird schließlich in kleinen, genau fixierten Mengen permanent in den Unfiltratstrom rückgespeist. Auf diese Art und Weise lässt sich nicht nur die Filtrationsqualität aufrechterhalten, sondern es wird gleichzeitig Geld gespart, weil nicht das Geringste an Unfiltrat im Prozess verloren geht.

Der Puffertank Unfiltrat weist eine Kapazität von 120 hl auf. Er gewährleistet 20 min Kontaktzeit für die Stabilisierungsmittel und gleichzeitig genügend Zeit, um den Prozess des Biertransfers von dem Prozess der Filtration zu entkoppeln. „Die Kontaktzeiten der Stabilisierungsmittel mit dem Bier sind optimal“, meint dazu Düregger. Wie sämtliche Komponenten innerhalb der Anlage ist auch der Puffertank automatisiert. Produktions- und CIP-Wege sind durch Doppelsitzventile zuverlässig voneinander getrennt. Die Produktsicherheit ist zu jeder Zeit gegeben.

Die Filtration übernimmt der Kerzenfilter Innopro Getra Eco. Mit 54 m2 Filterfläche beträgt die nominelle Leistung 350 hl/h. Das Einlaufverteiler- und Strömungsführungskonzept gewährleistet eine optimale Filterhilfsmittelverteilung im Kessel. Somit werden bei reduziertem Kieselgureinsatz verlängerte Standzeiten durch homogene Partikelgrößenverteilung des Filterhilfsmittels gegenüber konventionellen Systemen erreicht.

Eine wesentliche Besonderheit des Filtrationsprozesses betrifft die Art und Weise der Kieselgurdosage. Statt üblicherweise einem installierte KHS zwei Kieselgurtanks – beide vom Innopro Getra Eco getrennt angeordnet. Zwei Kieselgurtanks eröffnen die Möglichkeit zwei unterschiedliche Kieselguren für zwei Anschwemmungen gleichzeitig vorzubereiten. In der Praxis bedeutet das einen deutlichen Zeitgewinn. So ist die Anlage bei der Villacher Brauerei derart programmiert, dass sie schon gegen drei Uhr morgens automatisch ohne Anlagenbedienung startet. Auf die Sterilisation folgt die erste und schließlich die zweite Anschwemmung.

Wenn Bediener um sechs Uhr mit der Arbeit beginnen, muss nur noch der Unfiltratweg vorbereitet werden und die Filtration kann starten. Eine Überwachung des Anschwemmprozesses findet – für alle Fälle – vom Sudhaus aus statt, in das eine zusätzliche Bedienstation für den Filtrationsprozess eingebracht ist. Denn während im Filtrationsbereich der Einschichtbetrieb realisiert ist, wird hier rund um die Uhr gearbeitet.

Von großem Vorteil: Der Innopro Getra Eco verfügt auch über einen oberen Einlauf für Unfiltrat. Genutzt wird hier ein Sprühring als Einlaufverteiler, der nach Beendigung des Filtrationsprozesses für die Reinigung des Filters mitverantwortlich zeichnet. Während des Filtrationsprozesses wird der Kessel sowohl von unten als auch von oben mit Unfiltrat beschickt. Eine Vorgehensweise, die vor allem in Hinblick auf eine homogene Kieselgurverteilung im Kessel optimal ist.

Ein weiterer wesentlicher Punkt, der die perfekte Filtration unterstützt, ist die Integration einer Filtratrezirkulation in den Filtrationsprozess. Der Innopro Getra Eco realisiert eine Leistung von 350 hl/h. Der Volumenstrom über die Filterkerzen beträgt im Normalbetrieb 400 hl/h. 350 hl/h filtriertes Bier werden dem nachfolgenden Prozess und 50 hl/h werden dem Unfiltrat im Filtereinlauf zugeführt. Diese Verfahrensweise begünstigt eine homogene Filterhilfsmittelverteilung und ermöglicht auch bei reduzierten Leistungen einen sicheren Filtrationsbetrieb.

Zudem ist eine intelligente vollautomatisch stattfindende Kieselgurdosage in den Filtrationsprozess integriert. Die Zusammensetzung der Kieselgurdosage ist ganz an dem Trübungswert des Unfiltrats im Filtereinlauf orientiert. Gestaltet sich der Trübungswert gering, erhöht sich der Anteil der groben Kieselgur, um einen langsameren Druckanstieg und die bessere Aufrechterhaltung der Permeabilität des Filterkuchens zu erreichen. Ist der Trübungswert höher, steigt der Anteil an feiner Kieselgur.

Neben einer Ausrichtung der Kieselgurdosage an Trübungswerten, regelt die intelligente Kieselgurdosage auch die Höhe der einzubringenden Kieselgurmenge und damit verbunden die Schnelligkeit des Druckanstiegs während des Filtrationsprozesses. Generell ist eine optimale Filtration dann gegeben, wenn die Punkte maximaler Differenzdruck und maximales Trubvolumen im Filterkessel zusammenfallen. Beim Filtrationsprozess in der Villacher Brauerei wird genau das dank intelligenter Anlagensteuerung erreicht. Permanent unterliegen Druckanstieg und Trubvolumen hier der Prüfung. Exakt an den ermittelten Werten orientiert geschieht schließlich die intelligente vollautomatische Kieselgurdosage.

Gegenüber konventionell arbeitenden Filtersystemen verlängert sich die Standzeit des Innopro Getra Eco allein durch Integration der intelligenten Kieselgurdosage – ausgehend von bisherigen Untersuchungen – um mindestens 10 %.

An den Filtrationsprozess anschließend ist eine Farbdosage realisierbar, die von der Villacher Brauerei derzeit für dunkles Bier genutzt wird. Danach besteht die Möglichkeit einer Ascorbinsäure-Dosierung. Diese kommt bei der Filtration von Exportbieren zum Tragen.

Filtriertes Bier gelangt in einen Filtrat-Puffertank. Er dient vor allem der hydraulischen Entkoppelung von Filteranlage und Karbonisierung. Die Stammwürze-Feinregulierung übernimmt die Innopro Carbamix. Entgastes Wasser wird hier an den Sollwert-Stammwürzevorgaben orientiert in den Bierstrom dosiert. Ein mit 8-µm-Tiefenfilterkerzen ausgestatteter Nachfilter Innopro Corvus steht für die hohe Sicherheit des Filtrationsprozesses.

Filtrat wird schließlich in den Drucktankkeller geleitet. Dort sind sämtliche Tanks mit einer Differenzdruck-Inhaltsmessung ausgestattet. So lässt sich bei der Anlagenvisualisierung deutlich erkennen, wie viel an Bier in jedem einzelnen Tank vorhanden ist. Ebenfalls neu installiert: ein Rohrzaun mit Schwenkböden, der ehemals vorhandene Schlauchverbindungen ersetzt. Vorteile liegen in einer verbesserten Zugänglichkeit, Übersichtlichkeit und Hygiene.

Zudem KHS-Leistung: die Beschickung von Keg- und Glasflaschen-Füllsystemen. Dies organisieren neu installierte Rohrleitungen mit entsprechenden Pumpen und der dazugehörigen Druckregelung. Gereinigt werden Drucktanks, Rohrleitungen und Füllsysteme von einer neuen CIP-Anlage. Eine weitere neue CIP-Anlage übernimmt CIP-Reinigungsprozesse im Filterkeller. Restbier-Management ist realisiert. Mischphasen gelangen in einen Restbier-Tank, dessen Inhalt der üblichen Restbierverarbeitung zugeführt wird.

Braumeister Düregger: „Dieses Filtrationsprojekt bedeutet für uns viel mehr als die reine Integration einer Filtrationslinie. KHS lieferte hier jede Menge Know-how, das wir für die Zukunft der Brauerei als wesentlich erachten.“

Online-Info www.dei.de/1-2417