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Verfahrenstechnik 12/2015

Verfahrenstechnik 12/2015

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Einsparpotenziale nutzen Niedrigere Spülwasserkosten und höhere Abscheideeffizienz dank Tiefenfilterschichten Die Becopad-Tiefenfilterschicht ist mineralstoff- sowie kieselgurfrei und eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen Christian Knöferl, Hans Peter Discher Die derzeit schwierige wirtschaftliche Lage zwingt Brauereien weltweit, intensiv über mögliche Kostensenkungen nachzudenken. Die Tiefenfilterschichten setzen neue Maßstäbe in der Filtration. Einer der wichtigsten Schritte des Bierbrauprozesses ist die Filtration. Sie ist entscheidend für die hohe Qualität eines Bieres, das sich durch exzellente Geschmacks- und Farbeigenschaften und eine lange Haltbarkeit auszeichnet. Die Filtration stellt seit jeher große Anforderungen an das jeweilige Filtermedium, und noch bis vor wenigen Jahrzehnten wurden Tiefenfilterschichten nach jeder Filtration gewechselt. Inzwischen hat die Bierbrauindustrie jedoch neue Wege entdeckt, durch Rückspülung und Regene ration der Filter die Rentabilität Autoren: Christian Knöferl, Area Sales Manager – Beer & Mineral Water, Hans Peter Discher, (B.Sc.), Product Manager Filter Media, beide Eaton Technologies GmbH, Langenlonsheim zu steigern und gleichzeitig die Filtrationskosten beträchtlich zu verringern. Doch angesichts des zunehmenden Drucks, Prozesse stetig zu optimieren, müssen die Bierbrauer ihre Filtrationsverfahren weiter verbessern und eine noch effizientere Rückspülung erreichen. Optimierung der Rückspülung Die Rückspülung sowie die Spülung des Filtermediums nach Filtrationsende dienen dazu, die Fasermatrix freizuspülen und zurückgehaltene Partikel, Mikroorganismen und Kolloide zu entfernen, sodass die Tiefenfilterschichten für die nächsten Filtrationszyklen uneingeschränkt und wirksam wiederverwendet werden können. Das Rückspülen ist ein wenig beachteter Prozess. Durch die sorgfältige Untersuchung des Rückspülprozesses können Brauer jedoch wesentliche Einsparpotenziale nutzen. Beim Spülen von Filtern werden die Filterschicht und das Rahmenelement zumeist als frei gespült betrachtet, wenn das Wasser schaumfrei den Filter verlässt. Dieser subjektive Eindruck lässt sich mit einfachen Methoden in Messwerte fassen und auf die minimal benötigte Spüldauer herunterbrechen: n Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) im Spülwasser n Trübungsmessung im Filterauslauf Zur Ermittlung des optimalen Spülwasserbedarfs zur Regeneration von Becopad- 450-Tiefenfilterschichten und herkömmlichen Tiefenfilterschichten wurden die Trübungs- und CSB-Werte des Spülwassers am Filterauslauf in einer deutschen Großbrauerei bestimmt. Dazu wurde der Filter entgegen der Filtrationsrichtung zunächst kalt und anschließend mit steigender Temperatur gespült. Die Spülgeschwindigkeit betrug 1,4 hl m²/h. Insgesamt wurde der Filter ca. 45 min lang gespült. Dies entspricht einem Wasserverbrauch von ca. 1 hl/m 2 Filterfläche. Die Abnahme der CSB-Werte verläuft nahezu deckungsgleich für beide Filtermedien. Auffällig ist in beiden Untersuchungen ein kurzzeitiger Anstieg der Werte nach 15 min. Mit steigender Temperatur und Spüldauer wurde immer wieder ein kurzer Anstieg sowohl der CSB-Werte als auch der Trübung festgestellt. Dies deutet darauf hin, dass nicht nur die Spüldauer und das Spülvolumen, sondern insbesondere das Temperaturprofil ein wichtiger Faktor für einen erfolgreichen Spülvorgang ist. Hinsichtlich der Trübung des Spülwassers besteht zwischen beiden Filtermedien dagegen ein signifikanter Unterschied. Bereits nach 17 min ist das Spülwasser der Becopad- 450-Tiefenfilterschicht deutlich klarer als das der herkömmlichen Tiefenfilterschicht. Mit Becopad-Tiefenfilterschichten werden nach einer Spüldauer von 30 min minimale Trübungswerte von 0,1 EBC erreicht, während bei Einsatz einer herkömmlichen Filterschicht immer noch eine Trübung von ca. 1 EBC im Spülwasser messbar ist. Einsparpotenzial in Zahlen Die Ergebnisse verdeutlichen, dass der Spülwasserverbrauch signifikant reduziert und die damit verbundene Rüstzeit verkürzt wird. Dies eröffnet Möglichkeiten für Kosteneinsparungen. 14 VERFAHRENSTECHNIK 12/2015

VERFAHREN UND ANLAGEN Neben einer Rüstzeitreduzierung von 15 min kann der Spülwasserverbrauch um 30 % gesenkt werden. Bei angenommenen Kosten für Frisch- und Abwasser von 4,50 €/ m 3 entspricht dies einer Einsparung von 37,50 € je Filtrationszyklus im Vergleich zu herkömmlichen Tiefenfilterschichten. Bei 15 Filtrationszyklen können allein die Spülwasserkosten um rund 563,00 €/Belegung gesenkt werden. Dies führt zu einem Kostenvorteil von rund 4,50 € pro 2 m Faltschicht. Bei dieser Berechnung ist zudem die Zeitersparnis von ca. 4 h pro Filtrationszyklus noch nicht berücksichtigt, was aufgrund besserer Auslastung der Filter weitere Einsparpotenziale nach sich zieht. Die Becopad-Tiefenfilterschichten setzen im Hinblick auf die Regenerierbarkeit des Tiefenfiltermediums neue Maßstäbe. Das Cellulosefasergefüge wird bei Rückspülung und Regeneration gleichmäßig durchströmt. Der Partikelgehalt wird dadurch besser erfasst und signifikant schneller ausgetragen als dies bei herkömmlichen Tiefenfilterschichten der Fall ist. Rüstzeiten und Verbrauchskosten der Tiefenfiltration werden entscheidend reduziert. Der Wasserbedarf kann im Vergleich zu herkömmlichen Tiefenfilterschichten gleicher Klärschärfe um mindestens 30 % gesenkt werden. Die Becopad-Tiefenfilterschicht von Eaton ist eine mineralstoffund kieselgurfreie Filterschicht, die für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Grob-, Fein- und Sterilfiltration, geeignet ist. In einem spe ziellen Verfahren werden hochreine Cellulosefasern vernetzt, um eine einzigartige Struktur zu erzeugen, die keine anorganischen Komponenten erfordert. Die Tiefenfilterschichten zeichnen sich durch max. Reinheit aus und sind praktisch ohne Glührückstand biologisch abbaubar. Angesichts der verschiedenen unterschiedlichen Biersorten, die ganzjährig gebraut werden, ist es laut Brauerei wichtig, dass der Filtrationsprozess tagtäglich streng überwacht wird. Die Filtration ist der Schlüssel dazu, dass alle Terrapin-Biere optisch ansprechend aussehen und kein Tannine, Hefen und Proteine enthalten, die Trubstoffe bilden. Darüber hinaus ist die Filtration ein entscheidender Schritt zur Verbesserung der Haltbarkeit des Biers. „Ein haltbares Produkt kann länger gelagert werden“, erklärt Braumeister Spike Buckowski. „Nachdem wir die Becopad-Filterschichten eingesetzt hatten, wussten wir sofort, dass wir hier die beste Lösung auf dem Markt gefunden hatten. Im Laufe der Jahre haben uns die Eaton- Filter außerdem viele zusätzliche Vorteile beschert“, berichtet Buckowski. Aftek (Applied Filtration Technology, Inc.) hat in Zusammenarbeit mit Terrapin verschiedene Tests durchgeführt, um den für die Optimierung ihres Filtrationsprozesses am besten geeigneten Becopad-Filter zu bestimmen. Letztlich konnten die Filtrationsdauer pro Charge und der Verbrauch an Filterschichten deutlich reduziert werden, wodurch insgesamt geringere Kosten für die Filtration anfallen. „Dank des Produkts produzieren wir mehr Hektoliter Bier pro Tag“, erzählt Buckowski. Fotos: Fotolia, Eaton www.eaton.de/filtration Filter in Aktion Die Praxisergebnisse zeigen, dass die Kundenerwartungen hinsichtlich Standzeiten, Handling und geringerer Schimmelneigung durch den Einsatz von Becopad-Tiefenfilterschichten in vollem Umfang erfüllt werden. So konnte beispielsweise die in Georgia (USA) ansässige Terrapin Beer Company durch den Einsatz von Becopad- Filtern den Filtrationsprozess für ihr Craft Beer signifikant optimieren und somit beträchtliche Einsparungen bei den Betriebskosten erzielen.

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