Mit Umkehrosmose zum weichen Brauwasser

Um das benötigte Brauwass­er von kon­stant hoher Qual­ität zuver­läs­sig und wirtschaftlich zu erzeu­gen, kommt bei der Vorarl­berg­er Brauerei Fras­tanz seit einiger Zeit eine Wasser­auf­bere­itungsan­lage von Grün­beck zum Ein­satz, die das harte Brun­nen­wass­er auf­bere­it­et. Das Sys­tem basiert auf dem Prinzip der Umkehros­mose und arbeit­et vol­lau­toma­tisch. Die Brauprozesse laufen sei­ther effizien­ter und kostengün­stiger als früher. Zudem schont das weichere Wass­er die Anla­gen, die dadurch deut­lich weniger Reini­gungs- und Wartungsaufwand benötigen.

Trotz Coro­na-Krise, Lief­er­eng­pässen und Energiekrise steigerte Fras­tanz den Bier­ab­satz von 2020 bis 2022 men­gen­mäßig um 12,7 Prozent. Zulet­zt waren die Kapaz­itäten mit ein­er Pro­duk­tion von 50.000 Hek­to­litern Bier und 12.000 Hek­to­litern Limon­aden voll aus­ge­lastet. Für die Brauerei, die sich mit ihren Fras­tanz­er Bieren als Pre­mi­um­marke im hoch­preisi­gen Seg­ment bewegt, geht es dabei natür­lich zum einen um kon­stant hohe Qual­ität. Doch auch Effizien­zsteigerung durch Automa­tisierung sowie Energie- und Wassere­insparung sind wichtige Ziele.

2021 begann die Brauerei eine grundle­gende Mod­ernisierung, die auf der Tech­nik­seite fast einem Neubau gle­ichkommt. Sie wird in der zweit­en Hälfte des Jahres 2023 abgeschlossen sein und die Kapaz­ität auf 80.000 Hek­to­liter steigern. „Für die Qual­ität unser­er Biere hat die Qual­ität des Brauwassers eine enorme Bedeu­tung, schließlich beste­ht Bier zu 94 Prozent aus Wass­er“, betont Anton Schels, Tech­nis­ch­er Leit­er und 1. Braumeis­ter. Fras­tanz bezieht aus eige­nen Brun­nen Wass­er mit ein­er Härte von 16 bis 17 Grad deutsch­er Härte. Für den Brauprozess wird allerd­ings eine kon­stante Härte von 3,5 bis 3,7 Grad deutsch­er Härte benötigt. Um diese Anforderung zu erfüllen, musste die Brauerei früher einen hohen Aufwand betreiben. Lange set­zte sie zur Enthär­tung einen Katio­ne­naus­tausch­er ein. Diese Anlage mit einem Riese­lent­gas­er benötigte viel Platz und war nicht automa­tisiert. Zudem benötigte sie zur Regener­ierung viel Salzsäure – die beschafft, gelagert und gehand­habt wer­den musste. „Auch das war ein gewichtiger Nachteil. Denn nicht zulet­zt aus Grün­den der Nach­haltigkeit wollen wir den Ein­satz von Chemikalien immer weit­er reduzieren“, erläutert Schels.

Wasser­auf­bere­itung ohne Chemikalien

Dominik Wieden­bauer, Branchen­leit­er für Getränke und Lebens­mit­tel im Hause Grün­beck erläutert: „Daher war die Umkehros­mose als physikalis­ches und gut zu automa­tisieren­des Enthär­tungsver­fahren prädes­tiniert, um die alten Ione­naus­tausch­er zu erset­zen.“ Schels und die Fir­men­leitung entsch­ieden sich 2019 für ein Wasser­auf­bere­itungssys­tem von Grün­beck, dessen Herzstück eine Umkehros­mosean­lage des Typs GENO-OSMO-RKF 12.500 ist.

Halb­durch­läs­sige Mem­bran tren­nt Här­te­bild­ner ab

Bei der Wasser­auf­bere­itung mit­tels Umkehros­mose wird das Rohwass­er mit ein­er Hochdruck­pumpe durch eine halb­durch­läs­sige Mem­bran gepresst. Sie lässt fast nur Wasser­moleküle passieren. Nach dem Durch­strö­men der Mem­bran wird das Wass­er als Per­me­at (vol­lentsalztes Wass­er) beze­ich­net und ist nahezu frei von Kalk, Salzen, Schw­er­met­allen, Par­tikeln sowie gelösten organ­is­chen Sub­stanzen und son­sti­gen Verunreinigungen.

Auf der anderen Seite bleibt das Konzen­trat mit den Här­te­bild­nern, vor allem Cal­ci­um- und Mag­ne­siumka­tio­nen, zurück. Um das Rohwass­er opti­mal auszunutzen, müssen auf der Konzen­trat­seite Härteaus­fäl­lun­gen (Scal­ing) ver­hin­dert wer­den. Sie kön­nten die Poren der Mem­bran zuset­zen. Dafür wird ein soge­nan­ntes Anti­s­calant zudosiert. Dabei fällt kein behand­lungspflichtiges Abwass­er an. Das Konzen­trat darf ohne Neu­tral­i­sa­tion direkt in das Entwässerungssys­tem fließen.

Das Per­me­at, von dem die Grün­beck-Anlage in Fras­tanz bis zu 12,5 Kubik­me­ter pro Stunde erzeugt, ist mit < 0,1 Grad deutsch­er Härte weich­er als für ein Brauwass­er nötig. Daher ver­schnei­det es die Brauerei automa­tisiert mit Brun­nen­wass­er so, dass im Ergeb­nis die opti­male Härte von 3,5 bis 3,7 Grad deutsch­er Härte erre­icht wird.

Mais­chen und Gärung wur­den optimiert

Die neue Art der Wasser­auf­bere­itung bringt Vorteile. „Dadurch wur­den die Mais­char­beit­en und Gärung­sprozesse verbessert, was auch zu einem Kosten­vorteil geführt hat“, berichtet Schels. So ermöglichte die sta­bilere und bessere Brauwasserqual­ität auch die Umstel­lung beim Mais­chen vom Dekok­tions- auf ein Infu­sionsver­fahren. Im Sud­haus ist die enzy­ma­tis­che Wirkung dank der Wasser­auf­bere­itung wesentlich bess­er, die Gärung ver­läuft merk­lich schneller. „Im Ergeb­nis wurde die Würze- respek­tive die Bierqual­ität und deren Geschmackssta­bil­ität gesteigert“, so Schels.

Let­ztlich prof­i­tiert die Brauerei von dem enthärteten Wass­er auch außer­halb des eigentlichen Brauprozess­es. Denn um Brauan­la­gen, Gär- und Lager­tanks zu scho­nen, ver­wen­det Fras­tanz das auf­bere­it­ete Brauwass­er auch als Prozess­wass­er in allen betrieblichen Teil­bere­ichen. Die Einsparung allein an Reini­gungs­chemie bez­if­fert Anton Schels auf rund 30 Prozent. Zudem entste­hen wesentlich gerin­gere Verkalkun­gen an den Fil­ter­sys­te­men und Wärmetauschern.

Automa­tis­ch­er Betrieb erspart viel Arbeitsaufwand

Im Rah­men der Brauereimod­ernisierung stat­tete Fras­tanz die Wasser­auf­bere­itung zudem mit einem neuen Sani­tisierungsver­fahren aus. Denn mit dem Brun­nen­wass­er kön­nen natür­lich vere­inzelte Keime in die Wasser­auf­bere­itung gelan­gen und es gilt, diese zuver­läs­sig zu eli­m­inieren, sodass eine Kon­t­a­m­i­na­tion im Brauprozess aus­geschlossen wer­den kann. Zunächst wur­den die Mod­ule der Umkehros­mose mit Reini­gungs- und Desin­fek­tion­s­mit­tel behan­delt. Diese Vorge­hensweise war ziem­lich aufwendig und im Ergeb­nis nicht immer zufrieden­stel­lend. Außer­dem war der Per­son­al- und Chemikalien­aufwand sehr hoch.

Daher entsch­ied Anton Schels gemein­sam mit Grün­beck, eine ther­mis­che Sani­tisierungsan­lage einzu­binden. Grün­beck-Experte Wieden­bauer, der selb­st Braumeis­ter ist, erk­lärt: „Damit pumpen wir bei Fras­tanz ein­mal pro Monat ein auf etwa 80 Grad erhitztes Per­me­at im Kreis­lauf durch die Anlage.“ Der Arbeit­saufwand für das Starten und Been­den der Sani­tisierung ist mit rund ein­er Stunde sehr niedrig. Beim früheren Reini­gung­sprozess fie­len pro Reini­gung einein­halb Man­ntage an. Allein die Per­son­alkosten sum­mierten sich auf rund 5.000 Euro pro Jahr. Anton Schels rech­net vor: „Jet­zt sparen wir zusät­zlich Kosten für die Chemikalien von etwa 1.500 Euro jährlich ein.“ Und vor allem: „Wir erzie­len eine her­vor­ra­gende mikro­bi­ol­o­gis­che Wasserqual­ität – das lässt einen Braumeis­ter ruhiger schlafen.“