Projekt 27893/01

Beispielhafte Untersuchung und Validierung der Wasser- und Energieeinsparpotenziale in Brauereien und Getränkeabfüllbetrieben in den Bereichen Reinigungsanlagen (cleaning in place – CIP) und Abfüllung

Projektträger

Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin e. V.
Seestr. 13
13353 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Brauereien und Getränkeabfüllbetriebe haben in den Bereichen CIP-Reinigung (Cleaning In Place) und Abfüllung ähnliche Anlagen und Abläufe. Die Entwicklung neuer CIP- und Abfüllanlagen führte in den letzten Jahren zu wesentlichen Wasser- und Energieeinsparungen. Dennoch konnte in entsprechenden Projekten gezeigt werden, dass die Potenziale bei weitem noch nicht vollständig ausgenutzt werden. Durch weitere Anpassungen, Wasserwiederverwendung und geringe technologische Aufrüstung konnten die Wassereinsparungen weiter optimiert werden, ohne die Qualität des Prozesses zu gefährden.

Im Projekt sollte gezeigt werden, dass sich mit wenigen gezielten Maßnahmen bei gleichzeitig geringen Investitionen bei bestehenden Anlagen signifikante Ressourceneinsparungen erzielen lassen. Es sollten insbesondere Optimierungsmaßnahmen in KMU-Betrieben aufgezeigt und ein Optimierungsfahrplan für diese erstellt werden.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenPhase 1: Vorbereitung
Hierzu gehörte das exemplarische Erfassen von Betriebsdaten (Messgeräte und -stellen, Prozesszeiten, Wasser- und Energieverbräuche und deren Ströme) in einem Beispielbetrieb. Die ermittelten Daten wur-den ausgewertet und die Erkenntnisse zur Reduzierung der Wasserverbräuche eingesetzt. Es konnte ein Erfassungsfahrplan erstellt werden, der im weiteren Projekt angewandt wurde. Eine parallele Qualitäts-analyse gewährleistete die Produktsicherheit und erlaubte die Erarbeitung eines Optimierungsfahrplans.

Phase 2:
Die gewählte Vorgehensweise wurde auf insgesamt 14 weitere Betriebe übertragen. Sämtliche Einspar-potentiale wurden erfasst und dokumentiert.



Ergebnisse und Diskussion

Fünfzehn Brauereien wurden über den gesamten Projektzeitraum auditiert. Es konnten, zum Teil unab-hängig von Alter oder Bauart der Anlagen, bisweilen enorme Optimierungspotentiale in den CIP-Anlagen des Gär- und Lagerkellers, der Filtration und der Abfüllung aufgedeckt und umgesetzt werden. In den Be-trieben wurde sehr oft beobachtet, dass die Verantwortlichen ihre Reinigungsprozesse kaum kennen. In den meisten Fällen waren ihnen die Parameter der computergesteuerten Programme gänzlich unbekannt oder wurden seit der Inbetriebnahme nicht mehr geändert. Bei einigen Reinigungsprogrammen war gene-rell keine Systematik zu erkennen. Aus Angst vor ungenügender Ausspülung von Reinigungsmitteln wur-den die Reinigungsabläufe länger gestaltet als notwendig, ohne diese grundsätzlich zu hinterfragen.
Im Kaltblock der Brauereien wurden unnötig lange Spülzeiten in Absprache mit den Verantwortlichen ge-kürzt, Spülwässer als Stapelwasser wiederverwendet und Reinigungsschritte zusammengefasst. Neben beachtlichen Frischwassereinsparungen in einigen Anwendungen auf bis zu 20 % des Ausgangswertes konnte analog durch die Verkürzung der Schritte auch elektrische Energie durch reduzierte Pumpenlauf-zeiten und optimierte Sterilisationsvorgänge eingespart werden. Leitungen wurden teilweise vorgespült, obwohl sie durch das vorherige Ausschieben des Produktes praktisch vorgereinigt waren. Ausgedehnte Zwischenspülungen waren einprogrammiert, obwohl durch die leitwertgesteuerte Abtrennung des Reini-gungsmediums mit Wasser das Leitungssystem bereits mit rückstandsfreiem Wasser gefüllt war. In den meisten Fällen konnten die Verantwortlichen direkt vor Ort überzeugt und das Reinigungsschema umpro-grammiert werden. Bei allen durchgeführten Optimierungsmaßnahmen wurde die Qualität des Prozesses und Produktes nie aufs Spiel gesetzt. Das letzte Spülwasser wurde immer auf Reinigungsmittelrückstän-de kontrolliert und ein gewisser Sicherheitspuffer eingeplant.
Gleiches galt für den Bereich der Abfüllung. Laufende Bandschmierungen, offene Frischwasserzuläufe zur Flaschenwaschmaschine und laufende Vakuumpumpen trotz Anlagenstillstand sind einige Beispiele, die unnötigen Wasserverbrauch in den untersuchten Betrieben verursachten. Durch Sensibilisierung der Mitarbeiter in kleineren Betrieben bzw. durch einfache, geringe Investitionen in einfachste Regeltechnik sowie bei komplexeren Betrieben konnten diese unnötigen Verbräuche begrenzt werden.
Allgemeingültige Benchmarks zu Wasserverbräuchen der einzelnen Reinigungsschritte sind durch die In-dividualität der Anlagen und Betriebe und die Unterschiede bei den Chemikalien und Arbeitsweisen kaum zu erstellen. Vielmehr muss jede Brauerei einzeln und strukturiert aufgenommen und jeder Arbeitsschritt einzeln bewertet werden. Mit Hilfe der in diesem Projekt gemachten Erfahrungen war es möglich, einen Optimierungsfahrplan zu erstellen, der für jeden Produktionsbereich der Brauerei Beispiele darstellt und Einsparpotentiale aufzeigt. Die Verantwortlichen können damit strukturiert und Schritt für Schritt ihre Brauerei auf den Prüfstand stellen und die oftmals denkbar einfachen Lösungsansätze im eigenen Be-trieb umsetzen.
Die positiven Beispiele aus der Praxis sollen die Verantwortlichen zum Handeln motivieren. Nicht unbe-achtliche finanzielle Einsparungen sollen letztendlich nicht der einzige, aber ein vielleicht sehr attraktiver Grund sein sich mit diesem Thema zu befassen.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die jeweils aktuellen Zwischenergebnisse dieses Themas wurden bereits halbjährlich auf den Tagungen der Arbeitsgruppe „Umwelt-Ressourcen-Arbeitssicherheit“ (URA) der technisch-wissenschaftlichen Aus-schüsse (TWA) der VLB präsentiert. Die gesammelten Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden als Vortrag auf der Oktobertagung 2013 der VLB präsentiert. Der Vortrag soll nachfolgend auf kleineren na-tionalen Tagungen und Seminaren und auf internationalen Konferenzen Eingang finden. Die Ergebnisse werden sowohl im VLB-eigenen Brauerei-Forum als auch in der der Fachzeitschrift “Brauereiindustrie“ des Sachon Verlags veröffentlicht. Ferner finden alle repräsentativen Ergebnisse Zugang in die Fachvor-lesungen unseres Instituts.


Fazit

In allen untersuchten Brauereien konnten durch Optimierung der Reinigungsprogramme und Anpassun-gen der Verfahrensweisen Einsparungen erzielt werden. Diese waren teilweise erheblich und in fast allen Fällen ohne Investitionen möglich.
Die in diesem Projekt gesammelten, sehr repräsentativen Beispiele werden dem Verantwortlichen vor Ort helfen, seinen Betrieb zielstrebig und systematisch mit einer Checkliste zu analysieren, Optimie-rungspotentiale zu ermitteln und umzusetzen, um den Frischwasserverbrauch zu reduzieren und die Abwasseraufbereitung zu entlasten. Beachtliche finanzielle Einsparungen sollen dabei ein nicht zu un-terschätzender Anreiz sein.