Nächstes Level der Maischefiltration

In Brauereien stellt der Maischefilter(öffnet externen Link in neuem Tab) neben dem Läuterbottich die zweite wichtige Alternative für die Fest-flüssig-Trennung dar. Geschätzt 30 bis 40 Prozent des Biervolumens werden weltweit auf diesem Wege hergestellt, denn die Technologie besitzt eine Reihe überzeugender Vorteile; vor allem für die Länder der Welt, die nicht nach dem deutschen Reinheitsgebot brauen.

Ein wichtiger Pluspunkt: Ein Maischefilter erlaubt den Einsatz von Rohstoffen außerhalb der klassischen Malzsorten. So können auch lokale Getreidearten, wie beispielsweise das in afrikanischen Ländern beliebte Sorghum, in höheren Schüttungsanteilen verarbeitet werden.

Zudem lässt sich eine höhere Ausbeute bei gleichzeitig hohen Stammwürzen erzielen, was einen Einsatz vor allem beim High-Gravity-Brauen attraktiv macht. In der Summe führt dies zu reduzierten Primärenergie- und Wasserverbräuchen – und passt damit ideal zu den momentan vorherrschenden Bestrebungen, Anlagen energieeffizient sowie ressourcenschonend – und damit letztlich nachhaltig – zu gestalten.

Entwicklung des neuen Plattendesigns

Auch Steinecker weiß um das große Potenzial der Maischefiltration. Deshalb startete der Brautechnologie-Experte eine ausführliche Versuchsreihe im hauseigenen Technikum. Auf Grundlage der zahlreichen Ergebnisse sowie einer umfassenden statistischen Analyse dieser Daten wurde schließlich ein neues Design für die bewährten Maischefilter-Platten entwickelt – und neben den oben erwähnten Vorteilen auch eine Leistungssteigerung sowie eine Reduktion des Footprints für den Filter erzielt.

Nach den erfolgreichen Versuchen im hauseigenen Technikum von Steinecker(öffnet externen Link in neuem Tab) laufen jetzt Planungen für die Installation eines Pilotfilters im Industriemaßstab, um die Erkenntnisse aus dem Technikum zu validieren.

Im Detail: Technikumsversuche bei Steinecker

Die Voraussetzungen

Um einen erfolgreichen Filtrations- und Waschvorgang sicherzustellen, sind verschiedene verfahrenstechnische Voraussetzungen zu erfüllen. Dafür muss eine Reihe von Homogenitäten erzielt werden, die sich durch strömungsmechanische Beeinflussungen steuern lassen: Zum einen müssen alle Kammern gleichmäßig mit der gleichen Feststoff-Masse befüllt werden. Zum anderen muss ein Filterkuchen erzeugt werden, der durch seine homogene Kuchenhöhe einen an allen Stellen gleichmäßigen Filterkuchen-Widerstand aufweist. Dieser Widerstand wird dabei nicht nur durch die Kuchenhöhe, sondern auch die Zusammensetzung der Partikel erreicht, wodurch also auch eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung über die gesamte Filterfläche hinweg benötigt wird.

Auf Grundlage dieser Überlegungen erstellte Steinecker(öffnet externen Link in neuem Tab) ein Analysenschema und stellte Versuche im hauseigenen Technikum an. Diese wurden zunächst mit 100 Prozent Pilsner Malz durchgeführt, anschließend gab es Versuchssude mit Weizen, Reis, Mais und Sorghum in unterschiedlichen Schüttungsverhältnissen und Enzymdosagen.

Die Ergebnisse

Auf Basis dieser Technikumsversuche entwickelte Steinecker schließlich das finale Design für die Überarbeitung seines Maischefilters(öffnet externen Link in neuem Tab), allen voran der Membranplatten. Die wichtigsten Ergebnisse sind im Folgenden beschrieben:

• Höhere Leistung: Als ideale Schüttungsmenge hat sich eine Masse von 36 Kilogramm pro Quadratmeter Malzäquivalent herausgestellt (im Vergleich zur bisherigen Beladung von 30 Kilogramm pro Quadratmeter). Möglich macht dies eine größere Kammertiefe von 50 Millimetern. Diese überarbeiteten Kammern lassen sich auch in bestehende Steinecker Maischefilter nachrüsten – und somit eine nachträgliche Leistungssteigerung um 20 Prozent erzielen, und zwar bei gleicher Anlagengröße.
• Kleinerer Footprint: Steht keine Leistungssteigerung, sondern vielmehr die Aufstellungsgröße im Fokus, dann lohnt sich das kürzere Plattenpaket ebenfalls: Denn bleibt die Leistung gleich, so kann der Maischefilter stattdessen um bis zu 2,6 Meter kürzer gebaut werden.
• Flexibel bei der Filtrationsart: Die Untersuchungen haben gezeigt, dass für die meisten Rohstoffe die einseitige Filtration die in der Summe geeignetste Methode darstellt. Bei manchen Rohstoffen jedoch kann auch eine zweiseitige Filtration sinnvoll sein, wodurch sich der Gesamtprozess signifikant beschleunigen ließe.
• Kurze Prozesszeiten: In den Versuchen ließen sich Prozesszeiten erzielen, welche eine Sudzahl von bis zu 14 Suden pro Tag ermöglichen. Die Belegungszeit für einen Sud unter Abnahmebedingungen (100 Prozent Pilsner Malz, 22 Grad Plato Vorderwürze) betrug dabei ohne Austrebern 84 Minuten. Diese Prozesszeit wird auch für den Großmaßstab erwartet. Bei höheren Stammwürzen verlängert sich die Prozesszeit.
• Hervorragende technologische Parameter: In der genannten Prozesszeit wurde in den Versuchen für den auswaschbaren Extrakt zuverlässig ein Gehalt von weniger als 3,5 Grad Plato erreicht (bezogen auf die Trebertrockensubstanz), was laut MEBAK (Mitteleuropäische Brautechnische Analysenkommission) den Anforderungen an diese Zielgröße entspricht.

In den Versuchen wurden außerdem Vorderwürze-Konzentrationen bis 24 Grad Plato prozessiert. Die Trübungswerte, ermittelt mit der Methode Imhoff-Trichter, lagen im Bereich von unter fünf Milliliter pro 1.000 Millilitern.

Die Treberkuchen konnten bis zu einer Feuchtigkeit von 64 Prozent getrocknet werden. Ausschlaggebend hierfür ist allerdings die Länge des letzten Prozessschrittes, dem sogenannten „Emptying“. Im Rahmen der Erreichung einer regulären Prozesszeit lag die durchschnittliche Feuchtigkeit bei 70 bis 74 Prozent.

• Vollständiger Kuchenabwurf: Bei den mehr als 100 durchgeführten Versuchen konnten alle Treberkuchen ohne nennenswerte Rückstände von den Filtertüchern abgeworfen werden. Selbst bei einer Wiederverwendung von Heißtrub zeigten sich keine Rückstände am Filtertuch.

Über den außen liegenden Maischekanal (1) werden die Filterkammern mit der Maische befüllt. Es werden dadurch die Anforderungen an eine sauerstoffarme Einlagerung des Produkts erfüllt. Die Positionierung des Kanals außerhalb der Platten hat zwei Vorteile: Zum einen steht eine höhere Filterfläche zur Verfügung, zum anderen sind in der Filterfläche keine strömungsbeeinflussenden Elemente vorhanden, was eine homogene Kuchenwaschung begünstigt.

Der Maischetransferkanal zur Rückseite (2) sorgt dafür, dass der Maischefilter wie bewährt von vorne und von hinten befüllt werden kann. Dies ist wichtig, um einen gleichmäßigen Füllgrad in den Kammern zu erreichen. Sollte einer der unteren Haupteinlaufkanäle verblockt sein, kann durch den sogenannten Equilibrium-Kanal (3) sichergestellt werden, dass trotzdem alle Kammern mit Feststoffen befüllt werden. Der Würzeablauf erfolgt im Standardprozess über den oberen (4) sowie den unteren (5) Würzekanal.

Für den Waschprozess stehen ebenfalls zwei Kanäle (6, 7) zur Verfügung, um Waschwasser zuzuführen. Über die Bohrungen des Wasserzulaufs (8) wird das Waschwasser in das Noppenfeld der Membran gebracht, von wo aus der Treberkuchen während des Anschwänzprozesses durchströmt wird. Analog dazu erfolgt der Ablauf der Würze über die Bohrungen auf der Filterplatte (9). Die Waschwasser-Kanäle besitzen außerdem eine zweite, optionale Funktion: Denn bei manchen Rohstoffen kann mit dem neuen Plattendesign, wie zuvor beschrieben, eine zweiseitige Filtration durchgeführt werden. In diesem Fall werden die Waschwasser-Kanäle als zusätzliche Würze-Ablaufkanäle eingesetzt.

Zudem wurde auch die Art der Filtertücher angepasst: Künftig werden Überhangtücher mit einem angenähten Dichtrand eingesetzt. Der Dichtrand besteht dabei aus einer lebensmittelechten PVC-Plane. Bei diesen Überhangtüchern lässt sich der durch das Filtergewebe gespritzte Schmutz schnell und ohne Rückstau durch die bewegliche Öffnung an der Unterseite der Platte abführen.