Ein grünes Blondes, bitte!

Anlagenbauer feilen an Maschinen für die Lebensmittelindustrie, die weniger Energie verbrauchen und so die Herstellungskosten senken.

Um Bier zu brauen, benötigt man Wasser, Malz, Hopfen, etwas Zeit, viel Leidenschaft und – was in der Aufzählung gern vergessen wird – jede Menge Energie. Schon die Wärmenachfrage ist erheblich: Eine durchschnittliche Brauerei mit einer Jahresproduktion von einer Million Hektolitern verbraucht etwa so viel Wärme pro Jahr wie 1000 Einfamilienhäuser im selben Zeitraum. Und ihr Strombedarf liegt noch höher: Mit der notwendigen Strommenge könnte man rund 2000 Durchschnittshäuser ein Jahr lang versorgen.

Nicht nur die Umwelt würde von energieeffizienteren Brauprozessen profitieren. "Vor dem Hintergrund stetig steigender Öl-, Gas- und damit Strompreise entscheiden solche Energiespar-Technologien darüber, ob eine Brauerei wirtschaftlich geführt werden kann", sagt Ralph Schneid, Produktmanager und Entwickler von Brauereitechnologie bei der bayerischen Krones AG. Der Experte und seine Kollegen von dem auf Anlagenbau rund um die Herstellung und Abfüllung von Getränken spezialisierten Unternehmen arbeiten daher daran, dem Bier seinen Energiedurst auszutreiben. Die Krones-Ingenieure setzen beim Herz der Brauerei an, dem Würzekochsystem. Enorme 70 Prozent der insgesamt zum Bierbrauen benötigten Energie frisst dieser Prozess.

In den bis zu 150.000 Liter fassenden Hightech-Kochtöpfen aus Edelstahl erhält das Bier, stark vereinfacht gesagt, seinen Geschmack. Dazu wird die Würze – so nennen Bierbrauer die gefilterte zucker- und eiweißhaltige Flüssigkeit, die beim Erhitzen von Wasser und geschrotetem Malz entsteht – ausgiebig mit Hopfen gekocht. Grundsätzlich arbeiten die meisten Würzekochsysteme nach dem gleichen Prinzip: In einem Wärmetauscher, einem senkrecht im Würzetank stehenden Fass, das von mehreren kleinen Rohren durchzogen ist, wird das Zucker-Eiweiß-Wasser erhitzt. Da heißes Wasser eine geringere Dichte als kaltes hat, steigt die Hopfen-Würze-Mischung in den rund 130 Grad Celsius heißen Rohrbündeln automatisch auf und sorgt so für eine fortwährende Zirkulation im Würzekochtopf.

"Diese kontinuierliche Bewegung ist entscheidend für den späteren Geschmack und gleichzeitig Ansatzpunkt unseres neuen Systems", sagt Schneid. Ohne die Umwälzung der Hopfen-Würze-Bouillon könnte nämlich das beim Kochen von Getreide zwangsläufig entstehende Dimethylsulfid (DMS) nicht ausgetrieben werden, so der Experte. Und das wäre für den Braumeister der GAU: "Bleiben nur 100 parts per billion des leichtflüchtigen Stoffes beim Kochprozess zurück, riecht und schmeckt das Bier später streng nach Sellerie", erklärt Schneid. Die Menge entspricht in etwa einem Stück Würfelzucker gelöst im Volumen eines Öltankers. Entscheidend ist nun: Um das DMS loszuwerden, muss man den Tankinhalt zwar rund eine Stunde lang in Zirkulation halten – aber nicht zwangsläufig die ganze Zeit durchkochen. In ihrem neu entwickelten System "Stromboli" wird die kontinuierliche Umwälzung daher auf anderem Wege garantiert.

Der Trick der Krones-Ingenieure: Mithilfe einer pumpengetriebenen Spezialdüse erzeugen sie oberhalb des Wärmetauschers ein Druckgefälle. Der entstehende Sog ermöglicht es, den gesamten Würztankinhalt allein mithilfe einer kleinen Pumpe umzuwälzen, auch ohne ihn am Brodeln zu halten. Stromboli kann die Kochphase damit stark verkürzen und verbraucht bis zu 40 Prozent weniger Energie als herkömmliche Kochsysteme.

Brauereien wollen Kosten sparen, deshalb sei das Interesse an energieeffizienterer Technologie sehr groß, bestätigt Roland Pahl, Leiter des Forschungsinstituts für Maschinen- und Verpackungstechnik an der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin (VLB). "Stromboli ist in fast allen Belangen konsequent effizienter gemacht worden", so der Experte. Die Krones AG bewirbt ihre Sparerfolge beim neuen Würzekocher daher selbstbewusst mit einem vom TÜV Süd zertifizierten Energiespar-Siegel. Aber auch die Konkurrenz, etwa die "GEA Brewery Systems GmbH Huppmann Tuchenhagen", versucht ihre Anlagen so zu optimieren, dass sie kürzer und damit energieeffizienter kochen. Der gesunde Wettbewerb bringe die gesamte Branche technologisch nach vorn, freut sich VLB-Experte Pahl.

Mit ihren erfolgreichen Bemühungen um Ressourcen schonende Lösungen sind die Bierbrauer bereits da angelangt, wo sich viele andere Zweige der Lebensmitteltechnologie noch hinbewegen wollen. Erheblicher Bedarf, Energie zu sparen, besteht zum Beispiel auch in der Königsdisziplin der industriellen Kartoffelverarbeitung, der Pommes-frites-Produktion. "Viele Anlagen sind mehr als 30 Jahre alt und gehen mit der anfallenden Wärme unnötig verschwenderisch um", sagt Wim Hartsema, Entwicklungsingenieur bei der BMA Nederland, einer Tochtergesellschaft der Braunschweigischen Maschinenbauanstalt (BMA). Der Spezialanlagenbauer stellte erst kürzlich eine neue Vakuumfritteuse für Acrylamid-arme Chips vor. Derzeit arbeite man an einer auf Verbrauchsoptimierung getrimmten Pommes-frites-Produktion, sagt Hartsema.

Bis die fußballfeldgroße Anlage mit rund 30 verschiedenen Einzelprozessen komplett steht, werden allerdings noch mindestens zwei Jahre vergehen. Die aktuellen Arbeiten beschränken sich auf die drei Verarbeitungsschritte mit dem größten Sparpotenzial. Am meisten zu holen sei beim Dampfschälen, sagt Hartsema. Hier werden die zuvor gewaschenen Knollen in großen Stahltrommeln bis zu 60 Sekunden lang mit 200 Grad heißem Dampf und Drücken um die 20 Bar behandelt. Dabei diffundiert ein Teil des gasförmigen Wassers in die Schalen der Kartoffeln. Wird nun durch ein Ventil schlagartig der Druck auf 1 Bar gesenkt, dehnt sich das gespeicherte Wasser in Sekundenbruchteilen aus: Die Schale wird förmlich abgesprengt, die Knolle liegt nackt da.

Den beim Kartoffel-Striptease abgelassenen heißen Dampf fangen die BMA-Ingenieure in einem Überdrucktank auf und entziehen ihm mithilfe eines Kondensators die Wärme. Ähnliches geschieht später in der Fritteuse: In den Rauchabzug integrierte Plattenwärmetauscher sorgen hier dafür, dass die Energie zum Ölerhitzen möglichst vollständig weiter genutzt werden kann. Beide Wärmeströme zusammen bringen dann den sogenannten Heißlufttrockner auf Temperaturen von 90 Grad Celsius. Der heiße Luftstrom verkleistert die Stärkereste der kurz zuvor blanchierten Roh-Pommes. Diese natürliche Barriere garantiert, dass die Kartoffelschnitze beim anschließenden Frittieren extrem kross werden und im Inneren trotzdem saftig bleiben.

Bisher musste der Heißluft-Trockentunnel mit zusätzlichem Dampf erhitzt werden, so Hartsema, den spare man nun komplett ein. Auch den Zu- und Ablauf für die Blanchierbäder wurde optimiert. Indem die BMA-Ingenieure das heiße Abwasser über flächige Leitungen am zulaufenden Frischwasser vorbeiströmen lassen, wird ein Großteil der bislang nicht genutzten Wärme an das Frischwasser übertragen.

"Mit den drei Maßnahmen konnten wir den Gesamtverbrauch bereits um 20 Prozent drücken", sagt Hartsema. Bei den derzeitigen Energiepreisen habe man die Mehrinvestitionen nach drei bis vier Jahren Betrieb wieder reingeholt, schätzt der Experte. Das Interesse an der Anlage sei zwar momentan noch eher verhalten, das ändere sich aber. Da Energie künftig nicht billiger wird, ist sich Hartsema sicher: "Sehr bald schon werden unsere energiesparenden Pommes-frites-Linien ein Renner." (bsc)