schließen
Suche
Suche...
Keine Ergebnisse
    Trend

    Spülen und Kühlen – hier lässt sich Wasser sparen

    Sie müssen Cookies akzeptieren, um diese Funktionalität nutzen zu können.

    Wasser ist der wichtigste Rohstoff für die Getränkeindustrie. Vielerorts geraten die Ressourcen aber durch Erderwärmung oder Verschmutzung unter Druck. Die Betriebe suchen deshalb nach einem effizienten Umgang mit dem wertvollen Nass. Wie sie ihren Wasserbedarf senken können und warum thermische Energie dabei eine große Rolle spielt, klärt dieser Beitrag.

    Es geht ganz schön viel oder besser gesagt ganz schön wenig in Sachen Wasserverbrauch in der Getränkeproduktion, berichtet Norbert Ottmann von der Krones Nachhaltigkeitsberatung: „Unsere ambitioniertesten Kunden im CSD-Bereich rufen Verbrauchsziele von 1,3 oder sogar 1,1 Liter pro Liter produziertem Getränk aus.“ Der knappe Liter, der in das Produkt selbst fließt, ist da bereits mit eingerechnet. Das bedeutet wiederum: Für den darüberhinausgehenden Bedarf in der Linie ist das Wasserbudget äußerst knapp kalkuliert.

    Derzeit liegt der durchschnittliche Wasserverbrauch in Getränkebetrieben noch weitestgehend über diesen Best-in-class-Zielen. Zwar spielt in manchen Regionen die Wasserversorgung von jeher eine große Rolle, aber die meisten Unternehmen achten bisher vor allem auf den Energiebedarf. Doch das ändert sich gerade. So berichtet zum Beispiel der Beverage Industry Environmental Roundtable, ein Zusammenschluss von 17 global agierenden Getränkekonzernen, in seiner aktuellen Benchmarking-Studie von einem wachsenden Fokus seiner Mitglieder auf effiziente und nachhaltige Wassernutzung.

     

    Welche Stellschrauben gibt es?

    Wie also lässt sich in der Getränkeproduktion Wasser sparen? Dieser Artikel befasst sich mit Sparpotenzialen in Abfüllung und Prozesstechnik. Lösungen zur Wasseraufbereitung finden Sie in einem separatem Beitrag. Nachhaltigkeitskonzepte für die Wassernutzung speziell in der Brauerei lassen sich hier nachlesen.

    Besonders viel Frischwasser fließt beim Spülen und Kühlen. Daraus ergeben sich einige Sparpotenziale: Man kann weniger spülen, Spülwasser wiederverwenden, Wärme- und Kälteenergie rückgewinnen und an anderer Stelle wieder einsetzen oder Prozesswasser durch eine Kühlung im Kreislauf führen, statt es im Kanal zu entsorgen. Welche Maßnahmen jeweils machbar und wirtschaftlich sinnvoll sind, müssen die Betriebe individuell abwägen. Krones steht ihnen dabei mit seinen Fachleuten für Nachhaltigkeit beratend zur Seite. Mit ihrem Wissen zu den Maschinen und zu deren Zusammenspiel analysieren sie die Wasserströme entlang der Linie oder in der gesamten Fabrik und identifizieren mögliche Ansatzpunkte. Gemeinsam mit den Kunden erarbeiten sie dann konkrete Lösungen, um die Verbräuche dauerhaft zu senken.

    Schon bei der Produktionsplanung lässt sich Wasser einsparen: Je länger die einzelnen Produktionszyklen laufen, desto weniger oft steht eine Reinigung der Rohrleitungen wegen Produktwechseln an. Eine weitere Stellschraube sind die Spülvorgänge selbst. Dabei geht es im Kern darum, dass keine Aromen oder Allergene von einem Produkt zum nächsten verschleppt werden. „Beim Spülen kann man eigentlich immer optimieren“, meint Katja Enzmann, die bei Krones für thermische Prozesse und Nachhaltigkeit in der Prozesstechnik zuständig ist. „Wir beraten mit unserem Wissen und unserer Erfahrung“, sagt sie und betont: „Letztlich bestimmen die Kunden den Sicherheitsfaktor der Spülmenge, der aus ihrer Sicht nötig ist, um eine Verschleppung von Allergenen oder Aromen auszuschließen.“ 

    Wasser sparen auf Maschinenebene

    Reinigungsmaschine:

    In Mehrweg-Linien bietet die Reinigungsmaschine großes Einsparpotenzial. Dort durchlaufen die PET- oder Glasflaschen eine heiße Lauge und werden am Auslauf mit Frischwasser gespült und abgekühlt. Pro Halbliter-Bierflasche fällt in der Regel ein fünftel Liter Wasser an, davon etwas weniger als die Hälfte für das Abspülen der Lauge. Im Prinzip gibt es zwei Einflussgrößen auf den Wasserbedarf: Je sauberer die Lauge bleibt, beispielsweise durch den Einsatz von Mikrofiltern, desto weniger Wasser braucht man zum Abspülen.

    Der Wasserbedarf sinkt auch, wenn die Flaschen nicht so stark gekühlt werden müssen. Eine mögliche Maßnahme dafür ist das Anheben der erlaubten Abgabetemperatur, beispielsweise durch Warmabfüllung. Auch die Laugentemperatur selbst kann als Stellschraube dienen, erklärt der Fachmann für Reinigungsmaschinen, Alexander Weyers: „Je nach Produkt und Anlage senken manche Kunden die Temperatur der Lauge etwas ab und sparen so Wasser zum Kühlen. Bei Krones arbeiten wir auch an Reinigungsprozessen, die speziell an niedrigere Laugentemperaturen angepasst sind.”

    Image 39460
    Der Reinigungsprozess bietet gleich mehrere Möglichkeiten zum Wassersparen.

    Außerdem lässt sich der Lauge und damit den Flaschen schon vor dem Auslauf Wärme entziehen, um diese an anderer Stelle wiederzuverwenden. Eine Wärmepumpe ‚schaukelt‘ dann die thermische Energie hin und her. Speziell in warmen Regionen bietet es sich an, die Temperatur des Frischwassers vorab zu senken, um den gleichen Kühleffekt mit insgesamt weniger Wasser herzustellen. „Manchmal haben Betriebe an einer anderen Stelle überschüssige Kälte, wir sprechen von ‚cold for free‘, die kann man hier weiterverwenden. Alternativ kann man prüfen, ob sich die Investition in einen Kühlturm lohnt oder – wenn die Umgebungstemperatur sehr hoch ist – eine Kälteanlage sinnvoll ist, obwohl sie den Stromverbrauch nach oben treibt“, erklärt der Nachhaltigkeitsberater Norbert Ottmann. „Vor allem muss man sich klarmachen, dass alles mit allem zusammenhängt“, betont Alexander Weyers: „Eine Laugenfiltration dient vor allem dazu, die Lauge länger zu verwenden. In bestimmten Fällen senkt sie auch den Frischwasserverbrauch. Das ist dann der Fall, wenn zum Abkühlen der Flaschen so wenig Wasser nötig ist, dass sie noch weiter gespült werden müssen, um sauber zu werden. Dann lohnt es sich, über einen Filter nachzudenken, um diesen Wasserbedarf weiter zu senken.“

    Pasteur:

    Im Pasteur ist Wärmeenergie der zentrale Ansatzpunkt für das Einsparen von Wasser. Im Wesentlichen muss in zwei Situationen von außen gekühlt werden. Bei Maschinenstopps wären die Behälter, die im Pasteurisationsbereich stehen, zu lange der Wärme ausgesetzt. Deshalb kühlt man die heißen Zonen meist mit Wasser, seltener mit einem Kältemedium. Statt das warme Wasser in den Kanal abzuleiten, kann man es auffangen, abkühlen und wiederverwenden. Das zweite Szenario tritt beim Leerfahren der Linie auf. Normalerweise nutzt man die Wärme der Behälter, die den Pasteur verlassen, zum Aufwärmen der kalten Behälter am Pasteureinlauf. Wenn keine Flaschen oder Dosen nachkommen, entfällt diese Möglichkeit und die Behälter müssen gekühlt werden. Auch hier lässt sich Wasser sparen, wenn das erwärmte Prozesswasser nicht entsorgt, sondern über eine Kühlanlage im Kreis geführt wird.

    Prozesstechnik:

    Die Kühlung von Vakuumpumpen bietet weiteres Einsparpotenzial. Ein Beispiel ist die CSD-Produktion im Mixer Contiflow. Dort wird entgastes Wasser mit den Zutaten für das jeweilige Getränk versetzt und karbonisiert. Frischwasser kühlt die permanent laufenden Vakuumpumpen. Statt das warme Wasser zu entsorgen, kann man es durch ein externes Kühlmedium im Kreislauf führen und wiederverwenden. Noch eleganter wird diese Lösung, wenn man im Wärmetauscher statt eines Kältemediums das entgaste, kalte Produktwasser nutzt. Der Wasserverbrauch reduziert sich in etwa von 270 auf zehn Liter pro Stunde. Auch in der thermischen Produktbehandlung, genauer bei der Warmentgasung, müssen Vakuumpumpen gekühlt werden und man kann auf die gleiche Weise Wasser sparen.

    Welche Maßnahmen lassen sich nachrüsten?

    • Wärmepumpen zur Rekuperation an Pasteur und Reinigungsmaschine
    • Kühlturm VapoChill
    • Frischwasserregelung für die Reinigungsmaschine
    • Sommer-Winterschaltung für die Reinigungsmaschine (an Frischwassertemperatur gekoppelte Spritzmengen)
    • Kreisführung des Kühlwassers der Vakuumpumpe in Contiflow und bei der Warmentgasung während thermischer Produktbehandlung
    • EquiTherm Coldfill für die Kaltabfüllung von Dosen

    Linienübergreifend Wärme und Kälte schaukeln

    Noch mehr Potenziale zum Wassersparen ergeben sich, wenn man die ganze Linie betrachtet, erklärt Norbert Ottmann: „Man kann theoretisch jeden Linienteil für sich optimieren, doch wenn man mehrere Einzelmodule zusammenbringt, dann ergänzen sie sich und die resultierenden Synergien führen zu einem noch besseren Gesamtergebnis.“ Meist wird dafür Wärme- oder Kälteenergie an einer Stelle gewonnen und anderswo wiederverwendet. Dies führt an dritter Position, wie ausschnittsweise oben beschrieben, wiederum zu Wassereinsparungen. Diese Konzepte sind in der Regel sehr individuell gestaltet und werden im Rahmen einer Beratung gemeinsam mit den Kunden erarbeitet.

     

    Beispiele für Synergien, die Wasser sparen

    • Wärmere Abfüllung in der Brauerei: Wärmeenergie aus der Reinigungsmaschine dient zum Vorwärmen des Biers. Die Kühlung der Flaschen am Auslauf der Reinigungsmaschine benötigt weniger Wasser. Außerdem bildet sich an den gefüllten Behältern wegen der wärmeren Abfüllung weniger Kondenswasser.
    • Ein Brauereiprojekt in einer sehr warmen Region nutzt das kalte Bier als Kälteträger. Dadurch ergeben sich Synergieeffekte, die zum Beispiel in der Reinigungsmaschine zu Wassereinsparungen führen.
    • Kaltabfüllung von CSD-Produkten: An den acht bis zehn Grad kalten Behältern bildet sich Kondenswasser, sodass diese vor dem Etikettieren erwärmt werden müssen. Abhilfe schafft EquiTherm Coldfill von Krones. Dabei nimmt eine Wärmepumpe die Kühlenergie des Mixers auf und bringt sie auf ein höheres Temperaturniveau, um sie anschließend am Wärmer bereitzustellen. Zusätzlich zu der beträchtlichen Energieeinsparung sinkt auch der Wasserbedarf am Kühler um bis zu 60 Prozent.
    • In Dosenlinien gehört der Rinser zu den größten Wasserverbrauchern. Er beeinträchtigt die Wasserqualität aber nur geringfügig. Das Rinswasser lässt sich sehr gut wiederverwenden, beispielsweise als Prozesswasser für den Pasteur, in der Dosendusche oder für die Bandschmieranlage. Bis zu 90 Prozent des Rinswassers lassen sich wieder aufbereiten, der Frischwasserverbrauch der Linie sinkt um bis zu 50 Prozent.
    • In manchen Fällen benötigt der Pasteur eine zusätzliche Kühlzone am Auslauf, um die Behälter auf die geforderte Abgabetemperatur zu bringen. Statt die freiwerdende Wärme über einen Verdunstungskühlturm an die Umgebung abzugeben, kann eine Wärmepumpe die Wärme in den Pasteur zurückführen. Damit sinken der Primärenergie- und Wasserbedarf der Maschine. Ob eine solche Lösung sinnvoll ist, hängt vom Verhältnis der Ein- und Auslauftemperatur der Behälter ab.
    Image 39461
    Auch die Wärmeenergie des Pasteurs lässt sich unter Umständen recyceln.

    Mehr aus der Krones Welt

    In unserem Krones.shop können Sie ganz einfach ein unverbindliches Angebot anfragen.

    Neumaschine anfragen
    krones
    krones
    0
    10
    1