Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Prozessstrategien zur homogenen Schichtung des Treberkuchens beim Läutern

Die Maischeseparation im Läuterbottich ist eine in der Bierherstellung genutzte mechanische Fest/Flüssig-Trennung, die in vielen Brauereien den zeitlich limitierenden Faktor im Produktionsplan darstellt; zusätzlich treten bei diesem Prozess immer wieder Filtrationsprobleme auf, deren Ursachen im Wechselspiel zwischen schwankenden Rohstoffqualitäten und verfahrenstechnischen Randbedingungen zu suchen sind. Ein weiteres Problem stellt die schwankende Extraktausbeute dar, die für die Brauereien neben qualitativen vor allem wirtschaftliche Folgen hat. Diese wird in signifikanter Weise vom Durchströmungsverhalten des Filterkuchens beim Separieren bestimmt. Es ist zwar bekannt ist, dass die ungleichmäßige, örtlich heterogene Durchströmung ein Grund für Extraktverluste ist, es fehlen aber bisher mechanistische Erklärungsansätze, über die sich das Prozessverhalten optimieren ließe.

Ziel des Vorhabens ist es, ein detailliertes Prozessverständnis aufzubauen, um rohstoffbedingten Läuterproblemen gezielt entgegenwirken zu können und um Produktionsineffizienzen zu verhindern. Eine Erhöhung der Ausbeute und Verkürzung der Prozesszeit beim Läutern soll durch Agglomeration der Feinpartikel und durch Homogenisierung der Kuchenstruktur erreicht werden. Als mögliche Strategien zur Kuchenhomogenisierung dienen unter anderem der Einsatz von Filterhilfsmitteln sowie die gezielte Anpassung der Milieubedingungen zur Beeinflussung der Struktur der Feinpartikel.

Da die Läuterbottich-Technik insbesondere von KMU verwendet wird, werden v.a. diese von den Ergebnissen profitieren und ihre Wettbewerbsfähigkeit erhöhen können. Durch einen beschleunigten Läuterprozess werden die Produktionsanlagen besser ausgenutzt und Energiekosten verringert.

Ergebniszusammenfassung:

Der Läuterbottich stellt in vielen Brauereien den zeitlich limitierenden Faktor im Produktionsplan dar. Es treten immer wieder Filtrationsprobleme auf, deren Ursachen häufig an schwankenden Rohstoffqualitäten und verfahrenstechnischen Randbedingungen liegen. Der Prozessablauf selbst stellt eine mechanische Fest-Flüssig-Trennung dar.

Im Rahmen des Projektes wurde durch Variation von Milieubedingungen die Kuchenhomogenität sowie durch Agglomeration der Feinpartikel das Läuterverhalten beeinflusst. Durch Änderung der Prozessbedingungen (Malzsorte, Oxidation) konnte ein durch die Feinpartikel verursachter Stempeleffekt nachgewiesen werden. Um dies zu belegen, wurde eine neue optische Methode zur Bestimmung der Filterkuchenporosität entwickelt.

Des Weiteren wurde die Partikelgrößenverteilung und Verteilungsdichte im Treberkuchen durch Laserbeugung und Bildanalyse gemessen. Mit Hilfe der der µCT wurden Ergebnisse zur örtlichen Kuchenporosität und Porenverteilung erzielt. Die Kuchenschichten wurden außerdem mit Durchströmungsanalysen charakterisiert. Somit konnte der Zusammenhang zwischen Kuchenhöhe und Permeabilität dargestellt werden. Weder die Änderung der Feststoffkonzentration in der Maische noch die intermittierende Sedimentation der Maischepartikel erwiesen sich als zielführend, jedoch wurde durch Anwendung verschiedener Flockungsmittel in unterschiedlichen Konzentrationen die Sedimentation der Feinpartikel beschleunigt.

Für die Praxis wurde ein neues Läuterverfahren entwickelt, dass die Absaugung der Feinpartikel beinhaltetet. Dadurch konnte der Stempeleffekt vermieden und die Prozesszeit verkürzt werden. Bei Einsatz eines hergestellten Füllkörpers beim Läutern wurden kürzere Zeiten und deutlich niedrigere Trübungen von Vorder- und Ausschlagwürze im Vergleich mit der Referenz ohne Füllkörper erzielt. Ein Hackwerk war unter Verwendung der Prozessstrategie unnötig. Dieser Ansatz müsste als vielversprechende Industrieanwendung noch validiert werden.