Projekt 13827/01

Entwicklung eines Aufbereitungsverfahrens von Weichwasser zur Verminderung des Wasserverbrauchs in der Mälzerei durch Kreislaufführung unter Berücksichtigung eines zu erstellenden Anforderungsprofils an die Weichwasserbeschaffenheit

Projektdurchführung

WPT GmbH Vertriebsgesellschaft für Wasser- und Prozeß-Technik mbH
Zur Bleiche 8
33039 Nieheim

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der Verarbeitung von 1 t Gerste zu Malz fallen etwa 1,8 - 2,5 m3 Abwasser an. Da dieser Abwasseranfall fast ausschließlich vom Weichen der Gerste herrührt, ist die Wiederverwendung von gebrauchtem Weichwasser im Sinne einer Kreislaufführung naheliegend.
Über die zu fordernde Beschaffenheit von gebrauchtem Weichwasser herrscht noch Unklarheit.
Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens sollten die zu fordernden Qualitätsanforderungen an Weichwasser ermittelt werden. Hierbei standen neben den technologischen hygienische und gesundheitsrelevante Parameter im Vordergrund der Untersuchungen. Ziel war die Formulierung eines Anforderungsprofils an Weichwasser, das ein in jeder Hinsicht einwandfreies Endprodukt Malz garantiert.
Im Anschluß daran sollte ein diesem Anforderungsprofil angepasstes Aufbereitungsverfahren entwickelt und in der Praxis ausgetestet werden. Neben dem Nachweis der Unbedenklichkeit sollte besonderer Wert auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gelegt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben gliederte sich in insgesamt 5 Arbeitsblöcke.Im 1. Arbeitsblock wurden Mälzereien beprobt. Es sollten mälzereispezifische Unterschiede herausgearbeitet werden. Im Zuge der Arbeitsblöcke 2 und 3 sollten durch Kleinmälzungsversuche einerseits Einflussfaktoren auf die Weichwasserqualität und andererseits der Einfluss der Weichwasserqualität auf das fertige Malz ermittelt werden. Die hygienische Untersuchung sowie die Untersuchungen auf Schimmelpilze, Mykotoxine und Schwermetalle standen wie bereits im Arbeitsblock 1 im Vordergrund.Aufgrund der Ergebnisse der Arbeitsblöcke 1 - 3 wurde ein Anforderungsprofil an Weichwasser formuliert.
Arbeitsblock 4 diente der Austestung der Tauglichkeit verschiedener Aufbereitungsverfahren im Labormaßstab. Das Aufbereitungsziel war hierbei nicht Trinkwasserqualität, sondern das erstellte Anforderungsprofil. Zu guter Letzt sollte im Rahmen von Arbeitsblock 5 ein im Labormaßstab taugliches Verfahren vor Ort in einer Mälzerei eingesetzt und ausgetestet werden.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Auswertung des umfangreichen Versuchsprogramms konnten Einflüsse der Weichwasserqualität auf die Malz- und Bierqualität erkannt werden. So stellte sich als Ursache für eine verschlechterte Malzlösung mit hoher Wahrscheinlichkeit eine übermäßige Salzaufkonzentrierung im Weichwasser heraus. Als ein wichtiges Kriterium eines Anforderungsprofiles an Weichwasser konnte somit die Begrenzung der Salzfracht, ausgedrückt als Leitfähigkeit, auf < 2500 µS/cm festgelegt werden. Dieser Wert wurde beim normalen Recycling mit dem hier eingesetzten Verfahren nicht überschritten.
Die rechtliche Seite in Deutschland wurde intensiv beleuchtet. Als weitere Anforderung an ein Weichwasserrecycling ergab sich hieraus die Forderung nach weitgehender Keimfreiheit des Wassers und nach dem Vorhandensein einer physischen Keimbarriere. Damit ist eine Barriere gemeint, die mechanisch die im Wasser vorhandenen Bakterien abtrennt. Aus rechtlicher Sicht wird also großes Augenmerk auf den mikrobiologischen Bereich und dessen Überwachung gelegt. Durch eine regelmäßige Reinigung der Keimbarriere, eine Überwachung der Unversehrtheit der Barriere sowie ein Wasser, das nach der Entkeimung biologisch ausgezehrt war, konnten diese Anforderungen im Projekt erfüllt werden.
Erreicht wurde das durch ein Verfahren, das aus den bekannten Verfahrensteilen aerobe Biologie im SBR-Verfahren und einer sich anschließenden, separaten Mikrofiltration zusammengesetzt ist. Der Biologie kommt die Aufgabe zu, den leicht angreifbaren Teil der organischen Belastung abzubauen und so das Wasser auszuzehren. Die Mikrofiltration ist eine physische Keimbarriere. Die Unversehrtheit der Membran wurde während des laufenden Betriebes mit einer Online-Trübungsmessung überwacht. Durch die separate Aufstellung war eine einfache und regelmäßige Reinigung mit warmer Natronlauge möglich. Eine potentielle Verkeimung der Permeatseite konnte somit wirkungsvoll verhindert werden.
Der Betrieb der entsprechenden Versuchsanlagen erwies sich als einfach und stabil. Die Auswirkungen eines mit Hilfe eines solchen Verfahrens aufrechterhaltenen Weichwasserkreislaufes auf die Qualität des Produktes wurde über das Malz bis hin zum Bier im Vergleich zur reinen Frischwasserweiche untersucht. Eine Beeinträchtigung durch das Weichwasserrecycling konnte dabei trotz intensiver Beprobungen und einer Vielzahl von Analysen bis hin zur mehrmaligen Verkostung der Biere nicht festgestellt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Über den Fortgang des Projektes wurde beginnend im Frühjahr 2000 regelmäßig im halbjährigen Abstand im Technisch-Wissenschaftlichen Ausschuss (TWA), Fachausschuss für Rohstoffe, Mälzerei und Sudhausarbeit der VLB berichtet. Dem TWA gehören Entscheidungsträgern aus den Betrieben der Brau- und Malzwirtschaft an. Darüber hinaus konnten im Rahmen der Oktobertagung 2000 der VLB in Berlin bereits die wesentlichen Erkenntnisse aus den Versuchen in einem Vortrag vorgestellt werden. Im Jahr 2001 war noch ein detaillierter Artikel in der Fachpresse vorgesehen, mit dem ein weiterer interessierter Personenkreis erreicht werden sollte. Die Erkenntnisse aus dem Projekt fließen auch in die Beratungstätigkeit der VLB ein.


Fazit

Von einer nicht unerheblichen Anzahl von erdachten Verfahren zum Recycling von Weichwasser wurden in Deutschland bislang nur wenige umgesetzt. Die umgesetzten Verfahren verfügen dabei gemeinsam, neben ggf. weiteren Aufbereitungsstufen, über eine biologische Stufe und eine Membranfiltration. Im vorliegenden Projekt wurde auf die einfache Kombination einer aeroben Biologie im SBR-Betrieb gefolgt von einer Mikrofiltration ohne zwischenliegende weitere Aufbereitungsstufe zurückgegriffen. Der Betrieb der Versuchsanlagen erwies sich dabei als einfach und zuverlässig.
Die gesetzten Anforderungen an die Weichwasserqualität wurden durch das einfache Verfahrensprinzip (SBR-Biologie mit separater Mikrofiltration) erfüllt.
Es bleibt insgesamt zu hoffen, dass die Ergebnisse des Projektes zu mehr Klarheit und in diesem Zusammenhang zu mehr Sachlichkeit in der Diskussion zum Weichwasserrecycling in Mälzereien im Besonderen und zu Wasserkreisläufen in der Lebensmittelindustrie im Allgemeinen beitragen können. Insbesondere durch die Klärung der rechtlichen Seite sollten wesentliche Hindernisse ausgeräumt sein und so dem Recycling von Weichwasser unter ökonomischen Gesichtspunkten zu einer weiteren Verbreitung als bisher verholfen werden können. Nur durch die Einbeziehung ökonomischer Vorteile ist es möglich, Maßnahmen zur Ressourcenschonung im industriellen Bereich einzuführen und auf breiter Basis umzusetzen. Bis zu einer generellen Einführung von Wasserkreisläufen in der Lebensmittelindustrie ist es aber noch ein weiter Weg.