Forschungsbrauerei Weihenstephan

Technische Ausstattung

Wasserversorgung

Umkehrosmoseanlage für Brau- und Kesselspeisewasser

Die Forschungsbrauerei verwendet Freisinger Stadtwasser welches durch eine Umkehrosmoseanlage der EUWA H. H. Eumann GmbH Wasseraufbereitungsanlagen aufbereitet wird. Das so gewonnene Brauwasser wird in drei Pufferspeichern: Brauwassertanks kalt (28 hl), Brauwasser warm (18 hl) und einem kühlbaren Brauwasserbehälter (13 hl) für die einstufige Würzekühlung gelagert. Mithilfe von zwei Hochleistungspumpen ETACHROM BC der Fa. KSB AG und einen Wassermischer werden die gesamten Sudanlagen versorgt. Die Brauwassertanks wurden von der Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt GmbH angefertigt.

Druckluftversorgung

Die Luftversorgung erfolgt durch eine in 2019 eingebaute Druckluftstation der Firma KAESER KOMPRESSOREN SE. Die Station ist als redundantes System aufgebaut. Es verfügt über zwei Drucklufterzeuger SM10 bzw. SM 13 SFC, zwei Zyklonabscheider F9KC mit ED31, zwei Drucklufttrocknern (TA 11) und verschiedenen Aufbereitungskomponenten. Die Station wird mittels des Sigma Air Manager 4.0 überwacht und gesteuert.

Kälteanlage

8 hl Forschungsbrauerei

Eine Kälteanlage der Fa. Riedel GmbH versorgt die Forschungsbrauerei mit der benötigten Kälte. Pilotsudwerk und Kleinsudwerk Das Pilot- bzw. Kleinsudwerk werden durch eine Kälteanlage der Firma Fa. AERMEC bzw. Lauda XT250 W versorgt.

Mess- und Regeltechnik

Digitalisierung ist eines der Kernthemen der Technischen Einheit Forschungsbrauerei. Daher verfügen die Anlagen der Forschungsbrauerei über verschiedenste Mess- und Regeltechnik. Dabei werden unterschiedliche Sensortypen von mehreren Firmen eingesetzt. Auch die Möglichkeit neue Sensoren zu testen ist durch den modularen Aufbau möglich.

 

Ventile, Leitungen und Armaturen

Für die Armaturen, Ventile und Armaturen der Anlagen wurden Produkte der Firmen Bürkert GmbH & Co. KG., GEA Group AG, GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG, Albert Handtmann Armaturenfabrik GmbH & Co. KG, KIESELMANN GmbH, eingesetzt. Spezielle Armaturen (Dampfregel- bzw. Sicherheitsventile) werden von den Firmen Spirax Sarco GmbH bzw. ARI Armaturen GmbH & Co. KG genutzt. Die pneumatischen Einrichtungen stammen von der Fa. Festo AG & Co. KG.

Sudwerke

Die Forschungsbrauerei Weihenstephan verfügt über insgesamt vier verschiedene Sudstraßen: das 8 hl Sudwerk (Forschungsbrauerei), das 80 l Sudwerk (Pilotsudwerk) und zwei 8l Sudwerke (Kleinsudwerk 1 & 2). Hierdurch ist es möglich mit Schüttung zwischen 1 kg und 200 kg zu brauen und das hochreproduzierbar. An den unterschiedlichen Sudwerken findet die Ausbildung der Brauwesenstudenten*innen genauso wie verschiedenste Forschungsarbeiten statt.

8 hl Forschungsbrauerei

Das Sudhaus der Forschungsbrauerei ist ein 4?Geräte?Sudwerk (Umbau auf ein 5?Geräte?Sudwerk im 1. Quartal 2021). Im Jahr 2019 wurde in gemeinsamen Projekt mit der Siemens AG und der a?on AG das Leitsystem, die Steuerungskomponenten und die Elektroinstallationen grundlegend modernisiert. Als Leitsystem wird die neue Braumat-Version genutzt (vgl. https://www.vew-brauer.de/aktuelles/digitalisierung-der-forschungsbrauerei-weihenstephan.html). Die Verrohrung und Schlosserarbeiten des vierteiligen Sudhausblockes wurden beim Bau des Sudwerkes 2005 von der Fa. Nerb GmbH & Co. KG durchgeführt. Als Pumpen werden Kreiselpumpen der Fa. Phillipp Hilge GmbH & Co. KG eingesetzt.

Schrotmühle

Der Forschungsbrauerei stehen zwei Schrotmühlen zur Verfügung. Eine 4-Walzen-Trockenschrotmühle der Firma Bühler und eine WERKHUIZEN SCHEPENS N.V. Hammermühle.

Maischen

Das Maischsystem ist ein Steinecker ShakesBeer der Krones AG. Zusätzlich wurde ein Vormaischer (System Optimaischer von Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt GmbH) installiert.

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Läutern

Der Forschungsbrauerei stehen zwei Systeme zur Fest-Flüssig-Trennung zur Verfügung: Läuterbottich Steinecker Pegasus der Kornes AG und ein Maischefilter System Ziemann KK 800/800 (Fa. A. Ziemann GmbH).

Würzekochung

Die Forschungsbrauerei verfügte zu Beginn über fünf verschiedene Kochsysteme: Würzepfanne ohne Zwangsumwälzung (Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt GmbH) mit Innenkocher Steinecker Stromboli der Fa. Krones AG Werk, Außenkocher GEA ECOFLEX VT10 der Fa. Tuchenhagen Brewery Systems GmbH, System Varioboil der Fa. Nerb GmbH & Co. KG, System SchoKo der Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt GmbH. Aktuell wird die Würzepfanne mit Innenkocher eingesetzt.

Würzekühlung und Würzebelüftung

Die Würzekühlung EUROCAL 8 FHG der Fa. Fischer Maschinen- und Apparatebau AG erfolgt einstufig mit vorgekühltem Brauwasser. Die Würzebelüftung erfolgt mittels einer selbstentwickelten Würzebelüftung. Hier kommen Komponenten der Fa. Bürkert, der Fa. Nerb GmbH & Co. KG und ein Sensor der Hamilton Germany GmbH zum Einsatz.

Pilotsudwerk

Das Pilotsudwerk ist ein halbautomatisches 5-Geräte-Sudwerk mit einer Ausschlagmenge von 80 l. Es wurde in den 80er Jahren durch die Fa. Nerb GmbH & Co. KG gebaut und ständig modifiziert. Im 1. Quartal 2021 soll das Pilotsudwerk analog zur Forschungsbrauerei modernisiert werden.

Schrotmühle für Rohstoffe

Für das Schroten der Rohstoffe steht eine 2-Walzen-Trockenschrotmühle (Künzel Maschinenbau GmbH) zur Verfügung.

Kleinsudwerk

Um mit geringstem Rohstoffeinsatz reproduzierbare und skalierbare Brauversuche im Labormaßstab durchführen zu können wurde im Jahr 2016 ein einzigartiges Kleinsudwerk entwickelt. Zusammen mit den Sponsoren Stefan Soiné (IREKS, Kulmbach) und der Firma Joh. Albrecht Brautechnik wurde ein vollautomatisches 4?Geräte?Sudwerk konstruiert und im alten Sudwerks der Versuchs- und Lehrbrauerei installiert. Das Kleinsudwerk besitzt einige Besonderheiten: mit Ausnahme des Whirlpools, sind die aus hochfestem Borosilicatglas gefertigten Gefäße sind frei auf Wägezellen gelagert und in vertikaler Richtung beweglich. Der Flüssigkeitstransfer kann somit ohne Zuhilfenahme einer Pumpe durch den hydrostatischen Druck verlustarm und frei von mechanischer Belastung durchgeführt werden. Die Gefäße sind so konstruiert, dass nicht nur ein Spülen mit Inertgas (N2, CO2) möglich ist, sondern auch eine Druckbeaufschlagung erfolgen kann. Im Jahr 2020 wurde eine modifizierte zweite Sudstraße eingebaut und in Betrieb genommen.

Das Prozessleitsystem der ersten Kleinsudstraße ist Brewmaxx V9 von der ProLeiT AG. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird zusammen mit der Gimbio GmbH für die zweite Kleinsudstraße ein völlig neues Automatisierungskonzept (Hardware & Steuerung) entwickelt.

Auch in den kleinsten Sudstraßen der Technischen Einheit Forschungsbrauerei werden sämtliche Prozessparameter erfasst und dokumentiert um die Grundlage für ein reproduzierbares Brauen im Kleinstmaßstab zu gewährleisten.

Schrotmühle

Für das Schroten der Rohstoffe im Kleinsudwert wird eine 2-Walzen-Trockenschrotmühle (MIAG Braunschweig) genutzt.

Gär- und Lagerkeller

Forschungsbrauerei

 

Der Gär- und Lagerkeller der Forschungsbrauerei besteht aus sechs Tanks mit einem Nettovolumen von 20 hl der Firma Gross Behälterbau GmbH, acht 8 hl Tanks der Fa. C. Gresser Behälter- und Anlagenbau GmbH. Die Tanks können bis 3 bar Überdruck genutzt werden. Alle Tanks sind einzeln kühlbar und die 20 hl haben zusätzlich eine Heizmöglichkeit. Zur Reinigung sind Rotationsreiniger Xact Clean HP von der Firma Lechler GmbH verbaut. Die Tanks verfügen über verschiedene Sensoren (Drucksensoren, Temperatursensoren, Radar Füllstandsmessung), durch den Einbau von VariVent Anschlüssen ist ein Nachrüsten von Sensoren möglich. Des Weiteren gibt es noch einen Flotationstank (Fa. C. Gresser Behälter- und Anlagenbau GmbH) und zwei 120 hl liegende Lagertanks (Fa. C. Gresser Behälter- und Anlagenbau GmbH), welche als reine Lagertanks genutzt werden. Pilotsudwerk und Kleinsudwerk Für das Pilot- bzw. das Kleinsudwerk 1 & 2 stehen zwei 50 l Tanks, sechs 30 l Tanks und zehn 10 l Tanks zur Verfügung. Sämtliche Tanks sind einzeln kühl- und heizbar und können als Unitank genutzt werden.

Filtration

Forschungsbrauerei

Die Filtration kann über einen Schichten-Kombifilter BECO COMPACT PLATE 400 OC der Fa. E. Begerow GmbH & Co erfolgen. Komplettiert wird die Anlage durch eine Dosierstation  BECO DOSIMAT 60 der Fa. E. Begerow GmbH & Co., deren Membranpumpenleistung zur Dosierung des gewünschten Filterhilfsmittels stufenlos zwischen 3 und 30 l/h geregelt werden kann. Pilotsudwerk und Kleinsudwerk Für die Filtration des Pilot- und Kleinsudwerkes steht ein Schichtenfilter SEITZ WERKE Type A20Z und ein Kerzenfilter zur Verfügung.

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Abfüllung

Fassabfüllung

Die Abfüllung erfolgt direkt vom Tank in das Fass. Dieses wurde vorher mithilfe der Kompaktanlage KegBoy C2 (Fa. KHS Maschinen- und Anlagenbau AG) gereinigt; dabei können sämtliche Fassgrößen gereinigt werden. Verwendet werden Kegs der Größen 5 l, 10 l, 15 l, 20 l, 30 l und 50 l mit Flachfitting. Zudem setzt die Forschungsbrauerei das SmartDraftTM System ein. Die Forschungsbrauerei nutzt Produkte der Firmen SCHÄFER Werke GmbH und Micro Matic Deutschland GmbH.

 

Dosenabfüllung

Zur Abfüllung von 5 l-Dosen wird ein Dosenfüller von Esau&Hueber genutzt.

Flaschenabfüllung

Die Flaschenabfüllung erfolgt mittels eines Gruber Flaschenfüller FF2/14 Flaschenfüllers.

RoboFill 4.0

Die Bereitstellung von personalisierten und kundenindividuellen Produkten ist ein unausweichlicher Trend, der nicht nur die Automobil- oder Pharmazieindustrie, sondern auch den Markt der Lebensmittelherstellung zunehmend prägt. Die damit verbundene Verzahnung der Konsumentenwelt mit der Produktionswelt stellt in Bezug auf die kundenindividuelle Herstellung eine zentrale Herausforderung dieser Entwicklung dar. Die heutigen Fertigungsstrukturen sind derzeit noch nicht ausgelegt, um die geforderte Mengen- und Formatflexibilität wirtschaftlich und nachhaltig sicherzustellen.

Im Rahmen des angestrebten Forschungsvorhabens soll deshalb ein für die Abfüll- und Getränketechnik völlig neuartiges, flexibles und einfach um weitere Produktionsmodule erweiterbares Automatisierungskonzept zur industriellen Bereitstellung von kundenindividuellen Getränkeflaschen bzw. -gebinden entwickelt werden. Alle Anlagenkomponenten sollen als Cyber-Physische-Systemkomponenten - einem Kernelement von Industrie 4.0 – gestaltet werden, die mittels Netzwerk- und Cloudtechnologien kontinuierlich untereinander und mit überlagerten Systemen kommunizieren (Internet bzw. Intranet der Dinge).

Im Mittelpunkt steht neben der Bereitstellung und Entwicklung eines adaptierbaren und flexibel erweiterbaren Abfüll- und Materialflusskonzeptes ein dezentrales Steuerungskonzept, welches die intelligenten Bestandteile des Abfüllsystems orchestriert. Über eine virtuelle Repräsentanz in der Cloud werden Kundenwünsche, Produktionsaufträge sowie die zugehörige Produktionsplanung und -steuerung synchronisiert. Dabei wird auf die dezentrale Intelligenz der einzelnen Systembestandteile (z. B. Auslastungszustand eines Abfüllmoduls) zurückgegriffen und bei der situativen Gestaltung des Prozessablaufes berücksichtigt. Das herzustellende Produkt steuert sich sozusagen selbständig und intelligent durch den Abfüllvorgang. Dadurch kann die Repräsentation der Anlagenkomponenten unabhängig von Zeit und Ort erfolgen. Im Vergleich zu starr konfektionierten und gesteuerten Linien der Abfüll- und Getränkeindustrie sollen in diesem Projekt hochflexibel arbeitende und intelligent durch das Produkt gesteuerte Bearbeitungsstationen entstehen.

Am Ende der Projektlaufzeit steht ein Demonstrator zur Verfügung, in dem alle nötigen Funktionalitäten integriert sind.

Nähere Informationen unter: http://robofill.wzw.tum.de/

Entalkoholisierung

Seit einigen Jahren betreibt die Forschungsbrauerei Weihenstephan und der Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie eine thermische Entalkoholisierungsanlage des Typs „Dealcotec“ der Firma Centec. Die Anlage hat eine Leistung von 3-5 hl/h. Die verwendete Technik ist eine Kombination aus Fallstromverdampfer mit Rektifikation, ergänzt durch eine separate Aromawassergewinnung. Die Anlage wir für laufende Forschungsvorhaben, studentische Praktika sowie für Industrieservices eingesetzt.

Thermische Entalkoholisierung

Neben der Produktion klassischer Biere gibt es in der Forschungsbrauerei die Möglichkeit alkoholfreie Biere herzustellen. Im Lebensmittel Technikum des Campus wird die thermische Entalkoholisierungsanlage DeAlcoTec der Firma Centec zu Lehr- und Versuchszwecken betrieben. Da es sich um eine industrieübliche Anlage mit einem Volumenstrom von 3-6 hl/h handelt, liegt die Batchgröße für einen Versuch bei 800 l. Durch das Vakuum, welches angelegt wird, können alkoholhaltige Matrices wie Wein oder Bier auf < 0,05 Vol.-% entalkoholisiert werden.

Die Besonderheit der Anlage ist eine, dem Entalkoholisierungsschritt nachgeschaltete Aromarückgewinnungseinheit, die es möglich macht biertypische Aromastoffe abzutrennen, sodass sie dem Endprodukt wieder zugeführt werden können.

Membranentalkoholisierung

Seit 2020 steht der Forschungsbrauerei Weihenstephan, sowie dem Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie eine Umkehrosmose-Pilotanlage der GEA Group AG zur Entalkoholisierung diverser Biere und Cider zur Verfügung. Dabei kommt die neuartige Membran des Typs „AromaPlus“ zum Einsatz. Die Entalkoholisierung erfolgt in zwei Phasen. In der ersten Phase kommt es zur Aufkonzentrierung. Hierbei wird dem zu entalkoholisierenden Getränk Flüssigkeit in Form von Wasser entzogen. In der nachfolgenden zweiten Phase wird der Alkohol mittels Diafiltration aus dem Konzentrat (Retentat) ausgewaschen. Es wird im Batch entalkoholisiert, wobei das Batchvolumen 50?100 l beträgt. Es können Gehalte von bis zu 0,05 vol.-% Alkohol mit Hilfe dieser Anlage erreicht werden. Die Pilotanlage wird für laufende Forschungen und Industrieaufträge eingesetzt.

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Forschungsanlagen

Entwicklung eines neuartigen Hefemanagementkonzeptes

Eine Propagationsanlage, entstanden aus einem ZIM Projekt mit der Firma Centec GmbH, kann aus einer Kleinstmenge an Hefe (10 ml) innerhalb weniger Tage 150 l Propagationshefe generieren. Zurzeit erfolgt die Planung eines neuen Hefemanagementsystems, welches mit Propagation- und Erntehefe in einem innovativen Setup arbeitet.

 

HTS Gärsäulen

Das HTS-System ist ein modulares Fermentationssystem und eine interne Weiterentwicklung des EBC-Gärrohrs. Bei diesem System können verschiedenste Prozessparameter erfasst, verarbeitet und geregelt werden. Zurzeit erfolgt der Ausbau auf sechs Gärrohre und die Validierung des Gesamtsystems.  

 

RoboFüll

RoboFüll ist eine modulare Abfüllung für Kleinstbrauereien welche sich gerade im Aufbau befindet.