Wasserentgasung im Mineralbrunnen

Bad Brambacher installiert zwei Vakuum-Entgasungsanlagen

Mit der Installation zweier moderner Vakuum-Entgasungsanlagen in das bestehende Brunnensystem der Bad Brambacher Mineralbrunnen GmbH zeigt die corosys GmbH aus Hofheim am Taunus, dass trotz der verhältnismäßig großen Leistung der Anlagen nur geringe Betriebskosten und eine kleine Aufstellungsfläche nötig sind.

Bad Brambach ist die südlichste Gemeinde Sachsens, gelegen im Vogtland. Um 1800 begann die Nutzung der um das damals noch Brambach genannte befindlichen Quellen. Dank seiner hervorragenden Wasserqualität wurde das Brambacher Wasser bereits 1905 vom Hoflieferanten des bayerischen Prinzregenten Luitpold in erheblichen Mengen bezogen. 1908 gründete sich die Brambacher Sprudel GmbH, aus der die heutige Bad Brambacher Mineralbrunnen GmbH & Co. Betriebs KG hervorging.
Gestiegene Anforderungen an die Erfrischungsgetränkeherstellung machte die Installation einer Wasserentgasung in das bestehende Brunnensystem nötig. Die Bad Brambacher Mineralbrunnen verwenden seit jeher nur chargenreine Wässer, die aus vier Brunnen getrennt gefördert werden. Jeder Brunnen verfügt über eine eigene Umkehrosmoseanlage mit anschließenden Drucktanks.
Um den Strömungswiderstand durch die Anlagen zu gewährleisten, sind die Förderpumpen mit jeweils 15 m3/h und 4,5 bar ausgelegt. In zwei Förderstränge sollte je eine Vakuum-Wasserentgasung mit entsprechender Leistung und dem geforderten Entgasungsziel von < 20 ppb O2 installiert werden.

Mit CO2 gestrippt

Technologisch gestaltet sich das Prinzip der Vakuum-Wasserentgasung in der Form, dass in eine unter Vakuum gesetzte Kolonne das zu entgasende Wasser verrieselt und im Gegenstrom mit CO2 gestrippt wird. In den Kolonnen befinden sich Strukturpackungselemente, welche die für den erleichterten Gasaustausch nötige Oberflächenvergrößerung zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugen. Durch das Strippen unter Vakuum reduzieren sich die Gaslöslichkeiten von O2 und CO2 um den Faktor 10 bis 15. Von der einzusetzenden Stripgasmenge von 0,3 g/l CO2 lösen sich maximal 0,2 g/l im entgasten Wasser.
Viele Sprüh-Vakuumentgasungen älterer Bauart verbrauchen sehr viel CO2 und Energie. Zudem erreichen sie die heute in Brauereien und anderen Industrien verlangten Sauerstoffwerte nicht. Sie sind in der Regel laut und haben darüber hinaus einen hohen Platzbedarf. Warum sollte man sich also überhaupt für eine Sprüh-Vakuum-Entgasungsanlage entscheiden?

Niedriger EnergieverbrauchFür die neu entwickelten Sprüh-Vakuum-Entgasungsanlagen der corosys GmbH gelten die genannten Nachteile nicht. Mehr noch – es ergeben sich einige Vorteile durch die Anpassung der Anlagentechnologie an die aktuellen Anforderungen der modernen Industrie. Für die Aufrechterhaltung des Vakuums ist für jede Kolonne eine sperrwasserfrei-betriebene Vakuumpumpe im Einsatz, wodurch gleichzeitig auch die Kosten für Brauchwasser reduziert werden und die Anlagen leise arbeiten. Ein niedriger CO2– und Energieverbrauch verringert die Betriebskosten. Dennoch erreichen die Anlagen Restsauerstoffwerte unter 0,010 ppm (10 ppb). Ihr Platzbedarf hat sich im

Vergleich zu den Anlagen der früheren Generation deutlich verringert. Die Anlagen werden meist auf vormontierten Gestellen, als sogenannte Skid-Unit, ausgeliefert.
Neben den genannten Eigenschaften war es auch die platzsparende Bauweise, die in Bad Brambach überzeugte. Kundenseitig war als Aufstellungsort eine Nische in der Hallenwand, gebildet durch zwei Betonsäulen, von 5,60 m Breite und 0,5 m Tiefe vorgesehen, die bereits zum Teil mit Rohrleitungs- und Kabelwegen belegt war. Um nun sogar zwei Anlagen in diese wandnah geplante Aufstellung einzuplanen, galt es auf das Breitenmaß einer Anlage gleich zwei Anlagen zu montieren. Die Bauhöhe der Kolonnen beträgt in der Bad Brambacher Anlage sechs Meter bei einem Flansch-Außendurchmesser von 50 Zentimetern. Wegen der eingangs erwähnten Rohrtrassen galt es, akribisch in der konstruktiven Planung vorzugehen. Über ein 3D-CAD-Model war die Anpassung der Anlage an die baulichen Gegebenheiten kein Problem. Die von corosys beigestellte Messtechnik und Armaturen wurden durch die Firma Wellmann vor Ort fachmännisch eingebaut.
Die Steuerungshardware ließ sich für beiden autark voneinander laufenden Entgasungsanlagen ebenfalls platzsparend mit nur einem Schaltschrank realisieren. Die dazu gehörige Software auf Basis von Siemens S7 war ebenfalls Bestandteil des Lieferumfangs. Die Bedienung der Anlage ist über ein integriertes Touchpanel am Schaltschrank möglich.

Technische Herausforderung

Eine technische Herausforderung er gab sich aus dem Einbau der Vakuum-Entgasungsanlagen für das geschilderte Überdrucksystem, das für die Überwindung der Umkehrosmoseanlage nötig ist. Nicht nur, dass der Zulauf zur Kolonne keinen nennenswerten Gegendruck liefert, sondern dass er im Gegenteil unter Vakuum gesetzt wird, führte zwangsläufig dazu, dass der Druck der Umkehrosmoseanlage im Zulauf der Wasserentgasungen zu groß ausgelegt war. Um die Kosten für neue Pumpen oder Zwischenpuffer zu sparen, entschied man sich für den Einbau von justierbaren Druckhalteventilen in den Koppelbögen am Panel. So konnten der Überdruck kompensiert und ein reibungsloser Produktionslauf mit der Vakuumentgasung garantiert werden.
Die Inbetriebnahme der Anlage verlief problemlos innerhalb eines Tages. Es wurden sogar Entgasungsergebnisse von < 10 ppb erreicht und damit die geforderten Spezifikationen übertroffen.

Dipl.-Ing. (FH) Armin Burkert
Projektleiter corosys Prozeßsysteme und Sensoren GmbH, Hofheim am Taunus

M. Sc. Stefan Meyering
Projektingenieur corosys Prozeßsystemeund Sensoren GmbH, Hofheim am Taunus

Getränkeindustrie 11/2014