Kulmbacher Brauerei mit neuer Ausmischanlage

“Natur Radler & Co.” Die Kulmbacher Brauerei setzt auf neue In-line Ausmischung

Die Marke „Mönchshof Brau Spezialitäten“ ist eine große Erfolgsgeschichte. Damit diese auch in Zukunft auf einer soliden technischen Basis steht, investierte die Kulmbacher Brauerei AG in eine neue Ausmischanlage für die Mönchshofproduktline und setzt dabei auf das Knowhow aus Hofheim am Taunus. Mit vielen Jahren am Markt ist die Marke inzwischen das Zugpferd der oberfränkischen Brauerei in ganz Deutschland und darüber hinaus geworden. Um den Herausforderungen in der Produktion und den hohen Qualitätsanforderungen des Produkts selbst gerecht zu werden, wurde zur Sommersaison 2021 in eine In-line-Ausmischanlage samt prozesstechnischer Integration am Standort Kulmbach investiert.

Wer noch nie selbst in Kulmbach war, wird doch zumindest von seinem Bier gehört haben. Seit dem Fund der Kasendorfer Bieramphore gilt die oberfränkische Kreisstadt bis heute als Wiege des Bierbrauens auf deutschem Boden und bezeichnet sich deshalb selbst mit einem Augenzwinkern als „heimliche Hauptstadt des Bieres“. Auch Nichtfachkundigen fällt direkt ins Auge, dass sich das Bierbrauen wie ein roter Faden durch die Historie der Stadt am Mainzusammenfluss zieht. Die Brauereien Kulmbachs hatten es zusammengenommen bereits Ende des 19. Jh. einen beträchtlichen Ausstoß gebracht und verfügten mit der Angliederung an das neuerschlossene Schienennetz der König-Ludwig-Nord-Süd-Bahn über ideale Voraussetzungen für den Bierexport. Die Großbrauer der Stadt waren Sandler, Reichel, Mönchshof und die Erste Kulmbacher Actienbrauerei (EKU). Nach den Jahren der Konsolidierung und der Neugründung der Kulmbacher Brauerei AG aus dem Zusammenschluss von EKU und Reichelbräu AG im Jahr 1996, steht bis heute die Bewahrung der Brautradition und die Produktion von Bierspezialitäten an erster Stelle. Dass dies nicht von ungefähr kommt, zeigt das rasante Wachstum des Gesamtausstoßes in den vergangenen Jahren, insbesondere der Marke Mönchshof. Nach dem Zusammenschluss stand zunächst nicht nur die Verschmelzung beider Brauereien im wirtschaftlichen Sinne, sondern besonders auf der technischen Seite an. Reichelbräu auf der südlichen Seite des weißen Mains gelegen, der in Kulmbach auch Mühlbach genannt wird, und EKU nördlich des Flusses wurden durch eine Pipeline miteinander verbunden. Mit dem Abriss des alten und dem Neubau des Sudhauses an der Lichtenfelser Straße wurde der Startschuss für die Zusammenführung zu einem Brauprozess gelegt. Vorrübergehend diente die ehemalige EKU-Brauerei an der Gummistraße als Ersatzbetrieb. Der zuvor neu angebaute Filterkeller sorgte für die Flexibilität die Fülle an Sorten für die Abfüllung bereitzustellen. Nach Fertigstellung des ober- und untergärigen Gär- und Lagerkellers, wurde die Bierproduktion am ehemaligen EKU-Standort eingestellt und dieser seitdem aus der Lichtenfelser Straße über die benannte Pipeline versorgt. Neben kontinuierlichen Verbesserungsmaßnahmen und der Erweiterung- und Modernisierung der Flaschenabfüllung in den 2010er Jahren, wurden auch prozesstechnisch sinnvolle Investitionen getätigt. Getreu dem Motto „ein Brauer der nicht baut, bald auch nicht mehr braut“ wird seit je her fleißig geschaffen, was nötig und möglich ist, um den Standort und die Qualität auf höchstem Niveau zu halten.

Erfolgsgeschichte Mönchshof und seine produktionstechnischen Konsequenzen

Die Bierspezialität aus der Bügelverschlussflasche gehört inzwischen zu den beliebtesten Biermarken Deutschlands. Die Produktpalette und der Markenauftritt sind markant und gleichzeitig traditionell regional gehalten. Seit der Umstellung auf die Bügelverschlussflasche und dem konsequenten Ausbau des Markenauftritts, ist das jährliche Produktionsvolumen stetig gestiegen und hatte im Pandemiejahr 2020 gar das Volumen von 1 Mio. Hektolitern übertroffen. Insbesondere deshalb, weil die Zugpferde im Sortiment die Varianten neben der unangefochtenen Nummer Eins unter den Kellerbieren, das „Mönchshof Kellerbier“ als auch das „Mönchshof Hell“ sowie die Radlerspezialitäten „Mönchshof Natur Radler“ und „Mönchshof Natur Radler Alkoholfrei 0,0%“ sind. Trendgerecht ist auch die Variante „Mönchshof Naturtrüb’s Alkoholfrei“ Teil des Erfolgs. Ein Umstand, dem auch auf der technischen und technologischen Seite folgegeleistet werden musste:
„Seit über 20 Jahren stellen wir Biermischgetränke her. Angefangen mit Radler und Colabier, wobei wir die Limonadenkomponenten immer im Tankwagen von unserem Mineralbrunnenbetrieb Bad Brambacher geliefert bekommen haben. Die Ausmischung erfolgte klassisch und eher händisch durch umpumpen in einen Drucktank.“, erklärt der Leiter Herstellung der Kulmbacher Brauerei AG, Martin Sack.

Auch die zwischenzeitlich nötigen Lohnabfüllungen waren mit großem Mehraufwand verbunden. Beispielsweise die Umstände um eine Container-Befüllung und -entleerung, ohne zusätzlichen Qualitätsverlust. Zu guter Letzt hat es sich angeboten, um der durch den Erfolg des Produkts gestiegen Nachfrage gerecht zu werden, die Prozesstechnik auf den modernsten Stand zu bringen. Die Kapazität der bestehenden Ausmischanlage war allein und besonders in den Sommermonaten nicht mehr ausreichend. Zukünftig wird am Standort noch eine weitere Abfüllanlage für Bügelverschlussflaschen ihre Arbeit aufnehmen, damit spätestens dann keine Spitzenlasten durch eventuelle Vorproduktionen auf Drucktanks abzufedern sind.

Das Problem erläutert Martin Sack wie folgt: „Unsere Biermischgetränke werden ausschließlich mit Zucker-Limo hergestellt und die Trübung mittels hefetrüber Biere bewerkstelligt. Bei längerer Verweilzeit der ausgemischten Biermischgetränken im Drucktank kann hier ein Absetzen der Hefe bzw. eine Nachgärung stattfinden. Es können somit immer nur kleinere Chargen im Drucktank ausgemischt werden, jedoch ist die Abfüllung dann immer gezwungen, diese auch komplett abzufüllen.“

Des Weiteren konnte mit dem Projekt das Zucker- und Grundstoffhandling überarbeitet werden. Zu Spitzenzeiten im Sommer musste der Lieferant z. T. tägliche Lieferungen einplanen. Eine entsprechende Menge frischen Grundstoffs vorzuhalten wurde zusehends wegen fehlender Kühlung und Lagermöglichkeiten zum Problem. Über das bestehende Mischsystem waren keine direkte Chargenrückverfolgung möglich und musste mühsam per Listenexport übertragen werden. Die Bedienung war nur über einen Fernzugriff ins System möglich und so auch die Übertragung der Produktionsrezepte, was zusätzlich Zeit kostete und darüber hinaus anfällig war für Bedienfehler war, etwa das Bereitstellen eines falschen Aromas für eines der Radlerprodukte.

Höchster Anspruch an Qualität und Technik – keine Kompromisse

Nachdem die Problemstellung ausgearbeitet und diskutiert war, nahm sich das Team der Kulmbacher Brauerei die Zeit, diese den potentiellen Herstellern der Branche zu präsentieren. Innerhalb der Angebotsphase kamen bereits mehrere neue Ideen zustande, den Prozess möglichst effizient und einfach zugleich zu gestalten. Neben der Anforderung, alle Produkte direkt in-line auf die verschiedenen Füller auszumischen, war in diesem Fall die Bedienbarkeit und die Integration in die bestehende Prozesssteuerung eine Herausforderung. Das Puffervolumen, um bis zu drei Füller gleichzeitig zu beschicken, sollte dabei möglichst gering sein, aber dennoch die anfallenden Durchflussschwankungen geschickt austarieren. Technische Entscheidungen für oder gegen einen Lieferanten sind seit je her keine rein preislichen Entscheidungen, sondern vorrangig vom besten Konzept abhängig. Als prozesstechnischer Partner wurde corosys beverage technology ausgewählt und mit dem Bau der Ausmischanlage und der Prozessintegration beauftragt.

Projektumfang waren die Integration des 400 hl fassenden Outdoor-Tanks für Zuckersirup, dessen Ausstattung für die Annahme und Abgabe des Sirups sowie der Transfer in die Ausmischanlage. Die Ausmischanlage selbst besteht aus dem Rack für die Behälter an Grundstoff und Aroma, unterhalb deren die hochgenauen Dosagepumpen platziert sind. Im Anschluss daran folgen die In-Line-Carbonisierung und der Puffertank zur Minimierung der Anfahrverluste und zur Pufferung in Richtung Füllanlagen. Für die Versorgung der Anlage mit den verschiedenen Grundbieren und der Fertigprodukte musste der Ventilknoten im Bereich des Drucktankkellers entsprechend erweitert und seitens Steuerung integriert werden. Die Beschreibung des Prozesses sowie deren Programmierung und Inbetriebsetzung im Braumat-System waren Teil des Lieferumfangs.
Der Prozess selbst gestaltet sich für die Radlerprodukte folgendermaßen: Bier bzw. alkoholfreies Bier wird per Rezeptvorwahl und Freigabe vom Brauer / der Brauerin in der Schaltwarte im Filterkeller im Drucktankkeller ausgewählt und angefordert. Die Grundstoffe und Aromen müssen von der Logistik, nachdem sie auf dem Rack abgestellt wurden, per Code-Freigabe freigeschaltet werden – So kann verhindert werden, dass es zu falschen Produktionen mit z. B. vertauschten Aromen kommen kann. Sind alle Zutaten mit dem gewählten Rezept kompatibel, beginnt der Prozessschritt zur Entlüftung des Puffertanks und der Produktleitungen in Richtung Füller. Im Prozess entsteht innerhalb der Ausmischanlage zuerst eine trinkfähige Limonade, die dann mit dem Bier zum Biermischgetränk hochgenau ausgemischt wird. Nach der Anforderung und der Freigabe der Füllersteuerung beginnt die Anlage mit der In-line-Produktion des Produktes und schiebt zunächst per Volumen- und hochgenauer Dichte-Schall-Messung Produkt in den Puffertank vor. Zeitgleich muss der Sauerstoffwert unter 100 ppb liegen. Statt eines großen Puffertankvolumens wird ein optimales Regelungskonzept gefahren, das die Schwankungen bei Prozessbeginn zusätzlich minimiert. Ein kleinerer Puffertank bedeutet neben geringeren Investitionskosten auch geringere Kosten bei Betrieb der Anlage. Insbesondere im Verbrauch an CO2 oder CIP-Medien. Auch das alkoholfreie Produkt, wird auf der Ausmischanlage nochmals eingestellt, um den typischen Charakter des Mönchshof-Bieres zu gestalten. Dieses geschieht nicht direkt an der Entalkoholisierunganlage.

Alle Produkte werden in der Carbonsierungsanlage auf den gewünschten CO2-Gehalt im Fertigprodukt eingestellt. Dazu sind neben dem Gasinjektor GDI keine weiteren Einbauten wie statische Mischer nötig. Der Gesamtprozess, wird in-line mit hochgenauen Messsensoren von Anton Paar überwacht. Selbstverständlich sind die nötigen Probenahme Punkte für CTA und mikrobiologische Durchschnittsproben mitverbaut.
„Seit der Umstellung von konventioneller Herstellung im Drucktank auf die In-Line-Ausmischung haben wir einige Probleme abstellen können. Die Verweilzeit der Limo mit dem Bier ist sehr kurz, weil das Produkt unmittelbar zum Füller läuft, weshalb es weder die Probleme der Entmischung noch das Problem der Nachgärung gibt.“, erkennt Sack an. Auch die Abfüllmengen seien frei wählbar. „Besonders weil Biermischgetränke in unserem Haus immer am Ende der Woche gefüllt werden, können nun die Abfüllschichten voll ausgefahren werden. Auch die eigene Herstellung der Limonadenkomponente im In-Line-Mixer, hat den Transport der Limonade ersetzt, welches logistisch sehr viele Vorteile seitens Kosten aber auch Qualität brachte“, führt Sack weiter fort.
Insbesondere wurde in Kulmbach Wert auf eine saubere Prozessführung gelegt. Wie so oft war die Inbetriebnahme von den Umständen der Pandemie erschwert worden. Nichtsdestoweniger konnte mit Hilfe einer Remote-Inbetriebnahme während einer weiteren Hochphase der Pandemie im Frühjahr 2021 einen wesentlichen Meilenstein durch die vorbereitete Programmierung erreicht werden und die Umstellung in das Bestandssystem schnellstmöglich nach dem erfolgreichen Softwaretest erfolgen. Die herannahende Sommersaison hatte bereits begonnen und die Anbindung an die Füllanlangen hatte rechtzeitig funktioniert. Mit Lockerung der Maßnahmen konnte die Anlage nach dem Aufbau vor Ort im Juni ihren Betrieb zügig aufnehmen. Weitere Optimierungsmaßnahmen haben die Prozessabläufe und Kommunikationen mit den Schnittstellen Füller und
ERP-System abgerundet.

„Der vollautomatische Inline-Mixer wurde in Braumat visualisiert und in die Drucktank- und Abfüllsteuerung integriert. Dies ist eine sehr sensible und technologisch empfindliche Stelle in der Brauerei, die keine Fehler verzeiht. Umso mehr zufriedener waren wir, dass dies, bedingt durch intensive Vorbereitung und Simulationen, so komplikationslos integriert werden konnte“, fasst Martin Sack den Abschluss der Arbeiten an der Prozesstechnik zusammen.
Alle Teile sind wunschgemäß aus dem Katalog namhafter Lieferanten gewählt und zuvor passend ausgelegt, damit die Lagerhaltung für die Ersatzteile einfach gehalten werden konnte und notfalls mit der Bestandsanlage getauscht werden kann. Dank des modularen Aufbaus wäre eine Erweiterung um zusätzliche Dosierstellen, etwa für neue Produktvarianten mit zusätzlichen Komponenten, leicht umsetzbar.

Fazit: Nicht vom In-sich einfachen Prozess blenden lassen, sondern die Umstände berücksichtigen

Wie eingangs erwähnt ist das Kulmbacher-Team das „Leben auf der Baustelle“ gewohnt. Dennoch liegt die Latte hoch, wenn es um den technischen Anspruch geht. Dauerhafte Provisorien werden nicht akzeptiert. Die Umstände und dass in absehbarer Zukunft bereits wieder erweitert werden wird, haben im Projekt Kunden und Lieferanten vor eine Herausforderung gestellt. Trotz pandemiebedingten Verzögerungen sind beide Partner mit dem Ergebnis mehr als zufrieden. Die Anlage läuft mit der zuvor definierten Leistung von 150 – 350 hl/h zeitgleich auf bis zu vier Füllanlagen. Qualitätsprobleme und umständliches Handling gehören der Vergangenheit an. Mit regelungstechnischer Feinheit und prozesstechnischer Sicherheit konnte corosys zum Projekterfolg beitragen.