Brauereien erzeugen Stickstoff vor Ort mit Gasgeneratoren von Atlas Copco
Unabhängigkeit und niedrigere Betriebskosten durch Stickstoff-vor-Ort Erzeugung
Stickstoff wird im Brauprozess eingesetzt, um Tanks zu spülen oder das Bier im Fass zu schützen. Wer Stickstoff bislang als Flaschenbündel einkauft, für den kann es sich lohnen, auf Eigenproduktion umzusteigen, sagt Ronny Toepke von Atlas Copco. Denn wer das Gas vor Ort selbst erzeugt, bleibt unabhängig von Lieferanten, vermeidet Verschwendung und senkt die Kosten.
Eine Druckluft-Stickstoff-Station von Atlas Copco mit drehzahlgeregelten Kompressoren der neuesten Generation im Vordergrund und einem NGP+ hinten im Bild. Je effizienter die Kompressoren arbeiten, umso weniger Energie wird auch für die Stickstofferzeugung benötigt. (Bild: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik)
Essen, März 2018. Während sich die Grundlagen des Brauens über die Jahrhunderte kaum verändert haben, sind die Technologien zur Herstellung gewaltig verbessert worden. So wird heute an vielen Stellen im Prozess Stickstoff eingesetzt. Mit dem Gas werden Tanks zwischen zwei Nutzungen gespült, um sicherzustellen, dass Rückstände der Maische, der Bierwürze oder des Bieres nicht oxidieren und das nächste Los mit herben oder sauren Aromen verunreinigen. Stickstoff kann Sauerstoff und Kohlendioxid in Tanks ersetzen und Bier von einem Tank in den nächsten drücken. Stickstoff wird auch in Fässer injiziert, um diese vor dem Versand, der Lagerung und dem Verbrauch unter Druck zu setzen und das Bier vor Verderb zu schützen.
„Dabei kommt insgesamt viel Stickstoff zusammen“, sagt Ronny Toepke, Business-Development-Manager Gasgeneratoren der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen. Das sei ein erheblicher Kostenfaktor, denn viele Brauereien bezögen das Gas als Flüssigstickstoff oder in Flaschenbündeln von externen Lieferanten. Wer das Gas dagegen vor Ort erzeuge, könne viel Geld sparen. „Dies kann mit Stickstoffgeneratoren erfolgen, die als Ergänzung zu einer Kompressorenstation installiert werden und den Stickstoff über das Druckluftsystem erzeugen“, erklärt der Experte weiter. Atlas Copco habe dafür zum Beispiel Generatoren der Serie NGP+ im Programm: Diese arbeiten nach dem Prinzip der Druckwechseladsorption, bei dem der Sauerstoff durch Kohlenstoffmolekularsiebe selektiv vom Stickstoff getrennt wird.
Statt Stickstoff einzukaufen, bietet die Herstellung von Stickstoff vor Ort vielen Brauereien vor allem drei Vorteile: einen geringeren Ausfall von Produktionszeiten, keine Verschwendung von Gas und niedrigere Kosten
1. Weniger Stillstand durch Eigenproduktion von Stickstoff
Wer seinen Stickstoff vor Ort produziert, ist unabhängig davon, ob sein Stickstofflieferant den Lieferplan einhält. Selbst wenn sich Lieferungen nur um wenige Tage verschieben, kann es nötig werden, die Produktion zu stoppen. Mögliche Produktverluste, Produktionsausfall und Umsatzeinbußen sind die Folge. Sobald das verdichtete Gas eintrifft, muss es hereingebracht und an das System angeschlossen werden; die alten Flaschenbündel müssen entfernt werden. Wenn der Stickstoff durch Eigenproduktion immer verfügbar ist, fallen solche Wartezeiten und diese Arbeiten weg.
2. Keine Gas-Verschwendung
„Man braucht gar keine exakten Messungen, um zu wissen, dass extern eingekaufter Stickstoff zum Teil verschwendet wird“, sagt Ronny Toepke. Denn der flüssige Stickstoff werde in der Regel nicht sofort, sondern erst nach und nach verbraucht. Während er sich ungenutzt in Tanks befinde, verursache die Wärme der Umgebung, dass er sich ausdehne; dabei sind Leckagen unvermeidlich. „Verluste sind daher immer an der Tagesordnung“, weiß Toepke. „Und wenn dieser Druck nicht abgelassen wird, können die Tanks explodieren.“ Um das zu verhindern, müssten die Tanks geöffnet werden, um Gas zum Teil in die Atmosphäre freizulassen. „Natürlich kann man das Risiko so senken“, meint der Atlas-Copco-Experte, „aber auch hier wird Stickstoff – und damit Geld – verschwendet.“ Die Stickstofferzeugung vor Ort dagegen erlaube es Brauereien, nur so viel Gas zu erzeugen, wie sie auch wirklich verbrauchen.
3. Niedrigere Kosten
Es ist meist preiswerter, Stickstoff selbst zu erzeugen als ihn einzukaufen. „Viele Brauereien kennen den Markt und die unterschiedlichen Preise für verdichtetes Kohlendioxid und Stickstoff nicht im Detail“, hat Toepke festgestellt. „Doch abhängig davon, wie weit eine Brauerei zum Standort der Gaserzeugung ist, können die Preise erheblich variieren.“ Während etwa die eine Brauerei 0,25 Euro pro Kubikmeter beziehungsweise 0,21 Euro pro Liter zahle (mit Flasche zwischen 1,50 und 3 Euro pro Kubikmeter), könnte eine andere Brauerei in der gleichen Stadt dreimal mehr zahlen müssen. (Anmerkung der Redaktion: Gerechnet wird entweder in Kubikmetern des expandierten Gases oder in Litern oder Kilogramm im flüssigen Zustand.) Durchschnittlich kostet der Einkauf von Flüssigstickstoff zwischen 0,18 und 0,28 Euro pro Kubikmeter (0,15 bis 0,24 Euro/Liter). Stickstoff selbst zu erzeugen, ist dagegen wesentlich günstiger. Je nach Einkaufs- und Lieferkosten in einem Gebiet können Brauereien hierdurch Einsparungen von 40 bis 75 % realisieren. Daher macht sich ein Stickstoffgenerator in der Regel schnell bezahlt. „Je nach Nutzungsintensität amortisiert sich die Anschaffung für viele Brauereien schon innerhalb der ersten beiden Jahre nach Inbetriebnahme“, versichert Ronny Toepke.
Stickstofferzeugung und ölfreie Luft
„Die Herstellung von Stickstoff vor Ort bietet Brauereien vor allem drei Vorteile: einen geringeren Ausfall von Produktionszeiten, keine Verschwendung von Gas und niedrigere Kosten“, sagt Ronny Toepke, Business-Development-Manager Gasgeneratoren der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH in Essen. (Bild: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik)
Atlas Copco bietet Stickstoffgeneratoren für unterschiedliche Ansprüche, Volumenströme und Reinheiten an. Die Maschinen der NGP+-Serie arbeiten sehr effizient und erzeugen bis zu 99,999 % reinen Stickstoff. Die kostengünstigen NGM-Membrangeneratoren schaffen bis zu 99,5 %. (Bild: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik)
Wie arbeitet ein Stickstoffgenerator?
Unsere Luft setzt sich aus etwa 78 % Stickstoff und 21 % Sauerstoff zusammen. Stickstoffgeneratoren entfernen die Sauerstoffmoleküle. Das wird durch zwei unterschiedliche Methoden erreicht: Stickstofferzeugung durch (A) Druckwechseladsorption (PSA) oder (B) die Membrantechnik.
Die Druckwechseladsorption trennt Moleküle mit Hilfe eines Kohlenstoff-Molekularsiebs. Das Medium verfügt über seine gesamte Oberfläche über Poren von der Größe der Sauerstoffmoleküle, wodurch der Sauerstoff vom Sieb adsorbiert wird. Stickstoffmoleküle sind größer als Sauerstoff, so dass sie das Molekularsieb umgehen und weiter zum Tank geführt werden. PSA-Generatoren umfassen zwei Kammern: eine zur Adsorption des Sauerstoffs und eine weitere, die zur Desorption zu einem niedrigen Druck wechselt. Diese Generatoren können Stickstoff mit einem Restgehalt an Sauerstoff von zehn Teilen per Million oder einem Reinheitsniveau von 99,999 % erzeugen. Nach diesem Prinzip arbeiten zum Beispiel bei Atlas Copco die Generatoren der NGP+-Serie. Die Geräte zeichnen sich durch einen besonders niedrigen Luftverbrauch aus, so dass der versorgende Kompressor um eine bis zwei Größen kleiner gewählt werden kann.
Die Membran-Stickstofferzeugung funktioniert anders als die PSA-Methode. Anstelle einer Adsorption nutzt dieser Prozess ein Bündel kleiner Polymer-Hohlfasern, um Sauerstoff aus dem Gasfluss zu entfernen. Diese Fasern haben kleine Öffnungen auf der Oberfläche, die groß genug sind, um Sauerstoff durchzulassen, während Stickstoff dafür zu groß ist. Mit dieser Methode kann Stickstoff mit einem Reinheitsniveau von 99,5 Prozent erzeugt werden. Wer mit solchen Reinheiten auskommt, kann seinen Stickstoff mit Membrangeneratoren der NGM-Baureihe von Atlas Copco kostengünstig, zuverlässig und sicher erzeugen.