Pumpen für die Bierherstellung sind hygienische Fluid-Handling-Aggregate, die Würze, Hefe, Blankbier und Reinigungsmedien durch jede Stufe des Brauprozesses fördern, ohne das Produkt zu kontaminieren oder seine Qualität zu beeinträchtigen. Würzetransfer bei 90 °C, schonende Hefezirkulation und schaumfreie Blankbier-Abfüllung erfordern jeweils eine andere Kombination aus Förderleistung, Druck, Viskositätstoleranz und hygienischem Design. Die falsche Pumpenauswahl birgt in jeder Phase Risiken: zu hohe Scherbelastung schädigt die Hefezellintegrität, unzureichende CIP-Kompatibilität führt zu Hygieneversagen, und unterdimensionierte Gleitringdichtungen lecken unter Druck.

Alfa Laval beliefert die Brauindustrie seit Jahrzehnten mit Kreiselpumpen und Verdrängerpumpen. Das Portfolio umfasst Standard-Kreiselpumpen, selbstansaugende Kreiselpumpen, Drehkolbenpumpen, Kreiskolbenpumpen und Schraubenspindelpumpen – jede Baureihe erfüllt standardmäßig die 3-A-Hygienestandards und die FDA-Materialanforderungen. EHEDG-Zertifizierungen sind für die wichtigsten Modelle verfügbar. Euroflow vertreibt dieses gesamte Sortiment und bietet Brauereien direkten Zugang zu korrekt spezifizierten Aggregaten mit regionaler Anwendungsunterstützung.

Die richtige Pumpenauswahl hängt von einer präzisen Erfassung der Betriebsbedingungen ab: Förderleistung in m³/h, Differenzdruck in bar, Fluidviskosität in cP, Fördertemperatur in °C, Feststoffanteil sowie der Frage, ob CIP durch dasselbe Aggregat laufen muss. Die nachfolgenden Abschnitte ordnen jede Alfa Laval Pumpenfamilie bestimmten Brauprozessstufen zu und legen die Auswahlkriterien fest, die bestimmen, welches Modell zu welcher Aufgabe passt.

Pumpentypen für die Bierherstellung

Brauprozesse umfassen eine breite Palette von Fluideigenschaften – von dünner, wasserähnlicher Würze bei hoher Temperatur bis hin zu viskosen Malzsirupen, lebenden Hefesuspensionen und konzentrierten Frucht-Adjuncts. Das bei Euroflow erhältliche Alfa Laval Sortiment deckt dies mit fünf unterschiedlichen Pumpentechnologien ab, die jeweils für definierte Förder-, Druck- und Fluidbedingungen optimiert sind.

LKH Kreiselpumpen

Das LKH-Sortiment ist die Standardlösung für dünne, niedrigviskose Braufluide. Es bewältigt Förderleistungen bis 500 m³/h bei Differenzdrücken bis 11,5 bar (50 Hz) und arbeitet in einem Fördertemperaturbereich von −10 °C bis 140 °C. Das halboffene Laufrad ermöglicht eine visuelle Inspektion und ist einfach zu reinigen. Die maximale Viskosität beträgt 800 cP. Für Brauereien, die Umkehrosmose oder Ultrafiltration zur Wasseraufbereitung einsetzen, erreicht die Variante LKH Multistage Förderdrücke bis 40 bar.

LKH Prime selbstansaugende Kreiselpumpen

Die LKH Prime nutzt eine Luftschraube und einen versetzten Behälter, um Luft aus der Saugleitung zu entfernen, und ist damit die richtige Wahl für Tankentleerung und CIP-Rücklauf, wenn die Saugleitung beim Start nicht zuverlässig flüssigkeitsgefüllt ist. Sie ist in drei Baugrößen erhältlich (LKH Prime-10, -20 und -40) mit Förderleistungen bis 280 m³/h und Differenzdrücken bis 10 bar bei 50 Hz. Sie ist auf CIP-Reinigbarkeit geprüft und kann auch Produktförderaufgaben übernehmen.

SRU und OptiLobe Drehkolbenpumpen

Drehkolbenpumpen fördern Flüssigkeit in diskreten Volumina mittels gegenläufiger Drehkolben durch die Pumpe. Das berührungsfreie Pumpenkopf-Design eignet sich für scherempfindliche Medien – lebende Hefe, kultivierte Sahne und partikelhaltige Adjuncts. Die detaillierten Hinweise zur Auswahl der Betriebsdrehzahl für scherempfindliche Fluide wie Hefe finden Sie im Auswahlabschnitt weiter unten. Die SRU-Baureihe deckt Förderleistungen bis 106 m³/h bei Drücken bis 20 bar ab. Die OptiLobe ist eine wirtschaftliche Alternative für allgemeine Förderaufgaben bis 8 bar. Beide entsprechen in den jeweiligen Konfigurationen den 3-A- und EHEDG-Standards. Die maximale Viskosität beider Baureihen erreicht 1.000.000 cP.

DuraCirc Kreiskolbenpumpen

Die DuraCirc verwendet enge Spalttoleranzen mit Bi-Kolben-Rotoren aus fressbeständiger Legierung und erreicht volumetrische Wirkungsgrade von 95–99 % bei Viskositäten von nur 15 cP. Damit ist sie die bevorzugte Wahl für Blankbier-Transfer und Filtrationsaufgaben, bei denen niedrige Viskosität, mittlerer bis hoher Förderdruck (bis 40 bar) und präzise Durchflussregelung gefordert sind. Die Sperrkammer ist in das Rotorgehäuse integriert, separate Gehäuse entfallen. Die DuraCirc ist EHEDG-zertifiziert und 3-A-konform.

OS Schraubenspindelpumpen

Die OS Schraubenspindelpumpe bewältigt Fluide von 1 cP bis 1.000.000 cP in einer einzigen Pumpe. Zwei ineinandergreifende Spindeln fördern das Produkt axial mit geringer Pulsation und minimaler Scherbelastung. Die Förderleistungen erreichen 150 m³/h bei Differenzdrücken bis 16 bar. Da dasselbe Aggregat mit hoher Drehzahl für CIP und mit niedriger Drehzahl für viskose Produktförderung betrieben werden kann, eignet es sich für Brauereien, die Flüssigzucker-Tankwagenentladung, Malzsirupe und allgemeine Förderaufgaben mit einer einzigen installierten Pumpe abdecken.

Prozessstufen der Bierherstellung und Pumpenauswahl

Das Brauen ist eine Abfolge klar definierter Prozessstufen, von denen jede ihre eigenen Fluideigenschaften und Pumpenanforderungen aufweist. Die Anpassung der Pumpentechnologie an die jeweilige Aufgabe ist die wichtigste Einzelentscheidung für Zuverlässigkeit, Hygiene und Betriebskosten. Die folgende Tabelle ordnet die wichtigsten Brauprozessstufen der entsprechenden Alfa Laval Pumpenfamilie zu.

Würzetransfer vom Whirlpool zum Wärmeübertrager

Würze ist ein dünnes, wasserähnliches Fluid mit Temperaturen bis 90 °C. Die LKH Kreiselpumpe bewältigt diese Aufgabe effizient – ihr geringer NPSH-Bedarf eignet sich für Whirlpool-Ausläufe mit begrenzter Zulaufhöhe, und der breite Laufraddurchmesserbereich erlaubt eine präzise Anpassung der Q–H-Kennlinie an den Systemwiderstand. NPSHa muss NPSHr bei Betriebstemperatur übersteigen; bei 90 °C beträgt der Wasserdampfdruck 70,1 kPa, wodurch die Auslegung der Saugleitung kritisch ist. Eine korrekt dimensionierte LKH mit doppelt wirkender Gleitringdichtung und EPDM-Elastomeren ist die Standardkonfiguration für diese Stufe.

Hefehandling und Anstellen

Lebende Hefe enthält empfindliche Zellen, die bei hoher Scherbelastung zerstört werden. Die SRU Drehkolbenpumpe – mit ihrem berührungsfreien Pumpenkopf und der Bi-Lobe-Rotor-Option für großen Feststoffdurchgang – ist die bewährte Wahl für Hefetransfer und Anstellen. Hinweise zur Auswahl der richtigen Betriebsdrehzahl für scherempfindliche Hefesuspensionen finden Sie im Auswahlabschnitt weiter unten, der alle Scherempfindlichkeitskriterien zusammenfasst. Die SRU entspricht in der entsprechenden Dichtungskonfiguration den 3-A-Hygienestandards. Die OptiLobe ist eine wirtschaftliche Alternative für kleinere Brauereien, bei denen die Drücke unter 8 bar bleiben.

Gärtankentleerung und CIP-Rücklauf

Am Ende der Gärung entleeren sich die Tanks mit einem Luft-Flüssigkeits-Gemisch in der Saugleitung. Die LKH Prime selbstansaugende Kreiselpumpe macht eine separate Flüssigkeitsringpumpe überflüssig, indem sie mit ihrer integrierten Luftschraube kontinuierlich Luft entfernt. Sobald die Saugleitung vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, wechselt sie automatisch in den konventionellen Kreiselbetrieb. Für den CIP-Rücklauf auf derselben Leitung bewältigt die LKH Prime die Laugen- und Säurelösungen bei Temperaturen bis 95 °C ohne Konfigurationsänderungen.

Blankbier-Transfer und Filtration

Blankbier ist ein niedrigviskoses, karbonisiertes Fluid, das einen schaumfreien Transfer bei kontrolliertem Druck erfordert. Die DuraCirc Kreiskolbenpumpe liefert den präzisen, schlupfarmen Volumenstrom, der für Filtrationsaufgaben und die Versorgung der Abfüllanlage benötigt wird. Ihr Spaltdichtungs-Design erreicht selbst bei niedrigen Viskositäten 95–99 % volumetrischen Wirkungsgrad, und die bidirektionale Förderfähigkeit vereinfacht die Leitungsführung. Die Sperrkammer ist in das Rotorgehäuse integriert und reduziert den Reinigungsaufwand. Druckstufen bis 40 bar decken die anspruchsvollsten Filtrationssysteme ab.

Adjunct- und hochviskose Zutatentransfer

Flüssigzucker, Malzsirup, Glukose und Fruchtkonzentrate als Brau-Adjuncts variieren von mäßig viskos bis extrem viskos. Die OS Schraubenspindelpumpe bewältigt diesen Bereich in einer einzigen installierten Einheit – bei niedriger Drehzahl für viskose Adjuncts und bei hoher Drehzahl für CIP – und reduziert so die Anzahl der benötigten Pumpen auf einem kompakten Sudhaus-Skid. Bei Drücken über 16 bar oder hohem Partikelanteil ist die SRU Drehkolbenpumpe mit Bi-Lobe-Rotoren und vergrößertem rechteckigen Einlass die Alternative.

Funktionsprinzipien: Kreiselpumpe und Verdrängerpumpe

Pumpen für die Bierherstellung lassen sich in zwei Funktionskategorien einteilen, und das Verständnis dieser Unterscheidung ist der Ausgangspunkt jeder Spezifikationsentscheidung.

Eine Kreiselpumpe überträgt mechanische Energie in Fluidgeschwindigkeit und Druck mittels eines rotierenden Laufrads. Das Fluid tritt am Laufradeintritt ein und wird durch Zentrifugalkraft über die Laufradschaufeln nach außen beschleunigt. Das Pumpengehäuse wandelt anschließend einen Teil dieser Geschwindigkeit in Druck um, bevor das Fluid durch den Auslass austritt. Die wesentliche Folge ist, dass Förderleistung und Förderhöhe voneinander abhängig sind: Mit zunehmendem Systemwiderstand sinkt die Förderleistung entlang der Q–H-Kennlinie. Die LKH-Baureihe verwendet ein halboffenes Laufrad – vorne offen, was eine visuelle Inspektion und einfache Reinigung ermöglicht – montiert auf einem Wellenstumpf, der über eine Kompressionskupplung direkt mit einem Standard-IEC- oder NEMA-Motor verbunden ist.

Eine Verdrängerpumpe fördert Fluid, indem ein definiertes Volumen in einer Kammer eingeschlossen und mit jeder Wellenumdrehung vom Einlass zum Auslass verschoben wird. Drehkolbenpumpen erzeugen diese Kammer mittels gegenläufiger Drehkolben, die von einem externen Getriebe angetrieben werden; Kreiskolbenpumpen verwenden Flügelkolben mit engen Spalttoleranzen, die in einem Kanal rotieren; Schraubenspindelpumpen nutzen zwei ineinandergreifende Spindeln, um das Produkt axial zu fördern. In allen drei Fällen ist das geförderte Volumen pro Umdrehung fest, sodass der Volumenstrom innerhalb des Nennbetriebsbereichs im Wesentlichen unabhängig vom Förderdruck ist. Damit sind Verdrängerpumpen die richtige Technologie überall dort, wo ein gleichmäßiger, dosierter Volumenstrom erforderlich ist – Hefeanstellung, Adjunct-Dosierung, Blankbier-Zuführung zur Abfüllanlage.

Die sechs Parameter für die Pumpenauswahl in der Brauerei

Jede Pumpenauswahl für eine Brauaufgabe beginnt mit sechs Datenpunkten: Förderleistung (m³/h), Differenzdruck (bar), Fluidviskosität (cP), Fördertemperatur (°C), Feststoffgehalt (Größe und Konzentration) sowie CIP-Anforderungen. Fehlt einer dieser Punkte, führt dies zu einer falschen Spezifikation. Beispielsweise kavitiert eine nur nach Förderleistung und Druck dimensionierte Pumpe – ohne Berücksichtigung des Dampfdrucks der Würze bei 90 °C – am Whirlpool-Auslass und erleidet beschleunigten Dichtungsverschleiß.

Die Viskosität ist der in der Brauerei am häufigsten falsch interpretierte Parameter. Würze, Bier und Wasser sind newtonsche Fluide mit Viskositäten nahe 1 cP bei Betriebstemperatur. Hefesuspensionen und Malzextrakte sind pseudoplastisch – ihre effektive Viskosität in der Pumpe ist deutlich niedriger als der mit einem Standard-Rotationsviskosimeter gemessene Wert, manchmal nur 1 % des statischen Messwerts. Die Verwendung der statischen Viskosität zur Dimensionierung einer Verdrängerpumpe führt zu grober Überdimensionierung und unnötig niedrigen Betriebsdrehzahlen.

Scherempfindlichkeit: Auswahl von Pumpentyp und Drehzahl für Hefe

Hefe ist ein pseudoplastisches Fluid, dessen Zellstruktur durch übermäßige Scherbelastung irreversibel geschädigt wird. Die Auswahlregel ist klar: Verwenden Sie eine Drehkolbenpumpe – SRU oder OptiLobe – mit berührungsfreiem Pumpenkopf, und halten Sie die Betriebsdrehzahl je nach Pumpengröße, Rotorform und spezifischem Hefestamm im Bereich von 100–400 U/min. Bei diesen Drehzahlen ist die zwischen Rotor-Dwell und Gehäuseinnenseite gebildete Kammer groß genug, um Hefezellen passieren zu lassen, ohne sie zu zerstören. Der Bi-Lobe-Rotor der SRU bietet den größten Durchgang und ist die bevorzugte Konfiguration für dichte Hefesuspensionen.

Kreiselpumpen werden im allgemeinen Anwendungsleitfaden von Alfa Laval für scherempfindliche Medien nur als „bedingt geeignet" eingestuft und sind für den Transfer lebender Hefe nicht empfohlen. Die höheren Fluidgeschwindigkeiten und Laufrad-Umfangsgeschwindigkeiten, die für den Kreiselbetrieb typisch sind, erzeugen ausreichend Scherbelastung, um die Zellintegrität zu schädigen, die Gärleistung zu verringern und die Trübung im Fertigbier zu erhöhen.

Kreiselpumpen: Anwendungsgrenzen in der Brauerei

Kreiselpumpen sind die richtige Wahl, wenn die Viskosität unter 800 cP liegt, das Fluid newtonsch ist und die Anwendung keine präzise volumetrische Durchflussregelung erfordert. Für Würzetransfer, Wasserkühlung und CIP-Versorgung deckt die LKH Kreiselpumpe die meisten Aufgaben innerhalb ihres Förderbereichs bis 500 m³/h ab. Ihre Leistung wird durch die Q–H-Kennlinie bestimmt: Förderleistung und Förderhöhe sind voneinander abhängig, sodass sich der Betriebspunkt bei Änderungen des Systemwiderstands entlang der Kennlinie verschiebt.

Kreiselpumpen sind nicht empfohlen für Fluide mit signifikanten CO₂-Anteilen – das Gas bricht den Flüssigkeitsring und führt zum Verlust des Ansaugzustands. Sie sind auch ungeeignet für Anwendungen, die einen konstanten Volumenstrom gegen variablen Gegendruck erfordern. Trifft eine dieser Bedingungen zu, ist eine Verdrängerpumpe die richtige Technologie.

Hygienestandards: 3-A, EHEDG und Dichtungsauswahl

Alle Alfa Laval Pumpenbaureihen im brauereirelevanten Portfolio entsprechen standardmäßig den 3-A-Hygienestandards und den FDA-Materialanforderungen. Die EHEDG-Zertifizierung – die sowohl eine theoretische Designprüfung als auch eine physische CIP-Reinigbarkeitsprüfung erfordert – ist für die Baureihen LKH Kreiselpumpe, SRU und OptiLobe Drehkolbenpumpe, DuraCirc und OS Schraubenspindelpumpe verfügbar. Auch die SX Drehkolbenpumpe und die LKH Prime Kreiselpumpe sind EHEDG-zertifiziert.

Die Auswahl der Gleitringdichtung ergibt sich aus den Fluid- und Betriebsbedingungen. Eine einfachwirkende Gleitringdichtung mit Kohlenstoff-/Siliziumkarbid-Flächen und EPDM-Elastomeren deckt die meisten Würze-, Bier- und Wasseraufgaben ab. Bei Fluiden, die bei Atmosphärenkontakt kristallisieren – Zuckersirupe, Glukose – verhindert eine einfache gespülte Dichtung die Kristallisation im Dichtungsbereich. Doppelt wirkende Gleitringdichtungen werden für gefährliche oder toxische Medien sowie für SIP-Aufgaben spezifiziert, bei denen der Dampfkondensatdruck im Dichtungsgehäuse 0,5 bar übersteigen muss. Alle standardmäßig gelieferten Elastomere entsprechen den Anforderungen der FDA, 3-A, EG 1935/2004 und EG 2023/2006.

Auswahlvergleich: Kreiselpumpe versus Verdrängerpumpe für zentrale Brauaufgaben

CIP-Kompatibilität und Oberflächengüte

Alle Alfa Laval Pumpen für die Brauerei sind für CIP mit handelsüblichen alkalischen und sauren Reinigungsmitteln ausgelegt. Das international anerkannte CIP-Protokoll erfordert Rohrleitungsgeschwindigkeiten von 1,5–3,0 m/s an allen produktberührten Flächen. Bei Verdrängerpumpen, die nicht als CIP-Versorgungseinheit fungieren, fördert ein Differenzdruck von 2–3 bar über der Pumpe bei normaler Betriebsdrehzahl eine effektive Reinigung. Die maximalen CIP-Temperaturen erreichen 95 °C für Standardelastomere. Wo SIP erforderlich ist, sind beheizbare Gehäuseoptionen für die Baureihen SRU, DuraCirc, SX und OS Schraubenspindelpumpe verfügbar – die maximale Heizmediumtemperatur beträgt für alle rotierenden Verdrängerbauarten 150 °C bei 3,5 bar.

Die Oberflächengüte produktberührter Teile ist ein Hygienekontrollparameter. Standard-LKH-Kreiselpumpen werden mit produktberührten Oberflächen Ra < 1,6 µm geliefert. Die 3-A-Ausführung liefert Ra < 0,8 µm, und Elektropolieren erreicht Ra < 0,5 µm für die anspruchsvollsten Anwendungen. Produktberührte Teile von Drehkolben- und Kreiskolbenpumpen werden standardmäßig mit Ra 0,8 µm geliefert; Elektropolieren und mechanisches Handpolieren bis Ra 0,38 µm sind verfügbar.