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Erfahrungen mit MW-PET-Anlagen in Brunnenbetrieben

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<strong>Erfahrungen</strong> <strong>mit</strong> <strong>MW</strong>-<strong>PET</strong> <strong>MW</strong> <strong>PET</strong>-<strong>Anlagen</strong> <strong>Anlagen</strong> <strong>in</strong><br />

<strong>Brunnenbetrieben</strong><br />

Dr.-Ing Ing. . Walter Flad<br />

Vortrag von Dr.<br />

Technisches Büro ro Weihenstephan GmbH<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 1


Aktueller <strong>PET</strong>-Rohstoffpreis<br />

<strong>PET</strong> Rohstoffpreis<br />

04/2002: 1,24 /kg<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 2


Preform<br />

89%<br />

Kosten - 1,5-l-<strong>PET</strong> 1,5 <strong>PET</strong>-EW EW-Flasche Flasche<br />

Kostenstruktur e<strong>in</strong>er 1,5-l-<strong>PET</strong>-EW-Flasche<br />

Kapital<br />

6%<br />

Personal<br />

2%<br />

Betrieb<br />

2%<br />

Sonstiges<br />

1%<br />

Quelle: Krones AG<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 3


Kosten - 0,5-l-<strong>PET</strong> 0,5 <strong>PET</strong>-EW EW-Preform Preform<br />

Kostenstruktur e<strong>in</strong>er 0,5-l-<strong>PET</strong>-EW-Preforms<br />

Material<br />

80%<br />

Kapital<br />

9%<br />

Energie<br />

3%<br />

Personal<br />

4%<br />

Sonstiges<br />

4%<br />

Quelle: SIG<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 4


Systembezeichnung<br />

Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Vergleichende Kostenschätzung <strong>PET</strong>-Abfüllung (ohne Produkt und Ausstattung)<br />

<strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg 2-Wege-System <strong>PET</strong> Mehrweg<br />

<strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg<br />

<strong>mit</strong> Blasanlage<br />

2-Weg-System<br />

<strong>mit</strong> Blasanlage<br />

<strong>PET</strong> Mehrweg<br />

ohne Blasanlage<br />

Mittlere Nennausbr<strong>in</strong>gung 30.000 Fl/h 30.000 Fl/h 30.000 Fl/h<br />

Investitionskosten Abfüllanlage 13.500.000 DM 14.000.000 DM 15.000.000 DM<br />

Investitionskosten Sortierung 3.000.000 DM<br />

Investitionskosten Gesamt 13.500.000 DM 14.000.000 DM 18.000.000 DM<br />

Jahreskapazität 100.000.000 Fl/a 100.000.000 Fl/a 100.000.000 Fl/a<br />

Personalbedarf 4 5 8<br />

Verbräuche<br />

Mittlerer spez. Strombedarf 0,030 kWh/Fl 0,030 kWh/Fl 0,005 kWh/Fl<br />

Mittlerer el. Leistungsbedarf 1.000 kW 1.000 kW 350 kW<br />

BruttowärmebedarfKZE 0,003 kWh/Fl 0,003 kWh/Fl 0,003 kWh/Fl<br />

BruttowärmebedarfHU Flaschenre<strong>in</strong>igung 0,010 kWh/Fl<br />

Wasserverbrauch 0,000070 m³/Fl 0,000070 m³/Fl 0,000225 m³/Fl<br />

Energie- und Wasserkosten<br />

El. Arbeit 0,100 DM/kWh 0,100 DM/kWh 0,100 DM/kWh<br />

El. Leistung 150 DM/(kW*a) 150 DM/(kW*a) 150 DM/(kW*a)<br />

Wärme (Erdgas) 0,04 DM/kWh(HO) 0,04 DM/kWh(HO) 0,04 DM/kWh(HO)<br />

Wasser/Abwasser 5,00 DM/m³ 5,00 DM/m³ 5,00 DM/m³<br />

Behälterkosten<br />

0,5-l-EWFlasche/Preform 0,095 DM/PreF 0,095 DM/PreF 0,250 DM/Fl<br />

DSD 0,083 DM/Fl<br />

Gesamtumläufe 1 1 1<br />

Erlöse Recyclat 0,005 DM/Fl 0,005 DM/Fl<br />

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Neuenahr Ahrweiler 5


Systembezeichnung<br />

Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Vergleichende Kostenschätzung <strong>PET</strong>-Abfüllung (ohne Produkt und Ausstattung)<br />

<strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg 2-Wege-System <strong>PET</strong> Mehrweg (jeweils 100 Mio F/a)<br />

<strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg<br />

<strong>mit</strong> Blasanlage<br />

2-Weg-System<br />

<strong>mit</strong> Fl.-Prod.<br />

<strong>PET</strong> Mehrweg<br />

1 Umlauf/Fl<br />

AfA 2.250.000 DM/a 2.333.333 DM/a 3.000.000 DM/a<br />

Personal (<strong>in</strong>cl. Vertretung) 984.000 DM/a 1.230.000 DM/a 1.968.000 DM/a<br />

El. Energie 301.104 DM/a 301.104 DM/a 50.184 DM/a<br />

El. Leistung 150.000 DM/a 150.000 DM/a 52.500 DM/a<br />

Wärmeenergie 12.044 DM/a 12.044 DM/a 52.191 DM/a<br />

Wasser 35.129 DM/a 35.129 DM/a 112.914 DM/a<br />

Instandhaltung 225.000 DM/a 233.333 DM/a 300.000 DM/a<br />

Behälterkosten 9.534.960 DM/a 8.992.973 DM/a 24.550.013 DM/a<br />

Entsorgung 8.330.544 DM/a<br />

Sonstiges 50.184 DM/a<br />

Vergleichskosten absolut 21.822.781 DM/a 13.287.916 DM/a 30.135.986 DM/a<br />

Differenz absolut<br />

Vergleichskosten spezifisch 0,217 DM/Fl 0,132 DM/Fl 0,300 DM/Fl<br />

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Neuenahr Ahrweiler 6


Systembezeichnung<br />

Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Vergleichende Kostenschätzung <strong>PET</strong>-Abfüllung (ohne Produkt und Ausstattung)<br />

E<strong>in</strong>weg 2-Wege-System Mehrweg (jeweils 100 Mio F/a)<br />

<strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg<br />

<strong>mit</strong> Blasanlage<br />

2-Weg-System<br />

<strong>mit</strong> Fl.-Prod.<br />

<strong>PET</strong> Mehrweg<br />

10 Umläufe/Fl<br />

AfA 2.250.000 DM/a 2.333.333 DM/a 3.000.000 DM/a<br />

Personal (<strong>in</strong>cl. Vertretung) 984.000 DM/a 1.230.000 DM/a 1.968.000 DM/a<br />

El. Energie 301.104 DM/a 301.104 DM/a 50.184 DM/a<br />

El. Leistung 150.000 DM/a 150.000 DM/a 52.500 DM/a<br />

Wärmeenergie 12.044 DM/a 12.044 DM/a 52.191 DM/a<br />

Wasser 35.129 DM/a 35.129 DM/a 112.914 DM/a<br />

Instandhaltung 225.000 DM/a 233.333 DM/a 300.000 DM/a<br />

Behälterkosten 9.534.960 DM/a 8.992.973 DM/a 2.509.200 DM/a<br />

Entsorgung 8.330.544 DM/a<br />

Sonstiges 50.184 DM/a<br />

Vergleichskosten absolut 21.822.781 DM/a 13.287.916 DM/a 8.095.173 DM/a<br />

Differenz absolut<br />

Vergleichskosten spezifisch 0,217 DM/Fl 0,132 DM/Fl 0,081 DM/Fl<br />

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Neuenahr Ahrweiler 7


0,35 Pf/Fl<br />

0,30 Pf/Fl<br />

0,25 Pf/Fl<br />

0,20 Pf/Fl<br />

0,15 Pf/Fl<br />

0,10 Pf/Fl<br />

0,05 Pf/Fl<br />

0,00 Pf/Fl<br />

Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Vergleichskosten Abfüllung (ohne Produkt und Ausstattung)<br />

E<strong>in</strong>weg - Zweiweg - Mehrweg bez. auf 0,5-l-<strong>PET</strong>-Flasche<br />

E<strong>in</strong>weg<br />

Zweiweg<br />

Mehrweg<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />

Umläufe <strong>MW</strong>-Flasche<br />

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Neuenahr Ahrweiler 8


Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Aufteilung Abfüllkosten <strong>PET</strong> E<strong>in</strong>weg<br />

ohne Produkt und Ausstattung<br />

Entsorgung<br />

38%<br />

Kapital<br />

10%<br />

Behälter<br />

44%<br />

Personal + Inst.<br />

6%<br />

Energie/Wasser<br />

2%<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 9


Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Aufteilung Abfüllkosten <strong>PET</strong> Zweiweg<br />

ohne Produkt und Ausstattung<br />

Behälter<br />

67%<br />

Entsorgung<br />

0%<br />

Kapital<br />

18%<br />

Personal + Inst.<br />

11%<br />

Energie/Wasser<br />

4%<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 10


Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Aufteilung Abfüllkosten <strong>PET</strong> Mehrweg (3 Umläufe)<br />

ohne Produkt und Ausstattung<br />

Behälter<br />

60%<br />

Kapital<br />

22%<br />

Energie/Wasser<br />

2%<br />

Personal + Inst.<br />

16%<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 11


Abfüllkosten<br />

Abf llkosten - Systemvergleich<br />

Aufteilung Abfüllkosten <strong>PET</strong> Mehrweg (10 Umläufe)<br />

ohne Produkt und Ausstattung<br />

Behälter<br />

31%<br />

Energie/Wasser<br />

3%<br />

Personal + Inst.<br />

28%<br />

Kapital<br />

38%<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 12


24.000 - 30.000 Fl/h Fl/h<br />

0,5 l, 1,0 l (68 g), 1,5 l<br />

stilles und CO2-Wasser,<br />

CO2 Wasser,<br />

Schorlen, ACE-Getr ACE Getränk nk<br />

separate semiautomat.<br />

semiautomat.<br />

Sortieranlage, Auspacker<br />

Abschrauber, Abschrauber,<br />

Na- Na<br />

Karbonatzugabe,<br />

Etikettenentfernung<br />

ReiMa <strong>mit</strong> Des. Bad<br />

<strong>Anlagen</strong>konfiguration (1)<br />

Beispiel 1 Beispiel 2<br />

38.000 Fl/h Fl/h<br />

1,0 l (48 g)<br />

M<strong>in</strong>eralwasser<br />

Flaschenregenerierung<br />

<strong>in</strong>tegrierter<br />

Sortierauspacker<br />

Abschrauber,<br />

Abschrauber,<br />

Wasserzugabe,<br />

Etikettenentfernung (2x)<br />

ReiMa <strong>mit</strong> Des.Bad<br />

Brau und Brunnen AG - 25. Betriebsleiter-Arbeitstagung Betriebsleiter Arbeitstagung am 12./13.6.2002 <strong>in</strong> Bad Neuenahr-Ahrweiler<br />

Neuenahr Ahrweiler 13


Sniffer m. Druckprüfung<br />

Druckpr fung<br />

R<strong>in</strong>ser - Füller ller -<br />

Verschließer<br />

Verschlie er im Re<strong>in</strong>raum<br />

Kaltleimetikettierung<br />

Kaltleimetikettierung<br />

Besonderheiten:<br />

– M<strong>in</strong>eralwasser nur <strong>in</strong><br />

Neuflaschen oder<br />

Wasserflaschen (Erkennung<br />

im Abschrauber)<br />

Abschrauber<br />

<strong>Anlagen</strong>konfiguration (2)<br />

Beispiel 1 Beispiel 2<br />

Sniffer m. Druckpr. Druckpr.<br />

(2x)<br />

R<strong>in</strong>ser - Füller ller -<br />

Verschließer<br />

Verschlie er<br />

Sleeve-Etikettierung<br />

Sleeve Etikettierung (2x)<br />

Besonderheiten<br />

– Kastenbad zur<br />

Verh<strong>in</strong>derung Streß- Stre<br />

Crack<strong>in</strong>g<br />

(Bandschmier<strong>mit</strong>tel)<br />

– Umlaufhäufigkeitserkenn<br />

Umlaufh ufigkeitserkenn<br />

ung vor ReiMa<br />

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Neuenahr Ahrweiler 14


Konventionelle Abfüllung Abf llung<br />

Unsteriles Produkt<br />

Unsterile Flasche<br />

Unsteriler Verschluss<br />

Heißabf Hei abfüllung llung<br />

Pasteurisation der gefüllten, gef llten,<br />

verschlossenen Flasche<br />

Konservierungs<strong>mit</strong>tel<br />

Kühlkette hlkette<br />

Füllprozesse llprozesse<br />

Kalt-aseptische<br />

Kalt septische Abfüllung Abf llung<br />

Separate Produktentkeimung<br />

Separate Flaschenentkeimung<br />

Separate<br />

Verschlussentkeimung<br />

Zusammenführung Zusammenf hrung unter<br />

aseptischen Bed<strong>in</strong>gungen<br />

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Neuenahr Ahrweiler 15


Injektor<br />

1 Injektion von Dampf und<br />

Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel +<br />

externe Besprühung Bespr hung<br />

<strong>mit</strong> Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel<br />

2 E<strong>in</strong>wirkzeit<br />

3 Injektion von Dampf und<br />

Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel<br />

4 Pyrometer – Überpr berprüfung fung<br />

der Flaschentemperatur<br />

R<strong>in</strong>ser<br />

1 Aufschwenken + Entleeren<br />

2 Sterilwasser-Jetten<br />

Sterilwasser Jetten<br />

3 Austropfen<br />

4 Sterilwasser-Jetten<br />

Sterilwasser Jetten<br />

5 Austropfen<br />

6 Sterilwasser-Jetten<br />

Sterilwasser Jetten<br />

7 Austropfen<br />

8 Abschwenken<br />

Flaschenentkeimung – Pr<strong>in</strong>zip<br />

Externe<br />

Besprühung Bespr hung<br />

<strong>mit</strong> Desnfek-<br />

tions<strong>mit</strong>tel<br />

Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel-<br />

haltige Sterilluft-<br />

atmosphäre atmosph re<br />

Injektion von<br />

Des<strong>in</strong>fektions-<br />

<strong>mit</strong>tel + Dampf<br />

Injektor<br />

2<br />

Lufttransporteur<br />

3<br />

1<br />

2-Kanal Kanal R<strong>in</strong>ser<br />

Füller ller<br />

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Neuenahr Ahrweiler 16<br />

4<br />

2<br />

3<br />

1<br />

4<br />

5 6<br />

8<br />

7<br />

Verschlussbehandlung<br />

im Tauchbadverfahren


Injektor<br />

100% <strong>in</strong>terne Oberflächenbenetzung<br />

Oberfl chenbenetzung<br />

Nebel aus Des<strong>in</strong>fektionslösung<br />

Des<strong>in</strong>fektionsl sung und<br />

Dampf<br />

Zweifache E<strong>in</strong>wirkzeit<br />

Temperaturaktivierung<br />

Atmosphärendes<strong>in</strong>fektion<br />

Atmosph rendes<strong>in</strong>fektion<br />

Behandlung <strong>mit</strong> Des<strong>in</strong>fektionslösung<br />

Des<strong>in</strong>fektionsl sung<br />

und Dampf<br />

Sterilluft- Sterilluft und Des<strong>in</strong>fektions-<br />

atmosphäre<br />

atmosph re<br />

M<strong>in</strong>imaler Chemikalienverbrauch<br />

0,2 ml Konzentrat pro Flasche<br />

bezogen<br />

auf 0,5 l EW-<strong>PET</strong> EW <strong>PET</strong>-Flaschen Flaschen<br />

Externe Oberflächenbenetzung<br />

Oberfl chenbenetzung <strong>mit</strong><br />

Des<strong>in</strong>fektionslösung<br />

Des<strong>in</strong>fektionsl sung<br />

3-Kanal Kanal R<strong>in</strong>ser<br />

Vollständige<br />

Vollst ndige<br />

Oberflächenbenetzung<br />

Oberfl chenbenetzung<br />

Sterilwasser-Jetten<br />

Sterilwasser Jetten<br />

Restkonzentration an<br />

PES < 0,1 ppm bis 0,01 ppm<br />

Restkonzentration an<br />

H2O2 < 0,5 ppm<br />

Hohe mechanische Wirkung<br />

Hohe Austrittsgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />

Gasaustausch<br />

Sterilluft beim Sterilwasser-Jetten<br />

Sterilwasser Jetten<br />

(5,4 l pro 0,5l Flasche) Flasche<br />

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Neuenahr Ahrweiler 17


Re<strong>in</strong>raum<br />

Klasse 100<br />

Überströmöffnung<br />

Re<strong>in</strong>raumsystem - Füllerquerschnitt<br />

llerquerschnitt<br />

H14 Luftfilter<br />

Re<strong>in</strong>raumboden<br />

(1:50)<br />

Höchster Punkt<br />

Re<strong>in</strong>raumboden<br />

Überströmöffnung<br />

Überströmöffnung <strong>in</strong><br />

die Umgebung<br />

Re<strong>in</strong>raum<br />

Klasse 1000<br />

“lockere”<br />

Abtrennung<br />

E<strong>in</strong>gangstür<br />

PVC-Vorhang oder<br />

Plexiglasswand<br />

Steuergerät<br />

außerhalb des<br />

Re<strong>in</strong>raumsystems<br />

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Neuenahr Ahrweiler 18


Re<strong>in</strong>räume Re<strong>in</strong>r ume<br />

Klasse 10.000 10 Pa<br />

Klasse 1.000 15 Pa<br />

Klasse 10.000 +/- +/ Pa<br />

<strong>mit</strong> lockerer<br />

Abtrennung<br />

Flaschen- Flaschen 5 Pa<br />

schleuse<br />

Lufttransporteur<br />

Re<strong>in</strong>raumsystem<br />

Injektor<br />

Flaschenschleuse<br />

1<br />

2-Kanal Kanal<br />

R<strong>in</strong>ser<br />

Bedienpult<br />

Serviceraum<br />

Füller ller<br />

Flaschenschleuse<br />

2<br />

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Neuenahr Ahrweiler 19<br />

1:50<br />

Höchster chster<br />

Punkt<br />

1:50


Injektion von Dampf und Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel und<br />

externe Vernebelung <strong>mit</strong> Des<strong>in</strong>fektions<strong>mit</strong>tel<br />

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Neuenahr Ahrweiler 20


Volumenfüller<br />

Volumenf ller VO-DM VO DM-<strong>PET</strong> <strong>PET</strong><br />

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Neuenahr Ahrweiler 21


DINISO 14159:<br />

Def<strong>in</strong>itionen<br />

VDMA 8742:<br />

Regelwerke<br />

Aseptische Verpackungsmasch<strong>in</strong>en<br />

DIN 11864<br />

Aseptikverb<strong>in</strong>dungen<br />

GDB 1999:<br />

Anwendungstechnische Regeln für f r das Abfüllen Abf llen von<br />

natürlichen nat rlichen M<strong>in</strong>eralwässern M<strong>in</strong>eralw ssern <strong>in</strong> 1,0 l<br />

Brunnene<strong>in</strong>heitsflaschen aus <strong>PET</strong><br />

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Neuenahr Ahrweiler 22


Hygienic Design<br />

Selbsttätige Selbstt tige Entleerung (Pumpen !!)<br />

zugelassene Werkstoffe<br />

glatte Oberflächen<br />

Oberfl chen<br />

selbsttätiges selbstt tiges Abfließen Abflie en von Oberflächen<br />

Oberfl chen<br />

Spaltfreiheit<br />

ke<strong>in</strong>e Totzonen<br />

druckfeste Aseptikventile<br />

von Brunnenstube über ber KZE bis<br />

Abfüllung Abf llung<br />

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Neuenahr Ahrweiler 23

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