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Krones Prozesstechnik für Linie Aquavit

Zehn Millionen Liter Spirituosen und zehn Millionen Liter Wein in einer gemeinsamen Produktionsstätte herzustellen und zu verarbeiten – das war die Herausforderung beim Neubau auf der grünen Wiese des norwegischen Spirituosen-Marktführers Arcus. 124 verschiedene Produkte produziert die Anlage, neben Wein werden 40- bis 96-prozentige Alkoholika und Rohstoffe im explosionsgeschützten Bereich angenommen, gelagert und zu den Zwischen - und Fertiggetränken ausgemischt. Minimale Verluste, höchste Genauigkeit, möglichst niedrige Kosten und die Einhaltung eines engen Zeitplans lauteten die Ansprüche der Unternehmensgruppe. Im April 2012 konnte die derzeit wohl modernste Spirituosenverarbeitung der Welt termingerecht ihren Betrieb aufnehmen.


Ingo Kirsten, Krones AG

In der Abfüllung sind insgesamt sieben Abfüllanlagen mit einer jährlichen Kapazität von mehr als 21 Millionen Litern platziert. Die Leistungen beginnen bei 2.000 Flaschen pro Schicht im Handfüllbetrieb für winzige 0,04-Liter-Portionsflaschen; von den Fünf-Liter-Bag-in-Box-Behältern werden über 8.000 pro Schicht abgefüllt. 0,75-Liter-Flaschen werden mit einer Leistung von 14.000 pro Stunde abgefüllt.
   In der Prozesstechnik verbaute Krones unter anderem mehr als 14 Kilometer Rohrleitungen. Aus der neuen Krones EvoGuard Ventilserie setzt Krones 529 manuelle sowie 875 pneumatische Absperrklappen, 288 Doppelsitzventile, sechs Sitzventile und 25 Doppeldichtventile ein. Ferner wurden noch 68 manuelle bzw. pneumatische Absperrventile für Hochdruckheißwasser und 91 Regel- und Nadelventile als Fremdfabrikate installiert.

Linie Aquavit
Linie Aquavit ist eine große, aber nur eine von vielen Spirituosen-Marken der Arcus-Gruppe, die heute aus zwei Unterfirmen besteht: Arcus als Produzent und Importeur von Wein und Spirituosen sowie Vectura als unabhängiger Importeur und Distributeur von Spirituosen und Wein. Mit 34 Prozent Marktanteil ist Arcus Marktführer im norwegischen Spirituosen-Markt und einer der führenden Weinhersteller und -händler in Norwegen und Schweden mit jeweils etwa zehn Prozent Marktanteil. Arcus produziert je zehn Millionen Liter Spirituosen und zehn Millionen Liter Wein (sowohl in Flaschen als auch in Bag-in-Box) selbst. Bei Spirituosen konzentriert sich Arcus schwerpunktmäßig auf die drei internationalen Marken Linie Aquavit, Vikingfjord Wodka und Braastad Cognac aus dem eigenen Cognac-Haus in Frankreich. Daneben stellt das Unternehmen aber auch andere Wodka- und Aquavit-Marken, Whisky, Gin, Rum und weitere Spirituosen her.

Ungewöhnliche Herstellung von Linie Aquavit
1805 segelte eine Brig mit unter anderem fünf Fässern Aquavit von Norwegen nach Indonesien und Australien. Doch dort konnten sich die Abnehmer nicht so recht für den Geschmack des Kartoffelbrands begeistern. Also traten die Fässer wieder die Heimreise nach Norwegen an. Zwei Jahre war das Schiff für Hin- und Rückreise unterwegs. In Norwegen angekommen,offenbarte sich ein nicht gekannter Geschmack und ein überwältigendes Aroma. Das ständige Schaukeln an Bord des Schiffes verbunden mit der Auszehrung der Eichenfässer, den Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen sowie der salzhaltigen Seeluft hatten den Kartoffelschnaps in einen großen Aquavit verwandelt.
   Seitdem tritt der Linie Aquavit – die Flaggschiff-Marke der Arcus-Gruppe – regelmäßig seine Reise nach Australien und Neuseeland an, überquert dabei zweimal den Äquator und passiert auf einer viermonatigen Schifffahrt 35 Länder. 100.000 bis 120.000 Liter Aquavit verlassen jeden Monat einmal den deutschen Überseehafen Bremerhaven in 500-Liter-Eichenfässern, die in eigenen Linie Aquavit-Schiffscontainern zusammengefasst sind. Später erhält jede Flasche ein Etikett, auf dessen Rückseite die genauen Reisedaten nachzulesen sind. Keine aufgesetzte Marketing-Story, kein logistisch ökonomischer Unsinn, sondern seit zwei Jahrhunderten Realität für Linie Aquavit, um den unnachahmlichen Geschmack zu garantieren.

Zweigeteilte Alkoholannahme
Die Rohmaterialannahme besteht aus zwei unabhängigen Annahmelinien und einer Versandlinie. Eine Annahmelinie konzentriert sich auf alle Spirituosen, 96-prozentigen Ethanol und das Gletscherwasser für Wodka, mit der Möglichkeit, das Wasser zu filtrieren. Sie verfügt über eine Leistung von 25.000 Liter pro Stunde, bietet die Möglichkeit der Stickstoffüberlagerung und ist wie die gesamte Fabrik komplett nach den ATEX-Richtlinien für Explosionsschutz ausgeführt. Diese Linie ist verbunden mit dem Rohwarenlager und dem Bereich des Spirituosen-Produktionslagers.
   Die zweite Annahmelinie bringt die gleiche Kapazität von 25.000 Litern pro Stunde und ist spezialisiert auf Wein. Diese Annahmelinie führt weiter über einen Wärmetauscher für den Wein, um eine standardisierte Temperatur im Weinlager zu gewährleisten sowie optional über einen Filter bis in die Lagertanks. Aus Sicherheitsgründen ist diese Linie von der Spirituosen-Annahmelinie durch unterschiedliche Verbindungen am Paneel getrennt, um zu vermeiden, dass hochprozentiger Alkohol in die Wein-Annahmelinie gelangt. Beide Annahmelinien sind ausgestattet mit Entlüftungslaternen, um Sauerstoffblasen aus dem Produkt zu entfernen, und kalibrierbaren Durchflussmessern. Im Anschluss an den Transfer der Rohmaterialien werden die Linien mit Wasser oder Stickstoff ausgespült. Die gesamte Annahmestation ist aus Sicherheitsgründen in einem separaten Gebäude untergebracht.
   Die Fassentleerung und -füllung nutzt die bestehende Ausstattung von Arcus weiter. Diese wurde in die Krones Botec Prozessteuerung integriert. Auch das neue Eichenfass-Lager für bis zu 8.500 Fässer zu je 500 Liter, ebenso wie die Aquavit-Annahme und -Abgabe von Arcus wurden in den Krones Prozess integriert.

124 verschiedene Produkte werden in der Blending-Anlage hergestellt
Der Bereich des Blendings besteht aus vier Blending-Tanks (zweimal 30.000 Liter, einmal 15.000 Liter, einmal 10.000 Liter), vier Destillat-Sammeltanks à 15.000 Liter, einem Inline-Blendingsystem und einer Inline-Zusatzstoff-Dosierstation. Insgesamt 124 verschiedene Produkte behandelt die Blending-Anlage, von 40-prozentigem Fertigprodukt über konzentrierte 60- bis 80-prozentige Spirituosen bis hin zu reinem 96-prozentigem Alkohol.
   Die Batch-Blendingtanks sind ausgestattet mit einem Mischsystem, das mit einer Bypass-Linie verbunden ist zur Zirkulation des Tankinhalts. In alle vier Bypass-Linien sind ebenfalls Alkoholmesssysteme integriert. Durch dieses speziell entwickelte Ausmischsystem erreicht Arcus höchste Ausmischgenauigkeiten im Hinblick auf Rohstoffe und Alkoholgehalte. Das Ausmischsystem wurde außerdem so entwickelt, dass die Verluste auf ein Minimum reduziert werden und ferner eine größtmögliche Flexibilität gewährt werden kann.
   Nach dem letzten Produktionsschritt im Blending zum Herstellen des Fertigprodukts wird das Produkt mit Stickstoff ausgedrückt, um Mischphasen und eine Lösung des Produkts mit Herunterverdünnen des Alkoholgehaltes zu vermeiden. Überdruck- und Vakuumventile mit integrierten Flammenfängern sind für die Heißreinigung der Tanks ausgelegt.
   In der Zucker- bzw. Pulver-Löseeinheit mit 1.000 Litern Inhalt können Pulver und flüssige Komponenten, sowohl alkoholhaltige als auch nicht alkoholhaltige, gemischt werden. Die Mischung kann entweder direkt in den Blending-Bereich oder in einen IBC-Container oder in den bestehenden Puffertank transportiert werden. Auch hier war wieder die größtmögliche Flexibilität ausschlaggebend für das Design der Anlage.

Abfülllinie
Die Abfülltanks lagern das Endprodukt und puffern es für die Abfüllung. Sieben Tanks sind ausgestattet mit Sicherheits- und Vakuumventilen sowie Verbindungen für CO2 und Stickstoff für Spezialprodukte. Die anderen sieben Tanks sind offen zur Umgebungsluft aufgestellt. Dieser Bereich ist nicht nach ATEX ausgeführt, wobei natürlich durch mehrere Maßnahmen sichergestellt wurde, dass die gültigen Sicherheitsvorschriften eingehalten wurden. Dies wurde erreicht durch eine niedrige Produkttemperatur, durch Raumkühlung, durch Gasdetektoren mit Alarm an das Prozesskontrollsystem, durch Raumventilation, durch ein Sprinklersystem, um die Tanks im Fall von Feuer abzukühlen. Dazu wurden u.a. Kühler an jeder Linie installiert, um das Produkt auf 18 Grad Celsius herunterzukühlen. Hier dürfen normalerweise nur Produkte mit einem maximalen Alkoholgehalt von 45 Volumenprozent gelagert werden. Unter bestimmten, aber noch strengeren Voraussetzungen können auch Produkte mit bis zu 60 Volumenprozent Alkohol aufbewahrt werden.
   Der Bereich der Abfülllinie verbindet den Prozessteil mit den Füllern. Hier sind auch die CIP-Rücklaufleitungen für die Füller ebenso wie die Weinfilter integriert. Ferner installierte Arcus eine Wasseraufbereitung Hydronomic, die komplett aus Edelstahl gefertigt ist,mit einem Ionentauscher und einer Leistung von zweimal 65 Kubikmeter pro Stunde. Die mit Heißwasser sanitisierbare Wasseraufbereitung wird zur Aufbereitung des Produktwassers eingesetzt.
   Für die Annahme ist eine CIP-Anlage vorgesehen, um alle Tanks im Annahmegebäude (Rohmaterial-, Spirituosen-, Produktionslager), alle Rohrleitungen im Gebäude und einige Transfer-Rohrleitungen in das Prozessgebäude zu reinigen. Diese CIP-Anlage besteht aus zwei Kreisläufen. Die CIP-Anlage für den Prozessteil umfasst vier Kreisläufe und ist ausgelegt, um den gesamten Rest der Ausrüstung im Prozessgebäude einschließlich der Füller zu reinigen.

Einzigartiges Erfassungssystem für Eichenfässer
Neben den physischen Installationen gehörte zum Krones Auftrag auch die Implementation der entsprechenden Software- und Steuerungssysteme. Das bereits vorhandene SAP-System dient als Master-Software, welche die zum jeweiligen Zeitpunkt benötigten Mengen festlegt und Aufträge generiert, die dann im Prozess abgearbeitet werden. Der Transfer zwischen SAP, MES und Botec erfolgt über eine definierte Schnittstelle. In der Ebene darunter arbeitet ein Krones MES (Manufacturing Execution System) mit Reporting und Tracking & Tracing, das die Daten für den gesamten Produktionsbetrieb an die Botec Steuerung liefert sowie ein Warehouse Management System (WMS) für die Aquavit Eichenfässer. Dieses Fass-Lager-Verwaltungssystem entwickelte Krones individuell für Arcus. Ein spezielles Hochregallager bietet Platz für 8.500 Eichenfässer mit jeweils 500 Liter Fassvolumen und dient ausschließlich zur Lagerung der verschiedenen Aquavits. 7.400 Plätze sind derzeit belegt. Jedes Jahr werden etwa 100 neue Fässer gekauft und alte ausgetauscht. Das System erfasst die gesamte Historie jedes Fasses, wie zum Beispiel Baujahr, Holzherkunft, Jahr des Kaufs, Fassungsvermögen, Datum der Einlagerung und Auslagerung oder Zeitpunkt der Reinigung und Wartung. Mittels Handscannern werden die Etiketten gelesen und die Daten an die Software weitergegeben.
   „Dieses Fass-Erfassungssystem ist eine echte Besonderheit und funktioniert perfekt“, erklärt der Arcus-Produktionsleiter Lars-Erik Gulling.

Einhaltung des Zeitplans, Qualität und Flexibilität
Für Erik Bern, gesamtverantwortlicher Projektdirektor der Arcus-Gruppe, stellte sich eine ganze Reihe von Ansprüchen und Herausforderungen an das Neubauprojekt.
   „Außerordentlich wichtig war die Einhaltung des Zeitplans. Die Witterungsverhältnisse in Norwegen mit den langen Wintern können einem schnell einen Strich durch die Rechnung machen. Hier war viel Vertrauen in die beauftragten Unternehmen notwendig. Voraussetzung für einen funktionierenden Betrieb ist ja auch, dass die Inbetriebnahme und die Abnahme zeitnah und schnell vonstatten gehen.“
Ein ökonomisch ganz bedeutender Punkt war die Reduzierung der Produktverluste. Spirituosen sind sehr werthaltig. Das Ziel lautete: Null Produktverluste. Um die Verluste zu minimieren ist einerseits höchste Genauigkeit in der Prozesstechnik von Nöten, andererseits sind unterschiedliche Techniken zum Ausschieben von Produkten eingesetzt worden.
   „Hier hat Krones das Projekt als ganzes gesehen, aber trotzdem wird jedes einzelne Produkt individuell behandelt“, erklärt Lars Erik Gulling. Verständlich wird das an einem Beispiel: Für den Export in die USA darf eine mit 40 Prozent Alkoholgehalt auf dem Etikett ausgewiesene Spirituose laut amerikanischen Vorschriften nach oben um 0,0 Volumenprozent abweichen, nach unten maximal minus 0,15 Volumenprozent. Dieser maximal erlaubte Alkoholverlust schließt alle Prozessstufen mit ein, auch die Abfüllung. Krones löste dies zum Beispiel mit einer ganz minimalen Alkoholüberdosierung beim Blending und mit immer wiederkehrenden Durchfluss- und Alkohol-Messungen mit hochexakten Messgeräten.
   „Wir sind ganz nah dran“, sagt Erik Bern kurz nach der Inbetriebnahme und Lars-Erik Gulling meint:
   „Die niedrige Verlustquote ist ein Traum.“


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Der Linie Aquavit, die Flaggschiff-Marke der Arcus-Gruppe, tritt regelmäßig seine Reise nach Australien und Neuseeland an, überquert dabei zweimal den Äquator und passiert 35 Länder.



Bei Spirituosen konzentriert sich Arcus schwerpunktmäßig auf die drei internationalen Marken Linie Aquavit, Vikingfjord Wodka und Braastad Cognac aus dem eigenen Cognac Haus in Frankreich, stellt daneben aber auch andere Wodka- und Aquavit-Marken, Whisky, Gin, Rum und weitere Spirituosen her.



Ferner installierte Arcus eine Wasseraufbereitung Hydronomic zur Aufbereitung des Produktwassers, die komplett aus Edelstahl ist und über einen Ionentauscher mit einer Leistung von zweimal 65 Kubikmeter pro Stunde verfügt.



Ventilknoten bei der Produktannahme.



Krones verbaute in der Prozesstechnik unter anderem mehr als 14 Kilometer Rohrleitungen.