UpGrain Presswasser-Aufbereitung

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 753.03.25

Schlüsselwörter (Deutsch)

Biertreber-Upcycling, Presswasseraufbereitung, CSB-Reduktion, Sedimentation & Membranfiltration, Kreislaufwirtschaft, Proteinrückgewinnung, Milchalternative aus Nebenströmen

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Firma UpGrain AG hat zusammen mit der Brauerei Locher ein Verfahren entwickelt, bei dem aus dem Nebenstrom des Biertrebers verschiedene Produkte gewonnen werden. Die so gewonnenen Proteine weisen auch gegenüber pflanzlichen Proteinen eine geringere Treibhausgasbelastung auf, weil die Belastung aus der Primärproduktion entfällt. 2023 wurde die erste Anlage bei der Brauerei Locher in Betrieb genommen. Einzelne Produkte aus den zurückgewonnenen Gerstenproteine und -fasern sind bereits im Handel erhältlich. UpGrain verkauft die Anlage und Technologie für das Biertreber-Recycling, entwickelt und vertreibt aber auch die Produkte aus den zurückgewonnenen Bestandteilen. Damit der Prozess möglichst nachhaltig ist, erfolgt die Trocknung des Trebers mechanisch. Dabei fallen grosse Mengen an Presswasser an – allein bei der Brauerei Locher 35'000 l /Tag. Dessen CSB (Chemischer Sauerstoff-Bedarf) -Wert als Mass für die organische Belastung ist zu hoch für die direkte Einleitung in die Kanalisation oder um in einer Biogasanlage vergärt zu werden.

Deshalb kann die Anlage für das Biertreber Upcycling zurzeit nur in Teillast betrieben werden. Die Presswasseraufbereitung ist damit ein Knackpunkt im ganzen Prozess, gleichzeitig aber ein weiterer Nebenstrom, dessen Inhaltsstoffe in einem nächsten Schritt verwertet werden könnten In diesem Projekt soll ein Verfahren zur Abtrennung der Feststoffe aus dem Presswasser entwickelt werden. In Vorversuchen hat sich die Kombination aus Sedimentation (z.B. Zentrifugation) mit einer anschliessenden Membranfiltration als erfolgversprechend gezeigt. Neben der geeigneten Kombination von Trennoperationen müssen auch die optimalen Prozessparameter gefunden werden, um einen stabilen und ökonomischen Trennprozess zu gewährleisten. Mit der Gruppe «Lebensmittelprozesstechnologie und Innovation» der Berner Fachhochschule wird ein in diesem Bereich erfahrener Partner aus der Forschung beigezogen.

Projektziele (Deutsch)

Der Prototyp der Anlage zur Abtrennung der Feststoffe bzw. zur Reduktion des CSB-Wertes im behandelten Presswasser auf weniger als 5 g/l ist bei UpGrain in Betrieb. Je nach CSB-Wert kann das behandelte Presswasser in die Kanalisation eingeleitet oder der Biovergasung zugeführt werden. Erste Abklärungen zur Nutzung des erhaltenen Feststoff-Konzentrats und einer möglichen Rückführung des aufgereinigten Prozesswassers in den Brauprozess sind gemacht. Damit könnten ein Nebenstrom zurückgeführt und weitere Bestandteile aus dem Biertreber genutzt werden.


1. Die Zusammensetzung des Presswasser (chemisch, physikalisch, mikrobiologisch) wurde im Labor der Berner Fachhochschule analysiert. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden verschiedene Tests zur Abtrennung der Feststoffe im Labor durchgeführt. Es liegt eine Entscheidung über die empfohlene Technologie vor, um die Feststoffe unter den für die Abwasserreinigungsanlage der Brauerei Locher kritischen Wert zu senken. Meilenstein 1

2. Die Technologie aus dem Labor wurde bei den Anlagen von UpGrain vor Ort in Appenzell repliziert. Die Umsetzbarkeit der Prozessstrategie wurde in einem skalierbaren Pilotmassstab bewiesen. Meilenstein 2

3. Erste Abklärungen zur Nutzung des Rückstandes nach der Presswassersaufbereitung als Milchersatz liegen vor. Ein erster Produktprototyp für eine Milchalternative wurde durch die Konzentration der gelösten Nährstoffe im Presswasser mit anschliessender Auffettung entwickelt. Zudem liegt eine sensorische Bewertung und eine Abschätzung mikrobieller Implikationen vor. Meilenstein 3

3.4 Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 3 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben. Der Bericht gibt zudem Auskunft zur erfolgten Zielgruppenansprache (zukünftige Nutzer der Innovation), den Massnahmen zur Markteinführung und zu den erwarteten Entwicklungen bis in 5 Jahren

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Bei diesem Projekt wurde ein innovativer Prozess zur Aufbereitung von Treberpresswasser (TPW), einem Nebenprodukt der Bierherstellung, entwickelt. Ziel war die Reduktion der Sedimentationsmenge und des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB), um eine umweltgerechte Entsorgung sowie eine potenzielle Weiterverwendung zu ermöglichen. Durch die Kombination von Dekantierzentrifuge und Membranfiltration (MF, UF, NF) konnte ein klarer, mikrobiologisch unbedenklicher Flüssigkeitsstrom erzeugt werden. Die CSB-Werte des Permeats lagen unterhalb der Grenzwerte für die Biogasanlage, und die Sedimentation wurde nahezu eliminiert. Zudem wurde ein Prototyp für eine pflanzliche Milchalternative auf Basis von UF-Retentat entwickelt. Erste sensorische Tests zeigten vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich Geschmack und Mundgefühl. Eine Patentanmeldung wurde in diesem Projekt nicht vorgenommen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die entwickelte Technologie wurde erfolgreich vom Labor auf die industrielle Anlage skaliert. Dafür wurde eine Dekanterzentrifuge neu angeschafft. Der Prozess erlaubt die Trennung von TPW in zwei verwertbare Fraktionen. Der TPW Cake wird in einem separaten Schritt zu einem Proteinpulver getrocknet. Der TPW Juice kann in der Biogasanlage entsorgt oder als Brau-/Reinigungswasser genutzt werden. Alternativ wurde auch die Möglichkeit für eine Milchalternative getestet.

Erste Prototypen wurden hinsichtlich Fettgehalt und Homogenisierung optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine industrielle Umsetzung möglich ist, wobei weitere Schritte zur Verbesserung der Haltbarkeit und Sensorik notwendig sind.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

UpGrain plant die Weiterentwicklung der Milchalternative innerhalb der nächsten 12 Monate mit einem Investitionsbedarf von 100'000–150'000 CHF. Ziel ist die Optimierung der Rezeptur und die Skalierung des Produktionsprozesses. Eine Markteinführung ist über Partner im Detailhandel oder spezialisierte Unternehmen vorgesehen. Die Technologie bietet Potenzial für die Nutzung industrieller Nebenströme und könnte neue Standards in der Kreislaufwirtschaft setzen. Die UHT-Behandlung zur Haltbarmachung soll in zukünftigen Projekten untersucht werden. Eine direkte Markteinführung unter eigener Marke ist derzeit nicht geplant.