Ausgangslage

Die Weinkellerei Aigner verfügt über moderne Filtrationsanlagen, die bereits mit digitalen Assistenzsystemen zur Überwachung und Optimierung der Filtrationsprozesse ausgestattet sind. Dazu zählen insbesondere Systeme zur Crossflow-Filtration, zur Endfiltration sowie zur automatisierten Reinigung der Anlagen (CIP).

Diese Technologien ermöglichen grundsätzlich eine präzisere Prozesssteuerung, eine bessere Überwachung wichtiger Parameter wie Transmembrandruck, Durchfluss oder Filtrationsleistung sowie eine effizientere Durchführung von Reinigungs- und Wartungsprozessen.

In der praktischen Anwendung zeigt sich jedoch, dass das vorhandene Potenzial dieser digitalen Funktionen noch nicht vollständig ausgeschöpft wird. Ursachen dafür sind unter anderem die hohe Komplexität der Systeme, fehlende Transparenz der Prozessdaten sowie Unsicherheiten bei der Interpretation der digitalen Assistenzfunktionen im laufenden Betrieb.

Die Aufgabenstellung

Aromaverschleppung – Prozesskontrolle und Minimierung

• • Analyse von Druck-, Durchfluss- und Trübungsprofilen zur Identifikation von Produktdurchbrüchen und aromarelevanten Übergangsphasen im Filtrationskreislauf
  • Optimierung der Kreislaufführung und Produktverdrängung zur Minimierung von Aromaverlusten und Produktvermischungen
  • Digitale Unterstützung bei Chargenwechseln durch definierte Umschaltlogiken und Prozessparameter
  • Minimierung von Aromatransfer in der Endfiltration durch optimierte Betriebsparameter der Kerzenfilter
  • Identifikation kritischer Prozessphasen mit erhöhtem Risiko für Adsorption oder Retention aromatischer Komponenten an Filtermedien
  • Entwicklung standardisierter Betriebsstrategien für ein systematisches Aroma-Management während der Filtration

CIP-Optimierung und Reinigungsmanagement

• Digitale Auswertung von CIP-Prozessparametern wie Temperatur, Leitfähigkeit, Durchfluss und Chemikalienkonzentration
• Ableitung des Verschmutzungsgrades von Membranen und Kerzenfiltern anhand von Prozessdaten und Filtrationsleistung
• Vermeidung von Unter- bzw. Überreinigung durch definierte Prozessgrenzwerte und reproduzierbare CIP-Sequenzen
• Optimierung von Reinigungsmedien, Temperaturprofilen und Einwirkzeiten zur Sicherstellung der Reinigungswirkung bei minimalem Ressourcenverbrauch
• Digitale Validierung und Dokumentation abgeschlossener CIP-Zyklen
• Standardisierung ressourceneffizienter Reinigungsprogramme für unterschiedliche Filtrationssysteme
• Kontinuierliches Monitoring und automatische Protokollierung der Reinigungsprozesse

Crossflow-Filtration

• Unterstützung bei der Einstellung und Überwachung von Transmembrandruck, Permeatfluss und Retentatströmung
• Optimierung von Rückspül- bzw. Relaxationsintervallen zur Stabilisierung der Membranleistung
• Erhöhung der Prozessstabilität bei variabler Trub- und Partikelbelastung

Endfiltration über Kerzenfilter

• Früherkennung von Mikroverblockungen durch Analyse von Druckdifferenz und Durchflussverhalten
• Sicherstellung der mikrobiologischen Stabilität des Weins vor Eintritt in die Abfülllinie
• Digitale Anzeige und Prognose optimaler Wechselintervalle für Filterkerzen

Produktverluste und Rückgewinnung

• Reduktion von Weinverlusten durch optimierte Kreislaufgestaltung und gezielte Produktverdrängung
• Monitoring von Restvolumina im Filtrationssystem sowie Entwicklung geeigneter Rückgewinnungsstrategien

Prozessüberwachung und Dokumentation

• Echtzeitüberwachung relevanter Prozessparameter wie Druck, Durchfluss, Trübung, Temperatur und Filtrationsleistung
• Automatisierte Prozessprotokollierung zur Unterstützung von Qualitätssicherung, Rückverfolgbarkeit und Betriebsanalyse

Anwendersicherheit und Bedienunterstützung

• Digitale Assistenzfunktionen zur Unterstützung bei Anlagenstart, Chargenwechseln und kritischen Prozesssituationen
• Reduktion von Fehlbedienungen durch klare Prozessindikatoren, Grenzwertüberwachung und Bedienerhinweise

Die Umsetzung

Im Rahmen des Use Cases werden die in der Kellerei Aigner installierten Filtrationsanlagen sowie deren digitale Steuerungs- und Überwachungsfunktionen systematisch analysiert und im praktischen Betrieb weiterentwickelt. Ziel ist es, die vorhandenen digitalen Möglichkeiten zur Prozessüberwachung und -steuerung vollständig nutzbar zu machen und in den Filtrationsalltag zu integrieren.

Dazu werden die Filtrationsprozesse – insbesondere Crossflow-Filtration, Mikro- bzw. Kerzenfiltration, Kreislaufgestaltung sowie Reinigungsprozesse (CIP) – im laufenden Betrieb begleitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Prozessparameter optimiert. Wichtige Kenngrößen wie Transmembrandruck, Durchflussraten, Filtrationsleistung und Prozessstabilität werden dabei systematisch erfasst und ausgewertet.

Auf Basis der gewonnenen Daten werden Optimierungsmaßnahmen entwickelt, um Aromaverschleppungen zu minimieren, Filtrationsprozesse stabiler zu führen, Weinverluste zu reduzieren sowie Reinigungszyklen effizienter zu gestalten.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der verständlichen Aufbereitung der digitalen Prozessinformationen für die Anwender. Dazu werden praxisnahe Leitfäden, Entscheidungsunterstützungen und standardisierte Betriebsabläufe entwickelt, die eine sichere, effiziente und aromaschonende Filtration ermöglichen.

Die Ergebnisse des Use Cases dienen als Grundlage für eine verbesserte Nutzung digital unterstützter Filtrationstechnologien in Weinbaubetrieben und können als praxisorientiertes Beispiel für andere Kellereien mit vergleichbarer Technik herangezogen werden.

Das Ziel

1. Vollautomatisierte Filtrationsprozesse
2. Echtzeit-Überwachung und Steuerung des Filtrationskreislaufs
3. Minimierung von Aromaverschleppung bei Produktwechseln
4. Reduktion von Weinverlusten im Filtrationsprozess
5. Datenbasierte Wartungsplanung für Filtermedien
6. Integrierte Prozess- und Qualitätsüberwachung (z. B. Druck, Durchfluss, Trübung)
7. Digital unterstütztes Hygienemanagement und automatisierte CIP-Prozesse
8. Optimierung des Energie- und Ressourceneinsatzes
9. Lückenlose digitale Rückverfolgbarkeit und Prozessdokumentation
10. Vorbereitung der Integration in ein Betriebsleitsystem („Smart Winery“)

Zum Unternehmen

Die Weinkellerei Aigner ist ein qualitätsorientierter Weinbaubetrieb mit Fokus auf präzise Vinifikation und moderne Kellertechnik. Durch den Einsatz moderner Filtrations-, Abfüll- und Prozessanlagen verbindet das Unternehmen traditionelles Know-how mit innovativen Technologien. Im Rahmen des Use Cases dient die Kellerei als Praxisbetrieb zur Analyse und Optimierung digital unterstützter Filtrationsprozesse.