DE10158448B4

DE10158448B4 - Verfahren zur spektralen Messung der Stabilität einer Flüssigkeit, wie Bier, unter Verwendung einer spektral-elektrischen Fotometereinheit für elektromagnetische Wellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10158448B4
Application number: DE2001158448
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Raske
Original assignee: Individual
Current assignee: Raske Wolfgang 67125 Dannstadt-Schauernheim De
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: DE10158448A1

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit (26), wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel (26), insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, unter Verwendung einer spektral-elektrischen Fotometereinheit (20, 21) für elektromagnetische Wellen, in welcher sich ein Sender (20) und ein Empfänger (21) gegenüberstehen, zwischen welchen sich eine für die verwendeten elektromagnetischen Wellen transparente Einrichtung (7) befindet, durch welche die Flüssigkeit (26) hindurchfließt und welche von den elektromagnetischen Wellen aus dem Sender (20) durchquert wird, wobei das Gas (6) weitestmöglich von der Flüssigkeit (26) getrennt und danach die Flüssigkeit (26) der Einrichtung (7) zugeführt wird, in welcher das Gas (6) aus der Flüssigkeit (26) entfernt wird bzw. daraus entweicht, wobei in die Flüssigkeit (26) innerhalb der Einrichtung (7) wenigstens ein Reagenz zur Bewirkung einer Reaktion mit der Flüssigkeit (26) eingeleitet wird, welche entsprechend der Zusammensetzung oder der Stabilität der Flüssigkeit (26) eine Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit...

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit, wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel, insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, unter Verwendung einer spektral-elektrischen Fotometereinheit für elektromagnetische Wellen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, daß für die Haltbarkeit von Bieren die Protein-Polyphenol-Tannoid-Gleichgewichte (PPT-Gleichgewichte) von großer Bedeutung sind. Durch j. Schneider: Online-Kontrolle der Wirkung von Bierstabilisierungs-Verfahren, in Sonderdruck aus Brauwelt, Jahrgang 135, 1995, Nr. 42, Seite 2089-2091, sind nephelometrische Meßmethoden der Online-Kontrolle der Wirkung von Bierstabilisierungsverfahren sowie Meßmethoden bekannt geworden, um die nichtbiologische Haltbarkeit eines Bieres zur Erfüllung der Mindesthaltbarkeit zu sichern. Die in der Praxis zur Verfügung stehenden Methoden, wie Forciertest, Alkohol-Kälte-Test, Anthocyanogne oder die von L. Chapon entwickelten Schnellmethoden zur Erfassung trübungsbildender Bestandteile wie sensible Proteine, Tannoide oder die Ammoniumsulfatzahl, erfordern eine Off-Line Probenahme, personellen Aufwand im Braulabor und Zeit für die Analyse, Auswertung und Dokumentation.

Demgegenüber wird in der genannten Literaturstelle vorgeschlagen, mit einem Meßsystem für kontinuierliche Messungen trübungsbildende Faktoren Online zu erfassen. Das Meßsystem besteht im Prinzip aus einem optischen System mit spezieller Detektoranordnung für nephelometrische und colorimetrische Messungen, wobei nach dem Prinzip der Streulicht- und Durchlichtmessung mit gepulstem Licht im Bereich von Sichtbar bis Infrarot gearbeitet wird. Dabei wird kontinuierlich Bier von der Entnahmestelle, die vor oder nach einem Kieselgur- oder PVPP-Filter angeordnet sein kann, mit einer dünnen Leitung an das Meßgerät geführt und über ein Dosiersystem dem konstanten Bierstrom von ca. 300 ml/h die entsprechenden Reagenzien zugemischt und durch eine Reaktions-Temperiereinheit und anschließend durch das optische Meßsystem geschickt.

Dabei können die Eiweiß- und Gerbstoffverhältnisse kontinuierlich aufgezeichnet und in Trübungskennlinien der Bierstabilisierung festgehalten werden.

Es können unterschiedliche Analysen, wie z. B. Bestimmung der Protein-Polyphenol-Tannoide als Leitwerte für die Gerbstoff-Seite vor oder nach dem PVPP-Stabilisierungsfilter, durchgeführt werden, wobei der Schwerpunkt bei der Kontrolle der Eiweiß-stabilisierung und der Gerbstoffstabilisierung liegt. Zur Kontrolle der Eiweiß-Stabilisierungsmaßnahmen, zum Beispiel mit Kieselgelen, Bentoniten, Tannin oder Enzymen dient das Reagenz P 40, welches auf einer Ammoniumsulfat-Formulierung basiert, oder auch weitere geeignete Reagenzien, nicht nur Ammonsulfat. Je höher der Eiweißgehalt, desto stärker fällt auch die Trübung aus. Die Kontrolle der Gerbstoff-Seite bzw. der PVPP-Stabilisierungsmaßnahmen erfolgt über ein Reagenz, welches auf einer Polyvinylpyrrolidon-Formulierung oder anderer geeigneter Reagenzien basiert, die mit zunehmender PVPP-Dosage kontinuierlich abnehmende Trübungen erzeugt. Dabei ist es meßtechnisch zweckmäßig, wenn hinsichtlich der Eiweiß- wie der Gerbstoff-Seite in einem Trübungsbereich von 0-50 EBC gearbeitet wird.

Durch L. Chapon u.a.: "Über den Beitrag des Hopfens zum Gleichgewicht zwischen Protein und Tannin im Bier", in Monatsschrift für Brauerei, 27.12.77, Seite 541-545, sind derartige Verläufe der PVP-Fällungskurven der Tannoidebestimmung sowie die Faktoren bekannt geworden, die die Fällung der Eiweißkomponente der Würze beeinflussen, nämlich die Leichtigkeit, mit der die in der Würze schwebenden kleinen Teilchen zu Flocken vergröbert werden.

Die übliche Methode nach Chapon, nach dem der oben beschriebene Tannometer arbeitet, hat den Nachteil, daß das verwendete Reagenz PVP ein ausgesprochenes Trübungsmaximum besitzt sowie die Trübungserzeugung mit PVP immer noch relativ langsam von statten geht, weshalb zur Kontrolle der Gerbstoff-Seite das bekannte Reagenz PVP noch nicht ausreichend ist.

Durch die DE 87 17 344 U1 ist des Weiteren ein Gerät für die kontinuierliche Kontrolle der Bierstabilität zur Durchführung von turbidimetrischen oder colorimetrischen Messungen auf der Basis der Nephelometrie bekannt geworden, welches während der Filtation die trübungsbildenden Faktoren mittels einer Durchlichtmessung mit gepulstem Infrarot- oder Rotlicht ermittelt.

Durch die DE 296 16 677 U1 ist eine Vorrichtung zum turbidimetrischen oder kolorimetrischen Messen zur Bestimmung sich ändernder Trübungen oder Färbungen in Getränken, wie Bier, Wein, Saft oder Polymeren, mit einer oder mehreren Leuchtdioden oder Lasereinrichtungen bekannt geworden, welche moduliertes Licht mit einer Wellenlänge von 400nm bis 1100nm und einer Frequenz von 1Hz bis 20kHz sowie in Winkeln zwischen 90 bis 180Grad durch die Flüssigkeit zu erzeugen imstande ist, mit einer Meßeinrichtung zum Auffangen und Auswerten des aus der Flüssigkeit austretenden Lichts.

Durch die WO 9707836 ist ein Verfahren zum Fließtrennen von Vollblut als Gemisch von Flüssigkeiten in einzelne verschiedenfarbige Blutbestandteile bekannt geworden, welches in flexible Behältnissen, insbesondere Beutel, abgepackt ist, die untereinander durch eine lichttransparente Verbindung miteinander verbunden sind, und die Blutbestandteile bei Krafteinwirkung von einem Behältnis durch die Verbindung in ein anderes Behältnis fließen, unter Verwendung einer im Bereich einer lichttransparenten Verbindung angeordneten optisch-elektrischen Fotometereinheit, in der sich ein Sender und ein Empfänger für elektromagnetische Wellen befinden und an denen die Flüssigkeit innerhalb der lichttransparenten Verbindung vorbeifließt, wobei als Sender der Fotometereinheit eine Lichtquelle, mit einer mehr oder weniger monochromatischen Strahlung verwendet wird. Das Licht wird vor dem Empfänger abgeblendet, so daß im wesentlichen nur parallele Lichtstrahlen auf den Empfänger fallen, der ein auf die Wellenlänge abgestimmter Fotowiderstand oder -diode oder -transistor ist; vom Ausgangssignal des Empfängers wird das der Plasmaeigenfärbung entsprechende Signal abgezogen und das Differenzsignal zur Steuerung einer Unterbrechereinheit herangezogen, durch die die Verbindung zwischen den Behältnissen geführt ist und die die Durchflußmenge regelt und den Durchfluß bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes unterbricht.

Des Weiteren ist durch die DE 4002108 C2 ein Verfahren und eine Anordnung zur Überprüfung des Stärkeabbaus und der Verzuckerung von Maische bekannt geworden. Das Verfahren, welches insbesondere bei der Bierherstellung unter Anwendung der Nachweismethode von Colin und Claubry (Jod-Stärke-Reaktion) eingesetzt werden kann, wobei der zu überprüfenden Maische definierte Teilvolumina entnommen (erster Reaktionspartner) und diesen jeweils in einem festen Verhältnis eine Jod-Lösung (zweiter Reaktionspartner) beigemischt wird, besteht darin, dass die beiden Reaktionspartner als kontinuierliche Volumenströme bereitgestellt werden, die Temperatur der miteinander vermischten Reaktionspartner (Mischphase) auf eine konstante Untersuchungstemperatur abgesenkt wird, die keinen weiteren Stärkeabbau zulässt und die Quantifizierung der Stärke durch kontinuierliche Messungen in der strömenden Mischphase erfolgt, und zwar durch Anwendung eines spektralfotometrischen Messverfahrens zur Bestimmung der Extinktion der Mischphase. Dabei wird die Mischphase vor der Bestimmung ihrer Extinktion durch definierte Abtrennung von Trübbestandteilen geklärt. Es wird dabei mit einer aus einem Maischebehälter herausgeführten Probenleitung gearbeitet, dadurch gekennzeichnet, in der eine erste Fördereinrichtung, sowie ein erstes Vorratsgefäß für die Jodlösung vorgesehen ist, wobei die Probenleitung und eine an das erste Vorratsgefäß unter Zwischenschaltung einer zweiten Fördereinrichtung angeschlossene erste Entleerungsleitung in einer mit einer Kühleinrichtung ausgestatteten Mischeinrichtung zusammengeführt sind, die Fördereinrichtungen kontinuierlich fördern, und eine der Mischeinrichtung nachgeordnete Meßleitung einen Abschnitt aufweist, dem eine mit einer Signalverarbeitungseinrichtung wirkungsmäßig verbundene Signalerzeugungseinrichtung zugeordnet ist. Die Signalerzeugungseinrichtung weist jeweils eine Strahlungsenergiequelle und einen Strahlungsenergiedetektor auf, wobei die Strahlungsenergiequelle außerhalb des optisch transparenten Abschnittes angeordnet und zur Bestrahlung des Abschnittes und der strömenden Mischphase betreibbar ist, und der Strahlungsenergiedetektor außerhalb des optisch transparenten Abschnittes angeordnet und zur Erfassung der Strahlungsenergie, die aus der Strahlungsenergiequelle durch den optisch transparenten Abschnitt hindurchgelangt ist, betreibbar ist. Der Strahlungsenergiedetektor gibt ein die erfasste Strahlungsenergie kennzeichnendes Signal E aus, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung aus dem Ausgabesignal E die Extinktion der Mischphase und deren daraus resultierende Konzentration an Stärke ermittelt.

Durch die DE 69824680 T2 ist des Weiteren ein Verfahren zum optischen Nachweis chemischer Substanzen bekannt geworden, umfassend die Bildung eines selbsttragenden röhrenförmigen Elements, wobei dieses röhrenförmige Element einen hohlen axialen Kernbereich definiert und das röhrenförmige Element aus einem optisch transparenten Material besteht, das für Gas und Dampf durchlässig und für Flüssigkeit undurchlässig ist, wobei dieses Material einen Brechungsindex von weniger als 1,33 besitzt. Der Kernbereich des röhrenförmigen Elements wird mit einem lichtleitenden flüssigen Reagenz gefüllt, das einen Brechungsindex besitzt, der jenen des Materials, aus dem das röhrenförmige Element besteht, übersteigt, wobei dieses röhrenförmige Element die Funktion eines Lichtleiters (10) mit flüssigem Kern übernehmen kann, und wobei die Flüssigkeit eine Änderung einer ihrer optischen Eigenschaften erfährt, wenn sie einer interessierenden chemischen Substanz ausgesetzt ist, die durch das röhrenförmige Element diffundiert ist. Es wird Licht durch das flüssige Reagenz hindurchgeleitet und jenes Licht empfangen, welches das flüssige Reagenz durchlaufen hat, wonach der Nachweis einer Änderung in einer optischen Eigenschaft des flüssigen Reagenz durch Analysieren des empfangenen Lichts erfolgt.

Durch die DE 10108712 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zur analytischen Untersuchung einer Bierprobe bekannt geworden zwecks Feststellung, ob es sich um Bier einer bestimmten vorgegebenen Biermarke handelt, bei dem man zunächst durch spektroskopische Messungen einer Probenreihe verschiedener Proben der vorgegebenen Biermarke mit jeweils mehreren Messwerten für jede Probe eine als Referenz dienende Datenmatrix erzeugt, die als Modell dient und danach entsprechende Messwerte von der zu untersuchenden Fremdprobe spektroskopisch erstellt werden und dann durch Vergleich geprüft wird, ob die Messwerte der Fremdprobe innerhalb des zuvor gewonnenen Modells liegen. Als spektroskopische Messung wird mindestens die Transmission oder Absorption der Proben im Infrarotbereich bzw. im nahen Infrarotbereich und im sichtbaren Bereich gemessen.

Technische Aufgabe:

Die bekannten Einrichtungen sind jedoch zu einer kontinuierlichen elektrischen online-Messung nur beschränkt geeignet. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen eine kontinuierliche Messung und insbesondere Überwachung der Farb- oder Dichteveränderung bzw. Trübung in Abhängigkeit der vorhandenen Reaktionsstoffe bzw. Gerbstoffmenge oder von zugegebenen Reagenzien erhalten wird und dieser kontinuierlicher Anstieg der Farb- oder Dichteveränderung bzw. der Trübung online überwacht und aufgezeichnet werden kann.

Offenbarung der Erfindung sowie deren Vorteile:

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit, wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel, insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, unter Verwendung einer spektral-elektrischen Fotometereinheit für elektromagnetische Wellen, in welcher sich ein Sender und ein Empfänger gegenüberstehen, zwischen welchen sich eine für die verwendeten elektromagnetischen Wellen transparente Einrichtung befindet, durch welche die Flüssigkeit hindurchfließt und welche von den elektromagnetischen Wellen aus dem Sender durchquert wird, wobei das Gas weitestmöglich von der Flüssigkeit getrennt und danach die Flüssigkeit der Einrichtung zugeführt wird, in welcher das Gas aus der Flüssigkeit entfernt wird bzw. daraus entweicht, wobei in die Flüssigkeit innerhalb der Einrichtung wenigstens ein Reagenz zur Bewirkung einer Reaktion mit der Flüssigkeit eingeleitet wird, welche entsprechend der Zusammensetzung oder der Stabilität der Flüssigkeit eine Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz bewirken kann, wobei der Empfänger der Fotometereinheit die durchquerenden elektromagnetischen Wellen empfängt und das vom Empfänger abgegebene elektrische Signal hinsichtlich einer Änderung des Spektrums des entstandenen Flüssigkeitsgemisches gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz oder gegenüber dem Spektrum der abgestrahlten Wellen ausgewertet wird und eine durch die Fotometereinheit festgestellte Veränderung des Spektrums ein Maß für die Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches darstellt.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahren, wobei die untersuchte Flüssigkeit Bier mit gasförmiger Kohlensäure ist und eine opto-elektrische Fotometereinheit für Lichtstrahlung verwendet wird, wird aus einem Tank kontinuierlich ein Bierstrom abgezweigt, welcher zur Trennung der gasförmigen Kohlensäure vom Bier in eine Mischsäule, in welcher sich eine flüssigkeitsdurchlässige Packung, wie Glasperlen oder Metallringen oder Teflonsplitter, großer Oberfläche befindet, eingeleitet, so dass sich gegenüber der Größe der Gasblasen vor der Durchleitung durch die Mischsäule am Ausgang derselben relativ große Gasblasen im Bierstrom befinden, welche mit demselben über ein Zuleitungsrohr in die Einrichtung geführt werden, welche eine lichttransparente Küvette ist und dort die Gasblasen aus dem Bierstrom austreten und die aus dem Flüssigkeitsstrom innerhalb der Küvette entweichenden Gasblasen ein Gaspolster aufbauen, welches zu einem das Niveau der Flüssigkeit begrenzenden Meniskus führt, welcher oberhalb der Hauptachse der Durchstrahlungsrichtung der elektromagnetischen Wellen liegt und das mit dem Reagenz entstandene Flüssigkeitsgemisch über ein Ableitungsrohr aus der Küvette abgeleitet wird und danach die Küvette für einen neuen Meßvorgang bereit ist.

Gelöst wird die Aufgabe des Weiteren durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit, wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel, insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, mit einer Mischsäule, in welcher sich eine flüssigkeitsdurchlässige Packung, wie Glasperlen oder Metallringen oder Teflonsplitter, großer Oberfläche befindet, an welche sich eine Einrichtung anschließt, in welche die Flüssigkeit über ein Zuleitungsrohr hineinfließt und über ein Ableitungsrohr abfließt, wobei die Einrichtung sich zwischen einer spektral-elektrischen Fotometereinheit für elektromagnetische Wellen befindet und für diese elektromagnetischen Wellen transparent ist, wobei die Fotometereinheit aus einem Sender und einem dem Sender gegenüber angeordneten Empfänger besteht, und die elektromagnetische Wellen aus dem Sender die Einrichtung durchqueren und auf den Empfänger fallen, wobei in die Einrichtung wenigstens eine weitere Zuleitung für wenigstens ein Reagenz zur Bewirkung einer Reaktion mit der Flüssigkeit geführt ist, wobei das Reagenz entsprechend der Zusammensetzung oder der Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches eine nachweisbare Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz zu bewirken imstande ist, wobei das vom Empfänger der Fotometereinheit abgegebene elektrische Signal hinsichtlich einer Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz oder gegenüber dem Spektrum der abgestrahlten Wellen in einer Auswerteeinheit auswertbar ist und eine durch die Fotometereinheit festgestellte Änderung des Spektrums ein Maß für die Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches darstellt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung, wobei die untersuchte Flüssigkeit Bier mit gasförmiger Kohlensäure und die Fotometereinheit eine opto elektrische Fotometereinheit für Lichtstrahlung ist, ist ein Tank vorgesehen, aus welchem über eine Leitung ein Bierstrom entnehmbar und einer Mischsäule zuführbar ist, in welcher sich zur Trennung der gasförmigen Kohlensäure vom Bier eine flüssigkeitsdurchlässige Packung, wie Glasperlen oder Metallringe oder Teflonsplitter, großer Oberfläche befindet, so dass sich gegenüber der Größe der Gasblasen vor der Durchleitung durch die Mischsäule am Ausgang derselben relativ große Gasblasen im Bierstrom befinden, sowie eine lichttransparente Küvette, welche über ein Zuleitungsrohr mit der Mischsäule verbunden ist, wobei die Küvette zwischen dem Sender und dem Empfänger der Fotometereinheit angeordnet ist sowie mit einem aus der Küvette führenden Ableitungsrohr für das entstandene Flüssigkeitsgemisch.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weisen den Vorteil auf, dass mit ihnen eine kontinuierliche elektrische online-Messung der Stabilität von Flüssigkeiten, insbesondere von Bieren oder Fruchtsäften, möglich ist. Es wird hierzu ein Flüssigkeitsstrom der unstabilisierten Flüssigkeit abgezweigt, diese gegebenenfalls mit einer Pufferlösung verdünnt, die Kohlensäure entfernt, und die Lösung in die Küvette eingegeben, in welche gleichzeitig ein Reagenz eingegeben wird; die Küvette dient gleichermaßen zum Dosieren wie auch zum Verrühren der Flüssigkeiten. Mit der Erfindung ist es möglich, eine Überwachung der Farb- oder Dichteveränderung bzw. Trübung in Abhängigkeit der vorhandenen Reaktionsstoffe bzw. Gerbstoffmenge oder von zugegebenen Reagenzien durchzuführen, wobei vorteilhaft dieser kontinuierliche Anstieg der Farb- oder Dichteveränderung bzw. der Trübung online überwacht und aufgezeichnet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung bei der Anwendung für Biere besteht darin, dass sowohl vor als auch nach der Filtration die erfindungsgemäße Messung durchgeführt werden kann. Gleichermaßen kann stabiles oder insbesondere auch nichtstabiles Bier mit der Erfindung gemessen werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:
1 eine schematische Ansicht der Mischsäule und insbesondere der sich daran anschließendne Küvette
2 eine um 90 Grad gedrehte Seitenansicht der Küvette der 1 und
3 eine schematische Übersicht der gesamten Anordnung.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Wege zur Ausführung der Erfindung:
Gemäß der in 3 gezeigten Übersicht sowie der 1 gezeigten schematischen Ansicht wird aus einem Behälter 28, der hier ein Behälter für Bier ist, über eine Leitung 24 Flüssigkeit bzw. Bier entnommen und über einen Druckregler 29 geleitet, welcher kontinuierliche Arbeitsbedingungen für die nachfolgenden Einrichtungen schafft; das bier ist im Behälter 28 noch nicht stabilisiert. Die Flüssigkeit wird einer Mischeinrichtung 25 zugeführt, in welche gleichfalls über eine Leitung 23 eine Pufferlösung aus einem Pufferbehälter 30 zugeführt wird; Pufferlösung und Flüssigkeit werden in der Mischeinrichtung 25 vermischt. Bei der Bierstabilisierung wird beispielsweise das Bier im Verhältnis 1:4 mit Wasser vermischt, so dass nach der Mischeinrichtung verdünntes Bier vorliegt. Anschließend wird die Flüssigkeit über eine Leitung 2 einer senkrecht stehenden Mischsäule 1 von unten zugeführt, in welcher sich eine inerte Packung 4 befindet, bestehend aus Glasperlen oder Metallringen oder Teflonsplittern oder Teflonkugeln oder einer Mischung derselben oder ähnliche geeignete Materialien. Innerhalb der Mischsäule 1 wird mit Hilfe der Packung 4 das in der Flüssigkeit enthaltene Gas, beispielsweise gasförmige Kohlensäure, vom bisherigen feinstblasigen Zustand in einen großblasigen Zustand überführt; danach wird die Flüssigkeit über die Ausgangsleitung 3 der Mischsäule 1 abgezogen. An die Ausgangsleitung 3 schließt sich eine Leitung 5 an, in welcher nunmehr die Flüssigkeit zusammen mit großblasigen Gasblasen 6, wie Kohlensäureblasen, enthalten ist. Die Flüssigkeit zusammen mit den Gasblasen 6 wird nunmehr einer Messeinrichtung 7 zugeführt.
Die Messeinrichtung 7 besteht im Wesentlichen aus einer senkrecht stehenden Küvette 8, welche als eine unten am Boden geschlossene Phiole gestaltet ist, welche mit einem Stopfen 9 am oberen Ende verschlossen ist. Der Stopfen 9 kann zur Abdichtung der Küvette 8 nach außen einen Dichtring 10 aufweisen. Durch den Stopfen 9 ist ein Küvettenzuleitungsrohr 11 sowie ein Küvettenableitungsrohr 12 geführt, wobei das Küvettenzuleitungsrohr 11 mit der Leitung 5 aus der Mischsäule 1 verbunden ist. Ebenso sind durch den Stopfen 9 zwei Dosierkanülen 13, 14 geführt, wobei diese gemäß der 2 nach dem Durchtritt durch den Stopfen 9 in Richtung der Wandung der Küvette 8 abgekröpft und eng an der Wandung der Küvette 8 entlang geführt sind. Auf dem Boden der Küvette 8 befindet sich ein magnetisch beeinflussbarer Rührkern 15, Rührmagnet 15, welcher durch einen außerhalb der Küvette 8 und unterhalb des Bodens derselben angeordneten Drehmagneten 16 in Drehung versetzt werden kann, wobei der Drehmagnet 16 seinerseits über einen Elektromotor 17 in Drehungen versetzt wird, was durch den Drehpfeil 18 angedeutet ist.
Die Küvette 8 ist aufrecht zwischen einer Fotometereinheit angeordnet, bestehend aus einem Lichtsender 20 sowie einem Lichtempfänger 21, welche sich gegenüberstehen, so dass die von dem Lichtsender 20 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen die für diese elektromagnetischen Wellen transparente Küvette 8 durchqueren und auf den Lichtempfänger 21 auftreffen. Gemäß der 3 sind Lichtsender 20 und Lichtempfänger 21 über elektrische Leitungen 33, 34 mit einer Auswerteeinrichtung 35 verbunden, welche auch zur Energieversorgung von Lichtsender 20 und Lichtempfänger 21 dienen kann. Die Dosierkanülen 13, 14 sind über Leitungen 36, 37 mit Reagenzbehältern 31, 32 zur Zuführung der Reagenzien aus den Behältern in die Küvette 8 verbunden.
Mit der Einleitung des Flüssigkeitsgemisches über das Küvettenzuleitungsrohr 11 in die Küvette 8 entweichen die großen Gasblasen 6 aus der Flüssigkeit und sammeln sich unterhalb des Stopfens 9 in der Küvette 8 als Gaspolster an, wodurch in der Küvette 8 ein Gasdruck aufgebaut wird. Die Flüssigkeit wird nunmehr mit Reagenzien aus den Reagenzbehältern 31, 32 dosiert und mittels des Rührmagnet 15 verrührt, wodurch ein Flüssigkeitsgemisch 26 entsteht. Entsprechend der zugeführten Menge an Flüssigkeit über das Küvettenzuleitungsrohr 11 sowie von Reagenzien über die Dosierkanülen 13, 14 stellt sich innerhalb der Küvette 8 ein Meniskus 19 des Flüssigkeitsspiegels des in der Küvette 8 befindlichen Flüssigkeitsgemisches 26 ein.
Zur Einstellung eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus des Meniskus 19 besitzt die Küvette 8 oder direkt das Küvettenableitungsrohr 12 eine Belüftungseinrichtung 22, welche zum Beispiel auch druckabhängig selbsttätig zu arbeiten imstande ist. Auf diese Weise wird die Niveauregelung des Meniskus 19 innerhalb der Küvette 8 durch die zulaufende Flüssigkeit und das ablaufende Flüssigkeitsgemisch 26 durch die entspannte Kohlensäure und die Küvettenrohre 11, 12 sowie die Belüftungseinrichtung 22 eingestellt. Durch die Belüftung des Küvettenableitungsrohres 12 wird verhindert, dass sich durch eine Hebewirkung innerhalb des Küvettenableitungsrohres 12 ein Unterdruck ausbilden kann, der das Niveau des Meniskus 19 beeinflussen würde. Die Dosierkanülen 13, 14 sind fast bis auf den Boden der Küvette 8 geführt, um durch den Rührmagneten 15 eine gute Durchmischung der Reagenzien mit der Flüssigkeit, Bier, zu erzielen.
Nach der Befüllung der Küvette 8 mit der Flüssigkeit einschließlich der Reagenzien und Einstellung eines bestimmten Niveaus des Meniskus 19 findet nunmehr die eigentliche Reaktion statt, wobei der Lichtsender 20 in gepulster Weise elektromagnetische Wellen, z.B. sichtbares Licht oder Infrarotlicht, aussendet, welches die Küvette 8 sowie das darin befindliche Flüssigkeitsgemisch durchquert, wobei die durchfallende elektromagnetische Strahlung von dem Lichtempfänger 21 aufgefangen wird. Das vom Lichtempfänger 21 abgegebene elektrische Signal wird in die Auswerteeinrichtung 35 geleitet und dort hinsichtlich einer Änderung des Spektrums des Flüssigkeitsgemisches gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz oder gegenüber dem Spektrum der von dem Lichtsender 20 abgestrahlten elektromagnetischen Wellen ausgewertet, wobei die durch die Fotometereinheit festgestellte Veränderung des Spektrums ein Maß für die Stabilität des Flüssigkeitsgemisches darstellt. Anschließend wird nach Abschluss der Reaktion die Küvette 8 gespült und ist danach für einen neuen Messvorgang bereit.
Vorzugsweise wird die Wellenlänge des verwendeten Lichtes der Farbe der Flüssigkeit, zum Beispiel der Farbe des Bieres, angepasst. Je kürzer dabei die Wellenlänge der verwendeten Strahlung ist, beispielsweise bei gelben Licht 400 nm, umso besser ist die Erkennung der Partikelgröße innerhalb des Flüssigkeitsgemisches. Dabei können Partikelgrößen bis 0,40μm und somit bis herunter in die Größenordnung der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Welle erkannt werden. Des Weiteren dauert eine Meßsequenz zwischen vorzugsweise fünf Minuten oder weniger.
Der Lichtsender der Fotometereinheit kann dabei eine Sendediode oder eine Lichtquelle wie Leuchtdiode, LED, und der Lichtempfänger ein Fotowiderstand oder eine Fotodiode oder ein Fototransistor sein, wobei Sendediode wie Lichtempfänger in getakteter Weise angesteuert werden.
Ebenso kann der Lichtsender der Fotometereinheit eine Weißlichtlampe mit einem Filter zur Erzeugung einer gelben und/oder grünen und/oder roten monochromatischen Strahlung sein entsprechend der Farbveränderung, welche innerhalb des Flüssigkeitsgemisches erwartet wird.
Ebenso kann als Lichtempfänger 21 ein Fotowiderstand oder eine Fotodiode oder ein Fototransistor verwendet werden, welcher von vornherein auf eine vorgegebene Wellenlänge abgestimmt ist, welche mit derjenigen Wellenlänge bzw. Farbe identisch ist, welche nach einer einwandfreien Reaktion der Flüssigkeit mit den Reagenzien als Ergebnis erwartet wird. Als bekannte bierstabilisatoren kommen PVPP, Polyphenylpolyphenol, sowie Kieselgel in Frage.

1: Mischsäule
2, 3, 5: Leitungen
4: Packung
6: Gasblasen
7: Messeinrichtung
8: Küvette
9: Stopfen
10: Dichtring
11: Küvettenzuleitungsrohr
12: Küvettenableitungsrohr
13, 14: Dosierkanülen
15: magnetisch beeinflussbarer Rührkern
16: Drehmagnet
17: Elektromotor
18: Drehpfeil
19: Meniskus
20: Lichtsender
21: Lichtempfänger
22: Belüftungseinrichtung der Küvettenabführleitung
23: Pufferzuleitung
24: Bierzuleitung
25: Mischeinrichtung
26: Flüssigkeit
27: Hauptachse der Durchstrahlungsrichtung der Strahlung
28: Bierbehälter
29: Druckregler
30: Pufferbehälter
31, 32: Reagenzbehälter
33, 34: elektrische Leitungen
35: Auswerteeinrichtung
36, 37: Reagenz-Zufürleitungen

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit (26), wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel (26), insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, unter Verwendung einer spektral-elektrischen Fotometereinheit (20, 21) für elektromagnetische Wellen, in welcher sich ein Sender (20) und ein Empfänger (21) gegenüberstehen, zwischen welchen sich eine für die verwendeten elektromagnetischen Wellen transparente Einrichtung (7) befindet, durch welche die Flüssigkeit (26) hindurchfließt und welche von den elektromagnetischen Wellen aus dem Sender (20) durchquert wird, wobei das Gas (6) weitestmöglich von der Flüssigkeit (26) getrennt und danach die Flüssigkeit (26) der Einrichtung (7) zugeführt wird, in welcher das Gas (6) aus der Flüssigkeit (26) entfernt wird bzw. daraus entweicht, wobei in die Flüssigkeit (26) innerhalb der Einrichtung (7) wenigstens ein Reagenz zur Bewirkung einer Reaktion mit der Flüssigkeit (26) eingeleitet wird, welche entsprechend der Zusammensetzung oder der Stabilität der Flüssigkeit (26) eine Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit (26) ohne Reagenz bewirken kann, wobei der Empfänger der Fotometereinheit (20, 21) die durchquerenden elektromagnetischen Wellen empfängt und das vom Empfänger (21) abgegebene elektrische Signal hinsichtlich einer Änderung des Spektrums des entstandenen Flüssigkeitsgemisches (26) gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit ohne Reagenz oder gegenüber dem Spektrum der abgestrahlten Wellen ausgewertet wird und eine durch die Fotometereinheit (20, 21) festgestellte Veränderung des Spektrums ein Maß für die Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches (26) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die untersuchte Flüssigkeit Bier (26) mit gasförmiger Kohlensäure (6) ist und eine opto-elektrische Fotometereinheit (20, 21) für Lichtstrahlung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Tank (28) kontinuierlich ein Bierstrom (26) abgezweigt wird, welcher zur Trennung der gasförmigen Kohlensäure vom Bier (26) in eine Mischsäule (1), in welcher sich eine flüssigkeitsdurchlässige Packung (4), wie Glasperlen oder Metallringe oder Teflonsplitter oder -kugeln, großer Oberfläche befindet, eingeleitet wird, so dass sich gegenüber der Größe der Gasblasen vor der Durchleitung durch die Mischsäule (1) am Ausgang derselben relativ große Gasblasen (6) im Bierstrom (26) befinden, welche mit demselben (26) über ein Zuleitungsrohr (11) in die Einrichtung (7) geführt werden, welche eine lichttransparente Küvette (8) ist und dort die Gasblasen aus dem Flüssigkeitsstrom (26) austreten und die aus dem Flüssigkeitsstrom (26) innerhalb der Küvette (8) entweichenden Gasblasen (6) ein Gaspolster aufbauen, welches zu einem das Niveau der Flüssigkeit (26) begrenzenden Meniskus (19) führt, welcher oberhalb der Hauptachse (27) der Durchstrahlungsrichtung der elektromagnetischen Wellen liegt und das mit dem Reagenz entstandene Flüssigkeitsgemisch (26) über ein Ableitungsrohr (12) aus der Küvette (8) abgeleitet wird, so dass diese danach für einen neuen Meßvorgang bereit ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (8) einen magnetisch beeinflussbaren Rührkern (15) aufweist, welcher von außerhalb der Küvette (8) mittels eines Drehmagneten (16) in Drehungen versetzt wird und der Rührkern (15) die Flüssigkeit (26) und das Reagenz zu einem reagierenden Flüssigkeitsgemisch miteinander vermischt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitungsrohr (12) eine Entlüftungseinrichtung (22) aufweist, über welche das Gaspolster oberhalb des Meniskus (19) der Flüssigkeit (26) entlüftet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit Bier (26) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Tank oder der Leitung kontinuierlich entnommene Bierstrom einem Druckregler (29) zugeführt und vor der Zuleitung in die Mischsäule (1) mit einer Pufferlösung, insbesondere Wasser, aus einem Pufferbehälter (30) vermischt wird.
Vorrichtung zur kontinuierlichen spektralen Messung der Stabilität einer gashaltigen Flüssigkeit (26), wie flüssiges, gashaltiges Lebensmittel (26), insbesondere Bier mit gasförmiger Kohlensäure, mit einer Mischsäule (1), in welcher sich eine flüssigkeitsdurchlässige Packung (4), wie Glasperlen oder Metallringen oder Teflonsplitter, großer Oberfläche befindet, an welche sich eine Einrichtung (7) anschließt, in welche die Flüssigkeit (26) über ein Zuleitungsrohr (11) hineinfließt und über ein Ableitungsrohr (12) abfließt, wobei die Einrichtung (7) sich zwischen einer spektral-elektrischen Fotometereinheit (20, 21) für elektromagnetische Wellen befindet und für diese elektromagnetischen Wellen transparent ist, wobei die Fotometereinheit (20, 21) aus einem Sender (20) und einem dem Sender gegenüber angeordneten Empfänger (21) besteht, und die elektromagnetische Wellen aus dem Sender (20) die Einrichtung (7) durchqueren und auf den Empfänger (21) fallen, wobei in die Einrichtung (7) wenigstens eine weitere Zuleitung (13, 14) für wenigstens ein Reagenz zur Bewirkung einer Reaktion mit der Flüssigkeit (26) geführt ist, wobei das Reagenz entsprechend der Zusammensetzung oder der Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches (26) eine nachweisbare Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit (26) ohne Reagenz zu bewirken imstande ist, wobei das vom Empfänger (21) der Fotometereinheit (20, 21) abgegebene elektrische Signal hinsichtlich einer Änderung des Spektrums gegenüber dem ursprünglichen Spektrum der Flüssigkeit (26) ohne Reagenz oder gegenüber dem Spektrum der abgestrahlten Wellen in einer Auswerteeinheit (35) auswertbar ist und eine durch die Fotometereinheit (20, 21) festgestellte Änderung des Spektrums ein Maß für die Stabilität des entstandenen Flüssigkeitsgemisches (26) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die untersuchte Flüssigkeit Bier (26) mit gasförmiger Kohlensäure (6) und die Fotometereinheit eine opto-elektrische Fotometereinheit (20, 21) für Lichtstrahlung ist, gekennzeichnet durch einen Tank (28), aus welchem über eine Leitung (24) ein Bierstrom (26) entnehmbar und einer Mischsäule (1) zuführbar ist, in welcher sich zur Trennung der gasförmigen Kohlensäure vom Bier (26) eine flüssigkeitsdurchlässige Packung (4), wie Glasperlen oder Metallringen oder Teflonsplitter, großer Oberfläche befindet, so dass sich gegenüber der Größe der Gasblasen vor der Durchleitung durch die Mischsäule (1) am Ausgang derselben relativ große Gasblasen (6) im Bierstrom (26) befinden, mit einer lichttransparenten Küvette (8), welche über ein Zuleitungsrohr (11) mit der Mischsäule (1) verbunden ist, wobei die Küvette (8) zwischen dem Sender (20) und dem Empfänger (21) der Fotometereinheit (20, 21) angeordnet ist sowie mit einem aus der Küvette (8) führenden Ableitungsrohr (12) für das entstandene Flüssigkeitsgemisch (26).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (8) einen magnetisch beeinflussbaren Rührkern (15) aufweist, welcher zum Vermischen der Flüssigkeit (26) mit dem Reagenz von außerhalb der Küvette (8) mittels eines Drehmagneten (16) in Drehungen versetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitungsrohr (12) eine Entlüftungseinrichtung (22) aufweist, über welche das Gaspolster oberhalb des Meniskus (19) der Flüssigkeit (26) innerhalb der Küvette (8) entlüftbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tank (28) und der Mischsäule (1) ein Druckregler (29) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Mischsäule (1) und nach dem Druckregler (29) ein Pufferbehälter (30) mit einer Pufferlösung angeordnet ist, welche über eine Leitung (23) mit einer Mischeinrichtung (25) verbunden ist, in welche gleichfalls die Leitung (24) aus dem Tank (28) zur Vermischung von Bier und Pufferlösung mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Küvette (7) mündende wenigstens eine Zuleitung (13, 14) für wenigstens ein Reagenz unmittelbar benachbart der Wand der Küvette (7) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender der Fotometereinheit (20, 21) eine Sendediode (20) oder Lichtquelle wie Leuchtdiode (LED) und der Lichtempfänger ein Fotowiderstand oder eine Fotodiode (21) oder ein Fototransistor ist und Sendediode (20) wie Lichtempfänger (21) in getakteter Weise angesteuert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender der Fotometereinheit eine Weißlichtlampe mit einem Filter zur Erzeugung einer gelben und/oder grünen und/oder roten monochromatischen Strahlung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (21) ein auf eine vorgegebene Wellenlänge abgestimmter Fotowiderstand oder Fotodiode oder Fototransistor ist.