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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Maischprozesses in einem Maischgefäß bzw. einem Maischrohrreaktor unter Ermittlung der Enzymaktivität innerhalb der Maische gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Bestimmung und die Vorhersage einer Enzymaktivität sind insbesondere bei der Bierherstellung wichtig. Gleichfalls haben diese Verfahren sowie derartige Vorrichtungen aber auch in der Biotechnologie, der Brennerei oder bei der Ethanolherstellung ihre Bedeutung. Insofern wird im Folgenden exemplarisch die Anwendung anhand einer Maische im Bierbrauprozess erläutert. Hierbei sind aber auch alle anderen Stärke enthaltenden Flüssigkeiten oder Suspensionen, bei denen eine Vorhersage der Viskosität getroffen werden soll, inbegriffen.
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Ziel der gattungsgemäßen Bestimmungsverfahren ist es, die Wirkung von Stärke abbauenden Enzymen in einer stärkehaltigen Suspension (Maische) ermitteln zu können. Dies ist relevant um sicherzustellen, dass im Maischprozess die in der Maische vorhandene Stärke vollständig abgebaut wird und es somit zu einer vollständigen Verflüssigung kommt.
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Weiterhin besteht die Gefahr bei einer unzureichenden Enzymkonzentration bzw. Enzymaktivität, dass es zu einem starken Anstieg der Viskosität der Maische aufgrund des Quellens bzw. der Verkleisterung der Stärke kommt. Dieses kann den gesamten Prozessablauf stören. Gefahren liegen insbesondere in der mechanischen Belastung der gesamten Anlage, z. B. im Rührwerk und den Pumpen, im Falle einer hochviskosen Maische und der einhergehenden Reduzierung der Durchflussmenge. Insbesondere bei Maischanlagen mit Maischrohrreaktoren, in denen ein kontinuierlicher Maischprozess durchgeführt wird, führt eine unzulässig hohe Viskosität zu einem Stillstand des Volumenstroms und somit zu einem kompletten Anlagenausfall. Insofern ist sicherzustellen, dass die Viskosität einer Maische nicht einen kritischen Wert übersteigen wird.
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Als Maßnahme wäre es denkbar, eine ausreichende Menge an Stärke abbauenden Enzymen zuzugeben, jedoch gilt es aus Kostengründen sowie zur Erreichung einer hohen Produktqualität einen Überschuss hiervon zu vermeiden. Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Viskosität eine hohe Aussagekraft hinsichtlich der Enzymaktivität und des Abbaus der Stärke im Maischprozess besitzt. Daher werden im Stand der Technik vielfach Viskositätsmessungen durchgeführt. Somit wird eine Kontrolle möglich, ob die ausreichende Enzymmenge in der Maische enthalten ist und insofern, ob bei Bedarf eine zutreffende Menge technischer Enzyme hinzugegeben wurde. Somit wird ein hohes Maß an Prozesssicherheit auch bei einer manuellen Anlagenführung erlangt.
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Bei einer ersten bekannten Messmethode erfolgt eine Viskositätsmessung direkt im Maischgefäß. Ein Beispiel für diese Ausführung zeigt die Schrift
DE 197 52 221 C2 . Hierbei wird zur Kontrolle der Viskosität vorgeschlagen, das in aller Regel vorhandene Rührwerk einzusetzen. Während des Maischeprozesses wird kontinuierlich unter Erhitzung der Maische die Temperatur sowie die Viskosität über die Leistungsaufnahme des Rührwerks überwacht. Somit wird eine Überwachung hinsichtlich einer unzulässigen Viskosität sowie dem Prozessfortschritt ermöglicht.
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Diese Messmethode eignet sich jedoch nur bedingt um den genauen Zustand hinsichtlich des Stärke-Enzymverhältnisses ermitteln zu können. Zwar ist es so möglich, auf die Prozessführung hinsichtlich der Fortführung oder Beendigung des Maischprozesses Einfluss nehmen zu können, jedoch kann nicht hinreichend genau festgestellt werden, ob eine weitere Zugabe von Enzymen oder stärkehaltigen Prozessstoffen notwendig ist. Besonders problematisch ist die Vorhersage einer zu erwartenden Änderung der Viskosität. Insbesondere ist es nicht feststellbar, ob bei einer steigenden Prozesstemperatur Grenzwerte für die Viskosität potentiell überschritten werden. Ebenso stellen sich derartige Messmethoden als problematisch hinsichtlich der Viskositätsbestimmung bei Suspensionen mit Feststoffpartikeln dar.
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Weiterhin stellt sich zunehmend das Problem, dass andersartige Stärkelieferanten oder extrahierte Prozessstoffe bzw. Enzyme im Maischprozess eingesetzt werden, um eine Kostensenkung der Rohstoffe und des Prozesses zu erzielen. Hierbei werden in der Praxis vielfach verschiedene Ausgangsstoffe zusammengemischt und somit entsteht das Problem, dass der genaue Zustand des Stärkegehalts und Enzymgehalts nicht konstant gehalten werden kann und insbesondere in der Regel unbekannt ist. Dies ist jedoch für den optimalen Maischprozess und die zu erzielende Produktqualität von größter Wichtigkeit.
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Unter anderem werden beispielsweise in der Bierherstellung zur Kostensenkung und Beschleunigung des Maischprozesses ungemälzte Getreide bzw. Rohstoffe eingesetzt. Dieses erfordert zwangsläufig den Zusatz von technischen Enzymen. Deren Bedarf richtet sich jedoch wieder nach den sorten- und jahrgangsspezifischen Rohstoffeigenschaften und ist nicht pauschal ermittelbar.
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Daher werden weitergehend im Stand der Technik Labormessanalysen vorgeschlagen, mit denen das Verhältnis bzw. die Enzymaktivität bestimmt werden soll. Hierbei kann beispielsweise zuvor beschriebenes Verfahren mit der Viskositätsmessung direkt im Maischgefäß gleichfalls auf einen Labormaßstab übertragen werden. Somit wird eine Vorhersage vor der Durchführung des eigentlichen Maischprozesses ermöglicht.
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Beispielhaft schlägt die Druckschrift
DE 43 30 937 C1 vor, zur Optimierung des Malzeinsatzes in Brennereien im Labor eine Viskositätsbestimmung durchzuführen. Hierbei wird aus dem Ausgangsmalz eine Probe entnommen, die nachfolgend auf die übliche Prozesstemperatur temperiert wird. Anhand dieser temperierten Probe wird die Ausgangsviskosität ermittelt. Zum Erhalt eines aussagekräftigen Ergebnisses wird nachfolgend die Probe mit einem Zusatzstoff versehen, um einen PH-Wert von 5,6 zu erhalten. Nach einer Verweilzeit von vorgeschlagenen 5 Minuten wird erneut die Viskosität gemessen. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass innerhalb der Verweilzeit ein Abbau der Stärke durch die Enzyme stattgefunden hat. Im Ergebnis kann somit die im eigentlichen Maischprozess zu erwartende Viskosität abgeschätzt werden. Um hierbei eine zielgerechte Viskosität zu erreichen, kann somit auch der Einsatz des Malzes bzw. das Mischungsverhältnis beeinflusst werden.
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Nachteilig bei vorheriger Ausführung ist jedoch, dass zur Führung des Maischprozesses zuvor eine Laboruntersuchung notwendig wird. Dieses erfordert einen erheblichen Aufwand hinsichtlich der Probenentnahme, den Laborarbeiten und der Auswertung der Laborwerte. Hierbei sind in aller Regel Labormitarbeiter von Nöten, so dass eine eigenständige Prozessführung durch den Anlagenführer am Maischgefäß verhindert wird.
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Weiterhin nachteilig ist, dass trotzt Laboruntersuchung keine exakte Aussage zum optimalen Mischungsverhältnis bzw. zur notwendigen Zugabe von Stärke oder enzymhaltigen Prozessstoffen ableitbar ist. Ebenso wird ein Teil der Maische für die Messungen verbraucht, welches bei wiederholten Messungen mitunter einen nicht zu vernachlässigenden Verlust an Maische zur Folge haben kann.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Laboranalysen bekannt, die jedoch ungleich aufwendiger durchgeführt werden und somit sich nur bedingt für die laufende Prozesssteuerung eines Maischprozesses eignen.
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Somit kann festgestellt werden, dass sich Laboranalysen zur einmaligen Bestimmung der Qualität von angelieferten Rohmaterial-Chargen eignen, jedoch nicht zur Anwendung in der online Überwachung und Vorhersage eingesetzt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Steuerung des Maischprozesses hinsichtlich einer optimalen Enzymaktivität zu ermöglichen, ohne dass es zuvor einer aufwendigen Laboruntersuchung bedarf.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Weiterhin gibt Anspruch 8 eine Maischanlage zur Ermöglichung einer entsprechenden Prozessführung an.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Maischprozesses in einem Maischgefäß bzw. einem Maischrohrreaktor bedingt zunächst die Entnahme eines Testvolumens an Stärke und Enzym enthaltender Maische aus dem Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor. Im Folgenden wird das Testvolumen auf eine feste oder regelbare Temperatur erhitzt, wobei mittels einer Viskositätsprüfvorrichtung die Maischeviskosität im Testvolumen bestimmt wird. Aus der Maischeviskosität ist zumindest ein Regelparameter zur Steuerung des Maischprozesses hinsichtlich der Prozesstemperatur und/oder der Prozesszeit und/oder der Zugabe von Stärke und/oder von enzymhaltigen Prozessstoffen ableitbar.
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Hinsichtlich der Gegenüberstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu den bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik entspricht dies in erster Betrachtung den Verfahren, welche üblicherweise im Labor durchgeführt werden. Jedoch eignen sich die Laborverfahren vorliegend nicht zur kontinuierlichen Prozessführung des Maischprozesses und nehmen jeweils nur unzureichend und zeitlich stark versetzt Einfluss auf die gewünschten Regelparameter. Weiterhin sind diese hinsichtlich des betriebenen Laboraufwands, z. B. Personal und Labortechnik, unverhältnismäßig gegenüber dem gewünschten Nutzen.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgesehen, dass die Entnahme des Testvolumen bzw. eines Testvolumenstroms und die Bestimmung der Maischeviskosität zyklisch oder kontinuierlich durchgeführt wird, wobei das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom nach der Bestimmung in das Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor zurückgeführt wird. Somit entfällt zugleich die Problematik bei der Probenentnahme, dass diese potentiell fehlerhaft oder gar nicht entnommen wird oder die Laboruntersuchung fehlerhaft durchgeführt oder ausgewertet wird.
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Durch das neu geschaffene Verfahren ist es nicht mehr erforderlich, eine Probe aus der Maische zu entnehmen, und diese einem Labortest zu unterziehen. Vielmehr wird die Prüfung der Maischeviskosität direkt aus einem Testvolumen bzw. Testvolumenstrom durchgeführt. Insbesondere kann somit direkt an der Maischanlage der Zustand der Maische ermittelt werden und auf die Prozessführung schnell und unkompliziert Einfluss genommen werden.
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Vorliegend ist dieses von weiterem Vorteil, da das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom in das Maischgefäß bzw. den Maischrohrreaktor zurückgeführt wird und somit eine unbegrenzte Anzahl von Proben bzw. Messungen durchgeführt werden kann, ohne dass es zu einem Verlust von Maische im Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor kommt.
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Eine Temperaturerhöhung führt zu einem Quellen der in der Maische enthaltenden Stärkepartikel. Dieses führt im Weiteren zu einer Verkleisterung der Stärke bei einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Verkleisterungstemperatur. Hierbei ist die Verkleisterungstemperatur kein feststehender Wert, sondern ist vielmehr vom jeweiligen Rohstoff, beispielsweise dem Jahrgang und den Aufzuchtbedingungen, abhängig.
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Zwar kann eine Prognose hinsichtlich der Verkleisterungstemperatur getroffen werden, dessen genauere Kenntnis ist jedoch für die Prozessführung und Prozesssicherheit von großem Wert. Durch die Verkleisterung kommt es zu einem starken Ansteigen der Viskosität in der Maische. Dem entgegen wirkt der Stärkeabbau durch die Enzyme. Hierdurch werden die Stärkepartikel aufgelöst und die Viskosität sinkt wieder ab. Sofern die ausreichende Menge an Enzymen zugegeben wurde, bleibt die Viskositätssteigerung beim Erreichen der Verkleisterungstemperatur durch den gleichzeitigen Stärkeabbau gering oder findet gar nicht statt. Somit ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet, die ausreichende Zugabe von technischen Enzymen sowie deren Aktivität zu prüfen. Hierdurch wird die Prozesssicherheit wesentlich erhöht.
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Durch die Bestimmung der Viskosität der Maische mittels der Viskositätsprüfvorrichtung können umgehend und ohne Laboraufwand verschiedene Testreihen durchlaufen werden oder ein kontinuierlicher Testvolumenstrom geprüft werden. Somit kann schnell ein aussagekräftiges Ergebnis erzielt werden, beispielsweise hinsichtlich der Verkleisterungstemperatur der Stärke bzw. des Stärkegemisches oder zur ausreichenden oder unzureichenden Enzymaktivität in der Maische.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus dem Ergebnis der Viskositätsprüfung durch die Viskositätsprüfvorrichtung eine Vorhersage für eine zu erwartende maximale Viskosität für den eigentlichen Prozess im Maischgefäß bzw. im Maischrohrreaktor getroffen werden kann. Bei einer beispielhaften Prozessführung im eigentlichen Prozess im Maischgefäß bzw. im Maischrohrreaktor, mit einer im Wesentlichen gleichen Temperatur, wie derjenigen in der Viskositätsprüfvorrichtung, ist im Regelfall davon auszugehen, dass die zu erwartende Viskosität im Maischgefäß bzw. im Maischrohrreaktor nicht oberhalb derjenigen in der Viskositätsprüfvorrichtung liegt. Bei Kenntnis eines relativen Unterschiedes, sofern dieser überhaupt vorhanden ist und wobei dieser nicht exakt bestimmt sein muss, kann auch im Falle von Abweichungen zwischen der zuvor bestimmten Viskosität in der Viskositätsprüfvorrichtung und der maximalen Viskosität im Maischgefäß bzw. Maischrohrreaktor auf die zu erwartende maximale Viskosität im eigentlichen Prozess geschlossen werden. Diese vorher gesagte maximale Viskosität kann hierbei sowohl quantitativer als auch qualitativer Art sein.
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Abgeleitet aus dem Ergebnis der Viskositätsbestimmung kann entweder an den Prozessführer eine Warnung bzw. ein Hinweis übermittelt werden. Gleichfalls ist es auch möglich, direkt über eine Regelung auf den Prozess Einfluss zu nehmen und beispielsweise zusätzliche Enzyme zu dosieren. Bei Erreichen eines kritischen Zustandes kann der Maischprozess, z. B. durch eine Abschaltung der Aufheizung oder mittels einer Absenkung der Temperatur, gestoppt werden, sofern die Gefahr der übermäßigen Verkleisterung mittels der Viskositätsprüfvorrichtung diagnostiziert wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels des Verfahrens die Enzymaktivität in der Maische aus der Maischeviskosität ableitbar ist. Hierbei ist es vorliegend nicht zwingend erforderlich, dass die Maischeviskosität als absolute Größe bekannt ist, sondern vielmehr ist es auch ausreichend, wenn ein Verhältniswert bzw. ein relativer Wert der Maischeviskosität gemessen wurde. Insofern lässt sich hieraus bestimmen, ob die Enzymaktivität vorliegend unzureichend oder ausreichend ist. Aus diesen Ergebnissen kann nachfolgend abgeleitet werden, ob die Zugabe von enzym- oder stärkehaltigen Prozessstoffen erforderlich bzw. zweckmäßig ist.
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Hierbei kann ein Vergleich der ermittelten Messwerte mit vordefinierten Werten bzw. hinterlegten Grenzwerten mittels einer Regelungseinheit und/oder Auswerteeinheit durchgeführt werden. Diese kann hierbei Bestandteil der Viskositätsprüfvorrichtung sein. Mittels dieser Regelungseinheit kann im Weiteren vorteilhaft automatisch oder über Anweisungen an den Prozessführer manuell Einfluss auf den Prozess genommen werden.
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Somit kann die Prozessführung im Maischgefäß bzw. Maischrohrreaktor gezielt beeinflusst werden, wobei sichergestellt werden kann, dass eine ausreichende Enzymmenge mit ausreichender Aktivität vorhanden ist und/oder dass die optimale Prozesstemperatur gewählt wird. Vorteilhafterweise kann in der Viskositätsprüfvorrichtung das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom auf eine Temperatur zwischen 55°C und 95°C, beispielsweise auf circa 62°C bei Gerstenrohstoffen oder auf circa 90°C bei Sorghumrohstoffen, erhitzt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Viskositätsprüfvorrichtung das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom auf eine Temperatur von circa 5°C oberhalb der prognostizierten Verkleisterungstemperatur der Maische erhitzt wird, wobei die Verkleisterungstemperatur vom jeweiligen Rohstoffgemisch abhängig ist. Insofern ist die prognostizierten Verkleisterungstemperatur bei genau bekannten Rohstoffen eine bekannte Größe und bei Rohstoffgemischen oder bei unbekannten Rohstoffeigenschaften lediglich ein erwarteter Wert.
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Durch die Erhitzung des Testvolumens bzw. Testvolumenstroms auf diese vorteilhafte Temperatur wird insbesondere gewährleistet, dass die Verkleisterung der Stärke stattfindet und die Verflüssigung durch den enzymatischen Abbau der Stärke erkannt werden kann. Somit wird ein besonders aussagekräftiges Messergebnis erzielt.
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Besonders vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn die weitere Erhitzung des Testvolumens bzw. des Testvolumenstroms in der Viskositätsprüfvorrichtung bei Erreichen eines kritischen Grenzwertes für die Viskosität bzw. eines vordefinierten Ergebnisses hinsichtlich der Viskositätsprüfung beendet wird. Somit wird sichergestellt, dass es zu keinem Verstopfen innerhalb der Viskositätsvorrichtung kommt, wobei hieraus zugleich eine unzureichende Enzymaktivität abgeleitet werden kann.
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In einer weiteren Verfahrensweise ist es vorteilhaft, wenn in der Viskositätsprüfvorrichtung das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom zyklisch oder der Testvolumenstrom kontinuierlich, ausgehend von einer Temperatur zwischen 40°C und 60°C, insbesondere von circa 55°C, erhitzt wird. Hierunter ist zu verstehen, dass in einem ersten Testvolumen beispielsweise die Maische auf eine Temperatur von 60°C erhitzt wird und im folgenden Testvolumen auf eine Temperatur von 62°C. Hinsichtlich einer kontinuierlichen Temperaturerhöhung muss diese naheliegend langsamer erfolgen als der Durchlauf des Testvolumenstroms durch die Viskositätsprüfvorrichtung, um eine Änderung aufgrund der Temperatursteigerung detektieren zu können.
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Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die Maischeviskosität in absoluten Größen in mPa·s mittels der Viskositätsprüfvorrichtung messbar oder aus den Messergebnissen der Viskositätsprüfung berechenbar ist. Durch ein definiertes Messergebnis für die vorliegende Maischeviskosität wird die Bestimmung der entsprechenden Regelparameter hinsichtlich der zielführenden Werte vereinfacht und begünstigt. Insofern ist es möglich, durch hinterlegte Formeln abgeleitete Regelparameter vorzugeben.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verweilzeit in der Viskositätsprüfvorrichtung von einer Maischepumpe bis zur Rückführung in das Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor zwischen 15 und 300 Sekunden beträgt. Durch die Wahl der entsprechenden Zeitspanne kann in vorteilhafter Weise eine Beeinflussung der Viskosität im Testvolumen bzw. Testvolumenstrom durch die Erhitzung in der Viskositätsprüfvorrichtung hervorgerufen werden. Eine weitere Verweilung in der Viskositätsprüfvorrichtung ist von keinem weiteren Nutzen. Somit gilt es nach der erforderlichen Verweilzeit für den Stärkeabbau durch die Enzyme in der Viskositätsprüfvorrichtung das Testvolumen umgehend in das Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor zurückzuführen.
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Zur Sicherstellung einer konstanten Prüfung der Viskosität in einem erhitzten Testvolumenstrom ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsgeschwindigkeit konstant gehalten wird. Als besonders günstig haben sich Geschwindigkeiten zwischen 0,5 m/s und 5 m/s, insbesondere zwischen 1,8 m/s und 2,6 m/s, erwiesen. Insofern wird zum einen der Aufbau der Viskositätsprüfvorrichtung hinsichtlich Maischepumpe und Durchlauferhitzer, als auch ein Abbau der Stärke durch die Enzyme innerhalb des Testvolumenstroms, begünstigt.
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Eine gattungsgemäße Maischanlage zur Verwendung in der Getränkeherstellung, insbesondere in der Bierherstellung zum Maischen von stärkehaltigen Ausgangsstoffen, insbesondere Malz und/oder Getreide und/oder Kartoffeln, bedarf zunächst einmal eines beheizbaren Maischgefäßes bzw. Maischrohrreaktors. Die Ausführung und der Aufbau von Maischgefäßen bzw. Maischrohrreaktoren für das kontinuierliche Maischen sind dem Fachmann wohlbekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
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Erfindungsgemäß wird die Maischanlage am Maischgefäß bzw. Maischrohrreaktor durch eine Viskositätsprüfvorrichtung ergänzt. Hierbei umfasst die Viskositätsprüfvorrichtung eine Maischepumpe und einen zumindest abschnittweise beheizten Rohrabschnitt, insbesondere eine Rohrwendel, in der Art eines Durchlauferhitzers. Es wird Maische aus dem Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor mit der Maischepumpe durch den Rohrabschnitt gepumpt und im Bereich des beheizten Rohrabschnitts hierbei zugleich definiert erhitzt. Die Maischepumpe kann hierbei zum einen geeignet sein, zyklisch ein Testvolumen an Maische zu fördern und/oder kontinuierlich einen Testvolumenstrom aus Maische aus dem Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor zu entnehmen.
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Durch die neu geschaffene Maischanlage mit der erfindungsgemäßen Viskositätsprüfvorrichtung ist es erstmalig ermöglicht, direkt am Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor eine Bestimmung bzw. Vorhersage relevanter Prozessgrößen durchführen zu können, um somit in vorteilhafter Weise die Führung des Maischprozesses zu ermöglichen.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Durchlauferhitzers mit einer Rohrwendel, bei der das Rohr für die Maische umgeben ist von einem äußeren Rohr, welches das Heizmedium führt. Gleichfalls sind aber auch andere Arten der Beheizung, z. B. mit einer Rohrwendel als Wärmetauscher in einem Heißgefäß oder eine elektrische Heizung, einsetzbar. Wesentlich hierbei ist, dass eine Temperaturregelung des Testvolumens bzw. Testvolumenstroms möglich ist.
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Im Einsatz bei einem Maischgefäß ist die Ausführung besonders vorteilhaft, bei der der Einlass der Viskositätsprüfvorrichtung am Maischgefäß im unteren Drittel oder am Boden und der Auslass der Viskositätsprüfvorrichtung am Maischgefäß im oberen Drittel, unterhalb einer Normalfüllhöhe im Maischgefäß angeordnet ist.
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In der Verwendung bei einem Maischrohrreaktor ist die Ausführung besonders vorteilhaft, bei der der Einlass der Viskositätsprüfvorrichtung am Maischrohrreaktor im ersten Drittel oder direkt am Anfang und der Auslass der Viskositätsprüfvorrichtung am Maischrohreaktor in einem Abstand von weniger als ein Viertel der Länge des Maischrohrreaktors nach dem Einlass angeordnet ist.
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Aufgrund dieser Anordnungen von Einlass und Auslass beim Maischgefäß bzw. dem Maischrohrreaktor wird vorteilhaft ein geeigneter Testvolumenstrom bzw. ein geeignetes Testvolumen an Maische aus dem Volumen entnommen. Somit kommt es bei einer fortlaufenden Messung nicht zu einem direkten Umströmen eines Testvolumens bzw. Testvolumenstroms. Gleichfalls ist die vollständige Durchmischung des Testvolumens bzw. Testvolumenstroms mit der im Maischgefäß bzw. Maischrohrreaktor befindlichen Maische gewährleistet.
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Vorteilhafterweise wird zur Viskositätsprüfung zumindest ein Drucksensor vor dem beheizten Rohrabschnitt und ein zweiter Drucksensor nach dem beheizten Rohrabschnitt vorgesehen, wobei die Druckwerte zur Bestimmung der Maischeviskosität eingesetzt werden. Dies ist dem Fachmann mit der Kenntnis der Geometrie des Rohrabschnitts und dem damit verbundenen Rohrleitungswiderstand ohne weiteres möglich.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Testvolumen bzw. der Testvolumenstrom an Maische erhitzt wird, um das Quellen und die Verkleisterung der Stärke auszulösen, wobei durch die Enzyme die Stärke abgebaut wird. Durch diesen Umbauvorgang ändert sich charakteristisch die Maischeviskosität. Somit ist es offensichtlich, dass es zu einer Änderung der Viskosität und somit zu einer Änderung der Druckwerte im Rohrabschnitt kommt. Aus den Druckwerten lässt sich zumindest ein Verhältnis für die Maischeviskosität ableiten und somit im Ergebnis erkennen, ob die Enzymaktivität unzureichend oder vollständig ist. Zur Bestimmung der Viskosität kann eine Strömungsberechnung der gewählten Rohrwendel durchgeführt werden und somit ein Zusammenhang mit den Druckwerten erreicht werden.
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Weiterhin wird vorteilhafterweise die Leistungsaufnahme der Maischepumpe zur Bestimmung der Maischeviskosität herangezogen. Insofern wird die bereits vorhandene Anlagenkomponente in Form der Maischepumpe zugleich als Messmittel eingesetzt. Somit verbessert sich die Bestimmbarkeit der Maischeviskosität ohne zusätzlichen Aufwand.
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Weiterhin können zur Bestimmung der Maischeviskosität vorteilhafterweise Rotationsviskosimeter und/oder Schwinggabelviskosimeter und/oder Torsionsviskosimeter und/oder Ultraschallviskosimeter eingesetzt werden. Hierbei ist jedoch zu bedenken, dass deren Verwendung mit hohen Anschaffungskosten verbunden ist, wo hingegen nur ein geringer Mehrwert aufgrund genauerer Messwerte erzielt wird.
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In der nachfolgenden Skizze wird schematisch der Aufbau einer Maischanlage skizziert.
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Es zeigt:
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1 eine Schemaskizze einer erfindungsgemäßen Maischanlage 01.
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In 1 ist schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Maischanlage 01 skizziert. Diese umfasst zunächst einmal ein an sich bekanntes Maischgefäß 02. Hierbei ist das Maischgefäß vorliegend mit Maische 03 gefüllt, wobei der Füllgrad an Maische 03 im Maischgefäß 02 in aller Regel mindestens bis zu einer Normalfüllhöhe 04 erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr bei der Maischanlage 01 am Maischgefäß 02 die Viskositätsprüfvorrichtung 05 angeordnet. Diese umfasst im Beispielfall einen Rohrabschnitt 06, welcher im unteren Bereich des Maischgefäßes 02 beginnt und unterhalb der Normfüllhöhe 04 des Maischgefäßes 02 endet. Das notwendige Testvolumen bzw. der notwendige Testvolumenstrom wird durch die Maischepumpe 07, die vorzugsweise im Beginn des Rohrabschnitts 06 angeordnet ist, gefördert. Weiterhin ist die abschnittweise Beheizung des Rohrabschnitts 06 erforderlich. In diesem Fall erfolgt sie mit einem Durchlauferhitzer 08 im Bereich einer Rohrwendel mit einer Beheizung 09. Eine Temperaturmessung 10 sichert die Regelbarkeit der Temperatur des Testvolumens bzw. Testvolumenstroms. Eine Durchflussmessung 14, über die der Volumenstrom der Pumpe geregelt wird, sichert den konstanten Volumenstrom durch die Viskositätsprüfvorrichtung. Zur optimalen und einfachen Bestimmung der Maischeviskosität wird in diesem Beispielfall ein erstes Messgerät 12 am Beginn des Rohrabschnitts 06 nach der Maischepumpe 07 angeordnet sowie ein zweites Messgerät 13 am Ende des Rohrabschnitts 06 vor dem Rückfluss des Testvolumens bzw. Testvolumenstroms in das Maischgefäß 02. Die Bestimmung und Auswertung der Messwerte hinsichtlich der Viskosität erfolgt in diesem Beispiel mittels einer Regelungseinheit 11.
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Weiterhin mögliche bzw. erforderliche Komponenten, wie z. B. Absperrarmaturen, Reinigungsanschlüsse, oder sonstige Ein- oder Anbauten, sind nicht dargestellt. Diese wird der Fachmann je nach Erfordernis oder Zweckmäßigkeit ergänzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19752221 C2 [0006]
- DE 4330937 C1 [0011]
