DE102011114580B4 - Method and device for automatic fermentation control and / or fermentation guidance - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Überwachen eines alkoholischen Gärvorganges eines Gärgutes, in einem Gärbehälter (2), wobei automatisch der Brechungsindex (nD) des Gärgutes über den Gärvorgang hin wiederholt mittels eines Refraktometers gemessen sowie aufgrund dieses die Zuckerkonzentration (Z) des Gärgutes zur Gärkontrolle bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Brechungsindex eine Probe des Gärguts aus dem Gärbehälter zu einer ein automatisches Refraktometer aufweisenden Messeinrichtung abgesaugt wird und dass das Gärgut anschließend von der Messeinrichtung (6) zurück in den Gärbehälter (2) gepumpt wird.Method for monitoring an alcoholic fermentation process of a digestate, in a fermentation tank (2), wherein automatically the refractive index (nD) of the fermentation over the fermentation process repeatedly measured by means of a refractometer and on the basis of this the sugar concentration (Z) of the fermentation is determined for fermentation control, characterized characterized in that for measuring the refractive index, a sample of the fermentation product is sucked from the fermentation tank to a measuring device having an automatic refractometer and that the digestate is then pumped by the measuring device (6) back into the fermentation tank (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Gärvorganges eines Gärgutes, in einem Gärbehälter.The invention relates to a method and a device for monitoring a fermentation process of a digestate, in a fermentation tank.

Die Erfindung befasst sich demgemäß mit der Gärkontrolle und der Gärführung. Bei der alkoholischen Gärung wird Zucker durch Hefe im Wesentlichen in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt. Bei der Herstellung von alkoholischen Flüssigkeiten wie z. B. Bier, Spirituosen, Wein und auch Biosprit, ist die Gärung ein wichtiger Schritt im Herstellungsprozess. Es ist bei der Herstellung sehr wichtig, diesen Prozess möglichst genau und kontinuierlich zu kontrollieren und zu führen, um Störungen während der Gärung z. B. einem Gärstopp, sofort festzustellen und ihnen entgegenzuwirken. Für die Gärkontrolle und -führung benötigt man aktuelle und genaue Angaben über die Gärtemperatur und die Zuckerab- bzw. Alkoholzunahme.The invention accordingly deals with the fermentation control and the fermentation guidance. In alcoholic fermentation, sugar is essentially converted into alcohol and carbon dioxide by yeast. In the production of alcoholic liquids such. As beer, spirits, wine and biofuel, the fermentation is an important step in the manufacturing process. It is very important in the production to control and lead this process as accurately and continuously as possible to disturbances during fermentation z. B. a fermentation stop, immediately detect and counteract them. For the fermentation control and guidance you need up-to-date and exact information about the fermentation temperature and the Zuckerab- or alcohol increase.

Um den Prozess der Gärung zu automatisieren, sind aus dem Stand der Technik einige Methoden zur Regelung der Gärtemperatur und zur Bestimmung der Dichte des Gärgutes bekannt. Die DE 10 2004 005 495 A1 beschreibt ein Verfahren zum kontrollierten Vergären einer Flüssigkeit, wobei die Temperatur der Flüssigkeit zumindest während eines Teils des Gärprozesses geregelt wird, so dass ein vorgebbarer zeitlicher Dichteverlauf der Flüssigkeit zumindest annähernd eingehalten wird. Die gezielte Beeinflussung der Hefeaktivität in der gärenden Flüssigkeit erfolgt durch eine dichteabhängige Temperaturregelung, wobei der zeitliche Dichteverlauf anhand von Berechnung oder empirisch ermittelt wird. Hierzu benötigte Dichtemesssensoren sind innerhalb des Gärbehälters aufgehängt und bestimmen über die Messung des Absolutdrucks an verschiedenen Messpunkten im Gärbehälter kontinuierlich die Dichte des Gärguts. Nachteilig ist hierbei, dass diese Dichtesensoren relativ teuer und, da sie innerhalb des Gärguts arbeiten, sehr mühsam zu reinigen sind.In order to automate the process of fermentation, some methods for controlling the fermentation temperature and for determining the density of the digestate are known from the prior art. The DE 10 2004 005 495 A1 describes a method for controlled fermentation of a liquid, wherein the temperature of the liquid is controlled at least during part of the fermentation process, so that a predetermined temporal density profile of the liquid is at least approximately maintained. The targeted influencing of the yeast activity in the fermenting liquid is carried out by a density-dependent temperature control, wherein the temporal density profile is determined by calculation or empirically. Density sensors required for this purpose are suspended within the fermentation tank and continuously determine the density of the fermentation product by measuring the absolute pressure at various measuring points in the fermentation tank. The disadvantage here is that these density sensors are relatively expensive and, since they work within the fermentation, are very difficult to clean.

Weiterhin beschreibt die DE 2 658 048 A1 ein thermisches Verfahren zur Regelung des Gärprozesses, wobei eine Dichtemessung mittels einer Oechsle-Waage erfolgt, welche den Zuckergehalt des Gärgutes misst. Die Bestimmung des Messwertes erfolgt durch manuelles Ablesen. Es wird eine Probe des Gärgutes genommen und die Oechsle-Waage darin abgesenkt. Je nach Dichte des Gärgutes sinkt die Waage tiefer oder weniger tief ein. Anhand einer Skala lassen sich die Messwerte, sprich die Dichte des Gärgutes, ablesen.Furthermore, the describes DE 2 658 048 A1 a thermal method for controlling the fermentation process, wherein a density measurement is carried out by means of an Oechsle balance, which measures the sugar content of the fermentation material. The determination of the measured value takes place by manual reading. A sample of the digestate is taken and the Oechsle balance lowered. Depending on the density of the digestate, the balance sinks deeper or less deeply. A scale can be used to read the measured values, ie the density of the digestate.

Eine weitere Methode zur Überwachung der Gärung ist aus der EP 2 713 80 B1 bekannt, wobei ein Verfahren zur Vorausberechnung und Kontrolle alkoholischer Gärungen auf der Messung mehrerer physikalischer Größen basiert, die typisch für die alkoholische Gärung sind. Es wird die Dichte des Gärgutes, das Volumen an gebildetem Kohlesäuregas sowie zur Bestimmung des Zuckergehaltes der Brechungsindex des Gärgutes manuell mittels eines Refraktometers bestimmt. Hierbei wird die unterschiedliche Brechung des Lichts in verschiedenen Materialien zugrunde gelegt. Ein Messprisma mit bekanntem Brechungsindex und ein Messmedium werden von Licht durchstrahlt, welches sich aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes der Medien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreitet. Der unbekannte Brechungsindex des Messmediums wird über die Ablenkung des Lichts bestimmt.Another method of monitoring the fermentation is from the EP 2 713 80 B1 A method for predicting and controlling alcoholic fermentation is based on the measurement of several physical quantities typical of alcoholic fermentation. The density of the digestate, the volume of carbonic acid gas formed and the sugar content of the refractive index of the digestate are determined manually by means of a refractometer. This is based on the different refraction of the light in different materials. A measuring prism with a known refractive index and a measuring medium are irradiated by light, which propagates at different speeds due to the different refractive indices of the media. The unknown refractive index of the medium to be measured is determined by the deflection of the light.

Auch die DD 75 159 A befasst sich mit einer Messung des Zuckergehaltes mittels eines Refraktometers. Die Druckschrift sieht eine refraktometrische Messung mit einem Eintauchrefraktometer, wobei eine Ablesung unter Sicht erfolgt und damit eine manuelle Regelmöglichkeit zur Veränderung des Mischungsverhältnisses und einer Korrektur von Abweichungen vom gewünschten Zuckergehalt beschrieben ist.Also the DD 75 159 A deals with a measurement of the sugar content by means of a refractometer. The document provides a refractometric measurement with an immersion refractometer, wherein a reading is taken under view and thus a manual control option for changing the mixing ratio and a correction of deviations from the desired sugar content is described.

Nachteilig an dem vorgenannten Stand der Technik ist, dass eine derartige refraktometrische Messung von Hand durchgeführt werden muss, wobei in bestimmten Zeitabständen, welche durchaus mehrere Stunden betragen, eine Probe aus dem Gärbehälter entnommen wird, um den Zuckergehalt direkt zu bestimmen. Jedoch können Gärstörungen, wenn sie nachts oder während einer unbeaufsichtigten Phase auftreten, hierdurch nicht erkannt und/oder vermieden werden, da nicht schnell genug gehandelt werden kann. Zudem ist es mittels der bisher bekannten Refraktometer nicht möglich, aus dem Brechungsindex die Alkohol- und ggf. die Zuckerkonzentration des vorliegenden Gärgutes zu bestimmen. Es ist nur der anfängliche Zuckergehalt eines Gärgutes bestimmbar; sobald sich jedoch Alkohol entwickelt hat, ist der Brechungsindex der Gärflüssigkeit derart verändert, dass eine exakte Bestimmung des Zuckergehaltes nicht mehr möglich ist.A disadvantage of the aforementioned prior art is that such a refractometric measurement must be performed by hand, at certain intervals, which are quite several hours, a sample is taken from the fermentation tank to determine the sugar content directly. However, when they occur at night or during an unattended phase, fermentation disorders can not be detected and / or avoided, since action can not be taken quickly enough. In addition, it is not possible by means of the refractometer known hitherto to determine from the refractive index the alcohol and, if appropriate, the sugar concentration of the present fermentation product. Only the initial sugar content of a digestate can be determined; However, as soon as alcohol has developed, the refractive index of the fermentation liquid is changed so that an exact determination of the sugar content is no longer possible.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches, preiswertes und genaues Verfahren zur Messung der Zucker- und Alkoholkonzentration des Gärgutes zu entwickeln und eine Optimierung der Qualität der Produkte bei gleichzeitiger hoher Gärsicherheit zu erhalten und so eine optimale Gärkontrolle und Gärführung zu gewährleisten.The object of the invention is therefore to develop a simple, inexpensive and accurate method for measuring the sugar and alcohol concentration of the digestate and to obtain an optimization of the quality of the products while maintaining high fermentation safety and thus to ensure optimal fermentation control and fermentation.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wobei automatisch der Brechungsindex des Gärgutes über den Gärvorgang hin wiederholt gemessen sowie aufgrund dieses Zuckerkonzentration und Alkoholkonzentration des Gärgutes zur Gärkontrolle bestimmt werden und/oder mittels der Änderung des Brechungsindex die Gärung geführt wird (Gärführung). Zur Lösung der Aufgabe ist eine gattungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung zur wiederholten automatischen refraktometrischen Messung des Brechungsindexes des Gärgutes während des Gärvorganges sowie durch eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung von Zucker- und Alkoholkonzentration des Gärgutes.According to the invention, this object is achieved by a method in which automatically the refractive index of the fermentation material repeatedly measured over the fermentation process and determined as a result of this sugar concentration and alcohol concentration of the fermentation for fermentation control and / or fermentation is carried out by means of the change of the refractive index (fermentation guidance). To solve the problem, a generic device is characterized by a measuring device for repeated automatic refractometric measurement of the refractive index of the fermentation material during the fermentation process and by a determination device for determining sugar and alcohol concentration of the fermentation.

Zucker- bzw. Alkoholgehalt bezeichnen die gewichtsmäßigen Anteile oder die Konzentration dieser Stoffe in einer Flüssigkeit gemessen in g/l bzw. (Gew.-)%. Durch die Erfindung wird eine exakte Bestimmung des Gehalts (in g/l bzw. %) der Hauptgärfaktoren, Zucker und Alkohol in einem Gärgut ermöglicht, indem der quantitative Zusammenhang von Brechungsindex sowie Zucker- und Alkoholgehalt eines Gärgutes berücksichtigt wird und die Größen entsprechend bestimmt werden, wobei die für die Bestimmung erforderlichen Daten aus bestehenden Tabellen entnommen werden können (so unter anderem in EG-VO 2676/00 v. 17. September 1990 (Abl L 272 v. 03.10.1990, S. 1) mit Änderungen zuletzt durch EG-VO 1293/2005 v. 05.08.2005 (Abl L 205 v. 06.08.2005, S. 12) oder in Jakob, ”Lexikon der Önologie”, Neustadt 1979, 1995 (ISBN 3-87524-109-6)). Eine exakte Bestimmung der wichtigsten Gärparameter wird dadurch ermöglicht. Die Tabellen werden in eine Software zur Gärkontrolle und Gärführung in einem Computer eingetragen und die Gärparameter aus den gemessenen Brechungsindices bestimmt. Dabei kann aus diesen Tabellen ein Algorithmus zur Bestimmung der Gärparameter aus den Messwerten gewonnen werden und dieser als Programm hinterlegt werden, so dass die Tabellen als solche nicht mehr hinterlegt werden müssen. Die Gärparameter werden dann algorithmisch aus den Messwerten bestimmt.Sugar or alcohol content refers to the parts by weight or the concentration of these substances in a liquid, measured in g / l or (wt .-%). The invention enables an exact determination of the content (in g / l or%) of the main fermenting factors, sugar and alcohol in a fermentation product by taking into account the quantitative relationship between the refractive index and the sugar and alcohol content of a fermentation product and determining the quantities accordingly , where the data required for the determination can be taken from existing tables (so inter alia in EC-VO 2676/00 v. 17 September 1990 (Abl L 272 v. 03.10.1990, S. 1) with changes most recently by EC -VO 1293/2005 v. 05.08.2005 (Abl L 205 v. 06.08.2005, p 12) or in Jakob, "Encyclopedia of Oenology", Neustadt 1979, 1995 (ISBN 3-87524-109-6)). An exact determination of the most important fermentation parameters is made possible by this. The tables are entered into a software for fermentation control and fermentation control in a computer and the fermentation parameters are determined from the measured refractive indices. In this case, an algorithm for determining the fermentation parameters from the measured values can be obtained from these tables and these are stored as a program, so that the tables do not have to be deposited as such. The fermentation parameters are then determined algorithmically from the measured values.

Die Erfindung sieht insbesondere vor, dass bei Über- oder Unterschreiten von vorgegebenen Änderungswerten das Gärgut gekühlt oder erwärmt wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die gemessenen Brechungsindices und/oder die bestimmten Konzentrationen mit vorherigen bestimmten Werten verglichen, derart erhaltene Gradienten von Brechungsindex- und/oder Konzentrationsänderung bestimmt werden, und ggf. aufgrund vorher festgelegte Regeln, insbesondere bei Gärstörungen, automatisch ein Alarm ausgelöst wird. Insbesondere sehen erfindungsgemäße Weiterbildungen des Verfahrens vor, dass vor Beginn der Gärung automatisch ein Start-Brechungsindex des ungegorenen Gärguts gemessen wird, dass aufgrund des Startbrechungsindex der Zuckergehalt des ungegorenen Gärguts und potentieller Alkoholgehalt bestimmt werden, dass bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Bereichs der zeitlichen Änderung des Brechungsindex ein Kühlen oder Erwärmen des Gärguts erfolgt und/oder dass mit dem Messen des Brechungsindex auch die Temperatur am Messort gemessen wird und insbesondere eine Temperaturkompensation des gemessenen Brechungsindexes erfolgt.The invention provides, in particular, for the fermentation material to be cooled or heated when exceeding or falling below predetermined modification values. In this case, provision is made, in particular, for the measured refractive indices and / or the determined concentrations to be compared with previously determined values, for gradients of refractive index and / or concentration changes obtained in this way, and optionally triggered an alarm on the basis of predetermined rules, in particular for fermentation disturbances becomes. In particular, further developments of the method according to the invention provide that, before the start of fermentation, a starting refractive index of the uncooked fermentation product is automatically measured, that the sugar content of the uncooked fermentation product and potential alcohol content are determined on the basis of the starting refractive index, that when exceeding or falling below a predetermined range of time Changing the refractive index cooling or heating of the fermentation takes place and / or that the measurement of the refractive index and the temperature at the measuring location is measured and in particular a temperature compensation of the measured refractive index.

Der potentielle Alkoholgehalt einer Zucker enthaltenden Flüssigkeit ist derjenige Alkoholgehalt, der bei vollständiger Vergärung des Zuckers tatsächlich maximal entstehen kann.The potential alcohol content of a liquid containing sugar is that alcohol content that can actually be maximized when the sugar is completely fermented.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, die ermittelten Werte automatisch mit vorgegebenen Werten, z. B. mit Gärraten, zu vergleichen und ggf. aufgrund vorher festgelegter Regeln, z. B. bei einem ungewollten Temperaturverlauf, – wie schon gesagt – automatisch die Gärung durch äußeres Einwirken auf das Gärgut zu beeinflussen z. B. durch Heizen oder Kühlen. Hierzu ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Refraktometer einen Temperatursensor aufweist. Derart wird eine optimale Regelung des Gärvorganges aufgrund der gegebenen Gärparameter gewährleistet. Das Gärgut wird mittels einer Pumpe in und durch die Messeinrichtung gepumpt und zwar zunächst von dem Gärbehälter zu einem mit der Atmosphäre über einen Aktivkohlefilter in Verbindung stehenden und damit drucklosen Probebehälter und anschließend von diesem zurück zum Gärbehälter oder einem Ablass. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Messen des Brechungsindex bei Strömen der Probe mit zumindest einer Strömungsrichtungskomponente in Richtung der Schwerkraft, vorzugsweise bei Strömen in Richtung der Schwerkraft erfolgt und/oder dass die Probe zunächst in einen Probenbehälter gepumpt wird und die Messung bei einem anschließenden Zurückströmen der Probe durch die Messeinrichtung erfolgt. Die Probe ruht kurz im Probebehälter, beispielsweise 30 bis 60 Sekunden. Damit ist sichergestellt, dass die Messung des Brechungsindex in der reinen Probeflüssigkeit erfolgt und nicht durch Schaum beeinträchtigt wird, da das Gärgas (CO2) im Probebehälter aus der Probe entgasen kann. So wird ausgeschlossen, dass die Messung durch Schaum beeinträchtigt wird, wie er aufgrund des Gärvorgangs und des entstehenden CO2 in der aus dem Gärbehälter angesaugten Probe zunächst enthalten sein kann. Auch vermeidet die Erfindung so ein kontinuierliches Messen im Durchfluss, was bei kleinen Gärbehältern den Gärvorgang beeinträchtigen kann.In a further embodiment, it is provided that the determined values are automatically determined with predetermined values, eg. B. with fermentation rates to compare and possibly due to previously set rules, eg. B. at an unwanted temperature profile, - as already mentioned - automatically influence the fermentation by external action on the digestate z. B. by heating or cooling. For this purpose, it is provided in a preferred embodiment that the refractometer has a temperature sensor. Such an optimal control of the fermentation process is ensured due to the given fermentation parameters. The digestate is pumped by means of a pump in and through the measuring device and that first from the fermentation tank to a contact with the atmosphere via an activated carbon filter and thus unpressurized sample container and then from this back to the fermentation tank or a drain. Preferably, it is provided that the measurement of the refractive index in streams of the sample with at least one flow direction component in the direction of gravity, preferably at flows in the direction of gravity and / or that the sample is first pumped into a sample container and the measurement in a subsequent backflow of the Probe by the measuring device takes place. The sample rests briefly in the sample container, for example 30 to 60 seconds. This ensures that the measurement of the refractive index in the pure sample liquid takes place and is not adversely affected by foam, since the fermentation gas (CO 2 ) in the sample container can degas from the sample. Thus, it is excluded that the measurement is affected by foam, as it may initially be included due to the fermentation process and the resulting CO 2 in the sample sucked from the fermentation tank. Also, the invention avoids such a continuous measuring in the flow, which can affect the fermentation process in small fermentation tanks.

Weiterhin kann der Druck der strömenden Probe – durch einen Drucksensor – überwacht werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Flüssigkeitsdruck in der Durchflussmesszelle gering, vorzugsweise unter einem Bar bleibt, indem die Pumpe entsprechend druckabhängig gesteuert wird. Derart wird eine Beschädigung auch üblicher Refraktometer vermieden, so dass keine teuren hochdruckfesten Sonderanfertigungen benötigt werden.Furthermore, the pressure of the flowing sample can be monitored by a pressure sensor. In this way it can be ensured that the fluid pressure in the flow measuring cell remains low, preferably below a bar, in that the pump is controlled according to the pressure. In this way, damage to conventional refractometers is avoided so that no expensive high-pressure-resistant custom-made products are needed.

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass eine Steuereinheit zum automatischen Vergleich der ermittelten Werte mit vorgegebenen Werten und zum automatischen Beeinflussen der Gärung durch äußeres Einwirken auf das Gärgut, wie Heizen oder Kühlen mittels einer Kühl-/Heizeinheit bei Unterschreiten oder Überschreiten eines vorbestimmten Bereichs der zeitlichen Änderung Brechungsindex des Zuckergehalts und/oder des Alkoholgehalts ausgebildet ist, dass die Messeinrichtung mindestens einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Gärguts aufweist, vorzugsweise unmittelbar am Refraktometer und/oder am Anschluss des Gärbehälters. Weiterhin ist die Bestimmungseinrichtung zur Temperaturkompensation des gemessenen Brechungsindex ausgebildet und/oder weist eine Messeinrichtung ein Refraktometer aufweist, das als Durchflussrefraktometer mit einer Durchflusszelle ausgebildet ist. Further developments of the device according to the invention provide that a control unit for the automatic comparison of the determined values with predetermined values and for automatically influencing the fermentation by external action on the digestate, such as heating or cooling by means of a cooling / heating unit falls below or exceeds a predetermined range of formed time change the refractive index of the sugar content and / or the alcohol content, that the measuring device has at least one temperature sensor for measuring the temperature of the fermentation product, preferably directly on the refractometer and / or at the connection of the fermentation tank. Furthermore, the determination device is designed for temperature compensation of the measured refractive index and / or a measuring device has a refractometer, which is designed as a flow-through refractometer with a flow cell.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass ein Gärbehälter mit einer Messeinrichtung verbunden ist, die ein Refraktometer aufweist, wobei das Refraktometer als Durchflussrefraktometer mit einer Durchflusszelle ausgebildet ist. Die Messeinrichtung ist über einen Probehahn oder einem Saugkorb mittels einer Leitung, wie in Form eines Schlauches, mit dem Gärgut verbunden, wobei in der Leitung eine Pumpe vorzugsweise innerhalb der Messeinrichtung angeordnet ist. Ein Schlauch kann weiterhin zu einer anderen Öffnung des Gärbehälters geführt sein.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that a fermentation tank is connected to a measuring device which has a refractometer, wherein the refractometer is designed as a flow-through refractometer with a flow cell. The measuring device is connected via a sample tap or a suction basket by means of a line, such as in the form of a hose, with the digestate, wherein in the line, a pump is preferably disposed within the measuring device. A hose can continue to be led to another opening of the fermentation tank.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen mit dem Gärbehälter verbundenen Probebehälter, der vorzugsweise drucklos ist. Auch kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass ein Probebehälter mit der Durchflusszelle über ein Leitungsstück verbunden ist, das zumindest eine Erstreckungskomponente in Richtung der Schwerkraft aufweist, vorzugsweise sich von Probebehälter zur Durchflusszelle sich in Richtung der Schwerkraft erstreckt, wobei in beiden Fällen insbesondere durch Messung des Brechungsindex bei Rückströmen der Probe aus dem Probebehälter durch die Durchflusszelle erfolgt. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Probebehälter über einen Aktivkohlefilter mit der Atmosphäre verbunden ist, auch kann, wie schon oben gesagt, in der Probenleitung ein Drucksensor und gegebenenfalls ein Druckminderer angeordnet sein. Hierdurch kann weiterhin ein starker Druckabfall, wie bei einem Lösen der Absaugleitung vom Gärbehälter oder ein Leck in der Absaugleitung detektiert und ein Alarmsignal ausgegeben werden.A preferred embodiment of the invention is characterized by a sample container connected to the fermentation container, which is preferably depressurized. It can also alternatively or additionally be provided that a sample container is connected to the flow cell via a line piece which has at least one extension component in the direction of gravity, preferably extending from sample container to the flow cell in the direction of gravity, in both cases in particular by measurement the refractive index in case of backflow of the sample from the sample container through the flow cell. A further embodiment provides that the sample container is connected to the atmosphere via an activated carbon filter, and, as already stated above, a pressure sensor and optionally a pressure reducer can be arranged in the sample line. In this way, further, a strong pressure drop, as detected by a release of the suction line from the fermentation tank or a leak in the suction line, and an alarm signal can be output.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, wobei eine Steuerleitung oder eine Funkeinheit zur Bereitstellung von für die Gärführung benötigten Daten zwischen der Messeinrichtung und der Steuereinheit vorgesehen ist. Um die Messdatenerfassung und die Handhabung der Daten möglichst effizient auszugestalten, sieht eine bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Einsatz eines Gerätes zur elektronischen Datenverarbeitung vor, wie z. B. einen Computer. Auf diese Weise können aus den gemessenen Daten aufgrund der hier vorgestellten Zusammenhänge, nämlich die Bestimmung der Alkohol- bzw. Zuckerkonzentration aus dem Brechungsindex des Gärgutes auch andere Größen, wie z. B. die Zuckerab- oder Alkoholzunahme, berechnet werden. Die gemessenen und/oder berechneten Daten können gespeichert, ausgedruckt oder grafisch, z. B. als Gärkurven, dargestellt werden.In a further embodiment it is provided that the measuring device is connected to an evaluation unit, wherein a control line or a radio unit is provided for the provision of required for the fermentation guidance data between the measuring device and the control unit. In order to design the measurement data acquisition and the handling of the data as efficiently as possible, provides a preferred embodiment of the method according to the invention the use of a device for electronic data processing, such. A computer. In this way, from the measured data due to the presented here contexts, namely the determination of the alcohol or sugar concentration from the refractive index of the fermentation also other sizes, such. As the Zuckerab- or alcohol increase, are calculated. The measured and / or calculated data may be stored, printed or graphed, e.g. B. as fermentation curves, are shown.

Die Software der Datenverarbeitung ist so gestaltet, dass Onlinekorrekturen einfach vorgenommen werden können. Solche Korrekturen sind beispielsweise bei Gärstörungen erforderlich, wenn das Gärgut gefiltert werden muss, wenn genaue Messungen gestört oder unterbrochen wurden. In einem solchen Fall kann die Gärkontrolle einfach neu gestartet werden. Analoges gilt für Anreicherungen.The software of the data processing is designed so that online corrections can be made easily. Such corrections are required, for example, in fermentation disturbances when the digestate has to be filtered if accurate measurements have been disrupted or interrupted. In such a case, the fermentation control can be restarted easily. The same applies to enrichments.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Messdaten des Refraktometers von der Messeinrichtung per Funk zu einer Auswerteeinheit mit einem die Daten verarbeitenden Gerät übermittelt werden. Demgemäß sieht die Erfindung bevorzugt eine Funkeinheit vor, die die ermittelten Daten per Funk an einen Funkempfänger der Auswerteeinheit übermittelt. Dadurch entfällt die aufwändige und teure Verlegung von Kabeln. Als besonders bevorzugtes Verfahren ist vorgesehen, die Daten von mehreren Messeinrichtungen in einer Steuereinrichtung zu verarbeiten. Es muss dann nicht für jeden Tank eine eigene Steuereinheit, somit PC, angeschafft werden. Die Anschaffungskosten pro überwachten Tank verringern sich dadurch erheblich für dieses System. Die Messeinrichtungen sind nicht tankgebunden. Nach Gärende kann eine Messeinrichtung an einem anderen Gärbehälter verwendet werden.Advantageously, it is provided that the measurement data of the refractometer are transmitted by the measuring device by radio to an evaluation unit with a device processing the data. Accordingly, the invention preferably provides a radio unit which transmits the determined data by radio to a radio receiver of the evaluation unit. This eliminates the costly and expensive laying of cables. As a particularly preferred method is provided to process the data from a plurality of measuring devices in a control device. It then does not have to buy a separate control unit for each tank, thus a PC. The initial cost per monitored tank is significantly reduced for this system. The measuring equipment is not tankbound. After fermentation, a measuring device can be used on another fermentation tank.

Bei vielen Gärungen gibt es Störungen, im schlimmsten Fall Gärstopps. Die Behebung von solchen Störungen ist aufwändig. Je schneller die Störung bemerkt und entsprechend reagiert wird, desto geringer ist der Qualitätsverlust und somit der finanzielle Nachteil. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn die ermittelten Werte kontinuierlich automatisch mit vorgegebenen Werten verglichen werden, und ggf. aufgrund von vorher festgelegten Regeln bei Störungen der Gärung (z. B. bei Nichtstart der Gärung innerhalb 48 Stunden Temperaturschwankungen von mehr als 4°C/Stunde, Temperaturabsenkung von mehr als 2°C/Tag gegen Gärende) oder bei Erreichen des Gärzieles automatisch ein Alarm ausgelöst wird. Dies kann eine optische, akustische, Wähl- und/oder Sendeeinrichtung sein. Ein Alarm kann so z. B. optisch durch eine Kontrolllampe und/oder akustisch über eine Sirene signalisiert werden. Darüber hinaus sieht die Erfindung auch die Möglichkeit einer Benachrichtigung über ein elektronisches Kommunikationsmedium wie z. B. SMS vor. Dies ermöglicht ein schnelles Reagieren selbst zu Zeiten, wenn normalerweise niemand in der Nähe des betreffenden Gärtanks ist, z. B. nachts, am Wochenende oder wenn ein Winzer im Weinberg arbeitet.With many fermentations there are disturbances, in the worst case fermentation stops. The elimination of such disturbances is expensive. The faster the disturbance is noticed and reacts accordingly, the lower the quality loss and thus the financial disadvantage. Therefore, it is particularly advantageous if the determined values are continuously automatically compared with predefined values and, if appropriate, on the basis of previously defined rules in case of disturbed fermentation (eg if the fermentation does not start within 48 hours, temperature fluctuations of more than 4 ° C./ Hour, temperature reduction of more than 2 ° C / day against end of fermentation) or when reaching the fermentation target an alarm is automatically triggered. This can be an optical, acoustic, dialing and / or transmitting device. An alarm can so z. B. optically signaled by a control lamp and / or acoustically via a siren. In addition, the invention also provides the possibility of notification via an electronic communication medium such. B. SMS before. This allows rapid response even at times when no one is normally near the particular fermentation tank, e.g. For example, at night, at the weekend or when a winemaker works in the vineyard.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht in bevorzugter Ausgestaltung vor, dass der Schlauch vom Messgerät mit einem Zweiwegehahn an den Probehahn eines Gärtanks befestigt wird, so dass, solange das Messgerät arbeitet, die Entnahme einer Probe zur sensorischen Prüfung über einen ersten Hahn möglich ist. Über den zweiten Hahn befördert die Pumpe das Gärgut in den Produktbehälter und anschließend zur Messung des Brechungsindex durch die Durchflusszelle über das Messprisma wieder zurück oder alternativ zu einem Auslass, wenn die Probe verworfen werden soll. Auch über andere Öffnungen kann mittels einer Pumpe Gärgut aus dem Gärtank entnommen und zurückbefördert werden. Die Pumpe dient dabei als Druckminderer des hohen Drucks der Gärflüssigkeit am Auslasshahn aufgrund der dort entstehenden Flüssigkeitssäule gegenüber dem Refraktometer, da übliche Refraktometer nur einem gewissen Druck standhalten. Weiterhin kann am Auslasshahn ein Drucksensor als Sicherheitssensor angeordnet sein, der einen Schlauchbruch oder -knick detektiert und den mit einem Magnetventil versehenen Auslasshahn schließt sowie ein Warnsignal ausgibt. Am vorderen Ende eines Ansaugschlauches und/oder vor dem Probehahn ist ein Sieb.A method according to the invention provides, in a preferred embodiment, for the hose to be fastened by the measuring device with a two-way cock to the sample tap of a fermentation tank, so that, as long as the meter is working, it is possible to take a sample for sensory testing via a first tap. Via the second tap, the pump transports the digestate into the product container and then back to the refractive index via the flow cell via the measuring prism, or alternatively to an outlet if the sample is to be discarded. Also via other openings can be removed from the fermentation tank and transported back by means of a pump fermentation. The pump serves as a pressure reducer of the high pressure of the fermentation liquid at the outlet cock due to the resulting liquid column opposite the refractometer, since conventional refractometers only withstand a certain pressure. Furthermore, a pressure sensor can be arranged as a safety sensor on the outlet cock, which detects a hose break or kink and closes the provided with a solenoid valve outlet and outputs a warning signal. At the front end of a suction hose and / or in front of the sample tap is a sieve.

Das verwendete Refraktometer ist ein Durchflussrefraktometer und misst den Brechungsindex des Gärgutes online. Des Weiteren ist auf der Rückseite der Metallplatte der Optik des Refraktometers ein Temperatursensor angeordnet, welcher die Temperatur des Probemediums misst. Der Temperatursensor kann in die Durchflusszelle und/oder in den Gärgut führenden Schlauch eingebaut sein. Bei zwei oder mehreren Temperatursensoren dient die am Refraktometer gemessene Temperatur der Temperatur-Korrektur der Brechungsmessungen und der am Schlauch, vorzugsweise der unmittelbar am Außenhahn angeordnete Temperatursensor zur Sicherheitsüberwachung der Gärung innerhalb eines voreingestellten Sicherheits-Temperaturkorridors.The refractometer used is a flow-through refractometer and measures the refractive index of the digestate online. Furthermore, a temperature sensor which measures the temperature of the sample medium is arranged on the rear side of the metal plate of the optics of the refractometer. The temperature sensor can be installed in the flow cell and / or in the fermentation-carrying hose. In two or more temperature sensors measured at the refractometer temperature of the temperature correction of the refractive measurements and the hose, preferably arranged directly on the outer tap temperature sensor for monitoring the safety of the fermentation within a preset safety temperature corridor is used.

Die gemessenen Daten werden per Funk oder mittels der Steuerleitungen zur Steuereinheit übermittelt und dort in einem Computer mittels der tabellarisch gefassten Zusammenhänge die Konzentration der Parameter Zucker und Alkohol des Stoffgemisches bestimmt. Weiterhin kann bei der Bestimmung des Restzuckergehalts nach Beendigung der Gärung automatisch eine Säurekorrektor des gemessenen Restzuckergehalts vorgenommen werden, sei es mit einem mittleren Standardwert für die Säure auf der Basis von 8 g Säure pro l Flüssigkeit, sei es aufgrund einer vom Kellermeister vorgegebener Säureklasse in den üblichen Säurebereichen von 5 bis 15 g Säure pro l Flüssigkeit.The measured data are transmitted by radio or by means of the control lines to the control unit, where they determine the concentration of the parameters sugar and alcohol of the substance mixture in a computer by means of the tabulated relationships. Furthermore, when determining the residual sugar content after completion of the fermentation, an acid corrector of the measured residual sugar content can be automatically made, be it with a mean standard value for the acid based on 8 g acid per liter liquid, or if it is based on an acid class specified by the waiter usual acid ranges from 5 to 15 g of acid per liter of liquid.

Vorteilhaft an dieser Erfindung ist, dass zum Gärstart keine Gesamtzuckerbestimmung bzw. Gesamtzuckerberechnung auf Basis des Zuckers pro Liter multipliziert mit der Gesamtgärgutmenge erfolgen muss, womit die Unsicherheit der Abschätzung des Gärgutvolumens, z. B. durch Nachfüllung von weiterer Flüssigkeit zum Gärgut und der eigentlichen Notwendigkeit einer Zuckerbestimmung – wie z. B. bei CO2-Messung erforderlich – entfällt. Das Refraktometer misst in periodischen Abständen. Es ist sinnvoll eine genügend lange Messdauer sowie ein kurzes Intervall zwischen den Messzyklen zu wählen, da besonders bei säurehaltigen Weinen sich Weinstein auf der Optik des Durchflussrefraktometers absetzen und somit dieses verschmutzen könnte. Vorzugsweise ist das Refraktometer so ausgebildet, dass die Durchflusszelle abnehmbar ausgestaltet ist, so dass sehr einfach eine Reinigung und evtl. Nachjustierung erfolgen kann. Derartige Refraktometer werden vor Beginn der Gärsteuerung mit destilliertem Wasser justiert, wobei die Justierung für mehrere Wochen gelten kann. Es können alle Gärgutmengen gemessen werden, z. B. von einem Liter bis zu 100.000 Litern und mehr. Es existieren keine Einschränkungen aufgrund eines beschränkten Messbereiches eines Sensors, wie es z. B. bei CO2-Sensoren der Fall ist. Das Messsystem erlaubt jede offene sowie auch geschlossene Gärung: Rotwein- und Brennermaische, Weiß- und erhitzter Rotmost, Bierwürze usw., wobei Gärschaum die Messungen nicht beeinträchtigt. Besonders vorteilhaft ist, dass die verwendeten Teile relativ preiswert sind, und derartige Refraktometer sehr robuste und bewährte Messgeräte sind. Die Erfindung gewährleistet somit eine gleichzeitige Bestimmung der Konzentrationen von Alkohol und Zucker eines Gärgutes, wobei daraus weitere Parameter für einen qualitätsoptimierten Gärprozess, wie die Abbaurate des Zuckers oder die Aufbaurate des Alkohols, bestimmbar sind. Das Messsystem ermöglicht eine automatische Gärführung mit gleichbleibender Gärrate. Dadurch vergären die Hefen mit wenig Stress. Dadurch sind sie in der Lage, das Maximum des Aromas in das Getränk zu übertragen und verbessert auch die Gärsicherheit. Ist die Gärrate (während der Gärung) zu hoch, wird die Kühlung kurz eingeschaltet bis die Gärrate die erwünschte Zahl erreicht. Ist die Gärrate zu niedrig, wird die Kühlung abgeschaltet bis die während der Gärung entstehende Wärme die Gärrate erhöht hat. Erforderlichenfalls wird Warmwasser in die Heizelemente geleitet oder ein elektrisches Heizelement zugeschaltet – falls vorhanden.An advantage of this invention is that the Gärstart no Gesamtzuckerbestimmung or total sugar must be calculated based on the sugar per liter multiplied by the total amount of fermentation, so the uncertainty of the estimation of the digestate volume, z. B. by refilling additional liquid to the digestate and the actual need for a sugar determination - such. B. in CO 2 measurement required - not applicable. The refractometer measures at periodic intervals. It makes sense to choose a sufficiently long measurement duration and a short interval between the measurement cycles, since especially with acidic wines, tartar could settle on the optics of the flow-rate refractometer and thus pollute it. Preferably, the refractometer is designed so that the flow cell is designed to be removable, so that very easy cleaning and possibly readjustment can be done. Such refractometers are adjusted with distilled water before starting the fermentation control, the adjustment can be valid for several weeks. It can be measured all amounts of fermentation, z. From one liter up to 100,000 liters and more. There are no restrictions due to a limited measuring range of a sensor, as z. B. in CO 2 sensors is the case. The measuring system allows any open and closed fermentation: red wine and distiller's mash, white and heated red must, beer wort, etc., where fermentation foam does not affect the measurements. It is particularly advantageous that the parts used are relatively inexpensive, and such refractometers are very robust and proven measuring instruments. The invention thus ensures a simultaneous determination of the concentrations of alcohol and sugar of a digestate, which can be used to determine further parameters for a quality-optimized fermentation process, such as the rate of degradation of the sugar or the rate of synthesis of the alcohol. The measuring system enables automatic fermentation with constant fermentation rate. As a result, the yeasts ferment with little stress. As a result, they are able to transfer the maximum of aroma into the beverage and also improve the fermentation safety. If the fermentation rate is too high (during fermentation), the refrigeration is switched on briefly until the fermentation rate reaches the desired number. If the fermentation rate is too low, the cooling is switched off until the heat generated during the fermentation has increased the fermentation rate. If necessary, hot water is fed into the heating elements or an electrical heating element switched on - if available.

Die Vorrichtung sieht in bevorzugter Ausgestaltung hierzu vor, dass mittels der Bestimmungseinrichtung aus dem Brechungsindex, Alkohol- sowie Zuckerkonzentrationen des Gärgutes aus einem mathematischen Zusammenhang aufgrund vorher festgelegter Tabellen bestimmbar sind. Auch beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung neben der Überwachung der Weingährung auch die Überwachung der Biergährung, letztes insbesondere unter Verwendung der sogenannten Balling-Formel, die eine Beziehung zwischen Stammwürzegehalt, wirklichen Extrakt und Alkoholgehalt beinhaltet, wodurch auch die genauen Verläufe des wirklichen Extrakts und des Alkohols überwachbar und als Gärkurven darstellbar sind. The device provides in a preferred embodiment for this purpose that by means of the determination device from the refractive index, alcohol and sugar concentrations of the fermentation material from a mathematical relationship can be determined based on previously defined tables. Also, the method and apparatus according to the invention, in addition to the monitoring of the wine, also includes the monitoring of beer fermentation, the latter in particular using the so-called Balling formula, which includes a relationship between original wort content, real extract and alcohol content, thereby also the exact course of the real extract and of the alcohol can be monitored and displayed as Gärkurven.

Im normalen Messbetrieb werden immer wieder kleine Mengen an zu vergärendem Most durch die Hohlzäume und Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und auch durch das Refraktometer in den Probehahn gepumpt und wieder in den Gärtank zurückgepumpt. Im Laufe der Zeit entstehen Ablagerungen, insbesondere auch im Refraktometer, die das Messergebnis beeinträchtigen können und zu gegebener Zeit wieder abgelöst werden müssen. Neben der Ablösung der Rückstände der Ablagerungen sollte auch eine Desinfektion stattfinden. Hierzu sieht die Erfindung in bevorzugter Ausbildung vor, dass Probeflüssigkeit führende Hohlräume und Leitungen nach Entleerung mit einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt und anschließend mit einer Spülflüssigkeit zum Entfernen der Reinigungsflüssigkeit gespült werden, sowie durch eine Reinigungseinrichtung mit einer Reinigungsflüssigkeit und einer Spülflüssigkeit.In normal measuring operation, small amounts of must to be fermented are repeatedly pumped through the cavities and lines of the device according to the invention and also through the refractometer into the sample tap and pumped back into the fermentation tank. Over time, deposits occur, especially in the refractometer, which can affect the measurement result and must be replaced again in due course. In addition to the removal of the residues of the deposits also a disinfection should take place. For this purpose, the invention provides in a preferred embodiment that sample liquid leading cavities and lines cleaned after emptying with a cleaning liquid and then rinsed with a rinsing liquid to remove the cleaning liquid, and by a cleaning device with a cleaning liquid and a rinsing liquid.

Die Erfindung ist auch bei kleineren Gärmengen einsetzbar.The invention can also be used with smaller quantities of fermentation.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description in which an embodiment of the invention with reference to the drawings is explained in detail. Showing:

1 eine schematische Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic overall view of a device according to the invention;

2 eine detailliertere schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 2 a more detailed schematic representation of the essential parts of a device according to the invention;

3 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 3 a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention; and

4 eine Darstellung zur Reinigung der Messeinrichtung. 4 a representation for cleaning the measuring device.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist in 1 in einer schematischen Gesamtdarstellung dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Gärbehälter 2 mit einem Probehahn 3 am unteren Teil des Gärbehälters 2 auf. Vor dem Einlass zum Probehahn 3 ist ein Sieb 3a zum Zurückhalten von Trübstoffen, Traubenteilen etc. angeordnet. Der Probehahn 3 ist als Zwei-Wegehahn ausgebildet und weist neben einem Anschluss 3b für einen Schlauch 4 einen Auslass 3c (mit Hahn 3d) zur Entnahme von Gärgutproben, beispielsweise zur sensorischen Prüfung auf. Der Probehahn 3, auch als Zweiwegehahn, muss nicht an der Umfangswendung des Gärbehälters angeordnet sein, sondern kann auch am Boden angebracht sein. Statt Entnahme der refraktometrisch zu untersuchenden Probe über einen Probehahn, kann die, insbesondere bei kleinen Gärbehältern, auch einfach durch einen über den Rand des Behälters in das Gärgut geführten Schlauch geschehen, dessen Einlassöffnung dann ebenfalls mit einem Sieb versehen ist.An inventive device 1 is in 1 shown in a schematic overall view. The device 1 has a fermentation tank 2 with a trial cock 3 at the bottom of the fermentation tank 2 on. In front of the inlet to the test cock 3 is a sieve 3a arranged for the retention of turbid substances, grape parts etc. The trial cock 3 is designed as a two-way cock and has a connection 3b for a hose 4 an outlet 3c (with cock 3d ) for the removal of samples of fermentation, for example, for sensory testing on. The trial cock 3 Also, as a two-way cock, does not need to be located at the circumferential turn of the fermentation tank, but may also be mounted on the ground. Instead of taking the sample to be examined by refractometry via a sample tap, this can also be done simply by a hose guided into the fermentation material over the edge of the container, in particular in the case of small fermenting containers, whose inlet opening is then likewise provided with a sieve.

Der Schlauch 4 ist mit einer Messeinrichtung 5 verbunden. Der Schlauch 4 kann hierbei ein einfacher Schlauch aus Kunststoff sein, welcher über ein Ventil auf den Probehahn 3 aufsteckbar ist. Die Messeinrichtung 5 ist vor dem Gärbehälter 2 angeordnet, wobei sie z. B. auf den Boden stellbar oder am Gärbehälter 2 aufhängbar ist. Die Messeinrichtung 5 weist ein Refraktometer 6 mit einer Durchflusszelle 7 und eine Pumpe 8 auf, welche in Verbindung mit dem Schlauch 4 steht. Die Pumpe 8 ist als reversierbare Pumpe ausgebildet, d. h. es ist eine Richtungsumkehr der Pumprichtung möglich.The hose 4 is with a measuring device 5 connected. The hose 4 This may be a simple plastic hose, which has a valve on the Probehahn 3 is pluggable. The measuring device 5 is in front of the fermentation tank 2 arranged, wherein z. B. adjustable to the ground or on the fermentation tank 2 is suspendable. The measuring device 5 has a refractometer 6 with a flow cell 7 and a pump 8th on which in conjunction with the hose 4 stands. The pump 8th is designed as a reversible pump, ie it is a direction reversal of the pumping direction possible.

Auf der Rückseite des Refraktometers 6 oder einer Optik mit Metallbasis (nicht dargestellt) des Refraktometers 6 ist ein Temperatursensor 9 befestigt. Bei einer Optik mit Kunststoffbasis ist das Thermometer in die Durchflusszelle oder in dem Gärgut führenden Schlauch integriert. In die Messeinrichtung 5 ist eine Steuereinheit 5.1 integriert (s. auch 2). Oberhalb der Durchflusszelle 7 mit dem Refraktometer 6 ist ein Probebehälter 7.1 angeordnet, der über ein Teilstück 4.1 der Leitung 4 mit der Durchfluszelle in Verbindung steht. Eine Auswerteeinheit 10 ist mit der Messeinrichtung 5 über Funkverbindung 11 mittels einer Funkeinheit 12 (2; kabellos) oder eine Steuerleitung über Schnittstellen, wie USB-Ethernet und/oder RS-232-Schnittstellen (nicht dargestellt) verbunden. Die Funkverbindung erfolgt über ein selbstorganisierendes Funknetz. Bei diesem arbeiten die an den einzelnen Messstationen angeordneten Sender-Empfangs-Geräte als Router, so dass Signale einer entfernten Messstation über Zwischenknoten bildende Sende-Empfangs-Geräte anderer Stationen verstärkte Signale zur Auswerteeinheit übertragen können. Soweit aufgrund der Entfernung von Messraten im Netz Lücken sind, können auch Routerknoten vorgesehen werden, die reine Vermittlungsaufgaben erfüllen. Das Netz arbeitet mit einer Trägerfrequenz im Gigahertz-Bereich, beispielsweise mit 2,4 GHz nach dem Standard IEEE 802.15.4.On the back of the refractometer 6 or a metal-based optic (not shown) of the refractometer 6 is a temperature sensor 9 attached. In the case of a plastic-based optic, the thermometer is integrated into the flow cell or in the hose carrying the fermentation product. In the measuring device 5 is a control unit 5.1 integrated (see also 2 ). Above the flow cell 7 with the refractometer 6 is a sample container 7.1 arranged over a section 4.1 the line 4 communicates with the flow cell. An evaluation unit 10 is with the measuring device 5 via radio connection 11 by means of a radio unit 12 ( 2 ; wireless) or a control line connected via interfaces, such as USB-Ethernet and / or RS-232 interfaces (not shown). The radio connection is via a self-organizing radio network. In this case, the transmitter-receiving devices arranged at the individual measuring stations operate as routers, so that signals from a remote measuring station can transmit amplified signals to the evaluation unit via intermediate-node-forming transceivers of other stations. As far as gaps are due to the removal of measurement rates in the network, router nodes can be provided, which fulfill pure switching tasks. The network operates with a carrier frequency in the gigahertz range, for example, 2.4 GHz according to the standard IEEE 802.15.4.

Die Steuereinheit 5.1 weist einen Computer 13 mit einem optischen Ausgabegerät 14 z. B. einem Bildschirm, und Eingabegeräten 15 auf, welche als Tastatur bzw. Maus ausgebildet sein können. Dem Computer 13 ist weiterhin eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 16 zugeordnet. Die Steuereinheit 5.1 erfüllt insbesondere die folgenden Funktionen selbständig: Pumpensteuerung mit Vor- und Rückpumpen, Drucküberwachung, Ansteuern des Prozess-Refraktometers, Erfassung der externen Temperatur am Magnetventil des Gärbehälter und Schalten desselben, Schalten des Kühlungs- und Heizungsventils, Anzeige des Funktionszustandes durch LEDs, insbesondere gelb oder rot, Taster für Start und Durchführung der Service-Prozedur, Erfassen und Überwachen der Geräte-Innentemperatur und Überwachen eines Sabotage-Kontaktes; weiter behandelt sie ein Funksystem mit Sender und Empfänger und hat Routerfunktion.The control unit 5.1 has a computer 13 with an optical output device 14 z. A screen, and input devices 15 on, which can be designed as a keyboard or mouse. The computer 13 is still an uninterruptible power supply 16 assigned. The control unit 5.1 fulfills in particular the following functions independently: Pump control with forward and reverse pumps, pressure monitoring, control of the process refractometer, detection of the external temperature at the solenoid valve of the fermentation tank and switching the same, switching the cooling and heating valve, display of the functional status by LEDs, in particular yellow or red, button for starting and carrying out the service procedure, detecting and monitoring the internal temperature of the device and monitoring a sabotage contact; Furthermore, it handles a radio system with transmitter and receiver and has router function.

Die Auswerteeinheit 10 beinhaltet das Interface zum Nutzer (Anzeige, Eingabeelemente) und hat darüber hinaus als Koordinator die Aufgabe der Datenspeicherung und -sicherung der Funknetzüberwachung und als Zugang zu diesem Routerfunktionen.The evaluation unit 10 contains the interface to the user (display, input elements) and has as coordinator the task of data storage and backup of the radio network monitoring and access to this router functions.

Um die Temperatur des Gärgutes innerhalb des Gärbehälters 2 kontrollierbar zu machen, ist die Vorrichtung 1 weiterhin mit einer Kühl- bzw. Heizeinheit (nicht dargestellt) verbunden, welche über ein Magnetventil 17 und die Messeinheit 5 steuerbar ist. Zwischen Kühl- bzw. Heizeinheit und der Messeinrichtung 5 ist eine Stromversorgung 18 angeordnet. Anstelle von Magnetventilen zur Regelung der Kühl- und Warmwasserzufuhr zur Kühl- und Heizeinheit können auch elektrisch betriebene Heiz- und Kühlelemente (letztere beispielsweise als Peltier-Elemente), die mit dem Gärgut in Kontakt kommen, je nach Bedarf aus- und eingeschaltet werden.To the temperature of the digestate within the fermentation tank 2 To make controllable is the device 1 further connected to a cooling or heating unit (not shown), which via a solenoid valve 17 and the measurement unit 5 is controllable. Between cooling or heating unit and the measuring device 5 is a power supply 18 arranged. Instead of solenoid valves for controlling the cooling and hot water supply to the cooling and heating unit also electrically operated heating and cooling elements (the latter, for example, as Peltier elements), which come into contact with the fermentation, as needed off and on.

In der 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Soweit in 2 Teile der Vorrichtung nicht dargestellt sind, entsprechen diese denen der 1. Zur Erläuterung wird jeweils auf die Beschreibung der Figuren verwiesen.In the 2 the same parts are provided with the same reference numerals. As far as in 2 Parts of the device are not shown, these correspond to those of 1 , For explanation, reference is made in each case to the description of the figures.

Wie aus der 2 zusätzlich ersichtlich ist, ist der Probebehälter 7.1 mit einem Füllstandsensor 7.2 versehen, der bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes die Probezufuhr mittels der Pumpe beendet. Der Probebehälter ist drahtlos, d. h. er steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Allerdings nicht direkt, sondern über einen Aktivkohlefilter 7.3, um so den Eintrag von Verunreinigungen, wie Sporen und Bakterien, zu verhindern.Like from the 2 In addition, the sample container is shown 7.1 with a level sensor 7.2 provided that terminates the sample supply by means of the pump when reaching a predetermined level. The sample container is wireless, ie it is in communication with the atmosphere. Not directly, but via an activated carbon filter 7.3 so as to prevent the entry of contaminants such as spores and bacteria.

In der Leitung 4 ist zwischen Ventil 3 und Pumpe 8 ein Temperatursensor 4.2 sowie ein Drucksensor 4.3 angeordnet. Die Messeinrichtung 5 wird mit Spannung um 24 V DC versorgt. Die Steuereinheit weist insbesondere folgende Steuerausgänge auf: Kühl- und Heizsteuerung, Steuerung des Magnetventils sowie Pumpensteuerung.In the line 4 is between valve 3 and pump 8th a temperature sensor 4.2 as well as a pressure sensor 4.3 arranged. The measuring device 5 is supplied with voltage by 24 V DC. The control unit has in particular the following control outputs: cooling and heating control, control of the solenoid valve and pump control.

Erfindungsgemäß läuft das Verfahren zusätzlich folgendermaßen ab:
Auf ein Signal der Steuereinheit 5.1 oder eine Anweisung der Auswerteeinheit 10 hin pumpt die Pumpe 8 zunächst eine erste Probe des Gärguts, von ca. 50 bis 80 ml, aus dem Gärbehälter 2 durch den Schlauch 4 und die Durchflusszelle 7 der Messeinrichtung 5 in den Probebehälter 7.1, bis der Füllstandsensor 7.2 anspricht und die Pumpe 8 abschaltet. Die gepumpte Probenmenge wird durch die als Dosierpumpe ausgebildete Pumpe gemessen und abgespeichert. Bei weiteren Dichtemessungen pumpt die Probe nur noch einen gegenüber der abgespeicherten Menge reduzierte Probenmenge, so dass diese im Probenbehälter 7.1 nicht mehr den Füllstabsensor erreicht. Dieser fungiert dann als Sicherheitssensor, der, wenn er durch gepumpte Flüssigkeit doch erreicht wird und anspricht, dies als einen Fehler detektiert und ein Warnsignal ausgibt sowie gegebenenfalls den Ness-/Pumpvorgang abbricht. Bei der Gärung entstehendes und mit der Probe in den Probebehälter 7.1 gepumptes Gas (CO2) kann durch die Verbindungsatmosphäre über den Aktivkohlefilter 7.3 entweichen. Schaum fällt zusammen, so dass sich in dem Probebehälter 7.1 nur noch Flüssigkeit befindet.According to the invention, the method additionally proceeds as follows:
On a signal of the control unit 5.1 or an instruction of the evaluation unit 10 The pump is pumping 8th First, a first sample of the fermentation, from about 50 to 80 ml, from the fermentation tank 2 through the hose 4 and the flow cell 7 the measuring device 5 in the sample container 7.1 until the level sensor 7.2 responds and the pump 8th off. The pumped sample quantity is measured and stored by the pump designed as a metering pump. In further density measurements, the sample pumps only a reduced amount of sample compared to the stored amount, so that these in the sample container 7.1 no longer reaches the filler rod sensor. This then acts as a safety sensor, which, when it is reached and responded by pumped liquid, detects this as an error and outputs a warning signal and possibly stops the Ness- / pumping process. During fermentation and with the sample in the sample container 7.1 pumped gas (CO 2 ) can pass through the bonding atmosphere through the activated carbon filter 7.3 escape. Foam collapses, leaving itself in the sample container 7.1 only liquid is left.

Anschließend pumpt die Pumpe 8 die flüssige Probe aus dem Probebehälter 7.1 durch die Messzelle 7 wieder zurück in den Gärbehälter 2 oder aber in einen separaten Auffangbehälter. Die Probe fließt dabei drucklos im Wesentlichen unter Schwerkraft von dem Probebehälter 7.1 durch das vertikal nach unten gerichtete Leitungsstück 4.1 zur Durchflussmesszelle 7, da der Probebehälter 7.1, wie gesagt, über den Aktivkohlefilter 7.3 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Bei diesem Rückfluss der Probe erfolgt die Messung des Brechungsindexes der Probe in der Durchflussmesszelle 7 mittels des Refraktometers 6. Hierdurch erfolgt die Messung des Brechungsindexes in der zurückfließenden reinen Flüssigkeit. Das wäre bei einer Messung der Probe beim Abziehen aus dem Gärbehälter 2 nicht gewährleistet, da die Probe zunächst aufgrund der Gärung Gas (CO2) enthält und damit Schaum aufweist.Then the pump pumps 8th the liquid sample from the sample container 7.1 through the measuring cell 7 back to the fermentation tank 2 or in a separate collection container. The sample flows without pressure substantially under gravity from the sample container 7.1 through the vertical downward line piece 4.1 to the flow cell 7 because of the sample container 7.1 , as I said, on the activated carbon filter 7.3 communicating with the atmosphere. In this backflow of the sample, the measurement of the refractive index of the sample in the flow cell takes place 7 by means of the refractometer 6 , This results in the measurement of the refractive index in the returning pure liquid. That would be in a measurement of the sample when removing from the fermentation tank 2 not guaranteed because the sample initially contains gas (CO 2 ) due to fermentation and thus has foam.

Zur Messung wird die Durchflusszelle 7 von Gärgut durchflossen, wobei Gärgut während der Messung die Optik des Refraktometers 6 vollständig bedeckt. Vorzugsweise erfolgt alle 5 bis 10 Minuten ein Messzyklus durch Einschalten der Pumpe. Während eines Messzyklus kann alle wenige Sekunden, wie alle 5 Sekunden, eine Messung durchgeführt werden. Der Mittelwert der Messungen eines Messzyklus wird an die Auswerteeinheit 10 gesendet. Gleichzeitig wird auch die Temperatur des Gärgutes mittels des Temperatursensors 9 gemessen, um eine Temperatursteuerung des Gärgutprozesses gewährleisten zu können. Die Daten werden über die Verbindung 11 der Steuereinheit 5.1 zugeführt und von dieser verarbeitet. Weiter werden sie und/oder die Ergebnisse an die Auswerteeinheit 10 übermittelt.The flow cell is used for the measurement 7 Traversed by digestate, wherein digestate during the measurement of the optics of the refractometer 6 completely covered. Preferably, a measuring cycle takes place every 5 to 10 minutes by switching on the pump. During a measurement cycle, every few seconds, as every 5 seconds, a measurement can be performed become. The mean value of the measurements of a measuring cycle is sent to the evaluation unit 10 Posted. At the same time, the temperature of the fermentation material by means of the temperature sensor 9 measured in order to ensure a temperature control of the fermentation process. The data will be over the connection 11 the control unit 5.1 supplied and processed by this. Next they and / or the results to the evaluation unit 10 transmitted.

Zunächst wird ein Startwert ZS einer Zuckerkonzentration Z des völlig ungegorenen Gärgutes (ohne Alkoholanteil) mittels des Refraktometers 6 und daraus der Startwert ZS der Zuckerkonzentration Z selbst ermittelt. Aus diesem Startwert ZS kann der potentiell maximal entstehende Endwert EA einer Alkoholkonzentration A nach der Gärung ggf. aus Tabellen oder mittels einer von Hand dieser Tabellen gewonnener Formel ermittelt werden. Der Brechungsindex-Endwert EA bestimmt den Alkoholwert der sich ergebenden, wenn theoretisch der gesamte in einer Flüssigkeit enthaltene Zucker zu CO2 und Alkohol – mit Restzuckergehalt Z = 0 – vergoren ist, der an den Brechungsindex nD anhand der genannten Tabellen bestimmbar ist.First, a starting value ZS of a sugar concentration Z of the completely uncured fermentation product (without alcohol content) by means of the refractometer 6 and from this the starting value ZS of the sugar concentration Z itself is determined. From this start value ZS, the potentially maximum final value EA of an alcohol concentration A after fermentation may be determined from tables or by means of a formula obtained from these tables. The refractive index final value EA determines the alcohol value of the resulting, if theoretically all the sugar contained in a liquid to CO 2 and alcohol - is fermented with residual sugar content Z = 0 -, which is determinable by the refractive index nD from the tables mentioned.

Das Refraktometer 6 misst weiterhin – wie gesagt – kontinuierlich oder in Zeitabständen den Brechungsindex nD des Gärgutes. Der Brechungsindex nD setzt sich in allen Zwischenzuständen der Gärung aus dem Brechungsindex nZ des noch nicht verbrauchten Zuckers und aus dem Brechungsindex nA des bereits entstandenen Alkohols zusammen und liegt auf einer Verbindungsgeraden zwischen dem Brechungsindex des Startwerts n (ZS) und einem Brechungsindex am Ende der Gärung, der dem Brechungsindex n (AE) des potentiellen Alkoholgehalts entspricht. Daraus lässt sich für jeden Zwischenwert nicht nur eine Zuckerkonzentration, sondern ebenfalls eine Konzentration an vorhandenem Alkohol bestimmen, wobei aus der Differenz zwischen Zucker-Startwert und der aktuellen Zuckerkonzentration die entstandene Alkoholkonzentration aufgrund der genannten Tabellen bestimmt wird.The refractometer 6 continues to measure - as I said - continuously or at intervals the refractive index nD of the digestate. The refractive index nD is composed in all intermediate states of fermentation of the refractive index nZ of not yet consumed sugar and the refractive index nA of the already formed alcohol and lies on a connecting line between the refractive index of the starting value n (ZS) and a refractive index at the end of the fermentation corresponding to the refractive index n (AE) of the potential alcohol content. From this it is possible to determine for each intermediate value not only a sugar concentration but also a concentration of existing alcohol, the difference between the starting sugar value and the current sugar concentration being used to determine the resulting alcohol concentration on the basis of the above-mentioned tables.

Der Messablauf ist in 3 näher dargestellt.The measuring procedure is in 3 shown in more detail.

Nach refraktometrischer Messung des Brechungsindex bei ungegorenem Gärgut (ohne Alkohol) (Schritt A, B) und der in üblicherweise erfolgten Bestimmung des Anfangszuckergehalts sowie des potentiellen Endalkoholgehalts – wie oben erläutert – (Schritt C) werden die Daten in der Auswerteeinheit 10 gespeichert (D). Im Folgenden werden – wie beschrieben – in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt Brechungsindexmessungen (E) durchgeführt und hieraus Zucker und Alkoholgehalt bestimmt (F) sowie die Daten gespeichert (G). Es lassen sich Bereiche von Änderungsraten des Brechungsindex bestimmen, die einer akzeptablen Gärung entsprechen, so dass bei gemessenen Brechungsindexraten außerhalb dieser Bereiche (H, I) – über- oder unterhalb – eine entsprechende Maßnahme automatisch ergriffen werden kann, wie Mühlen bzw. Erwärmen des Gärguts (J–L, O). Auch kann ein Warnsignal ausgegeben werden (N). Unterschreitet die Gärrate einen vorgegebenen unteren Wert und wird der gewünschte Endalkoholgehalt erreicht (der in der Regel geringer ist als der potentielle), so kann die Gärung beendet werden (L, M, P, Q) – Statt unmittelbarer Verwendung der Brechungsindex-Änderungsraten können auch aus den gemessenen Brechungsindizes bestimmte Zucker- oder Alkohol-Änderungsraten hierzu herangezogen werden.After refractometric measurement of the refractive index with unfermented fermentation material (without alcohol) (step A, B) and the usual determination of the starting sugar content and the potential final alcohol content - as explained above (step C), the data in the evaluation unit 10 saved (D). As described above, refractive index measurements (E) are carried out repeatedly at predetermined time intervals, from which the sugar and alcohol content are determined (F) and the data are stored (G). It is possible to determine ranges of refractive index change rates that correspond to acceptable fermentation, so that at measured refractive index rates outside these ranges (H, I) - above or below - a corresponding measure can be automatically taken, such as mills or heating of the digestate (J-L, O). Also, a warning signal can be output (N). If the fermentation rate falls below a predetermined lower value and the desired final alcohol content is reached (which is generally lower than the potential), the fermentation can be terminated (L, M, P, Q). Instead of directly using the refractive index change rates, too from the measured refractive indices certain sugar or alcohol change rates are used.

Eine dem Computer 13 zugeordnete Bestimmungseinrichtung wertet die gemessenen Daten mittels einer Software aus. Durch vorher tabellarisch festgelegte Werte ist somit ein mathematischer Zusammenhang zwischen den erwähnten Größen herstellbar. Diese Tabellen werden der Bestimmungseinrichtung durch Eintragen zur Verfügung gestellt und die Gärparameter gegebenenfalls aus dem gemessenen Brechungsindex n aufgrund dieser Tabellen berechnet. Die errechneten Werte werden gespeichert, auf einem Ausgabegerät 14 ausgegeben und stehen für weitere Berechnungen und Abschätzungen zur Verfügung.A computer 13 associated determination device evaluates the measured data by means of software. By previously tabulated values thus a mathematical relationship between the mentioned sizes can be produced. These tables are made available to the determination device by entry and, if appropriate, the fermentation parameters are calculated from the measured refractive index n on the basis of these tables. The calculated values are stored on an output device 14 and are available for further calculations and estimations.

Die Messung eines Messzyklus erfolgt, wie gesagt, während des Zurückpumpens des Gärguts mittels der reversierbaren Pumpe 8 zurück in den Gärbehälter 2. Ein solcher Messzyklus wird vorzugsweise alle 5 bis 10 Minuten wiederholt, wobei derart kurze Intervalle zwischen den Messzyklen zu bevorzugen sind, um Ablagerungen von Weinstein auf der Optik, insbesondere in der Weinherstellung, zu reduzieren bzw. zu vermeiden.The measurement of a measuring cycle is, as I said, during the pumping back of the fermentation by means of the reversible pump 8th back to the fermentation tank 2 , Such a measuring cycle is preferably repeated every 5 to 10 minutes, with such short intervals between the measuring cycles being preferred in order to reduce or avoid deposits of tartar on the optics, in particular in winemaking.

Für eine (qualitätsmaximierende) Steuerung der Gärparameter werden diese mit für bestimmte Zeiten festgelegten Werten verglichen. Ein Über- oder Unterschreiten der Werte hat ein Heizen oder Kühlen durch Öffnen der Magnetventile 17 zur Folge, je nachdem, ob das Gärgut zu kühl oder warm ist. Hierdurch wird möglichen Gärstörungen entgegengewirkt und derartige Störungen werden gerade auf der Basis des erfindungsgemäßen Messverfahrens verhindert.For a (quality-maximizing) control of the fermentation parameters, these are compared with values determined for specific times. Exceeding or falling below the values has heating or cooling by opening the solenoid valves 17 depending on whether the digestate is too cool or warm. This counteracts possible fermentation disorders and such disorders are prevented precisely on the basis of the measuring method according to the invention.

Erfindungsgemäß erfolgt mittels refraktometrischer Messung die dis- oder quasikontinuierliche Bestimmung der Konzentration sowohl von Zucker als auch von Alkohol eines Gärgutes. Dies gewährleistet einen regelbaren Gärprozess, hohe Gärsicherheit und maximale Qualität des hergestellten alkoholischen Getränks.According to the invention, the dis- or quasi-continuous determination of the concentration of both sugar and alcohol of a fermentation product is carried out by refractometric measurement. This ensures a controllable fermentation process, high fermentation safety and maximum quality of the produced alcoholic beverage.

Die Zuckergärkurve kann unter Verwendung allgemein bekannter Korrelationen, z. B. in g/l Zucker, in °Oechsle, °KMW, %Brix, °Baumé, %vol alcool probable dargestellt werden.The sugar tarry curve may be determined using well-known correlations, e.g. In g / l sugar, in ° Oechsle, ° KMW,% Brix, ° Baumé,% vol alcool probable.

Die 4 zeigt eine Darstellung zur Reinigung der üblicherweise Probeflüssigkeit führenden Hohlräume und Leitungen mit einer entsprechenden Einrichtung. Die vom Gärbehälter 2 führende Probeleitung 4 ist mit der Messeinrichtung 5 über eine Schnellkupplung 21 verbunden und lässt sich so schnell lösen. Die Reinigungseinrichtung weißt einen Reinigungsbehälter 22 und einen Spülbehälter 23 auf. Beide haben einen Vorratstank 22.1 bzw. 23.1 und einen Verbrauchsflüssigkeitstank 22.2 bzw. 23.2 und sind über entgegengerichtete Rückschlagventilen 22.5, 22.6 bzw. 23.5, 23.6 mit einer gemeinsamen Leitung 22.3 bzw. 23.3 verbunden, die mit der Schnellkupplung 21 von der Messeinrichtung verbindbar ist. Die Rückschlagventile sind so angeordnet, dass aus den Vorratstanks 22.1, 23.1 auch Flüssigkeit nur in die Verbrauchsflüssigkeitstanks 22.2, 23.2 gelangen kann. Der von den Vorratstanks 22.1, 23.1 führende Schlauchzweig ist mit einer tief in den Tank ragenden Entnahmelanze 22.4, 23.4 verbunden. Die Reinigungsflüssigkeit besteht aus einer insbesondere Weinstein lösenden Flüssigkeit, wie Natriumlauge mit einer Konzentration von vorzugsweise 4% Natriumhydroxid, während die Flüssigkeit Wasser, vorzugsweise destilliertes Wasser ist. Der Reinigungsvorgang muss am PC angemeldet werden. An der betreffenden Messeinrichtung 5 blinkt ein rotes LED. Zunächst muss der zum Gärbehälter 2 führende Schlauch 4 abgezogen werden und danach der Schlauch 22.3 zum Reinigungsbehälter 22 angeschlossen werden. Damit das System mit der Reinigungsprozedur beginnen kann, wird ein Drucktaster 25 kurz gedrückt. Die Reinigungsprozedur wird nun gestartet und mit Parametern, die am PC über die Bedienoberfläche eingegeben wurden, durchgeführt. Nach Ende der Reinigungsphase blinkt die rote LED 24 wiederum, was bedeutet, dass nun der Behälter 23 mit der Spülflüssigkeit angeschlossen werden muss. Ist dies geschehen, so wird durch erneutes kurzes Drücken des Tasters 25 dem System mitgeteilt, dass die Spülung gestartet werden kann. Nach Ende des Spülvorganges blinkt die rote LED 24 wiederum. Es muss nun wieder der Gärbehälter 2 über dem Schlauch 4 angeschlossen werden und danach kurz der Taster gedrückt werden. Somit ist die Reinigungsprozedur abgeschlossen und der Normalbetrieb wird wieder aufgenommen.The 4 shows a representation for the cleaning of the sample liquid usually leading cavities and lines with a corresponding device. The from the fermentation tank 2 leading trial lead 4 is with the measuring device 5 via a quick coupling 21 connected and can be solved so quickly. The cleaning device knows a cleaning container 22 and a rinse tank 23 on. Both have a storage tank 22.1 respectively. 23.1 and a consumable tank 22.2 respectively. 23.2 and are via opposing check valves 22.5 . 22.6 respectively. 23.5 . 23.6 with a common line 22.3 respectively. 23.3 connected with the quick release 21 can be connected by the measuring device. The check valves are arranged so that from the storage tanks 22.1 . 23.1 also liquid only in the consumption liquid tanks 22.2 . 23.2 can get. The one from the storage tanks 22.1 . 23.1 leading hose branch is with a projecting into the tank extraction lance 22.4 . 23.4 connected. The cleaning liquid consists of a particular tartar-solubilizing liquid, such as sodium hydroxide with a concentration of preferably 4% sodium hydroxide, while the liquid is water, preferably distilled water. The cleaning process must be registered on the PC. At the relevant measuring device 5 a red LED flashes. First, the must to the fermentation tank 2 leading hose 4 be deducted and then the hose 22.3 to the cleaning tank 22 be connected. For the system to start the cleaning procedure, a pushbutton will be activated 25 pressed briefly. The cleaning procedure is now started and carried out with parameters entered on the PC via the user interface. After the cleaning phase, the red LED flashes 24 turn, which means that now the container 23 must be connected with the rinsing liquid. If this has been done, then by pressing the button again briefly 25 informed the system that the flushing can be started. After the flushing process, the red LED flashes 24 in turn. It must now be back to the fermentation tank 2 over the hose 4 be connected and then briefly pressed the button. Thus, the cleaning procedure is completed and normal operation is resumed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Gärbehälterfermenter
33
Probehahn/VentilSample valve / valve
3a3a
Siebscree
3b3b
Anschlussconnection
3c3c
Auslassoutlet
3d3d
Hahntap
44
Leitungmanagement
4.14.1
Leitungsstückline section
4.24.2
Temperatursensortemperature sensor
4.34.3
Drucksensorpressure sensor
55
Messeinrichtungmeasuring device
5.15.1
Steuereinheitcontrol unit
66
Refraktometerrefractometer
77
DurchflusszelleFlow Cell
7.17.1
Probebehältersample container
7.27.2
Füllstandsensorlevel sensor
7.37.3
AktivkohlefilterActivated carbon filter
88th
Pumpepump
99
Temperatursensortemperature sensor
9a9a
Temperatursensortemperature sensor
1010
Auswerteeinheitevaluation
1111
Funkverbindungradio link
1212
Funkeinheitradio unit
1313
Computercomputer
1414
Ausgabegerätoutput device
1515
Eingabegerätinput device
1616
USVUPS
1717
Magnetventilmagnetic valve
1818
Stromversorgungpower supply
2121
Schnellkupplungquick coupling
2222
Reinigungsbehältercleaning tank
2323
Spülbehälterrinse tank
22.122.1
Vorratstankstorage tank
23.123.1
Vorratstankstorage tank
22.222.2
VerbrauchsflüssigkeitstankConsumption liquid tank
23.223.2
VerbrauchsflüssigkeitstankConsumption liquid tank
22.322.3
Leitungmanagement
23.323.3
Leitungmanagement
22.422.4
Entnahmelanzewithdrawal lance
23.423.4
Entnahmelanzewithdrawal lance
2424
LEDLED
2525
Drucktasterpushbutton
A–QA-Q
Verfahrensschrittesteps

Claims (26)

Verfahren zum Überwachen eines alkoholischen Gärvorganges eines Gärgutes, in einem Gärbehälter (2), wobei automatisch der Brechungsindex (nD) des Gärgutes über den Gärvorgang hin wiederholt mittels eines Refraktometers gemessen sowie aufgrund dieses die Zuckerkonzentration (Z) des Gärgutes zur Gärkontrolle bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Brechungsindex eine Probe des Gärguts aus dem Gärbehälter zu einer ein automatisches Refraktometer aufweisenden Messeinrichtung abgesaugt wird und dass das Gärgut anschließend von der Messeinrichtung (6) zurück in den Gärbehälter (2) gepumpt wird.Method for monitoring an alcoholic fermentation process of a fermentation product, in a fermentation container ( 2 ), wherein automatically the refractive index (nD) of the fermentation over the fermentation process repeatedly measured by a refractometer and on the basis of this the sugar concentration (Z) of the fermentation for fermentation control is determined, characterized in that for measuring the refractive index, a sample of the fermentation product from the fermentation tank is sucked to a measuring device having an automatic refractometer and that the digestate is subsequently removed from the measuring device ( 6 ) back to the fermentation tank ( 2 ) is pumped. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn der Gärung automatisch ein Start-Brechungsindex (nDStart) des ungegorenen Gärguts gemessen wird.A method according to claim 1, characterized in that before starting the fermentation automatically a starting refractive index (nD start ) of the uncooked fermentation product is measured. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des Startbrechungsindex der Zuckergehalt des ungegorenen Gärguts und potentieller Alkoholgehalt nach der Gärung bestimmt werden. A method according to claim 2, characterized in that are determined on the basis of the starting refractive index of the sugar content of the uncooked fermentation product and potential alcohol content after fermentation. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Bereichs der zeitlichen Änderung des Brechungsindex ein Kühlen oder Erwärmen des Gärguts erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that when exceeding or falling below a predetermined range of the time change of the refractive index, cooling or heating of the fermentation takes place. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Messen des Brechungsindex auch die Temperatur gemessen wird und insbesondere eine Temperaturkompensation des gemessenen Brechungsindexes erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature is measured by measuring the refractive index and in particular a temperature compensation of the measured refractive index. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Brechungsindex eine Probe des Gärguts aus dem Gärbehälter abgesaugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for measuring the refractive index, a sample of the fermentation product is sucked out of the fermentation tank. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe des Gärguts aus dem Gärbehälter zu einer ein automatisches Refraktometer aufweisenden Messeinrichtung geführt wird, insbesondere mittels eines Schlauchs (4) aus einem Probehahn (3) oder einer Öffnung des Gärbehälters (2).Method according to one of the preceding claims, in particular according to claim 6, characterized in that the sample of fermentation product from the fermentation tank is guided to an automatic refractometer having a measuring device, in particular by means of a hose ( 4 ) from a sample tap ( 3 ) or an opening of the fermentation container ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gärgut von der Messeinrichtung (6) zurück in den Gärbehälter (2) gepumpt wird, insbesondere mittels eines Schlauches (4) über einen Spund und/oder den Probehahn (3).A method according to claim 1 to 7, characterized in that the fermentation of the measuring device ( 6 ) back to the fermentation tank ( 2 ) is pumped, in particular by means of a hose ( 4 ) via a bung and / or the Probehahn ( 3 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der ermittelten Werte drahtlos über eine Funkeinheit (12) und/oder über eine Steuerleitung (11) an eine Steuereinheit (10) erfolgt.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the transmission of the determined values wirelessly via a radio unit ( 12 ) and / or via a control line ( 11 ) to a control unit ( 10 ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des Brechungsindex bei Strömen der Probe mit zumindest einer Strömungsrichtungskomponente in Richtung der Schwerkraft, vorzugsweise bei Strömen in Richtung der Schwerkraft erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of the refractive index at flows of the sample with at least one flow direction component in the direction of gravity, preferably at flows in the direction of gravity takes place. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe zunächst in einen Probenbehälter gepumpt wird und die Messung bei einem anschließenden Zurückströmen der Probe durch die Messeinrichtung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sample is first pumped into a sample container and the measurement takes place in a subsequent backflow of the sample through the measuring device. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der strömenden Probe überwacht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure of the flowing sample is monitored. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Probeflüssigkeit führende Hohlräume und Leitungen nach Entleerung mit einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt und anschließend mit einer Spülflüssigkeit zum Entfernen der Reinigungsflüssigkeit gespült werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that sample liquid leading cavities and lines are cleaned after emptying with a cleaning liquid and then rinsed with a rinsing liquid to remove the cleaning liquid. Vorrichtung zum Überwachen eines alkoholischen Gärvorganges eines Gärgutes in einem Gärbehälter (2), mit einer Messeinrichtung (5) zur wiederholten automatischen refraktometrischen Messung des Brechungsindexes (n) des Gärgutes und mit einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Zuckerkonzentration (Z) des Gärgutes, gekennzeichnet durch eine reversierbare Pumpe zum Pumpen einer Probe des Gärguts aus dem Gärbehälter und zum Zurückpumpen der Probe in den Gärbehälter durch eine ein Durchflussrefraktometer (6) aufweisende Durchflusszelle (7) einer Messeinrichtung während des Gärvorganges.Device for monitoring an alcoholic fermentation process of a digestate in a fermentation tank ( 2 ), with a measuring device ( 5 ) for repeated automatic refractometric measurement of the refractive index (n) of the fermentation material and with a determination device for determining the sugar concentration (Z) of the fermentation material, characterized by a reversible pump for pumping a sample of the fermentation product from the fermentation tank and for pumping back the sample into the fermentation tank a flow-through refractometer ( 6 ) flow cell ( 7 ) of a measuring device during the fermentation process. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zur Messung des Brechungsindexes ungegorenen Gärguts vor Eintritt der Gärung und die Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Anfangszuckergehalts und einer aufgrund diesem möglichen maximalen Alkoholgehalts des vergorenen Gärguts ausgebildet ist.Apparatus according to claim 14, characterized in that the measuring device is designed for measuring the refractive index of raw fermentation material before the fermentation and the determining device for determining an initial sugar content and due to this possible maximum alcohol content of the fermented fermented. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (10) zum automatischen Vergleich der ermittelten Werte mit vorgegebenen Werten und zum automatischen Beeinflussen der Gärung durch äußeres Einwirken auf das Gärgut, wie Heizen oder Kühlen mittels einer Kühl-/Heizeinheit bei Unterschreiten oder Überschreiten eines vorbestimmten Bereichs der zeitlichen Änderung Brechungsindex des Zuckergehalts und/oder des Alkoholgehalts ausgebildet ist.Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that a control unit ( 10 ) for automatically comparing the determined values with predetermined values and for automatically influencing the fermentation by external action on the digestate, such as heating or cooling by means of a cooling / heating unit when falling below or exceeding a predetermined range of the time change refractive index of the sugar content and / or Alcohol content is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (5) ein Refraktometer (6) aufweist, wobei das Refraktometer (6) als Durchflussrefraktometer mit einer Durchflusszelle (7) ausgebildet ist.Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that a measuring device ( 5 ) a refractometer ( 6 ), wherein the refractometer ( 6 ) as a flow-rate refractometer with a flow cell ( 7 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Gärguts aufweist, vorzugsweise unmittelbar am Refraktometer und dass die Bestimmungseinrichtung zur Temperaturkompensation des gemessenen Brechungsindex ausgebildet ist.Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the measuring device comprises a temperature sensor for measuring the temperature of the fermentation product, preferably directly on the refractometer and that the determination device is designed for temperature compensation of the measured refractive index. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Probehahn (3) des Gärbehälters (2) mittels eines Schlauches (4) mit einer Pumpe (8) verbunden ist, vorzugsweise über einen Zweiwegehahn, wobei die Pumpe insbesondere innerhalb der Messeinrichtung (5) angeordnet ist.Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that a test cock ( 3 ) of the fermentation tank ( 2 ) by means of a hose ( 4 ) with a pump ( 8th ), preferably via a two-way cock, wherein the pump in particular within the measuring device ( 5 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch einen Drucksensor (4.3) in einer Probenahmeleitung (4).Device according to one of claims 14 to 19, characterized by a pressure sensor ( 4.3 ) in a sampling line ( 4 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch einen mit dem Gärbehälter (2) verbundenen Probebehälter (7.1), der vorzugsweise drucklos ist.Device according to one of claims 14 to 20, characterized by a with the fermentation tank ( 2 ) connected sample containers ( 7.1 ), which is preferably depressurized. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Probebehälter (7.1) mit der Durchflusszelle (7) über ein Leitungsstück (4.1) verbunden ist, das zumindest eine Erstreckungskomponente in Richtung der Schwerkraft aufweist, vorzugsweise sich von Probebehälter (7.1) zur Durchflusszelle (7) sich in Richtung der Schwerkraft erstreckt.Device according to one of claims 14 to 21, characterized in that a sample container ( 7.1 ) with the flow cell ( 7 ) via a line section ( 4.1 ), which has at least one extension component in the direction of the force of gravity, preferably of sample containers ( 7.1 ) to the flow cell ( 7 ) extends in the direction of gravity. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch Messung des Brechungsindex bei Rückströmen der Probe aus dem Probebehälter (7.1) durch die Durchflusszelle (7).Apparatus according to claim 21 or 22, characterized by measurement of the refractive index at backflow of the sample from the sample container ( 7.1 ) through the flow cell ( 7 ). Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Probebehälter (7.1) über einen Aktivkohlefilter (7.3) mit der Atmosphäre verbunden ist.Device according to claim 22 or 23, characterized in that the sample container ( 7.1 ) via an activated carbon filter ( 7.3 ) is connected to the atmosphere. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Alkohol- und ggf. Zuckerkonzentrationen (A, Z) mit der Steuereinheit (10), die einen Computer (13) aufweist, durch eine Steuerleitung (11) und/oder eine Funkeinheit (12) zur Bereitstellung von für die Gärführung benötigten Daten in Verbindung steht.Device according to one of claims 14 to 24, characterized in that the determination device for determining the alcohol and possibly sugar concentrations (A, Z) with the control unit ( 10 ), which has a computer ( 13 ), by a control line ( 11 ) and / or a radio unit ( 12 ) to provide data needed for the fermentation guidance. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Reinigungseinrichtung mit einer Reinigungsflüssigkeit und einer Spülflüssigkeit.Device according to one of the preceding claims, characterized by a cleaning device with a cleaning liquid and a rinsing liquid.
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