DE2331231A1 - Untersuchungsvorrichtung, insbesondere zur feststellung der kolloidalen stabilitaet bei einer fermentierten fluessigkeit - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. lfliTLfi · UR. UER. NAT. K. HOFFMANN

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O-eOOOMONCHENSI - ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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G.I.E. ( Groupement d'lnteret Economique) TEPRAL in Charapigneulles/Frankreich

Untersuchungsvorrichtung, insbesondere zur Feststellung der kolloidalen Stabilität bei einer fermentierten Flüssigkeit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Untersuchungsvorrichtung, insbesondere zur Bestimmung der kolloidalen Stabilität einer fermentierten Flüssigkeit, wie Bier.

Um die gewünschte Klarheit einer fermentierten Flüssigkeit - insbesondere Bier - beim Verbraucher solange wie möglich aufrechterhalten zu können - d.h. um die kolloidale Stabilität zu gewährleisten - ist es notwendig, das Bier einer Stabilisatxonsbehandlung auszusetzen. Man kennt bereits verschiedene Faktoren, welche die kolloidale Stabilität von Bier nachteilig beeinflussen, wobei

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einer dieser Faktoren der von der Hauptvergärung her gelöste Sauerstoff ist, während ein anderer Faktor die Anwesenheit von schweren Metallionen - wie Cu , Fe ,Sn ist. Diese Faktoren führen zum vorzeitigen Auftreten von Trübungen.

Um eine Voraussage bezüglich der kolloidalen Stabilität von Bier machen zu können,sind bereits verschiedene, relativ schnell durchzuführende Steuerverfahren vorgeschlagen worden. Das erste besteht in einer getrennten Schätzung des Vorhandenseins der beiden Vorläufer von Trübungen - nämlich bestimmten Proteinen und Tanoiden -, deren Gleichgewicht einen entscheidenden Einfluß auf die Stabilität von Bier hat. Zu diesem Zweck wurde ein Schreiber in Verbindung mit einem Absorptionsmeter gebaut, mit welchem zwei Feststellungen durchgeführt werden können. Die eine Feststellung besteht in der Bestimmung der Empfindlichkeit von ein empfindliches Protein darstellenden Tanin, während bei der anderen Messung die Konzentration von Tanoiden bestimmt wird, welche einen wesentlichen Teil der kompensierten Polyphenole darstellen. Diese Meßeinrichtung- konnte jedoch wegen ihrer sehr hohen Herstellungskosten und ihrer Komplexität nur im Laboratorium verwendet werden, während eine industrielle Verwendung nicht stattgefunden hat.

Ein zweites Verfahren besteht darin, die Konservierungsbedingungen zu verändern, um das Auftreten von Trübungen zu beschleunigen. Man erreicht dies dadurch, daß stabilisiertes Bier während eines Zeitraums von 7 Tagen auf 60⁰C und anschließend während 24 Stunden auf 0 C gehalten wird, während die Normalbiere während 7 Tagen auf 40 C und anschließend während 24 Stunden auf O⁰C gehalten werden. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht jedoch in seiner Dauer von etwa 8 Tagen. Die Meßresultate liegen somit sehr oft erst dann vor, wenn das Bier bereits die Brauerei verlassen hat.

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Es ist schließlich ein drittes Verfahren bekannt, mit welchem bei einer vorgegebenen Temperatur das Auftreten von Trübungen im Bier auf schnelle Weise bestimmt werden kann. Dabei wird die Tatsache ausgenützt, daß die bei niedrigeren Temperaturen auftretenden Trübungen die erste Manifestation einer Instabilität von Bier sind. Bei niedrigen Temperaturen entstehen nämlich hydrogene Bindungen zwischen den Hydroxylgruppen von bestimmten Polyphenolen und Peptidgruppen bestimmter Proteine. Das Prinzip des als Alkoholtest bekannten Verfahrens besteht darin, daß ein geeigneter Alkohol zugesetzt wird, welcher in der Art eines Polyphenols die Wassermoleküle der Proteine bindet und eine Verringerung der Löslichkeit bewirkt, welche umso größer ist, als die Temperatur des Bieres niedrig ist. Dabei genügt ein Zeitraum von nur 40 Minuten bei -8°C, um die Empfindlichkeit von gegenüber kolloidalen Trübungen des betreffenden Biers beurteilen zu können. Die Wirksamkeit dieses Meßprinzips, welches sowohl schnell wie auch einfach ist,hat unter den Brauern zu großem Interesse geführt.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfach bedienbare und robuste Untersuchungsvorrichtung zu schaffen, welche den erwähnten Alkoholtest bei tieferen Temperaturen erlaubt und welche bei relativ niedrigen Herstellungskosten alle Betriebsbedingungen innerhalb der Brauerei berücksichtigt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Kühlbehälter vorgesehen ist, innerhalb welchem die Kühlflüssigkeit auf elektromechanische Weise auf einai bestimmten Wert gehalten ist, und daß an den Kühlbehälter eine bekannte Meßeinrichtung angebaut ist, mit welcher die Trübungen mit Hilfe des Alkoholtests bei niedrigen Temperaturen bestimmbar sind.

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Die Verwendung der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ist zur Bestimmung eines innerhalb eines Biertankes befindlichen Biers nach Behandlung zur Verbesserung der kolloidalen Stabilität geeignet. Die Untersuchung kann systematisch bei jeder Tankfüllung durchgeführt werden, was beim Auftreten von Fehlern eine sehr schnelle Beseitigung der Fehlerursache ermöglicht, weil bis zur Kenntnis des Meßresultates weniger als eine einzige Stunde notwendig ist. Auf diese Weise ist es möglich, aufgrund von Fehlern der Behandlung des Endproduktes bedingte Ausfälle zu vermeiden, welche in vielen Brauereien bisher noch nicht voraussehbar gewesen sind.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht entlang der Linie II-II von Fig. 3,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Kühlbehälter, bei welchem die Abdeckung entfernt worden ist,

Fig. 4 ein schematisches Schaltdiagramm des elektrischen Steuerkreises, und

Fig. 5 ein schematisches Diagramm des Kühlkreislaufes des Kühlbehälters .

Im folgenden soll nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen werden, welche die erfindungsgemäße Untersuchungsvorrichtung zeigt, die zur Bestimmung der kolloidalen Stabilität von Bier verwendet

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werden kann. Diese Untersuchungsvorriehtung weist einen Kühlbehälter 1 auf, in welchem Probenflaschen 2 angeordnet sind, die zusammen mit dem darin enthaltenen Bier und Zusätzen von Alkohol auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden. Die Temperaturschwankungen dürfen dabei nicht größer als 1/10°C sein. Diese Bedingung ist notwendig, um eine genaue Messung von Trübungen durchzuführen, weil die Lösbarkeit der Flocken bei tiefen Temperaturen einen sehr hohen thermischen Gradienten der Größenordnung von 1,5 Einheiten von Formazin pro Grad aufweist. Nachdem festgestellt worden ist, daß die Temperatur innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls erreicht worden ist, werden einzeln die Probeflaschen 2 entnommen und in einer Meßeinrichtung 3 eingesetzt, innerhalb welcher die Trübungen bestimmt werden, wobei diese Meßeinrichtung 3 eine bekannte Vorrichtung ist.

Das große Problem besteht darin, alle Probenflaschen 2 mit Bier bei derselben vorgegebenen Temperatur zu untersuchen. Die Bildung von Trübungen muß auf sehr genaue Weise durchgeführt werden, wobei gleichzeitig die Größe dieser Trübung innerhalb des Meßbereichs der Meßeinrichtung 3 liegen muß. Die Arbeitstemperatur muß ferner relativ niedrig sein, um die Bildung von Trübungen zu beschleunigen.

Im folgenden sei nunmehr auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Der Kühlbehälter 1 weist eine Kammer 4 auf, welche von Isoliermaterialien 5 umschlossen ist. Diese Kammer 4 ist in ihrem oberen Bereich 6 mit einem entfernbaren Gitter 7 verschlossen. Dieses Gitter 7 weist Bohrungen 8 gleichen Durchmessers auf, welche in gleichen Abständen sowohl in Längs- wie auch Querrichtung zueinander angeordnet sind. Durch diese Bohrungen 8 werden die Probeflaschen 2 eingesetzt. Die Mehrzahl von Bohrungen 8 ermöglicht die gleichzeitige Überprüfung mehrerer

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Probenflaschen 2, was im Hinblick auf eine industrielle Verwendung sehr wichtig ist. Aufgrund der gleichen Abstände der Bohrungen 8 nehmen die Probef laschei 2 vorgegebene Positionen 1 ein, wobei sich einander identische Strömungspfade für die Kühlflüssigkeit ergeben, so daß die Probeflaschen 2 sehr ■ gleichmäßig abgekühlt werden. Es ist in diesem Zusammenhang wichtig, daß der Flüssigkeitsspiegel der Kühlflüssigkeit sich auf derselben Höhe wie der. Spiegel des innerhalb der Probeflaschen 2 eingeschlossenen Bieres befindet.

Die Probeflaschen 2 ruhen auf einem doppelten Boden 9, welcher in einem gewissen Abstand von dem eigentlichen Boden 10 der Kammer 4 angeordnet sind. Zwischen dem doppelten Boden 9 und dem eigentlichen Boden 10 ist eine Verdampferplatte 11 angeordnet, mit welcher die innerhalb der Kammer 4 vorhandene Kühlflüssigkeit auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. Um die Homogenität der Temperatur innerhalb der Kammer 4 aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, eine gleichförmige Zirkulation der Kühlflüssigkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck ist in die Kühlflüssigkeit ein Quirl 12 vertikal eingesetzt, welcher von oben her durch einen Motor 13 angetrieben wird. Am unteren Ende 14 des Quirls 12 ist ein Flügel 15 vorgesehen, dessen Form, Neigungswinkel und Anzahl von Flügelblättern 16 vorgegeben ist. Der Flügel 15 rotiert innerhalb eines metallischen Rohrstückes 17, dessen Durchmesser und Höhe geeignet gewählt ist. Die Kühlflüssigkeit wird von dem Flügel 15 angesaugt und durch das Rohrstück 17 nach oben geleitet, von wo sie sich entlang des Flüssigkeitsspiegels ausbreitet. Das metallische Rohrstück 17 weist in seinem oberen Bereich wenigstens eine öffnung auf, durch welche die von dem Flügel 15 angesaugte Kühlflüssigkeit abgegeben wird.

Die Temperatur der Kühlflüssigkeit wird durch ein Quecksilberkontaktthermometer 18 gesteuert, welches auf ein Relais

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wirkt. Dieses Relais 19 steuert wiederum ein Elektroventil 20, welches in dem Kühlkreis eingebaut ist. Dieser Kühlkreis besteht gemäß Fig. 5 aus einem Niederdruckteil 21 und einem Hochdruckteil 22. Der Niederdruckteil 21 enthält alle Elemente zwischen dem Druckentspanner bis zur Ansaugklappe des Kompressors. Der Hochdruckteil 22 besteht hingegen aus den Elementen zwischen der Ansaugklappe des Kompressors bis zum Druckentspanner. Die Anordnung enthält im übrigen einen Kühlventilator 36.

In dem folgenden soll nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen werden, welche das elektrische Schaltschema des Kühlbehälters 1 darstellt. Der elektrische Kreis wird über einem doppelpoligen Schalter 38 vom Netz 37 gespeist. An den ausgangsseitigen Klemmen des Schalters 38 ist eine Anzeigelampe 39 angeschlossen, welche das Vorhandensein einer Speisespannung, anzeigt. Parallel zu dieser Anzeigelampe 39 werden über eine Sicherung 40 mehrere parallele Äste - nämlich ein Quirlmotorast 41 für den Motor 13 und ein Kompressormotorkreis 42 für den elektrischen Kompressor gespeist, wobei letzterer in Serie zu einem Druckschalter 24 angeordnet ist. Ferner ist ein weiterer Ast vorgesehen, innerhalb welchem ein Flüssigkeitsniveauunterbrecher 43 in Verbindung mit einer Anzeigelampe 44 angeordnet sind. Schließlich ist ein weiterer Ast mit der Wicklung 45 des Relais 19 vorgesehen, dessen Klemmen von dem Quecksilberkontaktthermometer 18 überbrückt sind, wobei parallel dazu eine Last 46 angeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, daß wehn bei Kontaktschluß des Thermometers 18 eine Überbrückung der Wicklung 45 stattfindet, ein großer Teil des Stromes nicht über die Wicklung 45 fließt. Mit Hilfe dieser Wicklung 45 wird in Abhängigkeit der Kontakte 47 des Relais 19 ein weiterer Ast gesteuert, innerhalb welchem die Wicklung 48 des Elektroventils 20 angeordnet ist.

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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung ist wie folgt: Zuerst erfolgt Kontaktschluß des Quecksilberkontaktthermometers 18, welches auf das Relais wirkt. Dieses Relais 19 setzt die Wicklung 48 des Elektroventils 20 unter Strom, welche innerhalb des Hochdruckteils 22 angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß Kühlflüssigkeit der Verdampferplatte 11 zugeführt wird. Bei Zunahme des Niederdrucks bewirkt der Druckschalter 24 ein Einschalten des Kompressors 26. Bei Erreichung der gewünschten Temperatur unterbricht das Quecksüberkontaktthermometer 18 die Stromzufuhr zu dem Relais 19, so daß das Elektroventil 20 keinen Strom mehr erhält. Demzufolge wird der Kreislauf der Kühlflüssigkeit unterbrochen. Der Kompressor 26 entleert demzufolge die Verdampferplatte, worauf durch Abnahme des Niederdrucks der Druckschalter 24 die Stromzufuhr zu dem Kompressor 26 unterbricht. Diese Arbeitsweise ist zyklisch.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   .J Untersuchungsvorrichtung, insbesondere zur Bestimmung der kolloidalen Stabilität einer fermentierten Flüssigkeit, wie Bier, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlbehälter (1) vorgesehen ist, innerhalb welchem die Kühlflüssigkeit auf elektromechanische Weise auf einem bestimmten Wert gehalten ist, und daß an den Kühlbehälter (1) eine bekannte Meßeinrichtung (3) angebaut ist, mit welcher die Trübungen mit Hilfe des Alkoholtests bei niedrigen Temperaturen bestimmbar, sind.
2. 2. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß der Kühlbehälter (1) eine von Isoliermaterial (5) umschlossene Kammer (4) aufweist, welche in ihrem oberen Bereich mit einem entfernbaren Gitter (7) versehen ist, innerhalb welches sowohl in Längsrichtung wie auch in Querrichtung in gleichen Abständen Bohrungen (8) gleichen Durchmessers angeordnet sind, innerhal>welcher die die zu überprüfende Flüssigkeit enthaltenden Probenflaschen (2) einsetzbar sind, wobei einander identische Kanäle gebildet sind, durch welche die Kühlflüssigkeit zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperatur der einzelnen Probeflaschen (2) führbar ist.
3. 3. Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter (1) in einem gewissen Abstand von dem eigentlichen Boden (10) einen doppelten Boden (9) aufweist, auf welchem die einzelnen Probeflaschen (2) aufsetzbar sind, wobei die Position des doppelten Bodens (9) im Vergleich zum Flüssigkeitsspiegel der Kühlflüssigkeit durch den Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Probeflaschen (2) bestimmt ist, welcher auf dieselbe Höhe wie der Flüssigkeitsspiegel der Kühlflüssigkeit eingestellt ist.

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4. 4. Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kühlbehälters (1) zusätzlich ein von einem Motor (13) angetriebener Quirl (12) vorgesehen ist, dessen unteres Ende (14) mit einer die Kühlflüssigkeit ansaugenden Flügel (15) versehen ist, wobei der Quirl (12) in Verbindung mit einem metallischen Rohrstück (17) vorgegebenen Durchmessers und Höhe zusammenwirkt, an dessen oberem Ende wenigstens eine öffnung für die Abgabe der von unten her durch die Flügel (15) angesaugten Flüssigkeit vorgesehen ist.
5. 5. Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder

   4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlbehälter (1) eine Verdampferplatte (11) aufweist, welche zwischen dem eigentlichen Boden (10) und dem doppelten Boden (9) angeordnet ist, wobei die Verdampferplatte (11) mit einem Kontaktthermometer (18) verbunden ist, durch welches ein Relais (19) steuerbar ist, das auf den Speisekreis mit einem Elektroventil (20), einem Druckschalter (24), einem Kompressor (26) , einem Kondensator (28) , einer Sammelflasche (30), einer Anzeigelampe (32), einem Filter (33) , einem Entspanner (34) und einem Kühlventilator (36) wirkt, wodurch die innerhalb der Kammer (4) des Kühlbehälters (1) vorhandene Kühlflüssigkeit auf einer vorgegebenen Temperatur haltbar ist.
6. 6. Untersuchungsvorriehtung nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, daß zusätzlich ein Speisekreis vorgesehen ist, an welchem der Temperatursteuerkreis mit dem Kontaktthermometer (18) und dem Elektroventil (20) angeschlossen ist, und daß der Speisekreis einen aus dem Kompressor

   (26) und einem Druckschalter (24) bestehenden Kompressorast

   (42) und einen Ast mit einem Flüssigkeitsniveauunterbrecher

   (43) für den Flüssigkeitspiegel innerhalb der Kammer (4) und einer Anzeigelampe (44) aufweist.

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