DE2809910A1 - Verfahren zur quantitativen bestimmung von bestandteilen von bier - Google Patents

Verfahren zur quantitativen bestimmung von bestandteilen von bier

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Description

Diessel ChBbH ft Coo, SteTon 1, 3200 Hildesheim-BaTonstedt
D 107 - We/Sc
Verfahren zur quantitatirtn Bestimmung τοπ Bestandteilen τοη Bier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur qnantitatiren Beatiaaung τοη Bestandteilen Tea Bier und/·der Biervürse, bei velche* die linselbestamdteile, naalioh ilkehel, Extrakt eder Vflrse vmd gelBstes Kehlendiexyd eimxela bestiaat verden.
Bei eine» bekannten Verfahren dieser Art erfelgt die Bestiasrang Ten Alkohol und Extrakt durch Refraktometer, alse dvreh Bestiaarnng der nnterschiedliehen Breehxahlen und dmrch Diehteaessmngen, vebei aus beiden Werten die prozentualem Bestandteile ermittelt werden· Zur Bestimmung des Kehlemdiexrds vird das Bier unter Vakuum gesetzt und das Kehlendioxyd aufgrund der so auftretenden Entgasung gemessen.
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Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist es, daß es sehr aufwendig ist und im allgemeinen nur unter Laborbedingungen durchgeführt verden kann. Außerdem liefert das bekannte Verfahren sehr ungenaue Werte, da die Bandbedingungen, trie Druck- und Temperaturschwankungen, in die Meßwerte eingehen und diese beeinflussen. Schließlich hat das bekannte Verfahren den Nachteil, daß es keine Durchflußmessung, also keine sogenannte In-line-Messung gestattet.
Der Erfindung liegt demgmäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die obengenannten Nachteile vermieden werden und das bei einfachem Verfahreasgang sehr genaue Meßwerte liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bier mit Infrarotlicht durchstrahlt wird und daß als Meßstrahl tang für den Alkoholbestandteil eine Wellenlänge von 2,9/* bis 3»!/^- den Extrakt oder die Würze eine Wellenlänge v&n. 9,6 Λ bis 9,θ Α. und für den Bestandteil an Kehlendioxyd eins Wellamläiag® vosst 4,2 Λλ bis 4,4 M verwendet wird, wobei dia jeweilig® Infrarotabsorption gemessen und ausgewertet wird.
Mit diesem Verfahren wird erreicht, dsl bei Simlmltumg das? er» findungsgemäß vergesehenen Wellenleagcinfeerolefeo sieh, dia pro a esa imalen Anteile der jeweiligen Bestandteil« sefcu? exakt ©mittslm
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lassen, da sieh die prozentualen Anteile und ihre Absorption innerhalb der obengenannten Wellenlängenbereiche durch definierte Werte ausdrücken. Außerdem ist das Absorptionsverhalten in Infrarotlicht völlig unabhängig von den äußeren Bedingungen, also unabhängig Ton den vorliegenden Drücken und veitgehend unabhängig von den vorliegenden Temperaturen. Es handelt sich außerdem bei de« erfindungsgemäßen Verfahren um eine Methode, die mit unempfindlichen Geräten arbeiten kann und die daher in großem Maßstab einsetzbar ist.
Mit dem erfindumgsgemäßen Verfahren können also ahne Beeinträchtigung des Produktionsherganges bei der Bierherstellung praktisch an jeder Produktionsstelle die Einzelbestandteile des Bieres und/ oder der Würze bestimmt verden. Hierzu ist es nieht, vie bei den bekannten Verfahren erforderlieh, in aufwendiger Weise Proben zu entnehmen und unter Laborbedingungen zu untersuchen, vielmehr können an den erforderliehen Stellen direkte Anzeigen der MeB-verte vorgenommen vordem« Eine gesonderte Überwachung der Geräte sovie geschulte Fachkräfte sind nicht erforderlich.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, venn in die jeveilige Dmrchflußleitung, durch velche das Bier fließt, eine ATR-Zelle (ATB » abgesehväehte Totalreflektion) eingesetzt ist, die von
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der Flüssigkeit umströmt wird und unter Mehrfachreflektion die Messung des Abserptio&sTerhaltens der umströmenden Flüssigkeit ia Durchfloß gestattet· Die eingangs genannten Wellenlängen ändern sieh hierdurch nicht·
Die erfindungsgemäfle Torrichtung kann mit den Mitteln eines bekannten Verfahrens der Infrarotspektroskopie arbeiten, bei welchem Vergleichsmessungen zwischen der zu messenden Flüssigkeit einerseits «ad Wasser andererseits durchgeführt werden, um die über weite Teile des ΙΕ-Bereiches auftretenden starken Absorptionen des Wassers auszuschalten. Die zu messende Flüssigkeit und das Wasser K . sind in zwei Küretten enthalten, wobei bei dem bekannten Verfahren mit relatiT hoher Frequenz τοη der einen auf die andere Kürette umgeschaltet wird, so daß der Differenzwert auswertbar ist. Damit wird das Abserptionsrerhalten ron Wasser praktisch eliminiert. Es werde» hierbei zwei Küretten mit entsprechenden Leitungen benötigt. Bei Anwendung einer ATR-ZeIlβ im Durchfluß wird eine zusätzliche im Querschnitt gleiche Leitung für das Vergleichsmedium Wasser benötigt, welches gesondert zugeführt werden muB·
Besonders rorteilhaft ist es daher, wenn die erfindungsgemäBe Verrichtung Teile einer anderen bekannten Vorrichtung der Infrarotspektroskopie rorwendet, bei welchem zwischen zwei auf die erforderlichem Wellenlängen abgestimmten Filtern umgeschaltet wird» Die
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beiden Filter verden al«· abwechselnd in den Strahlengang gebracht, wobei die Umschaltung ait einer Frequenz Tem etva 100 Hz erfolgt. Hierbei entspricht der eine Filterwert dem oben angegebenen Wellenlängenbereich, der die Bestimmung des prozentualen Anteile* gestattet und der zweite Filtervert entspricht einem Wellenlängenwert, der nach oben oder unten in einem Abstand τοη 1 A- bis 2 A- zu dea oben angegebenen Wellenbereich für die einzelnen Bestandteile liegt. Auf diese Weise wird jeweils der Differenzwert zwischen einen durch den Bestandteilswert vorgegeben·* Maximum und einer daneben liegenden Basis gebildet.
In Abhängigkeit τοα Querschnitt der DurehfluBleitung kann die ΑΤΕ-Zelle, die üblicherweise aus Saphir besteht, quer in die DurehfluBleitung eingesetzt werden, wobei ihre Mittelebene auf dea Durchmesser des Querschnittes der DurehfluBleitung liegt. Sofern nur ATR-ZeIlen bestimmter Größe» zur Verfügung stehen oder um bei großem Durehmessern der DurenfluBleitumgem die ATB-Zellen kleinzuhalten bzw. kleine Zellen Torwemdem zu kSnnen, ist es besonders Torteilhaft, wenn die ATR-Zellon außerhalb der Mittelachse der DurehfluBleitung im diese eingesetzt werdom, also eime Sekante zum Querschnitt der DurchfluBleitung bilden. Auf diese Weise wird erreicht, dai auch relatiT kleine und kurze ATE-Zellen
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in sehr große Durchflußleitungen bei roller Meßgenauigkeit eingesetzt werden können· Letzteres hat außerdem den Vorteil, daß der Durchströequerschnitt der Leitung durch die ATR-ZeIle praktisch nicht beeinträchtigt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand τοη Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert·
Fig. 1 zeigt in scheatatischer Darstellung eine Ausfuhrungsfora einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgeaäßen Verfahrens.
Fig· 2 zeigt in schematischer Darstellung den Querschnitt einer Durchflußleitung Bit eingesetzter ATE-Zeile.
Fig. 3 iat die Ansieht III-III nach Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Ansieht ähnlich Fig. 2 bei einer Durchflußleitung größeren Querschnittes·
Geaäß Fig· 1 ist eine Infrarotliehtquelle 1 rorgesehen, deren Strahlengang 2 dmrch Filter 3 und 4 über eine in eine Durehflußleitung 5 eingesetzte ATR-ZelIe 6 auf eine Fotozelle 7 geführt
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wird. Die τ·η der Fotozelle 7 kommenden und sich entsprechend dem Absorptiensrerhalten änderndes Signale werden über einen Verstärker einer Answerteinrichtumg 9 Kit einer Anzeigeeinrichtung 10 an sich bekannter Konstruktion zugeführt.
Die Filter 3 und 4 werden abwechselnd mit verhältnismäßig hoher Frequenz in den Strahlengang 2 gebracht, wozu sie zweckmäßigerweise um eine Achse 11 drehbar angeordnet sein kennen· Hierbei entspricht der Wert des einen Filters de« Wellenlängenbereich der Meßstrahlung, während der Vert des anderen Filters von diesem Wellenlängenbereich nach oben oder unten um einen Betrag zwischen 1 u bis 2 ^- abweicht. Damit wird der Differenzwert zwischen dem durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Wellenlängenbereich gegebenen Meßwert für die einzelnen Bestandteile und einer danebenliegenden Vergleichsbasis gebildet, so daß in der Aufzeichnung auftretende und die Ermittlung der prozentualen Anteile ermöglichende Maxima leicht erfaßbar sind.
Fig· 2 zeigt in schematiseher Darstellung die Anordnung dor ATR-ZelIe 6 auf dem Durchmesser des Querschnittes der Durchflußleitung 5· Die ATB-Zelle 6 ist hierbei so in die Durchflußleitung eingesetzt, daß ihre Ein- und Auetrittsflächen 12 und 13 außerhalb der Leitung liegen. Im übrigen werden die Flächen der ATR-Zelle von der Flussig-
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keit 14 umströmt.
Der Strahlengang 2 nach den Filtern 3 und 4 tritt im Bereich der Fläche 12 in die ATR-ZelIe ein, wird in dieser mehrfach (üblicherweise 2f>mal) reflektiert und tritt durch die Fläche 13 wieder aus. Auf diese Weise läßt sich eine sehr genaue Messung in Durchfluß durchführen.
Fig. 3 ist die Ansicht III-III nach Fig. 2 und läßt die aus der Durchflußleitung herausragenden Ein- und Austrittsflächen 12 und der ATE-ZeIle 6 erkennen.
Fig. 4 ist ein· Ansicht ähnlich Fig. 2 hei einer anderen Ausführungsfon. Hier ist die ATR-Zelle 6 in «ine Durchflußleitung 15 größeren Querschnittes eingesetzt, und zwar derart, daß sie eine Sekante zum Querschnitt der Durchflußleitung bildet. Auch hei dieser Anerdnung liegen die Eim- und Austrittsflächen 12 und 13 der ATR-Zelle außerhalb und es wird die ATB-Zelle beidseitig τβη der Flüssigkeit 14 umströmt. Gleichwohl kann trotz des relatir großen Querschnittes der Durchflußleitung 15 eine relatrr kleine und kurze ATB-Zelle unter Beibehaltung der Teilen Heßgenauigkeit rerwendet werdeno Außerdem wird der Durehstromquerschnitt der Durchflußleitung 15 bei dieser Anordnung weniger beeinträchtigt als
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wenn die ΑΤΕ-Zelle auf dem Durchmesser d es Querschnittes der Durchflußleitung angeordnet väre.
Für die erfindungsgemäß vorgesehenen drei Wellenbereiche werden jeweils drei Filterpaarungen benötigt, die auswechselbar eingesetzt werden oder es werden Filter -verwendet, deren Werte sich im Bahnen der oben angegebenen Bereiche kontinuierlich verändern lassen.
Besonders gute Meßergebnisse lassen sich erzielen, wenn als Meßstrahlung für den Alkoholbestandteil eine Wellenlänge von 3,0a und für den Bestandteil von Kohlendioxyd eine Wellenlänge von 4,27/£* verwendet wird.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    l,') Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Bestandteilen von Bier und/oder Bierwürze, bei welchem die Einzelbestandteile, nämlich Alkohol, Extrakt oder Würze und gelöstes Kohlendioxyd einzeln bestimmt verden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bier «it Infrarotlieht durchstrahlt vird und daß als MeBstrahlung für den Alkoholbestandteil eine Wellenlänge von 2,9 c- bis 3,1/4- für den Extrakt oder die Würze eine Wellenlänge von 9,6 A- bis 9,8 /c und für den Bestandteil an Kohlendioxyd eine Wellenlänge von 4,2 /U- bis k,kA verwendet vird, wobei die jeweilige Infrarotabsorptiem geaeasen und ausgewertet wird·
    Verrichtung zur Brnrehführmag d«@
    nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? daß ist die jeweilige
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    Durchflußleitung (5), durch welche das Bier fließt, eine ATB-Zelle (6) (ATB » abgeaehvächie Totalrefelktion) eingesetzt ist, die τοη der Flüssigkeit (14) umströmt wird und die mit dar Maßstrahlung (2) beaufschlagt wird, vobei der ATB-Zelle (6) eine Auswerteinrichtung (7 bis 10) nachgeschaltet ist.
    3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur VergleichsMessumg mit Wasser eine zweite Durchflußleitung für Wasser mit einer zweiten ATB-Zelle vorgesehen ist.
    4. Vorrichtung mach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    in devi Strahlengang (2) Tor der ATB-Zelle zwei Filter (3t*) angeordnet sind, die abwechselnd in den Strahlengang bringbar sind, wabai der eine Filterwert dem Wellenlängenbereich der Meßstrahlmng entspricht, während der andere Filterwert τοη diesem Wert zwischen 1/^ bis 2 &- abweicht.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadmrch gekennzeichnet, daß die Umschaltung zwischen den beiden Filtern (3*4) mit einer Frequenz Tan etwa 100 Hz erfolgt.
    6. Vorrichtung naeh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
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    die ATR-Zelle (6) quer in die Durchflußleitung (5) eingesetzt ist, wobei ihre Mittelebene auf dem Durchmesser des Querschnittes der Durchflußleitung (5) liegt.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ATR-Zelle (6) außerhalb der Mittelachse der Durchflußleitung (15) in diese eingesetzt ist und damit eine Sekante zum Querschnitt der Durchflußleitung (lfj) bildet.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    als Meßstrahlung für den Alkoholbeetandteil eine Wellenil länge von 3»0 ^ und für den Bestandteil von Kohlendioxyd
    eine Wellenlänge von 4,27/4. verwendet wird.
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