DE3022848A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von bierschaum - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Bierschaum.
• Die Erdindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Bierschaum, bei dem zunächst durch Eingießen einer bestimmten Biermenge in einen lichtdurchlässigen Meßzylinder Bierschaum erzeugt wird, durch den anschließend Lichtstrahlen auf eine Empfängereinrichtung gerichtet werden, deren Signale in Abhängigkeit der Intensität des ankommenden Lichts sichtbar gemacht werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Messung von Bierschaum mit einem zur Aufnahme einer bestimmten Biermenge vorgesehenen lichtdurchlässigen Meßzylinder, einer Lichtquelle und einer Empfängereinrichtung, die die durch den Meßzylinder geleiteten Lichtstrahlen aufnimmt und der eine Verstärkereinrichtung sowie ein Meßumformer für die Sichtbarmachung der abgegebenen Signale nachgeschaltet sind.
• Aus der Zeitschrift "Brauwelt", Jg. 112, Nr. 48, ist eine fotoelektrische Schaummeßmethode bekannt, bei der die Lichtstrahlen über ein entsprechendes Linsensystem von unten in Achsrichtung durch den Meßzylinder geleitet werden und die durchfallende Lichtintensität mit Hilfe einer Fotozelle gemessen wird. Mit abnehmender Schaumhöhe nimmt die Lichtintensität zu und erreicht im Moment des Aufreißens der Schaumschicht auf der Bieroberfläche ihr Maximum. Anhand der gemessenen Schaumzerfallzeit läßt sich dann die Schaumhaltbarkeit bestimmen. Diese Meßmethode ist für eine umfassendere Qualitätskontrolle jedoch nicht geeignet, da die Messungen sehr zeitaufwendig sind und weder die Schaumbildung noch die Schaumbeschaffenheit meßtechnisch erfaßt werden, die als Bewertungsgrundlage für die Qualitätskontrolle von gleich großer Bedeutung sind wie die Schaumhaltbarkeit.
• Bei einer weiteren bekannten Schaummeßmethode nach Schoberth wird mit Hilfe eines entlang eines genormten Meßzylinders verschiebbaren Ableserings das Schaumvolumen bestimmt, das zusammen mit der Zeit, die bis zum Zusammenbrechen der Schaumkrone und Sichtbarwerden des Bierspiegels vergeht, zur Berechnung eines Schaumhaltigkeitwertes herangezogen wird. Diese Methode ist in dieser Form äußerst unzulänglich, da keinerlei Gleichmäßigkeit der einzelnen Faktoren vorhanden ist und der Zeitpunkt des Aufreißens der Schaumdecke der Beurteilung des jeweiligen Beobachters überlassen bleibt, d.h. im höchsten Maße subjektiv ist. Darüber hinaus erfordert auch diese Methode einen erheblichen Zeitaufwand und ermöglicht keine meßtechnisch erfaßbare Aussage über die Schaumbeschaffenheit, so daß sie für eine schnelle und umfassende Qualitätskontrolle ebenfalls nicht geeignet ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung von Bierschaum der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die ohne großen Zeitaufwand eine meßtechnisch genau erfaßbare Aussage über die Bildung und Haltbarkeit des Bierschaums sowie über seine Beschaffenheit gewährleisten.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Lichtquelle und die Empfängereinrichtung auf einer zur Längsachse des Meßzylinders senkrechten Ebene angeordnet sind, deren relative Lage gegenüber dem Meßzylinder während der Messung verändert wird.
• Mit Hilfe eines in der Höhe entsprechend einstellbaren ersten Schwellenwerts kann auf diese Weise zunächst exakt die Grenze zwischen Bier und Schaumdece bestimmt werden. Mit einem zweiten Schwellenwert wird dann die Grenze bestimmt, wo der feinblasige, gute Schaumanteil in einen Schaum geringerer Dichte mit entsprechend größeren Schaumblasen übergeht, die die senkrecht auftreffenden Lichtstrahlen weniger gut absorbieren als der feinblasige Schaum Anhand dieser beiden Meßwerte läßt sich das Volumen des feinblasigen Schaums ermitteln. Wenn diese Messungen in vorbestimmten Zeitspannen wiederholt werde, ermöglichen die ermittelten Vergleichswerte eine äußerst genaue und praxisnahe Aussage sowohl über die Schaumhaltbarkeit, und zwar bezogen auf die relative Abnahme des guten, sahnigen Schaums, als auch über die Schaumqualität, wobei zwischen der des sahnigen Schaumanteils und der des flockigen Schaumanteils unterschieden werden kann.
• Der flockige Schaumanteil ist für eine qualitätsbezogene Aussage ohne Bedeutung.
• Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung, die im wesentlichen verschiedene Anordnungen der Lichtsender und Lichtempfänger betreffen, sind durch weitere Ansprüche gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Meßvorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 2-2 nach Fig. 1, die jedoch eine etwas geänderte Ausführungsform mit einer Mehrzahl von Lichtempfängern zeigt, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Meßvorrichtung nach Fig. 1 in einer vereinfachten Darstellungsweise, und Fig. 4 ein Schaudiagramm mit Meßdaten über Schaumbildung und Schaumhaltbarkeit.
• Die in Fig. 1 gezeigte Meßvorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, in dem ein Meßzylinder 11, eine Sender-Empfängereinrichtung 12 und eine Antriebseinrichtung 13 angeordnet sind. Der Meßzylinder 11 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, wie z.B. Glas, und weist vorzugsweise ein Volumen von 1,2 1 auf bei einer Höhe von 500 mm und einem Durchmesser von 55 mm. Der Meßzylinder 11 sitzt zweckmäßigerweise in einem mit dem Gehäuse 10 verbundenen Gestell (nicht dargestellt), damit er z.B. zu Reinigungszwecken herausgenommen werden kann. Das Gestell muß derart angeordnet und ausgebildet sein, daß es eine weiter unten zu beschreibende Meßplattform während ihrer Bewegung nicht behindert. Mittig oberhalb des Meßzylinders 11 ist das Gehäuse 10 mit einer kreisrunden Öffnung 14 versehen, in der eine Bierflasche 15 herkömmlicher Bauart mit dem Hals nach unten steckt. Das in den Meßzylinder eingegossene Bier bildet oberhalb der eigentlichen Bierflüssigkeit 16 einen dichten, sah eigen Schaumanteil 17 und darüber einen verhältnismäßig großblasigen Schaumanteil 18.
• Auf einer mit 19 bezeichneten Meßplattform, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Meßzylinders 11 ausgerichtet ist und den Zylinder vorzugsweise umschließt, sind eine Lichtquelle 20 und eine Empfängereinrichtung 21 angeordnet. Die Lichtquelle 20 und die Empfängereinrichtung 21 sind in Bezug auf die Mittelachse des Zylinders 11 zweckmäßigerweise diametral ausgerichtet.
• Die Meßplattform 19 ist entlang des Zylinders 11 verschiebbar und ist zu diesem Zweck endseitig mit einem Laufwerk 22 versehen, das mit seinen Laurädern 23 mit einer Zahnstange 24 in Eingriff steht, dessen Rückseite als Laufschiene ausgebildet ist. Die Zahnstange 24 ist parallel zur Zylinderachse innerhalb des Gehäuses 10 befestigt und weist eine derartige Länge auf, daß die Meßplattform 19 im wesentlichen über die gesamte Höhe des Meßzylinders 11 verschiebbar ist. Der Antrieb der Meßplattform 19 erfolgt über einen auf der Meßplattform befestigten Stellmotor 25, der mit einem Getriebe und einem Antriebsritzel 26 ausgerüstet ist, das mit der Vorderseite der Zahnstange 24 in Eingriff steht. Der Stellmotor 25 wird durch einen Oszillator 27 angesteuert, der über einen von außerhalb des Gehäuses 10 betätigbaren Schalter 28 ein-und ausschaltbar ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Übersetzung des Antriebs so ausgelegt, daß bei jedem Stellimpuls die Meßplattform 19 um 0,5 mm nach oben oder unten wandert. Das Laufwerk 22 ist rückseitig mit einem Anschlag 29 versehen, der mit den beiden Endkontakten 30 und 31 zusammenwirkt.
• Als Lichtquelle kann jeder herkömmliche Lichtsender mit einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich dienen. Wegen der geringeren Umweltbeeinflussung wird jedoch Infrarotlicht oder Laserlicht bevorzugt, das einen schmaleren Spektralbereich und damit eine höhere Lichtstärke aufweist. Zweckmäßigerweise kann der Sender mit Hilfe eines Oszillators (nicht dargestellt) zusätzlich gepulst werden, um die Energiedichte weiter zu erhöhen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Lichtquelle 20 aus einer Infrarot-Diode mit kleinem Öffnungswinkel, deren Lichtstrahlen sich im wesentlichen auf eine waagerechte Schnittebene konzentrier-en Die Pulsfrequenz beträgt ca. 300 Hz. Um die gewünschte-Lichtstrahlenkonzentration zu erhalten, kann der Diode auch eine strichförmige Blende vorgeschaltet werden.
• Die Empfängereinrichtung besteht aus einer möglichst hoch empfindlichen Empfangsdiode 21, die auf den gesendeten Wellenbereich abgestimmt ist und zweckmäßigerweise diametral gegenüber dem Sender 20 auf der Plattform 19 befestigt ist. Auch bei Verwendung von Sendern mit schmalem Spektralbereich oder sogar mit monochromatischem Licht sollte der Empfänger 21 mit einer Blende 32 ausgerüstet sein, die den Querschnitt der ankommenden Lichtstrahlen im wesentlichen auf die Schnittebene beschränkt. Die Blende 32 besteht zweckmäßigerweise aus einem weichen, filzartigen Material, um bei einer flächigen Anlage an der Außenwand des Meßzylinders 11 die bei einer Verschiebung auftretenden Reibungswerte möglichst gering zu halten.
• Zwecks Verstärkung der ankommenden Signale ist der Empfängereinrichtung 12 ein Verstärker 33 nachgeschaltet, der die verstärkten Signale an einen Schreiber 34 weitergibt. Anstelle des Schreibers 34 kann beispielsweise auch ein beliebiger Meßumformer verwendet werden. Der Schreiber 34 wird gleichzeitig auch durch den für den Stellmotor 25 vorgesehenen Oszillator 27 angesteuert.
• Um während der Messung bessere Mittelwerte zu erhalten, kann die Empfängereinrichtung auch aus einer Mehrzahl einzelner Empfänger 35 (Fig. 2) bestehen, die dann zweckmäßigerweise jedoch in gleichen Winkelabständen halbkreisförmig um den Meßzylinder bis zu einer maximalen Bogenlänge von ca. 1800 angeordnet sind. Die Empfangsdioden 35 können dabei sowohl hintereinander als auch parallel geschaltet sein.
• Bei der in Fig. 2 gezeigten abgeänderten Ausführungsform kann selbstverständlich auch die Lichtquelle 20 aus einer Mehrzahl einzelner Sender bestehen die dann zweckmäßigerweise so anzuordnen sind, daß jeweils ein Sender und ein Empfänger in Bezug zur Mittelachse des Meßzylinders im wesentlichen diametral ausgerichtet sind.
• Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Meßvorrichtung, bei der die Sender-Empfängereinrichtung 12 jeweils aus einer Mehrzahl einzelner Sender 36 und Empfänger 37 besteht. Die Sender 36 und Empfänger 37 sind in im wesentlichen gleichen Abständen übereinander an Haltern 38, 39 befestigt, die beidseitig des Meßzylinders 11 aufgestellt sind. Die Sendedioden und Empfängerdioden sind jeweils so geschaltet, daß sie entweder zeitlich nacheinander oder örtlich nach einer festgelegten Zeit mit Hilfe einer elektronischen Schaltung abgefragt werden können. Statt einer Mehrzahl Senderdioden kann auch eine einzelne Senderdiode vorgesehen sein, die dann in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 entlang des Meßzylinders verschiebbar installiert sein muß.
• Bei allen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen kann zwecks Erzielung besserer Mittelwerte der Meßzylinder zusätzlich um seine Mittelachse rotieren. Die Drehzahl muß dabei so bemessen sein, z.B. 10 U/min, daß sie keinen Einfluß auf die Schaumentwicklung ausübt.
• In Fig. 4 ist schließlich ein Schaudiagramm wiedergegeben, wie es durch den Schreiber 34 aufgezeigt wird. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate die Messhöhe. Die obere Kurve a zeigt mit Hilfe des zweiten Schwellenwerts den Verlauf des dichten, sahniger Schaumanteils 17, der nach einer bestimmten Zeit sich vollständig als Bier abgesetzt hat. Die untere Kurve b ist das Ergebnis des ersten Schwellenwerts und gibt die Biergrenze wieder. Der durch die beiden Kurven begrenzte, schraffierte Flächenbereich zeigt den dichten, sahnigen Schsumanteil 17 Nachfolgend wird die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Meßvorrichtung beschrieben. Zu Beginn jeder Messung wird zunächst der Meßzylinder mit kaltem Wasser ausgespült. Einmal pro Woche ist der Meßzylinder mit Chromschwefelsäure zu reinigen. Apparatur und Hände sollen möglichst völlig fett- und seifenfrei zu halten sein, da Fette und Creme Schaumzerstörer sind. Die Temperatur des zu messenden Biers beträgt 200C. Entsprechend ist eine Raum-0 temperatur von ca. 20 C anzustreben. Die Bierflasche wird geöffnet und mit der Mündung senkrecht in die Öffnung 14 gesteckt. Für die verschiedenen Flaschen typen kann zusätzlich auch eine entsprechend veränderbare Halterung eingesetzt werden.
• Zu Beginn der Messung befindet sich die Meßplattform in ihrer untersten Stellung, in der der Anschlag 29 an dem unteren Kontakt 30 anliegt. 60 Sekunden nach Einschenkbeginn wird die Plattform durch Betätigung des Schalters 28 in Bewegung gesetzt. Durch Einstellung der Sender-Empfängereinrichtung 12 auf einen ersten Schwellenwert wird zunächst die Grenze zwischen dem flüssigen Bier 16 und dem feinblasigen Schaumanteil 17 ermittelt, wobei die betreffende Höhe in mm mit Hilfe der vom Oszillator 27 stammenden Impulse festgelegt ist. Der zweite Schwellenwert wird dagegen in der Regel zu Beginn der Messung erst am Ende der Schaumkrone erreicht, da sich zunächst noch kein flockiger Schaum abgesetzt hat. Erst nach Ablauf einer bestimmten Zeit läßt sich dann die Grenze zwischen dem abgesetzten, sahnigen Schaumanteil 16 und dem flockigen Schaumanteil 17 mit Hilfe des zweiten Schwellenwerts ermitteln. Die Meßplattform 19 wandert stufenlos solange weiter nach oben, bis sie auf den Endkontakt 31 trifft. Danach fährt die Meßplattform in ihre Ausgangsstellung zurück.
• Dieser Meßvorgang wiederholt sich nach einem festgelegten Zeitplan,z.B. im Abstand von 3 Minuten. Vorzugsweise werden die einzelnen Meßfahrten über eine Uhr automatisch gesteuert. Die Messungen werden solange wiederholt, bis der Weg zwischen den beiden Schwellenwerten null wird. An dieser Stelle treffen die beiden Kurven a und b aufeinander, wodurch angezeigt wird, daß kein Sc-haum mehr vorhanden ist.
• Um bei verschiedenen Biersorten Vergleichswerte zu erhalten, kann eine vorherige Eichung der Meßvorrichtung mit Hilfe eines Eichzylinders mit einer festgelegten Lichtdurchlässigkeit zweckmäßig sein.

Claims (13)

1. Patentansprüche S Verfahren zur Messung von Bierschaum, bei dem zunächst durch Eingießen einer bestimmten Biermenge in einen lichtdurchlässigen Meßzylinder Bierschaum erzeugt wird, durch den anschliessend Lichtstrahlen auf eine Empfängereinrichtung gerichtet werden, deren Signale in Abhängigkeit der Intensität des ankommenden Lichts sichtbar gemacht werden, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Lichtquelle und die Empfängereinrichtung auf einer zur Längsachse des Meßzylinders senkrechten Ebene angeordnet sind, deren relative Lage gegenüber dem Meßzylinder während der Messung verändert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Lichtquelle und die Empfängereinrichtung mit Hilfe einer Meßplattform entlang des Meßzylinders verschoben werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Lichtquelle und die Empfängereinrichtung jeweils aus einer Mehrzahl einzelner Dioden bestehen, die beidseitig entlang des Meßzylinders angeordnet sind und zeitlich nacheinander oder örtlich nach einer festgelegten Zeit abgetastet werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der Meßzylinder während der Messung um seine Längsachse rotiert.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Lichtquelle während der Messung gepulst wird.
6. 6. Vorrichtung zur Messung von Bierschaum mit einem zur Aufnahme einer bestimmten Biermenge vorgesehenen Meßzylinder (11), einer Lichtquelle (20) und einer Empfängereinrichtung (21), die die durch den Meßzylinder (11) geleiteten Lichtstrahlen aufnimmt und der eine Verstärkereinrichtung (33) sowie ein Meßumformer (34) für die Sichtbarmachung der ankommenden Signale nachgeschaltet sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtquelle (20) und die Empfängereinrichtung (21) auf einer zur Längsachse des Meßzylinders (11) senkrechten Ebene angeordnet sind, deren relative Lage gegenüber dem Meßzylinder (11) veränderbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Empfängereinrichtung (21) aus einer Mehrzahl einzelner Dioden (35) besteht, die in im wesentlichen gleichen Winkelabständen halbkreisförmig entlang der Außenwand des Meßzylinders (11) angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lichtquelle (20) und die Empfängereinrichtung (21) auf einer Meßplattform (19) angeordnet sind, die entlang des Meßzylinders (11) verschiebbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Lichtquelle (20) und die Empfängereinrichtung (21) jeweils aus einer Mehrzahl Dioden (36,37) bestehen, die beidseitig entlang des Meßzylinders (11) übereinander in im wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind und die zeitlich nacheinander oder örtlich nach einer vorbestimmten Zeit abfragbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Empfängereinrichtung (21;35; 37) eine Blende (32) zur Begrenzung des Querschnitts der ankommenden Lichtstrahlen auf eine im wesentlichen zur Längsachse des Meßzylinders (11) waagerechten Ebene vorgeschaltet ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lichtquelle (20;36) ein Oszillator vorgeschaltet ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßplattform (19) mittels eines Stellmotors (25) betätigbar ist, der über ein Antriebsritzel (26) mit einer Zahnstange (24) in Eingriff steht.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Meßzylinder (11) um seine Längsachse drehbar ist.