WO2017076651A1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines fermentationsprozesses - Google Patents

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WO2017076651A1
WO2017076651A1 PCT/EP2016/075177 EP2016075177W WO2017076651A1 WO 2017076651 A1 WO2017076651 A1 WO 2017076651A1 EP 2016075177 W EP2016075177 W EP 2016075177W WO 2017076651 A1 WO2017076651 A1 WO 2017076651A1
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gas
fermentation
pressure
amount
tank
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PCT/EP2016/075177
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French (fr)
Inventor
Konrad MÜLLER-AUFFERMANN
Original Assignee
Krones Ag
Technische Universität München
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C13/00—Brewing devices, not covered by a single group of C12C1/00 - C12C12/04
    • C12C13/02—Brew kettles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/003—Fermentation of beerwort
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00—Fermentation processes for beer
    • C12C11/003—Fermentation of beerwort
    • C12C11/006—Fermentation tanks therefor

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a fermentation process.
  • in-line gauges e.g., density measurements, optical measurements in the fluid, etc.
  • in-line gauges e.g., density measurements, optical measurements in the fluid, etc.
  • their implementation is usually dispensed with.
  • the object of the present invention is therefore to provide a simple method and a simple device for monitoring a fermentation process, with which the fermentation process can be determined individually and in real time in a cost-effective manner, hygienically.
  • the pressure in a fermentation tank is measured via a first pressure gauge.
  • a preset target pressure is set in dependence on the measured pressure p MeS s via a control valve, via which gas escapes from the fermentation tank.
  • the amount of gas which escapes in a time interval ⁇ t is determined via the number of valve openings and / or the valve opening duration and / or the valve opening degree (eg corresponding to an opening cross section of the valve). The result is a simple, non-contact (not directly in contact with the fermentation medium) method with which the fermentation process can be determined individually and in real time.
  • microorganisms release gases, such as carbon dioxide, which can be diverted and optionally further processed.
  • gases such as carbon dioxide
  • the quantitative detection of the amount of gas or gas volume allows conclusions about the microbial conversion rates.
  • alcoholic fermentation for example:
  • the quantitative recording and evaluation of the fermentation gas here the C0 2 thus provides an easy way to monitor the process and control it as needed.
  • control valve is understood here to mean a controllable valve which can be actuated as a function of the measured pressure for setting a desired pressure.
  • control valve can be so controlled for example by a control / regulating device that, when the measured pressure p measurement> p n (or p M _SS> Psoii) the valve is opened as long as So until PMess ⁇ Po TM (or p MeS s Pcrenz), where p is less than or equal Renz G p So ii.
  • control algorithm may also be predetermined such that when p MeS s ä Psoii (or PMess> Psoir), the valve for a predetermined period of time is opened.
  • the methods described above, for example, are particularly well suited for a two-point control.
  • it is also possible to open the control valve via a multi-point control with different valve opening degrees such that p MeS s Psoi
  • the amount of gas can either be determined mathematically in a simple manner or via corresponding stored values which can be assigned to the number of valve openings and / or valve opening duration and / or the valve opening degree and have been determined beforehand preferably by an alibration process.
  • the gas quantity detection can now be carried out in a simple manner via the control and / or regulation or actual actuation of the control valve, without the device having to be retrofitted in any way.
  • the present invention can thus be retrofitted without effort in already existing systems.
  • the extract degradation (see formulas page 2) can be determined or statements made about the course of the process.
  • the detected amount of gas can also provide information about the state of the culture organisms and / or be used, for example, to improve cooling processes and / or gas recovery.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are suitable both for fermentation and for storage.
  • the gas quantity detection according to the invention should be used for the main fermentation phases in which a large part of the fermentable substrate content is metabolized.
  • the Regelventi! For example, controlled by control signals from a control / regulating device, wherein the control / control device conducts signals corresponding to the control signals, to a calculating device, which determines on the basis of these signals, the amount of gas leaked in a time interval Et.
  • a control / regulating device wherein the control / control device conducts signals corresponding to the control signals
  • a calculating device which determines on the basis of these signals, the amount of gas leaked in a time interval Et.
  • the number of valve ports or the valve opening duration or the valve opening degree can be determined in different ways, for example also indirectly through changes in pressure in the tank (waste of PM. SS to a pressure ⁇ Pürenz), that changes in the pressure on the high pressure side or but also via appropriate signals from the corresponding control valve.
  • the amount of gas leaked can be determined inexpensively and reliably, without the need for complicated special designs, whereby commercially available components can be combined which make the functionality according to the invention possible.
  • the minimum requirement is only a pressure measurement (p.sub.1 preferably in the tank and a controllable gas release valve.) Which other parameters are included in the calculation differs individually.For example, at least one of the following parameters can be used to determine the gas quantity determined, in particular measured:
  • the temperature Ti of the gas and / or the liquid in the fermentation tank (the temperature of the liquid in the tank can be used to determine the gas temperature, since the temperatures should be the same),
  • the product-specific characteristics eg beer grade, pH value, pitch cell count, original wort content
  • the amount of gas is determined by the following formulas:
  • the amount of gas can be determined, so that the invention should not be limited to a specific calculation.
  • the amount of gas escaped in an interval At can be determined.
  • a known valve opening degree e.g. be determined at known pressures on the low and high pressure side, how much gas per time At escape.
  • the leaked gas quantity or the discharged gas volume can be determined, for example, the number of pressure drops and the degree of the pressure drop (Ap, for example, between a first measurement value PM_ SS I and a subsequent conditional due to a valve opening minimum measured value p Me ss 2) by a Invoice is taken into account.
  • a separate detection of the valve openings, for example, a signal detection of the control valve is thus not necessarily obligatory.
  • a particular pressure program is selected for driving the control valve, i. generates a specific pressure profile (pressure profile as a function of time) in the fermentation tank via the control valve. If e.g. it is determined that the determined amount of gas per At or a value calculated from it is below a certain limit, then it can be concluded that a homogenization of the container contents is necessary. It is then possible, for example, to periodically generate pressure peaks (for example even at the beginning of fermentation and / or after a high-crust phase). Corresponding pressure peaks can be used for targeted container homogenization in an advantageous manner.
  • a corresponding periodic pressure release may e.g. be used to achieve a flotation and thus reduce the yeast cell count or the particle content before filtration (in this case, the remaining tank contents, especially floated yeast and resin or hop-containing foam discarded) or to homogenize.
  • the target pressure p So n can be varied so that the target pressure is not constant, but is adapted, for example, variable over the fermentation process.
  • a staircase-shaped pressure profile is generated, which can be done, for example, such that the implementation of an increased initial target pressure affects the formation of biomass and subsequent depressurization, for example, promotes a flavor influencing by Gasauswaschvone.
  • the detection of the already formed total gas quantity or a gas quantity formed in an interval At or a course (eg gradient) of a compensation function or interpolation function for the formed or evolved gas amount per time can be used to control the fermentation process, in particular to set a suitable pressure profile, the control then controls the control valve for a period of time accordingly. It can therefore be stored several corresponding pressure profile programs, in which case a suitable program is selected and run several programs in a row depending on each detected at different times gas quantities per time.
  • a specific print profile can be set via a specific logic, for example with an if-then link. For example, if it is determined that the amount of gas per time interval, for example per hour, is less than or greater than a certain threshold, then the control parameters may be adjusted accordingly.
  • process steps can be initiated, such as the introduction of gas into tanks for homogenization and / or initiation of tank cooling and / or the complete or partial tempering of the tanks and / or stirring methods and / or dosages of any kind and / or the removal of substances (such as hops, hop products, stabilizers, sediments, raw, ground, Auxiliaries and / or consumables etc.). If it is determined that sufficient extraction degradation has occurred, for example, a predetermined pressure for carbonation can be set.
  • process optimisations such as the initiation of C0 2 recovery can be optimized. This enables optimized process control.
  • case-specific calculations for example, the degree of gas binding, the product character (eg pH values, original wort, nutrient and / or Organmengenhalte, nutrient levels, etc.) and / or individually dependent process parameters - such as the height to diameter ratio of the liquid column static or variable in the Calculation and evaluation are included.
  • the product character eg pH values, original wort, nutrient and / or Organmengenhalte, nutrient levels, etc.
  • individually dependent process parameters such as the height to diameter ratio of the liquid column static or variable in the Calculation and evaluation are included.
  • a device for monitoring a fermentation process for beer production in particular for carrying out a method according to at least one of claims 1 to 7 comprises a fermentation tank, a first pressure gauge for measuring the pressure in the fermentation tank and a control valve, via the gas from the fermentation tank for setting a target pressure in Dependence of the measured pressure can be discharged.
  • the pressure gauge is for this purpose preferably on the high pressure side, ie before the control valve provided.
  • calculating means is provided to determine the amount of gas discharged from the fermentor in a time interval ⁇ t, based on the number of the valve openings and / or the valve opening duration and / or the valve opening degree. Thus, the amount of gas can be determined in a simple manner, without additional installations are necessary.
  • the device may include a control device that controls the control valve and sends the signals to the calculation device with regard to the number of valve openings and / or the valve opening duration and / or the valve opening degree.
  • the calculation device can also receive corresponding signals which are not control signals for the control valve, but have been determined via a pressure change, wherein, for example, a pressure drop ⁇ , indicates a Veniiiö réelle. Thus, it can be determined that the valve has opened and also how long it has been open (valve closes at pressure minimum).
  • the calculator determines the amount of gas that has escaped in the time interval ⁇ t based on corresponding signals and the stored formula-based logic.
  • the signals of the controller can be effectively used to also determine the amount of gas. The corresponding thing is extremely easy to accomplish.
  • the device comprises an evaluation unit which evaluates the gas quantity determined by the calculation device.
  • the evaluation unit can also be integrated in the calculation device or designed as a unit.
  • the degree of conversion of the substrate, the amount of extract, the amount of alcohol formed, the amount of sugar decomposed and the formation of organisms and / or the course of further fermentation by-products and the degree of purity or the composition of the particular amount of gas. the fermentation gases are determined.
  • the pressure profile can then also be adjusted as described above, for example, or other functional elements of the device can also be activated.
  • the evaluation unit is connected to the control / regulating device, wherein depending on the specific amount of gas that has escaped during the time interval At, signals are passed from the evaluation to the control device, which adjust the control parameters.
  • the evaluation unit prefferably be connected to a display such that the variables determined on the basis of the detected gas quantities per time are displayed and, in particular, action recommendations are determined and / or displayed and / or automatically taken. Then the operator can manually change the control parameters for the control valve and / or select a corresponding program or initiate certain processes in accordance with these recommendations for action.
  • the evaluation unit can also generate signals which control further functional elements of the device, such as, in particular, a cooling device and / or device for introducing gas into the tank and / or a device for the complete or partial temperature control of the tanks and / or device for stirring processes and / or the dosage and / or the removal of substances such as hops, hop products, stabilizers, aroma-carrying substances, sediments and, for example, other raw materials, basic supplies, auxiliaries and / or consumables.
  • a cooling device and / or device for introducing gas into the tank and / or a device for the complete or partial temperature control of the tanks and / or device for stirring processes and / or the dosage and / or the removal of substances such as hops, hop products, stabilizers, aroma-carrying substances, sediments and, for example, other raw materials, basic supplies, auxiliaries and / or consumables.
  • process optimizations such as the initiation of a C0 2 recovery can be optimized.
  • the device comprises at least one of the following measuring devices, which are connected to the calculation device, and via whose measured values the gas quantity can be determined even more accurately: first temperature meter in front of the control valve (high pressure side) for determining the gas temperature, second pressure gauge after the control valve (low pressure side) , second temperature meter after the control valve ⁇ low pressure side), device for level measurement in the tank.
  • a plurality of fermentation tanks are combined in groups, such that the individual exhaust pipes are combined in a common exhaust pipe, and the discharged gas is determined for a plurality of tanks, wherein at least one measuring device is provided in the common exhaust pipe for all tanks.
  • a corresponding grouping is particularly simple and inexpensive, since, for example, a measuring device can be used for several tanks. It is also possible that the respective control valves several tanks are connected to a common control / regulating device, which simplifies the device as a whole.
  • the fermentation monitoring according to the invention enables, for example, an optimized and energy-saving process management, by using the knowledge gained so that e.g. Cooling e.g. can not be made simultaneously by different tanks and / or can be predicted, whereby units such as refrigeration systems and / or pumps designed and / or operated optimized performance.
  • gas recovery plants such as CO 2 recovery plants.
  • the evaluation unit can have an input option to enter initial values or initial values that can be taken into account in the evaluation. For example, as initial value, the initial extract content, the cell number, the filling volume in the fermentation tank, the fill levels to liquid surface ratio and the aeration rate and / or other recipe or quality-relevant parameters can be entered. In addition, the desired tion profile, the prevailing and / or desired gas saturation pressure or the gas binding amount and / or other technological parameters manually and / or automatically entered and thus taken into account eg in calculations.
  • the method of the invention can be determined on the basis of the determined amount of gas which was discharged in the time interval At, in particular by comparison with pre-set comparative values, in which phase the fermentation process is currently, in particular whether he is in a fermentation start phase A and / or in a fermentation-intensive phase B and / or in a slowed fermentation phase C and / or whether the fermentation has already taken place sufficiently that only a sugar content of 1 to 3 ° PIato for final fermentation is present.
  • the system can then, for example, immediately independently initiate a tank cooling and, for example, close the control valve, so that a sufficient carbonization in the product is guaranteed maximum efficiency. In this example, the while the up to this time the entire fermentation process At G otal discharged gas amount considered.
  • the cooling capacity per time (corresponding to the amount of heat removed for cooling the fermentation process) is determined and / or a corresponding proportional value and / or the weight loss per time. Since in the exothermic fermentation process energy is released and should be cooled, the amount of heat released is proportional to the degree of fermentation and thus a measure of the phase in which the fermentation process is currently located and can thus provide information on the already carried out extract degradation. If necessary, a corresponding calibration can be made in advance. But also the weight loss over time, i. the weight of the tank contents can be determined and taken into account in the evaluation. During fermentation, the weight of the tank contents decreases, whereby the weight loss can also be assigned to an extraction of the extract. The same applies to the change in the filling volume (of the liquid).
  • FIG. 1 shows, roughly schematically, a block diagram according to the present invention.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of a device according to the present invention.
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of a device according to the present invention with several fermentation tanks.
  • FIG. 4 shows a graph showing a calculated sugar content, a calculated alcohol content, a calculated gas quantity, a calculated gas pressure and a real internal pressure in the fermentation tank as a function of time.
  • Fig. 5 shows two displays indicating different control parameters for the control valve.
  • Fig. 6a shows a graph showing the amount of gas, the internal pressure and the multiplication of
  • FIG. 6b shows the graph shown in FIG. 6a with periodically generated pressure minima which are lower than in FIG. 6a.
  • FIG. 7 is a graph showing pressure vs. time with pressure peaks implemented for homogenization.
  • FIG. 8 shows a graph showing the pressure as a function of time, with a staircase-shaped pressure profile.
  • FIG. 2 shows, roughly schematically, a device 1 according to the present invention.
  • the device 1 for monitoring a fermentation process for beer production preferably comprises a fermentation tank 2, which can also be used as a storage tank.
  • the fermentation tank 2 comprises a container, in whose wall the exhaust gas line 7 opens, via which gas generated during the fermentation, in particular C0 2 can escape selectively, such that a certain pressure Psoii can be generated or maintained in the fermentation tank 2.
  • a control valve 5 is installed in the discharge line 7, which via a control / regulating device 6, the below still in Zu- is explained in more detail with Fig. 1, is driven.
  • the device comprises a first pressure gauge 4 for measuring a pressure p MeS s in the fermentation tank 2, and preferably also a temperature sensor 1 1, which may be arranged for example in the tank and / or in front of the control valve 5 on the high pressure side.
  • the device may also include a further pressure gauge 12, which may be arranged, for example, behind the control valve 5 in the discharge line 7.
  • a second temperature sensor 3 may be arranged here after the control valve 5 on the low pressure side.
  • the fermentation tank 2 here further comprises a device for tempering, in particular a cooling device 3.
  • the device may also be a device 14 for introducing, for example, gas and / or liquids and / or other substances and / or for recirculation and / or homogenize and / or separate into the fermentation tank.
  • a device 14 for introducing, for example, gas and / or liquids and / or other substances and / or for recirculation and / or homogenize and / or separate into the fermentation tank.
  • the fermentation tank there is preferably a conically tapering region, at the lower end 15 of which an outflow or inlet is arranged.
  • FIG. 1 shows, roughly schematically, a block diagram according to the present invention.
  • the control valve 5 is controlled by a control / regulating device 6 via corresponding control signals S.
  • the pressure in the fermentation tank 2 is regulated by means of desired / actual value comparison or corresponding control algorithms as a function of the measured pressure pMfsss.
  • the actuator is the control valve.
  • the control and regulating device 6 is connected to a calculation device 8.
  • the controller 6 sends signals to the calculating means 8 corresponding to the control signals s sent to the control valve 5.
  • the calculation means 8 determines the amount of gas which has been discharged via the control valve 5 during a time interval ⁇ on the basis of the corresponding signals, ie, the number of valve openings and / or the valve opening duration and / or the valve opening degree and / or the number of pressure drops / pressure increases.
  • the calculation unit should include the chemical in the fluid, for example, and / or take into account physical-bound C0 2 amount.
  • the pressure p Me ss in the fermentation tank 2 ie on the high pressure side, must be determined in any case. Which other parameters are included in the calculation depends inter alia on the way in which the control valve 5 is controlled or on varying environmental parameters, the product character and / or the accuracy that is expected.
  • the control valve 4 can namely be controlled in different ways. For example, when it is measured that p measurement zp Son, the control valve will be open until pMess ⁇ Plim, where p G rence ⁇ Psoii or equal psoii is. A corresponding control is particularly suitable for a two-point control (valve open or closed).
  • the total amount of gas escaped in the time interval Et can be calculated. But it is also possible that in a calibration step, the amount of gas is measured, which exits per valve opening, in which case the total amount can be calculated on the number of valve openings.
  • the amount of gas evolved per time can be measured via a gas measuring device / flow meter, etc.
  • the control valve 5 is opened for a predetermined period of time, eg one second.
  • the opening degree is proportional to the outgoing flow rate (V / t), which in turn depends on the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side.
  • V / t the outgoing flow rate
  • a formula for the leak rate can be used to calculate in a known manner how much gas escapes per time At.
  • a calibration is possible, wherein the dependent of a pressure in the fermentation tank valve opening degree of a measured escaped amount of gas per time is assigned.
  • control valve can be controlled or controlled in different ways and be calculated or determined in different ways, the amount of gas.
  • the invention is not intended to be limited to any particular regulation or calculation. It is essential that the control / regulating device generates signals via which a calculation device can determine the amount of gas.
  • the calculation device 8 can send the calculated quantity of gas or corresponding signals to an evaluation unit 9, wherein the evaluation unit 9 can also be integrated in the calculation device 8.
  • the evaluation unit determines on the basis of the amount of gas per at least one of the following variables: degree of conversion of the substrate, amount of alcohol formed, amount of sugar produced, the formation of organisms and / or the course of further fermentation by-products, and the degree of purity or composition e.g. the fermentation gases.
  • process initial parameters as shown by the arrow, can be entered into the evaluation unit, for example, manually and / or automatically, such as initial extract content, cell count, filling volume in the fermentation tank temperatures, ventilation rates and recipes etc.
  • the detection of the already formed total gas quantity and / or a gas quantity formed in an interval At and / or a profile (eg gradient) of a compensation function or interpolation function for the formed or evolved gas quantity per time can be used to determine the degree of conversion of the substrate and optionally visualize graphically or in real time individually.
  • a profile eg gradient
  • the biomass formed and other fermentation by-products as a function of time calculated and presented.
  • the Formein described at the beginning of the application after Gay-Lussac or Balling can be used.
  • the calculated amount of gas can also be used to determine the phase in which the fermentation process is currently taking place. According to experience, is formed relatively little gas to fermentation onset (phase A), as the organisms initially adapt to the medium, in this stage, the internal container pressure rises slowly in general, until the desired pressure p So i] ⁇ Spundungstik), for example, here 0 , 5 bar is reached.
  • phase B This is followed by a fermentation-intensive phase B, in which a lot of gas is formed and cell divisions take place increasingly. In this stage, a larger amount of gas is discharged per time than in phase A.
  • the evaluation unit 9 is connected to the control / regulating device 6.
  • a specific pressure profile can be set in the fermentation tank via the control valve. This means that one of several stored pressure profile programs is selected and the valve 5 can be controlled accordingly. But it is also possible to simply adjust individual control parameters accordingly, such as psol l - In this case, for example, as described in connection with FIGS. 6a and 6b, pressure maxima or minima can be generated periodically, wherein the value for the pressure minimum / maximum can be adjusted as a function of the determined gas quantity per time ⁇ t. As is apparent from Fig.
  • the pressure is controlled so that the control valve 5, for example, a certain period of time is opened, so that the pressure just below p So n, here, for example, 0.5 bar, drops, and then over 0.5 bar before the valve opens again. It is also possible that, for example, the pressure is adjusted so that, as described above, pores, is set to 0.4 bar, and upon reaching the pressure of 0.4 bar, the valve closes again until the target pressure reaches psoii is.
  • the pressure fluctuations shown in Fig. 6a for example, in phase B.
  • Fig. 6b shows, for example, the opening duration can be extended, for example, from one second to five seconds or p Gf en- can be reduced. As a result, the pressure drops lower than before, resulting in a larger amplitude, which can lead to a homogenization.
  • the desired pressure can be varied as a function of time - in particular, a stepped pressure profile can be generated, as can be seen, for example, from FIG. 8.
  • a stepped pressure profile can be generated, as can be seen, for example, from FIG. 8.
  • three different pressure levels are generated in four phases, with p So!
  • the pressure profile is in principle variable and can also be lowered periodically or evenly.
  • the control / regulating device 6 receives signals from the evaluation unit 9, but that the evaluation unit 9 is also connected to various functional elements or with their control units.
  • the evaluation unit 9 can output signals that offset and / or initiate various process steps in time, such as the introduction of gas into the tank for homogenization via the device 14 (see FIG. 2) or initiate a tank cooling or else Dosage and / or removal of substances and / or other process influencing operations
  • the fermentation process can take place in be controlled in an ideal way.
  • the fermentation process can thus also be controlled automatically targeted. It can also be issued warning signals when, for example, the fermentation is too slow or too fast.
  • the amount of gas generated per time At decreases unexpectedly.
  • the operator can be informed accordingly via the display 10 or else a recommendation for action can be made, for example for introducing gas via the device 4. Further suggestions can also be displayed or an independent system monitoring can be carried out, in particular for: checking the number of yeast reuse, control of aeration rates, determination and verification of inoculation levels and / or raw raw materials and supplies used.
  • the system can calculate which fermentation stage is currently reached in which tank, for example by comparing the amount of gas per time with corresponding comparison values , Therefore, a prediction can be made as to when the fermentation has ended and subsequent processes be adjusted accordingly, so that, for example, the refrigerant consumption or the refrigeration system can be controlled optimized and / or their performance can be reduced. It can also be optimized by the use of heat or energy storage tanks and / or other energy and efficiency-enhancing measures are taken
  • the intelligence of the computer programs may be constantly, individually e.g. be increased by feeding additional laboratory analysis results.
  • programs with fuzzy logic, correlation calculation programs, analysis planning programs, etc. can be used.
  • other data from measuring equipment can be integrated into such programs, which are then assessed accordingly.
  • the initial sugar content can be determined, so that e.g. the end of the main fermentation and the actual degree of fermentation can be determined better and more automatically.
  • Integration of the biomass delivery device e.g., turbidity measurement and / or volumetric / gravimetric determination
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment according to the present invention.
  • tanks 2a, b, c can be combined to form groups of tanks, such that the individual exhaust pipes 7a, b, c are combined in a common exhaust pipe 7g, and the discharged gas quantity per time ⁇ for several tanks 2a, b, c simultaneously and / or successively determined, wherein at least one measuring device 12, 13 is provided in the common exhaust pipe 7g for all tanks 2a, b, c.
  • the second pressure gauge 12 and the second temperature sensor 13 in the common line 7g available. Vorteühaftate the respective pressure sensors 4a, b, c are then all connected to a common control / regulating device 6, which significantly simplifies the device.
  • the signal transmission of the measured values e.g. in Figure 2, for example from the first and / or second pressure measurement 4,12 and / or the first or second temperature sensor 11, 13 can wirelessly e.g. via a secure network connection.
  • the pressure p MeS s is as described above in the. Fermentation tank 2 measured via the first pressure gauge 4.
  • the pressure in the fermentation tank depends on the measured pressure p M ess and the set pressure p Sol
  • a control device 6 sends signals corresponding to the control signals to a calculation device 8.
  • the calculation device may, for example, be informed about the number of valve openings and / or the valve opening duration and / or the valve opening degree and the inclusion of green formulas (eg according to Balling and or Gay-Lussac including specific adjustment and / or correction functions) determine which amount of gas has been generated or released in a given time interval ⁇ t. As described above, it is then possible, for example as a function of this calculation, to calculate various variables such as, for example, the amount of alcohol formed, the amount of sugar produced, etc., or simply determine at what stage the fermentation process is currently taking place (see, for example, FIG. 1). , It can also be determined whether the fermentation process does not develop as expected, ie that the amount of gas formed per time is below a certain reference value.
  • green formulas eg according to Balling and or Gay-Lussac including specific adjustment and / or correction functions
  • a course of the escaped gas quantity can be determined as a function of the process time, ie a corresponding compensation function or interpolation function can be formed and graphically displayed.
  • the values described above can be displayed on a display.
  • predictions can also be made on the display, for example, when the fermentation process is likely to end and with what product quality - or what product character can be expected.
  • the cooling capacity per time corresponding to the amount of heat removed for cooling the fermentation process or the fermentation tank
  • the cooling capacity per time is determined and / or a correspondingly proportional value and / or weight loss per time and / or a change in the level volume per time.
  • the amount of heat released is proportional to the degree of fermentation and thus a measure of the phase in which the fermentation process is currently taking place and can, for example, also provide information about the extraction already carried out. If necessary, a corresponding calibration can be made in advance. But also the weight loss over time, ie the weight of the tank contents can be determined. During fermentation, the weight of the tank contents decreases, whereby the weight loss can also be assigned to an extraction of the extract. The same applies to the change in the filling volume (of the liquid).
  • heat which is produced during the fermentation process can be removed with the aid of coolants / refrigerants.
  • the temperature is preferably measured in the fermentation tank 2.
  • measuring the temperature in the fermentation tank is understood as meaning either the measurement of the liquid in the fermentation tank and / or of the gas, since these temperatures essentially correspond to one another and can also be derived from one another.
  • a setpoint temperature in the fermentation tank 2 is exceeded, for example, one or more control valves (e) opens, so that the refrigerant / refrigerant carrier can be passed through one or more cooling zones.
  • the refrigerating capacity and the amount discharged by the refrigerant consumption can be included for the evaluation and calculation of the extracting degree.
  • the refrigerant consumption or the valve opening duration of the corresponding control valve and / or the valve opening intervals and / or the Ventileinstellgrad thus provides an additional possibility, the fermentation, preferably individually and preferably non-contact (in particular a measuring device that is not directly in contact with the medium, ie not in the direct contact with the liquid or the fermentation fluid to be fermented in the fermentation tank), to monitor and, if necessary, to control the process accordingly.
  • Such monitoring can be combined with the gas quantity detection and balanced.
  • At least one temperature meter is provided in the fermentation tank or on the high-pressure side, as well as at least one controllable refrigerant valve, the refrigerant consumption being determined in a time ⁇ t.
  • Which other parameters are included in the calculation is individually different.
  • the refrigerant consumption for example, the following additional parameters can be determined:
  • refrigerant and / or coolants, so it is to be understood as a refrigerant carrier.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Fermentationsprozesses bei der Bierherstellung, wobei der Druck in einen Gärtank über einen ersten Druckmesser (4) gemessen wird, ein Solldruck in dem Gärtank in Abhängigkeit des gemessenen Drucks über ein Regelventil (5), über das Gas aus dem Gärtank (2) entweicht, eingestellt wird, wobei die in einem Zeitintervall Δt entwichene Gasmenge über die Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad bestimmt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Fermentationsprozesses
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Fermentationsprozesses.
Fermentationen, insbesondere bei der Bierherstellung, spielen bei der Lebensmittelherstellung eine signifikante Rolle. Daher ist es extrem wichtig, die biologischen Prozesse präzise und regelmäßig zu überwachen, um bei Bedarf schnellstmöglich Maßnahmen in Bezug auf die Prozessteuerung zu ergreifen und eine adäquate RückVerfolgbarkeit zu gewährleisten.
Um eine Kontrolle in Echtzeit zu ermöglichen, können nach dem Stand der Technik derzeit beispielsweise Inline-Messgeräte (z.B. Dichtemessungen, optische Messungen in der Flüssigkeit etc.) in die Tanks integriert werden. Weil diese allerdings kosten- und wartungsaufwändig sind, sich schwer reinigen lassen und nur eine punktuelle Situationserfassung ermöglichen, wird in der Praxis meist auf deren Implementierung verzichtet.
Derzeit erfolgt bei der Biergärung daher (üblicherweise einmal täglich) eine Probenentnahme aus den Fermentationstanks während der Hauptgärphase. Die Proben werden in der Regel subsequent in den betriebseigenen Laboren analysiert und der Extrakt bzw. der Zuckergehalt und pH-Wert sowie oftmals der Alkoholgehalt und der Diacetylgehalt bestimmt.
Anschließend erfolgt eine manuelle Datenübertragung, so dass der Prozess, meist erst Stunden später beurteilt und bei Bedarf eingegriffen werden kann.
Diese Verzögerungen und Ungenauigkeiten, die durch die Probenentnahme, die Probenaufbereitung und die Analyse resultieren, führen dazu, dass die Prozesse derzeit nicht maximal effizient überwacht und gesteuert werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zum Überwachen eines Fermentationsprozesses bereitzustellen, mit denen sich der Fermentationsverlauf individuell und in Echtzeit auf kostengünstige Art und Weise, hygienegerecht ermitteln lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überwachen eines Fermentationsprozesses bei der Bierherstellung wird der Druck in einem Gärtank über einen ersten Druckmesser gemessen. Ein vorab eingestellter Solldruck wird in Abhängigkeit des gemessenen Drucks pMeSs über ein Regelventil, über das Gas aus dem Gärtank entweicht, eingestellt. Es wird die Gasmenge, die in einem Zeitintervall At entweicht, über - die Anzahl der Ventilöffnungen und/oder - der Ventilöffnungsdauer und/oder - dem Ventilöffnungsgrad (z.B. entsprechend einem Öffnungsquerschnitt des Ventils) bestimmt. Es ergibt sich eine einfache, berührungsfreie (nicht mit dem Fermentationsmedium direkt in Kontakt tretende) Methode, mit der sich der Fermentationsverlauf individuell und in Echtzeit ermitteln lässt.
Bei der Fermentation setzen Mikroorganismen Gase, wie Kohlenstoffdioxid frei, die abgeleitet und wahlweise auch weiter verarbeitet werden können. Das quantitative Erfassen der Gasmenge bzw. des Gasvolumens lässt Rückschlüsse auf die mikrobiellen Umsetzungsraten zu. Bei der alkoholischen Fermentation gilt beispielsweise:
1. Nach Gay-Lussac
C6H120$ -> 2C2H5OH + 2C02 + 36 kcal oder in Zahlen 180, 1156 g C6H1206 -> 92, 137 g C2H5OH + 88,018 g C02
2. bzw. nach Balling
2,0665 g Extrakt 1 g Alkohol + 0,11 g Hefe + 0,9565 g C02.
Die quantitative Erfassung und Auswertung des Fermentationsgases, hier des C02 bietet somit eine einfache Möglichkeit, den Prozess zu überwachen und bei Bedarf zu steuern.
Unter Regeiventil versteht man hier ein ansteuerbares Ventil, das in Abhängigkeit des gemessenen Drucks zum Einstellen eines Solldrucks angesteuert werden kann.
Dabei kann das Regelventil z.B. derart von einer Steuer/Regeleinrichtung angesteuert werden, dass, wenn der Messdruck pMess > pSon (oder pM_ss > Psoii) das Ventil solange geöffnet wird, bis PMess < Po™, (oder pMeSs Pcrenz) ist, wobei pGrenz kleiner oder gleich pSoii ist.
Der Regelalgorithmus kann jedoch auch derart vorgegeben sein, dass wenn pMeSs ä Psoii (oder PMess > Psoir), das Ventil für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet wird. Die zuvor beschriebenen Verfahren eignen sich beispielsweise besonders gut für eine Zweipunkt-Regelung. Es ist jedoch auch möglich, das Regelventil über eine Mehrpunkt-Regelung mit unterschiedlichen Ventilöffnungsgraden zu öffnen, derart, dass pMeSs = Psoii- Das bedeutet, dass man nun über die Funktion bzw. Betätigung des Regelventils auf einfache Art und Weise ermitteln kann, wie viel Gas in einem Zeitintervall Δΐ abgelassen wurde. Die Gasmenge kann entweder auf einfache Art und Weise rechnerisch bestimmt werden oder aber über entsprechende abgespeicherte Werte, die der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad zugeordnet werden können und vorab vorzugsweise durch einen alibrierprozess bestimmt wurden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun die Gasmengenerfassung auf einfache Art und Weise über die Steuerung und/oder Regelung bzw. tatsächliche Betätigung des Regelventils erfolgen, ohne dass die Vorrichtung auf irgendeine Art und Weise umgerüstet werden muss.
Die vorliegende Erfindung kann somit ohne Aufwand in bereits bestehenden Systemen nachgerüstet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann also in Abhängigkeit der ermittelten Gasmenge, die in einem Zeitintervall At entwichen ist, z.B. der Extraktabbaugrad (siehe Formeln Seite 2) bestimmt werden, oder Aussagen über den Prozessverlauf gemacht werden. Die erfasste Gasmenge kann auch Aufschluss über den Zustand der Kulturorganismen geben und/oder dazu genutzt werden, um beispielsweise Kühlprozesse und/oder die Gasrückgewinnung zu effektivieren.
Grundsätzlich sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl für die Gärung als auch für die Lagerung geeignet. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Gasmengenerfassung jedoch für die Hauptgärungsphasen eingesetzt werden, in denen ein Großteil des vergärbaren Substratgehaltes verstoffwechselt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Regelventi! z.B. über Steuersignale von einer Steuer/Regeleinrichtung angesteuert, wobei die Steuer/Regeleinrichtung Signale, die den Steuersignalen entsprechen, an eine Berechnungseinrichtung leitet, die auf der Grundlage dieser Signale, die in einem Zeitintervall Ät entwichene Gasmenge ermittelt. Es ist auch möglich, dass die Anzahl der Ventilöffnungen bzw. die Ventilöffnungsdauer bzw. der Ventilöffnungsgrad verschiedenartig bestimmt werden, z.B. auch indirekt über Druckänderungen im Tank (Abfall von PM.SS auf einen Druck < Pürenz), d.h. Änderungen des Drucks auf der Hochdruckseite oder aber auch über entsprechende Signale von dem entsprechenden Regelventil.
Somit kann kostengünstig, und zuverlässig die entwichene Gasmenge bestimmt werden, ohne dass komplizierte Spezialkonstruktionen benötigt werden, wobei handelsübliche Komponenten kombiniert werden können, die die erfindungsgemäße Funktionalität ermöglichen. Zur Bestimmung der Gasmenge sind als Minimalanforderung lediglich eine Druckmessung (p^ vorzugsweise im Tank sowie ein regelbares Ventil zum Gasablass obligat. Welche weiteren Parameter mit in die Berechnung einbezogen werden, ist individuell unterschiedlich. Zur Bestimmung der Gasmenge kann beispielsweise zusätzlich zumindest einer der folgenden Parameter bestimmt, insbesondere gemessen werden:
- Temperatur Ti des Gases und/oder der Flüssigkeit in dem Gärtank (über die Temperatur der Flüssigkeit im Tank kann die Gastemperatur bestimmt werden, da die Temperaturen gleich sein sollten),
- (Gas)Temperatur T2 in einer Ableitung des Gärtanks hinter dem Regelventil,
- der Druck p2 in der Ableitung hinter dem Regelventil des Gärtanks,
- die Füllhöhe im Tank und/oder das Gasvolumen (Kopfraumvolumens im Tank),
- die produktspezifischen Eigenschaften (z.B. Biersorte; pH-Wert, Anstellzellzahl; Stammwürzegehalt)
- Der vorherrschende CO2 Bindungsgrad bzw. die vorherrschende Gassättigung
- Das Flüssigkeits-Oberflächen-/Höhen- und Druckverhältnis
- weitere anlagenspezifische Details wie Meereshöhe, Geometrien; Leitungsquerschnitte etc.
Im einfachsten Fall kann beispielsweise die Gasmenge über die Gleichung p-V = m-Rs-T bestimmt werden, wobei z.B. p = pMeSs im Gärtank, m = Masse des C02-Gses, Rs = spezifische Gaskonstante für C02, T = T des C02-Gases im Gärtank, V = Kopfvolumen im Gärtank, berechnet werden.
Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Gasmenge über folgende Formeln bestimmt:
m[g] = u f-^— 7 » iihnol p[b r) * 100.000 * (Tankvol. brutto - Füllstand aktuell [?n3])
7i [moi]
Figure imgf000006_0001
Zudem sollte der temperaturabhängige Sättigungsgrad in der Flüssigkeit, Eigenschaften und Änderungen des Mediums (z.B. des pH-Wertes) sowie andere individuelle Faktoren wie Flüssigkeits-Höhen/Durchmesserverhältnisse, Homogenisierungsgrade des Tankinhalts etc. mit bei einer Berechnung bzw. Auswertung berücksichtigt werden. So empfiehlt es sich fallspezifische (z.B. Sorten- oder Systemspezifische) Abweichungen empirisch zu ermitteln und diese ggf. über einen Korrekturfaktor individuell einzurechnen; bzw. individuelle Formeln zu generieren und zu verwenden.
Es gibt jedoch diverse Regelungsmöglichkeiten und daraus resultierende Berechnungs- oder Kalibrierverfahren, wie aufgrund der bekannten Funktionen des Regelventils die Gasmenge bestimmt werden kann, so dass die Erfindung nicht auf eine konkrete Berechnung beschränkt werden soll. So kann, beispielsweise durch Ermittlung der Anzahl der Ventilöffnungen bei einer vorab bestimmten und somit bekannten Gasmenge, die pro Ventilöffnung bei einem bestimmten Druck entweicht, die in einem Intervall At entwichene Gasmenge bestimmt werden. Auch über einen bekannten Ventilöffnungsgrad kann z.B. bei bekannten Drücken auf der Nieder- und Hochdruckseite ermittelt werden, wie viel Gas pro Zeit At entweicht.
Zudem kann die entwichene Gasmenge bzw. das abgelassene Gasvolumen bestimmt werden, indem z.B. die Anzahl der Druckabfälle und der Grad des Druckabfalls (Ap z.B. zwischen einem ersten Messwert PM_SS I und einem darauffolgenden aufgrund einer Ventilöffnung bedingten minimalen Messwert pMess 2) in einer Rechnung berücksichtigt wird. Ein separates Erfassen der Ventilöffnungen z.B. eine Signalerfassung des Regelventils ist somit nicht zwangsweise obligat.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in Abhängigkeit der in dem Zeitintervall At entwichenen Gasmenge ein bestimmtes Druckprogramm zum Ansteuern des Regelventils ausgewählt, d.h. ein bestimmtes Druckprofil (Druckverlauf in Abhängigkeit der Zeit) in dem Gärtank über das Regelventil erzeugt. Wenn z.B. ermittelt wird, dass die ermittelte Gasmenge pro At oder ein daraus berechneter Wert unterhalb eines bestimmten Grenzwerts liegt, dann kann daraus gefolgert werden, dass eine Homogenisierung des Behälterinhalts notwendig ist. Es können dann beispielsweise periodisch Druckspitzen erzeugt werden (z.B. auch bei Fermentationsbeginn und/oder nach einer Hochkräusenphase). Entsprechende Druckspitzen können zur gezielten Behälterhomogenisierung in vorteilhafter Art und Weise eingesetzt werden.
Es ist auch möglich, periodisch Druckminima zu erzeugen, wobei der Wert für das Druckminimum in Abhängigkeit der in At entwichenen Gasmenge angepasst wird. Durch die Druckentlastung kann sich das zuvor gebundene Fermentationsgas rasch entbinden. Die dadurch resultie- rende, aufwärts gerichtete Gasströmung, die je nach Druckprofil auch im unteren Tankbereich resultiert, führt so idealerweise zu einer Behälterhomogenität.
Ein entsprechender periodischer Druckablass kann z.B. dazu genutzt werden, eine Flotation zu erreichen und so die Hefezellzahl bzw. den Partikelgehalt vor der Filtration zu reduzieren (in diesem Fall würde der restliche Tankinhalt, vor allem flotierte Hefe und harz- bzw. hopfenhalti- ger Schaum verworfen) bzw. zu homogenisieren.
Auch kann der Solldruck pSon variiert werden, so dass der Solldruck nicht konstant ist, sondern beispielsweise variabel über den Gärverlauf angepasst wird. Vorteilhafterweise wird ein trep- penförmiges Druckprofil erzeugt, was beispielsweise so erfolgen kann, dass durch die Implementierung eines erhöhten anfänglichen Solldrucks die Bildung von Biomasse beeinflusst wird und eine nachfolgende Druckentlastung z.B. eine Aromastoffbeeinflussung durch Gasauswaschprozesse begünstigt.
Somit kann die Erfassung der bereits gebildeten gesamten Gasmenge bzw. eine in einem Intervall At gebildete Gasmenge oder ein Verlauf (z.B. Steigung) einer Ausgleichsfunktion oder Interpolationsfunktion für die gebildete bzw. entwichene Gasmenge pro Zeit, herangezogen werden, um den Fermentationsprozess zu steuern, insbesondere um ein passendes Druckprofil einzustellen, wobei die Steuer-/Regeleinrichtung dann das Regelventil für eine Zeitdauer entsprechend ansteuert. Es können also mehrere entsprechende Druckprofilprogramme abgespeichert sein, wobei dann ein passendes Programm ausgewählt wird und auch mehrere Programme hintereinander ablaufen in Abhängigkeit der jeweils zu verschiedenen Zeiten erfassten Gasmengen pro Zeit. Das bedeutet, dass über eine bestimmte Logik, beispielsweise mit einer Wenn-Dann-Verknüpfung ein entsprechendes Druckprofil eingestellt werden kann. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Gasmenge pro Zeitintervall, beispielsweise pro Stunde, geringer ist oder größer ist als ein bestimmter Grenzwert, dann können die Regel- bzw. Steuerparameter entsprechend angepasst werden.
Es ist auch möglich, dass in Abhängigkeit der im Zeitintervall At entwickelten Gasmenge nicht nur die Regel/Steuerparameter für das Regelventil entsprechend angepasst werden, sondern dass auch der Fermentationsprozess insgesamt entsprechend gesteuert wird, insbesondere Prozessparameter des Fermentationsprozesses angepasst werden. Dabei können beispielsweise Prozessschritte eingeleitet werden, wie das Einleiten von Gas in Tanks zur Homogenisierung und/oder Einleiten einer Tankkühlung und/oder die vollständige oder partielle Temperierung der Tanks und/oder Umrührverfahren und/oder Dosagen jedweder Art und/oder die Entfernung von Stoffen (wie Hopfen, Hopfenprodukte, Stabilisatoren, Sedimente, Roh-, Grund-, Hilfs-, und/oder Bedarfsstoffen etc.). Wird bestimmt, dass ein ausreichender Extraktabbau erfolgt ist, kann z.B. ein vorbestimmter Druck zur Karbonisierung eingestellt werden.
Durch die präzise zeitliche Erfassung der entstehenden Gasmenge bzw. errechneten weiteren Korrelationen können Prozessoptimierungen wie beispielsweise das Einleiten einer C02- Rückgewinnung optimiert werden. Dies ermöglicht eine optimierte Prozesssteuerung.
Es ist auch möglich, vor dem eigentlichen Gärprozess eine Kalibrierung durchzuführen, um zu bestimmen, welche Gasmenge pro Öffnung und/oder Ventilöffnungsdauer und/oder Ventilöffnungsgrad (z.B. bei für den entsprechenden Prozess vorbestimmten Drücken pSoit oder pGrenz und bei entsprechenden Drücken auf der Niederdruckseite, d.h. hinter dem Regelventil) entweicht. Dabei kann der Füllstand im Tank beachtet werden bzw. ermittelt werden und/oder bekannt sein. Somit können entsprechende vorab (z.B. für bestimmte Drücke und Füllhöhen. Für den Kalibrierungsprozess muss aber der Füllstand nicht zwangsweise bekannt sein und kann auch vernachlässigt werden.) bestimmte und abgespeicherte Gasmengen zugeordnet werden und Rechnungen simplifiziert werden. Außerdem können fallspezifische Berechnungen beispielsweise den Gasbindungsgrad, den Produktcharakter (z.B. pH-Were, Stammwürzen; Nährstoff- und/oder Organismengehalte, Nährstoffgehalte etc.) und/oder individuell abhängige Prozessparameter - wie das Höhen- zu Durchmesserverhältniss der Flüssigkeitssäule statisch oder der variabel bei der Berechnung und Auswertung miteinbezogen werden.
Eine Vorrichtung zum Überwachen eines Gärprozesses zur Bierherstellung, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst einen Gärtank, einen ersten Druckmesser zum Messen des Drucks im Gärtank und ein Regelventil, über das Gas aus dem Gärtank zum Einstellen eines Solldrucks in Abhängigkeit des gemessenen Drucks abgelassen werden kann. Der Druckmesser ist dazu vorzugsweise auf der Hochdruckseite, also vor dem Regelventil, vorgesehen. Ferner wird eine Berechnungseinrichtung vorgesehen, um die aus dem Gärtank in einem Zeitintervall At entwichene Gasmenge, auf der Grundlage der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad zu bestimmen. Somit kann auf einfache Art und Weise die Gasmenge determiniert werden, ohne dass zusätzliche Einbauten notwendig sind.
Die Vorrichtung kann eine Steuer/Regeleinrichtung umfassen, die das Regelventil ansteuert und die Signale bezüglich der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder den Ventilöffnungsgrad an die Berechnungseinrichtung sendet. Die Berechnungseinrichtung kann auch entsprechende Signale erhalten, die nicht Steuer/Regelsignale für das Regelventil sind, sondern über eine Druckänderung ermittelt wurden, wobei z.B. ein Druckabfall Δρ, eine Veniiiöffnung anzeigt. Somit kann ermittelt werden, dass sich das Ventil geöffnet hat und auch wie lange es geöffnet war (Ventil schließt bei Druckminimum). Die Berechnungseinrichtung bestimmt die Gasmenge, die in dem Zeitintervall At entwichen ist und zwar auf der Grundlage entsprechender Signale und der hinterlegten, auf Formeln basierenden Logik. Somit können, wie auch bereits zuvor beschrieben, wirksam die Signale der Steuer-/Regeleinrichtung verwendet werden, um auch die Gasmenge zu bestimmen. Entsprechendes ist äußerst einfach zu bewerkstelligen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit, die die von der Berechnungseinrichtung ermittelte Gasmenge auswertet. Die Auswerteeinheit kann auch in der Berechnungseinrichtung integriert sein bzw. als eine Einheit ausgebildet sein. Dabei kann über die bestimmte Gasmenge beispielsweise der Umsetzungsgrad des Substrats, die Extraktmenge, die gebildete Alkoholmenge, die abgebaute Zuckermenge sowie die Bildung von Organismen und/oder der Verlauf weiterer Gärungsnebenprodukte sowie der Reinheitsgrad bzw. die Zusammensetzung z.B. der Fermentationsgase ermittelt werden. Somit kann direkt beurteilt werden, wie der Fermentationsprozess abläuft und Maßnahmen können präzise ergriffen werden, um beispielsweise den Fermentationsprozess und/oder die Gasrückgewinnung zu korrigieren und/oder zu optimieren. In Abhängigkeit dieser berechneten Größen kann dann beispielsweise auch wie zuvor beschrieben, das Druckprofil angepasst werden, oder es können auch andere Funktionselemente der Vorrichtung angesteuert werden.
So ist vorzugsweise die Auswerteeinheit mit der Steuer/Regeleinrichtung verbunden, wobei in Abhängigkeit der bestimmten Gasmenge, die während dem Zeitintervall At entwichen ist, Signale von der Auswerteeinheit an die Regeleinrichtung geleitet werden, die die Steuer/ Regelparameter anpassen.
Somit ist eine ideale Prozessführung möglich.
Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit mit einer Anzeige verbunden ist, derart, dass die auf der Grundlage der erfassten Gasmengen pro Zeit ermittelte Größen, angezeigt werden und insbesondere Handlungsempfehlungen ermittelt und/oder angezeigt und/oder automatisch ergriffen werden. Dann kann der Bediener entsprechend diesen Handlungsempfehlungen manuell die Regelparameter für das Regelventil ändern und/oder ein entsprechendes Programm auswählen, bzw. bestimmte Prozesse einleiten. Die Auswerteeinheit kann auch Signale erzeugen, die weitere Funktionselemente der Vorrichtung ansteuern, wie insbesondere eine Kühleinrichtung und/oder Einrichtung zum Einlassen von Gas in den Tank und/oder eine Einrichtung für die vollständige oder partielle Temperierung der Tanks und/oder Einrichtung für Umrührverfahren und/oder die Dosage und/oder die Entfernung von Stoffen wie Hopfen, Hopfenprodukten, Stabilisatoren, aromagebende Stoffe, Sedimente sowie beispielsweise weiteren Roh-, Grund-, Hilfs-, und/oder Bedarfsstoffen.
Durch die präzise zeitliche Erfassung der entstehenden Gasmenge und/oder, errechneten weiteren Korrelationen können Prozessoptimierungen wie beispielsweise das Einleiten einer C02- Rückgewinnung optimiert werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung mindestens eine der folgenden Messeinrichtungen, die mit der Berechnungseinrichtung verbunden sind, und über deren Messwerte die Gasmenge noch genauer bestimmt werden kann: erster Temperaturmesser vor dem Regelventil (Hochdruckseite) zum Bestimmen der Gastemperatur, zweiter Druckmesser nach dem Regelventil (Niederdruckseite), zweiter Temperaturmesser nach dem Regelventil {Niederdruckseite), Einrichtung zur Füllstandsmessung im Tank.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere Gärtanks in Gruppen zusammengefasst sind, derart, dass die einzelnen Abgasleitungen in einer gemeinsamen Abgasleitung zusammengefasst werden, und die abgeführte Gasmenge für mehrere Tanks bestimmt wird, wobei mindestens eine Messeinrichtung in der gemeinsamen Abgasleitung für alle Tanks vorgesehen ist.
Eine entsprechende Gruppierung ist besonders einfach und kostengünstig, da beispielsweise eine Messeinrichtung für mehrere Tanks verwendet werden kann. Es ist auch möglich, dass die jeweiligen Regelventile mehrere Tanks mit einer gemeinsamen Steuer-/Regeleinrichtung verbunden sind, was die Vorrichtung insgesamt vereinfacht.
Auch ermöglicht die erfindungsgemäße Fermentationsüberwachung beispielsweise eine optimierte und energiesparende Prozessführung, indem die gewonnenen Kenntnisse so genutzt werden, dass z.B. Kühlungen z.B. von verschiedenen Tanks nicht zeitgleich vorgenommen werden und/oder vorhergesagt werden können, wodurch Aggregate wie beispielsweise Kälteanlagen und/oder Pumpen Leistungsoptimiert ausgelegt und/oder betrieben werden können.
Gleiches gilt beispielsweise für Gasrückgewinnungsanlagen wie beispielsweise C02 Rückge- winnungsaniagen.
Die Auswerteeinheit kann eine Eingabemöglichkeit haben, um Anfangswerte bzw. Initialwerte einzugeben, die bei der Auswertung berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann als Ausgangswert der anfängliche Extraktgehalt, die Zellzahl, das Füllvolumen im Gärtank das Füllhöhen zu Flüssigkeitsoberflächenverhältnis und die Belüftungsrate und/oder andere rezept- oder qualitätsrelevante Parameter eingegeben werden. Außerdem kann das angestrebte Gä- rungsprofil, der vorherrschende und/oder angestrebte Gassättigungsdruck bzw. die Gasbindungsmenge und/oder weitere technologische Parameter manuell und/oder automatisiert eingegeben und somit z.B. in Berechnungen berücksichtigt werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf der Grundlage der ermittelten Gasmenge, die im Zeitintervall At abgelassen wurde, bestimmt werden, insbesondere durch Vergleich mit vorab eingestellten Vergleichswerten, in welcher Phase sich der Fermentationsprozess gerade befindet, insbesondere, ob er sich in einer Gär-Beginnphase A befindet und/oder in einer gärintensiven Phase B und/oder in einer verlangsamten Gär-Phase C und/oder ob die Fermentation bereits ausreichend stattgefunden hat, dass nur noch ein Zuckergehalt von 1 bis 3 °PIato zur Endvergärung vorhanden ist. Das System kann dann beispielsweise umgehend selbständig eine Tankkühlung einleiten und beispielsweise das Regelventil schließen, so dass eine ausreichende Karbonisierung im Produkt maximaleffizient gewährleistet wird. Dabei wird z.B. die, während des bis zu diesem Zeitpunkt gesamten Fermentationsprozesses AtGesamt abgelassene Gasmenge betrachtet.
Es ist auch möglich, dass zusätzlich die Kälteleistung pro Zeit (entsprechend der abgeführten Wärmemenge zur Kühlung des Fermentationsprozess) bestimmt wird und/oder ein entsprechend proportionaler Wert und/oder die Gewichtsabnahme pro Zeit. Da bei dem exothermen Fermentationsprozess Energie frei wird und eine Kühlung erfolgen sollte, ist die abgegebene Wärmemenge proportional zum Vergärungsgrad und somit ein Maß für die Phase, in der sich der Fermentationsprozess gerade befindet und kann somit auch Aufschluss geben über den bereits stattgefundenen Extraktabbau. Gegebenenfalls kann vorab eine entsprechende Kalibrierung vorgenommen werden. Aber auch die Gewichtsabnahme über die Zeit, d.h. das Gewicht des Tankinhalts kann bestimmt und in der Auswertung berücksichtigt werden. Bei der Fermentation nimmt das Gewicht des Tankinhalts ab, wobei auch hier die Gewichtsabnahme einem Exraktabbau zugeordnet werden kann. Entsprechendes gilt für die Veränderung des Füllvolumens (der Flüssigkeit).
Diese Maßnahmen und/oder eine Kombination mehrerer Messverfahren kann dazu genutzt werden, die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen, wobei einzelne Ergebnisse dann mit der ermittelten Gasmenge und/oder der Menge an Gas die in der Flüssigkeit gebunden ist und/oder chemisch/physikalisch mit Bestandteilen Reaktionen eingegangen ist korreliert werden sollten. Zum Ermitteln der oben genannten zusätzlichen Werte sind entsprechende Einrichtungen zum Ermitteln der Kälteleistung pro Zeit und/oder des Gewichts pro Zeit und/oder Füllvolumens pro Zeit vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme folgender Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt grob schematisch ein Blockschaltbild gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren Gärtanks.
Fig. 4 zeigt einen Graphen, der einen berechneten Zuckergehalt, einen berechneten Alkoholgehalt, eine berechnete Gasmenge, einen berechneten Gasdruck sowie einen realen Innendruck im Gärtank in Abhängigkeit der Zeit zeigt.
Fig. 5 zeigt zwei Anzeigen, die unterschiedliche Regelparameter für das Regelventil anzeigen.
Fig. 6a zeigt einen Graphen, der die Gasmenge, den Innendruck sowie die Vermehrung der
Zellen in Abhängigkeit der Zeit darstellt.
Fig. 6b zeigt den in Fig. 6a gezeigten Graphen mit periodisch erzeugten Druckminima, die tiefer liegen als in Fig. 6a.
Fig. 7 zeigt einen Graphen, der den Druck in Abhängigkeit der Zeit darstellt mit zur Homogenisierung implementierten Druckspitzen.
Fig. 8 zeigt einen Graphen, der den Druck in Abhängigkeit der Zeit zeigt, mit einem trep- penförmigen Druckprofil.
Fig. 2 zeigt grob schematisch eine Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Gärprozesses zur Bierherstellung umfasst vorzugsweise einen Gärtank 2, der auch als Lagertank verwendet werden kann. Der Gärtank 2 umfasst einen Behälter, in dessen Wandung die Abgasleitung 7 mündet, über die bei der Fermentation erzeugtes Gas, insbesondere C02 gezielt entweichen kann, derart, dass ein bestimmter Druck Psoii in dem Gärtank 2 erzeugt bzw. gehalten werden kann. Dazu ist in der Ableitung 7 ein Regelventil 5 eingebaut, das über eine Steuer/Regeleinrichtung 6, die nachfolgend noch im Zu- sammenhang mit Fig. 1 näher erläutert wird, angesteuert wird. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung einen ersten Druckmesser 4 zum Messen eines Drucks pMeSs in dem Gärtank 2, sowie vorzugsweise auch einen Temperatursensor 1 1 , der beispielweise im Tank und/oder vor dem Regelventil 5 auf der Hochdruckseite angeordnet sein kann. Die Vorrichtung kann auch einen weiteren Druckmesser 12 umfassen, der beispielsweise hinter dem Regelventil 5 in der Ableitung 7 angeordnet sein kann. Auch ein zweiter Temperatursensor 3 kann hier nach dem Regelventil 5 auf der Niederdruckseite angeordnet sein. Der Fermentationstank 2 weist hier weiter eine Einrichtung zum Temperieren auf, insbesondere eine Kühleinrichtung 3. Ferner kann die Vorrichtung auch noch eine Einrichtung 14 zum Einleiten von z.B. Gas und/oder Flüssigkeiten und/oder anderen Stoffen und/oder zum Umwälzen und/oder homogenisieren und/oder separieren in den Fermentationstank aufweisen. Am unteren Ende des Gärtanks befindet sich vorzugsweise ein konisch zulaufender Bereich, an dessen unterem Ende 15 ein Aus- bzw. Einlauf angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt grob schematisch ein Blockschaltbild gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, wird das Regelventil 5 von einer Steuer/Regeleinrichtung 6 über entsprechende Ansteuersignale S angesteuert. Vorteilhafterweise wird der Druck in dem Gärtank 2 über Soll-Istwert Vergleich bzw. entsprechende Regelalgorithmen in Abhängigkeit des gemessenen Drucks pMfsss geregelt. Das Stellglied ist das Regelventil.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 6 ist mit einer Berechnungseinrichtung 8 verbunden. Die Steuer/Regeleinrichtung 6 sendet Signale an die Berechnungseinrichtung 8, die den Steuersignalen s, die an das Regelventil 5 geschickt wurden entsprechen. Die Berechnungseinrichtung 8 bestimmt die Gasmenge, die während eines Zeitintervalls Δΐ über das Regelventil 5 abgelassen wurde auf der Grundlage der entsprechenden Signale, d.h. z.B. der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad und/oder der Anzahl der Druckabfälle/Druckanstiege. Idealerweise sollte die Berechnungseinheit auch die im Fluid z.B. chemisch- und/oder physikalisch- gebundene C02 Menge berücksichtigen. Zur Bestimmung der entwichenen Gasmenge im Intervall At muss auf jedem Fall der Druck pMess im Gärtank 2, d.h. auf der Hochdruckseite bestimmt werden. Welche weiteren Parameter mit in die Berechnung einbezogen werden, hängt unter anderem von der Art und Weise ab wie das Regelventil 5 angesteuert wird oder von variierenden Umgebungsparametern, dem Produktcharakter und/oder von der Genauigkeit die erwartet wird.
So kann es durchaus sinnvoll sein, auch die Gastemperaturen T-i auf der Hochdruckseite und/oder der Niedrigdruckseite T2 über die Sensoren 11 und 13 zu erfassen oder gegebenenfalls auch den Druck P2 hinter dem Regelventil 5 (Niederdruckseite) über den Druckmesser 12 (siehe z.B. Figur 2). Außerdem kann es sinnvoll sein eine Grundberechnung, wie die Balling- Formel und/oder Gay-Lussac-Gleichung, durch individuelle Korrekturfaktoren spezifisch anzupassen. So können beispielsweise bestimmte Produktzusammensetzungen und Gegebenheiten die Entstehung und Bindung von Gasen, Organismen und anderen Fermentationsprodukten begünstigen oder verschlechtern, so dass eine spezifische Anpassung obsolet wird.
Das Regelventil 4 kann nämlich auf unterschiedliche Art und Weise angesteuert werden. Beispielsweise kann, wenn gemessen wird, dass pMess z pSon das Regelventil solange geöffnet werden, bis pMess < PGrenz, wobei pGrenz < Psoii oder gleich psoii ist. Eine entsprechende Regelung ist insbesondere für eine Zweipunkt-Regelung (Ventil auf oder zu) geeignet.
Hier kann beispielsweise vereinfacht auf der Grundlage der Druckdifferenz pMe_s - pGrenz, d.h. der Druckdifferenz vor und nach dem Schließen des Ventils, das entwichene Volumen berechnet werden, z.B. auf vereinfachte Art und Weise durch die Gasgleichung p-V = m-Rs«T, wobei das Innenvolumen und das Füllstandsvolumen bzw. das Kopfraumvolumen bestimmt werden kann und/oder als bekannt vorausgesetzt wird.
Figure imgf000015_0001
p[bar] *■ 100.000 * (Tcmkvol. brutto - Füllstand aktuell [vi7])
n[vwl]
m[g] = 44 [ | 3 -j * π[ΐ7ΐο/.]
Wenn dann die Anzahl der Öffnungen bekannt ist bzw. bestimmt wird (z.B. über Ventilöffnungen und/oder Anzahl der Druckabfälle/Druckaufbauten), kann die im Zeitintervall Ät entwichene gesamte Gasmenge berechnet werden. Es ist aber auch möglich, dass in einem Kalibrierschritt die Gasmenge gemessen wird, die pro Ventilöffnung austritt, wobei dann über die Anzahl der Ventilöffnungen die Gesamtmenge berechnet werden kann.
Beim Kalibrierverfahren kann die entwichene Gasmenge pro Zeit über eine Gasmesseinrichtung/Durchflussmesser etc. gemessen werden.
Es ist auch möglich, dass, wenn gemessen wird, dass pMess ^ Psoii. das Regelventil 5 für eine vorbestimmte Zeitdauer, z.B. eine Sekunde geöffnet wird. Die entwichene Gasmenge kann dabei wie zuvor beschrieben, berechnet werden, wobei es ebenfalls, wie zuvor beschrieben möglich ist, in einem Kalibrierschritt bei entsprechenden Drücken zu messen, wie viel Gas in der vorbestimmten Zeitdauer (vorzugsweise unter Einbezug der Temperatur) entweicht, wobei dann über die Anzahl der Ventilöffnungen die Gesamtmenge an Gas bestimmt werden kann. Es ist auch möglich, das Ventil über eine Mehrpunkt-Regelung mit unterschiedlichen Ventilöffnungsgraden zu öffnen, derart, dass pMeSs = Psoii- Über den Ventilöffnungsgrad kann ebenso die Gasmenge ermittelt werden.
Der Öffnungsgrad ist proportional zum austretenden Volumenstrom (V/t), der wiederum abhängig ist von der Druckdifferenz zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite. Hier kann beispielsweise über eine Formel für die Leckrate in bekannter Weise berechnet werden, wie viel Gas pro Zeit At entweicht. Auch eine Kalibrierung ist möglich, wobei der von einem Druck im Gärtank abhängige Ventilöffnungsgrad einer gemessenen entwichenen Gasmenge pro Zeit zugeordnet wird.
Sinnvolierweise sollte in diesen Fällen bei Bedarf der zeiWdruck und temperaturabhängige Gassättigungsgrad sowie rezept- und anlagenspezifische Parameter in die Berechnung und Auswertung miteinbezogen werden.
Wie zuvor deutlich wurde, kann das Regelventil auf unterschiedliche Art und Weise geregelt bzw. angesteuert werden und auf unterschiedliche Art und Weise die Gasmenge berechnet oder ermittelt werden. Die Erfindung soll dabei nicht auf eine bestimmte Regelung bzw. eine bestimmte Berechnung beschränkt werden. Wesentlich ist dabei, dass die Steuer/ Regeleinrichtung Signale erzeugt, über die eine Berechnungseinrichtung die Gasmenge bestimmen kann. Die Berechnungseinrichtung 8 kann die berechnete Gasmenge bzw. entsprechende Signale an eine Auswerteeinheit 9 senden, wobei die Auswerteeinheit 9 auch in der Berechnungseinrichtung 8 integriert sein kann. Die Auswerteeinheit ermittelt auf der Grundlage der Gasmenge pro At insbesondere mindestens eine der folgenden Größen: Umsetzungsgrad des Substrats, gebildete Alkoholmenge, abgebaute Zuckermenge, die Bildung von Organismen und/oder der Verlauf weiterer Gärungsnebenprodukte sowie der Reinheitsgrad bzw. die Zusammensetzung z.B. der Fermentationsgase. Dazu können auch Prozessanfangsparameter, wie durch den Pfeil dargestellt ist, in die Auswerteeinheit beispielsweise manuell und /oder automatisiert eingegeben werden, wie beispielsweise anfänglicher Extraktgehalt, Zellzahl, Füllvolumen im Gärtank Temperaturen, Belüftungsraten und Rezepte etc.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die Erfassung der bereits gebildeten gesamten Gasmenge und/oder eine in einem Intervall At gebildete Gasmenge und/oder ein Verlauf (z.B. Steigung) einer Ausgleichsfunktion oder Interpolationsfunktion für die gebildete bzw. entwichene Gasmenge pro Zeit, herangezogen werden, um den Umsetzungsgrad des Substrats zu bestimmen und wahlweise graphisch bzw. in Echtzeit individuell zu visualisieren. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann auf der Grundlage der bestimmten Gasmenge auch der Zuckergehalt in Abhängigkeit der Zeit, sowie der Alkoholgehalt in Abhängigkeit der Zeit und ggf. die gebildete Biomasse sowie weitere Gärungsnebenprodukte in Abhängigkeit der Zeit berechnet und dargestellt werden. Hierzu können beispielsweise die am Anfang der Anmeldung beschriebenen Formein nach Gay-Lussac bzw. Balling verwendet werden. Über die berechnete Gasmenge kann auch bestimmt werden, in welcher Phase sich der Gärprozess momentan befindet. Erfahrungsgemäß wird zu Gärbeginn (Phase A) relativ wenig Gas gebildet, da sich die Organismen zunächst an das Medium adaptieren, in dieser Stufe steigt der Behälterinnendruck in der Regel langsam an, bis der gewünschte Druck pSoi] {Spundungsdruck), hier z.B. 0,5 bar erreicht wird.
Es folgt eine gärintensive Phase B, in der viel Gas gebildet wird und Zellteilungen vermehrt stattfinden. In dieser Stufe wird eine größere Gasmenge pro Zeit abgelassen als in Phase A.
Aufgrund eines geringer werdenden Nährstoffangebots und einer Produktinhibition (z.B. durch Alkohol) verlangsamt sich in der folgenden Phase C die Gärung so, dass weniger Gas entsteht und die Zellteilung seltener erfolgt. Dabei hat die Verringerung der Gasbildung den Effekt, dass weniger Gas pro Zeit über das Regelventil 5 abgeleitet wird.
Durch Vergleich der in einem Zeitintervall At abgelassenen Gasmenge (wobei das Zeitintervall die bis dahin abgelaufenen Gesamtzeit sein kann und/oder nur ein Teilzeitintervall) oder entsprechenden proportionalen Werten mit vorab bestimmten Soll-Werten für die Phasen A, B, C kann bestimmt werden, in welcher Phase sich der Prozess befindet. Entsprechende Ergebnisse können wie nachfolgend noch erläutert wird, auf einer Anzeige 10 dargestellt werden. Dabei können nicht nur die aus der Gasmenge berechneten Größen angezeigt werden, sondern auch Handlungsempfehlungen abgegeben werden, welche Schritte für den Gärprozess jetzt eingeleitet werden sollen, bzw. wie Regelparameter zur Regelung des Ventils 5 eingestellt werden sollen.
Aber auch eine automatische Beeinflussung der Prozesssteuerung kann über die Auswerteeinheit auf der Grundlage der ermittelten Gasmenge pro Zeit erfolgen. Hierzu ist beispielsweise die Auswerteeinheit 9 mit der Steuer-/Regeleinrichtung 6 verbunden.
In Abhängigkeit der bestimmten Gasmenge pro Zeit At kann ein bestimmtes Druckprofil im Gärtank über das Regelventil eingestellt werden. Das heißt, dass eines mehrerer gespeicherter Druckprofilprogramme angewählt wird und das Ventil 5 entsprechend angesteuert werden kann. Es ist aber auch möglich, einfach einzelne Regelparameter entsprechend anzupassen, wie beispielsweise psoll- Dabei können beispielsweise wie im Zusammenhang mit Fig. 6a und 6b beschrieben wird, periodisch Druckmaxima bzw. -minima erzeugt werden, wobei der Wert für das Druckmini- mum/maximum in Abhängigkeit der ermittelten Gasmenge pro Zeit At angepasst werden kann. Wie aus Fig. 6a hervorgeht, wird in der Phase B der Druck derart geregelt, dass das Regelventil 5 z.B. eine bestimmte Zeitdauer geöffnet wird, so dass der Druck kurz unterhalb pSon, hier z.B. 0,5 bar, absinkt, und dann über 0,5 bar ansteigt, bevor das Ventil erneut öffnet. Es ist auch möglich, dass beispielsweise der Druck derart eingestellt wird, dass, wie zuvor beschrieben, Poren, auf 0,4 bar eingestellt wird, und bei Erreichen des Drucks von 0,4 bar sich das Ventil wieder schließt, bis der Solldruck psoii erreicht ist. Somit ergeben sich die in Fig. 6a gezeigten Druckschwankungen z.B. in Phase B.
Wünscht man nun beispielsweise eine Homogenisierung des Tankinhalts, wenn beispielsweise erfasst wird, dass die erzeugte Gasmenge pro At unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt oder sich das Verfahren in einer bestimmten Phase der Gärung befindet, die ebenfalls über die Gasmenge bestimmt werden kann, so kann, wie aus Fig. 6b hervorgeht, z.B. die Öffnungsdauer verlängert werden, beispielsweise von einer Sekunde auf fünf Sekunden oder aber pGfen- kann herabgesetzt werden. Dadurch sinkt der Druck tiefer ab als zuvor, wodurch eine größere Amplitude resultiert, was zu einer Homogenisierung führen kann.
Es ist auch möglich, periodisch Druckspitzen zu erzeugen, wie insbesondere aus Fig. 7 hervorgeht, wobei dabei z.B. pSou kurzzeitig erhöht wird oder aber das Ventil 5 kürzer geöffnet bleibt oder seltener geöffnet wird.
Weiter kann der Solldruck in Abhängigkeit der Zeit variiert werden - es kann insbesondere ein treppenförmiges Druckprofil erzeugt werden, wie es bspw. aus Fig. 8 hervorgeht. In Fig. 8 werden drei verschiedene Druckniveaus in vier Phasen erzeugt, wobei hier jeweils pSo!| auf unterschiedliche Werte eingestellt wird, beispielsweise 0,8 bar, 0,5 bar und 0,3 bar. Das Druckprofil ist jedoch prinzipiell variabel und kann auch periodisch oder gleichmäßig gesenkt werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass nicht nur die Steuer/Regeleinrichtung 6 Signale von der Auswerteeinheit 9 erhält, sondern, dass die Auswerteeinheit 9 auch mit verschiedenen Funktionselementen verbunden ist bzw. mit deren Steuereinheiten. So kann beispielsweise die Auswerteeinheit 9 Signale ausgeben, die diverse Prozessschritte zeitlich versetzt und/oder zeitgleich einleiten, wie beispielsweise das Einleiten von Gas in den Tank zur Homogenisierung über die Einrichtung 14 (siehe Fig. 2) oder eine Tankkühlung einleiten oder aber bzw. die Dosage und/oder Entnahme von Stoffen und/oder sonstige Operationen zur Prozessbeeinflussung Somit, kann auf der Grundlage der bestimmten Gasmenge pro Zeit der Fermentationsprozess in idealer Art und Weise gesteuert werden. Neben der Visualisierung auf dem Display 10, wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann der Fermentationsprozess also auch gezielt automatisch gesteuert werden. Es können auch Warnsignale ausgegeben werden, wenn z.B. die Gärung zu langsam oder zu schnell erfolgt. Nachfolgend werden einige Beispiele aufgeführt:
Beispiel A:
Die erzeugte Gasmenge pro Zeit At verringert sich unerwartet. Die mögliche Ursache: Hefe hat sich abgesetzt. Mögliche Maßnahme: Druckpeaks werden, wie im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 beschrieben, erzeugt und/oder Gas wird zur Homogenisierung über die Einrichtung 14 in den Gärtank 2 eingelassen (wobei eine entsprechende Menge an Gas bzw. über das Regelventil 5 abgeleitet wird, wobei hier entweder die zusätzlich zugeführte Gasmenge bei der Berechnung der erzeugten und abgeleiteten Fermentationsgasmenge mit einberechnet wird oder während dieses Zeitraums keine entsprechenden Bestimmungen bzw. Messungen durchgeführt oder ausgewertet werden). Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener über das Display 10 entsprechend informiert werden oder aber eine Handlungsempfehlung abgegeben werden, beispielsweise zum Einleiten von Gas über die Einrichtung 4. Es können auch weitere Vorschläge auf dem Display angezeigt werden oder eine selbstständige Systemüberwachung erfolgen, insbesondere zur: Prüfung der Anzahl an Hefewiederverwendungen, Kontrolle der Belüftungsraten, Bestimmung und Verifikation der Inokulationsmengen und/oder eingesetzten Roh- Grund- Hilfs- und Bedarfsstoffcharakteristika.
Beispiel B:
Über die ermittelte Gasmenge pro At kann bestimmt werden, wann der Zuckerabbau hinreichend genug stattgefunden hat, so dass nur noch etwa 1-3°Plato mehr als der Endvergärungsgrad vorhanden sind. Das System leitet dann umgehend und selbstständig die Tankkühlung ein und schließt das Regelventil 5, so dass eine ausreichende Karbonisierung im Produkt maximal effizient gewährleistet wird. Es ist auch möglich, dass am Display entsprechendes angezeigt wird und vom Bediener ausgeführt wird.
Beispiel C:
Auf der Grundlage der in einem Zeitintervall At abgeführten Gasmenge, insbesondere auch der während des gesamten Prozess abgeleiteten Gasmenge (AtGeSamt) kann das System berechnen, welches Fermentationsstadium gerade in welchem Tank erreicht wird, indem beispielsweise die Gasmenge pro Zeit mit entsprechenden Vergleichswerten verglichen wird. Es kann daher eine Vorhersage getroffen werden, wann die Fermentation beendet ist, und nachfolgende Prozesse entsprechend angepasst werden, so dass beispielsweise der Kältemittelverbrauch bzw. die Kälteanlage optimiert gesteuert werden kann und/oder ihre Leistung reduziert werden kann. Auch kann dadurch der Einsatz von Wärme- bzw. Energiespeichertanks optimiert werden und/oder weitere energie- und effizienzsteigernde Maßnahmen ergriffen werden
Neben den bereits beschriebenen Abhängigkeiten von C02 zu Zucker, Alkohol, Energie und Biomassegehalt können durch mathematische Korrelationen weiterer Parameter ermittelt und diese bei Bedarf entsprechend visualisiert werden.
So kann beispielsweise individuell (mit den eigenen Substraten, den Rezepten, den Fermentationsorganismen, den Belüftungsraten etc.) bestimmt werden, wann welche Gärungsnebenprodukte entstehen. Da diese bestimmten Gesetzmäßigkeiten unterliegen können somit Vorhersagen durch Wahrscheinlichkeitsrechnungen integriert und Abweichungen detektiert werden. Ferner kann die Intelligenz der Rechenprogramme ständig, individuell z.B. durch Einspeisung weiterer Laboranalyseergebnisse gesteigert werden. Dazu können wahlweise Programme mit Fuz- zylogic, Korrelationsrechenprogramme, Analysenplanungsprogramme etc. mitverwendet werden. Außerdem können andere Daten von Messeinrichtungen in derartige Programme integriert werden, die dann entsprechend bewertet werden. So kann beispielsweise mit Hilfe der Dichtebestimmung in der Würzeleitung der tnitialzuckergehalt bestimmt werden, so dass z.B. das Ende der Hauptgärung sowie der tatsächliche Vergärungsgrad besser und automatisiert bestimmt werden können. Eine Integration der Vorrichtung zur Biomassegabe (z.B. Trübungsmessung und/oder volumetrische/gravimetrische Bestimmung) kann beispielsweise eine Berechnung des physiologischen Zustands der Organismen ermöglichen, so dass das Hefemanagement optimiert und/oder akute Maßnahmen ergriffen werden können.
Somit ist die Verknüpfung und Auswertung von z.B. weiteren Temperaturmessern, Dichtemessern, Trübungsmessern, Zellzahlbestimmern, pH- und Leitwertsonden, Belüftungsvorrichtung etc. sinnvoll.
Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Es können mehrere Tanks 2a, b, c zu Tankgruppen zusammengefasst werden, derart, dass die einzelnen Abgasleitungen 7a, b, c in einer gemeinsamen Abgasleitung 7g zusammengefasst werden, und die abgeführte Gasmenge pro Zeit Δΐ für mehrere Tanks 2a, b, c gleichzeitig und/oder nacheinander bestimmt wird, wobei mindestens eine Messeinrichtung 12, 13 in der gemeinsamen Abgasleitung 7g für alle Tanks 2a, b, c vorgesehen ist. Hier sind beispielsweise der zweite Druckmesser 12 und der zweite Temperatursensor 13 in der gemeinsamen Leitung 7g vorhanden. Vorteühafterweise sind die jeweiligen Drucksensoren 4a, b, c dann alle mit einer gemeinsamen Steuer/Regeleinrichtung 6 verbunden, was die Vorrichtung deutlich vereinfacht.
Die Signalübertragung der Messwerte z.B. in Figur 2, beispielsweise von der ersten und/oder zweiten Druckmessung 4,12und/oder dem ersten oder zweiten Temperatursensor 11 , 13 kann drahtlos z.B. über eine gesicherte Netzwerkverbindung erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überwachen eines Fermentationsprozesses bei der Bierherstellung wird der Druck pMeSs wie zuvor beschrieben in dem. Gärtank 2 über den ersten Druckmesser 4 gemessen. Der Druck im Gärtank wird in Abhängigkeit des gemessenen Drucks pMess und des Solldrucks pSol| über das Regelventil 5 (bzw. 5 a, b, c) eingestellt. Eine Steuer/Regeleinrichtung 6 sendet gemäß einer Ausführungsform Signale, die den Steuersignalen entsprechen an eine Berechnungseinrichtung 8. Die Berechnungseinrichtung kann beispielsweise über die Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad sowie durch die Miteinbeziehung von Grunlagenformeln (z.B. nach Balling und/oder Gay-Lussac einschließlich spezifischer Anpassungs- und/oder Korrekturfunktionen) bestimmen, welche Gasmenge in einem bestimmten Zeitintervall At erzeugt bzw. abgelassen wurde. Wie zuvor beschrieben, können dann, z.B. in Abhängigkeit dieser Berechnung über eine Auswerteeinheit 9 diverse Größen wie beispielsweise gebildete Alkoholmenge, abgebaute Zuckermenge etc. berechnet werden oder aber einfach bestimmt werden, in welchem Stadium sich der Fermentationsprozess gerade befindet (siehe bspw. Figur 1). Es kann auch ermittelt werden, ob sich der Fermentationsprozess nicht erwartungsgemäß entwickelt, d.h. dass die gebildete Gasmenge pro Zeit unterhalb eines bestimmten Vergleichswerts liegt. Dann können entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise indem entsprechende Signale an die Steuer/Regeleinrichtung 6 geleitet werden, oder aber Signale an entsprechende Funktionselemente bzw. deren Steuerungen, so dass bestimmte Maßnahmen eingeleitet werden, wie Einleiten von Gas, etc. Es ist auch möglich, wie zuvor beschrieben, dass Druckprofile entsprechend ausgewertet und angepasst werden.
Auf der Grundlage der ermittelten Gasmengen kann auch ein Verlauf der entwichenen Gasmenge in Abhängigkeit der Prozesszeit ermittelt werden d.h. eine entsprechende Ausgleichsfunktion oder Interpolationsfunktion gebildet und graphisch dargestellt werden. Die zuvor beschriebenen Werte können auf einem Display angezeigt werden. Auf dem Display können neben der Anzeige von Gärparametern (Alkoholmenge, Zuckermenge etc.) auch Vorhersagen gemacht werden, beispielsweise wann der Gärprozess voraussichtlich zu Ende sein wird und mit welcher Produktqualität - bzw. mit welchem Produktcharakter gerechnet werden kann. Es ist auch möglich, dass zusätzlich die Kälteleistung pro Zeit (entsprechend der abgeführten Wärmemenge zur Kühlung des Fermentationsprozess bzw. des Gärtanks) pro Zeit bestimmt wird und/oder ein entsprechend proportionaler Wert und/oder die Gewichtsabnahme pro Zeit und/oder eine Veränderung des Füllstandvolumens pro Zeit. Da bei dem exothermen Fermentationsprozess Energie frei wird und eine Kühlung sinnvoll ist, ist die abgegebene Wärmemenge proportional zum Vergärungsgrad und somit ein Maß für die Phase, in der sich der Fermentationsprozess gerade befindet und kann z.B. auch Aufschluss geben über den bereits stattgefundenen Extraktabbau. Gegebenenfalls kann vorab eine entsprechende Kalibrierung vorgenommen werden. Aber auch die Gewichtsabnahme über die Zeit, d.h. das Gewicht des Tankinhalts kann bestimmt werden. Bei der Fermentation nimmt das Gewicht des Tankinhalts ab, wobei auch hier die Gewichtsabnahme einem Exraktabbau zugeordnet werden kann. Entsprechendes gilt für die Veränderung des Füllvolumens (der Flüssigkeit).
Diese Maßnahmen oder eine Kombination mehrerer Maßnahmen kann dazu genutzt werden, die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen, wobei einzelne Ergebnisse dann mit der ermittelten Gasmenge korreliert werden sollten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann also Wärme, die beim Fermentationsprozess entsteht, mit Hilfe von Kühlmitteln/Kältemitteln abgeführt werden. Dabei wird die Temperatur vorzugsweise im Gärtank 2 gemessen. Unter Messen der Temperatur im Gärtank versteht man in dieser Anmeldung entweder das Messen der Flüssigkeit im Gärtank und/oder des Gases, da diese Temperaturen im Wesentlichen einander entsprechen und auch voneinander abgeleitet werden können. Sobald eine Solltemperatur im Gärtank 2 überschritten wird, öffnet sich beispielsweise ein oder mehrere Regelventil(e), so dass Kältemittel/Kältemittelträger durch eine oder mehrere Kühlzonen geleitet werden kann. Somit ist es möglich, den Fermentationsverlauf beispielsweise über die Schaltspiele (Öffnungen) der Regelventile und der Temperaturverläufe individuell zu determinieren. Somit kann die Kälteleistung bzw. die abgeführte Menge durch den Kältemittelverbrauch zur Beurteilung und Berechnung des Extraktabbaugrades mit einbezogen werden. Der Kältemittelverbrauch bzw. die Ventilöffnungsdauer des entsprechenden Regelventils und/oder die Ventilöffnungsintervalle und/oder der Ventileinstellgrad bietet somit eine zusätzliche Möglichkeit, die Fermentation, vorzugsweise individuell und vorzugsweise berührungsfrei (insbesondere eine Messeinrichtung, die nicht direkt in Kontakt mit dem Medium, sprich nicht im direkten Kontakt mit der Flüssigkeit; bzw. dem zu fermentierendem Fluid im Gärtank ist), zu überwachen und bei Bedarf den Prozess entsprechend zu steuern. Eine derartige Überwachung kann mit der Gasmengenerfassung kombiniert und abgeglichen werden. Vorteilhafterweise ist dazu mindestens ein Temperaturmesser im Gärtank bzw. auf der Hochdruckseite vorgesehen, sowie mindestens ein regelbares Kältemittelventil, wobei der Kältemittelverbrauch in einer Zeit At bestimmt wird. Welche weiteren Parameter mit in die Berechnung einbezogen werden, ist individuell unterschiedlich. Zur Bestimmung des Kältemittelverbrauchs können beispielsweise zusätzlich folgende Parameter bestimmt werden:
- Die Temperatur T des Kältemittels im Zu- und/oder Ablauf,
- die Temperatur der Flüssigkeit im Gärtank, das Kältemittelvolumen pro Zeiteinheit,
- die Füllhöhe im Gärtank und/oder das Gasvolumen (Kopfraumvolumen im Tank).
Wenn in dieser Anmeldung von Kältemitte! und/oder Kühlmitteln gesprochen wird, so ist darunter auch ein Kältemittelträger zu verstehen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Überwachen eines Fermentationsprozesses bei der Bierherstellung, wobei der Druck (pMess) in einen Gärtank (2) über einen ersten Druckmesser (4) gemessen wird, ein Solldruck (pSOii) in Abhängigkeit des gemessenen Drucks (pMess) über ein Regelventil (5), über das Gas aus dem Gärtank (2) entweicht, eingestellt wird, wobei die in einem Zeitintervall At entwichene Gasmenge über
- die Anzahl der Ventiiöffnungen und/oder
- der Ventilöffnungsdauer und/oder
- dem Ventilöffnungsgrad bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (5) über Steuersignale einer Steuer/Regeleinrichtung (6) angesteuert wird und Signale, die den Steuersignalen entsprechen, an eine Berechnungseinrichtung (8) geleitet werden, die auf der Grundlage dieser Signale die in einem Zeitintervall (At) entwichene Gasmenge ermittelt, oder die Berechnungseinrichtung (8) die entwichene Gasmenge auf der Grundlage von Signalen ermittelt, die der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad entsprechen, und die über Druckänderungen im Tank ermittelt wurden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Gasmenge zusätzlich zumindest einer der folgenden Parameter bestimmt wird:
- die Temperatur (T-i ) des Gases und/oder der Flüssigkeit in dem Gärtank (2),
- die Temperatur (T2) in einer Ableitung (7) des Gärtanks (2) hinter dem Regelventil (5),
- der Druck (P2) in der Ableitung (7) hinter dem Regelventil (5) des Gärtanks (2)
- die Füllhöhe im Gärtank (2) und/oder das Gasvolumen
Gewicht des Tankinhalts.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der in dem Zeitintervall (At) entwichenen Gasmenge, ein bestimmtes Druckprofil in dem Gärtank über das Regelventil (5) eingestellt wird, wobei insbesondere entweder
- periodisch Druckspitzen erzeugt werden und/oder
- periodische Druckminima erzeugt werden und der Wert für das Druckminimum in Abhängigkeit der in (T) entwichenen Gasmenge angepasst wird, und/oder
- der Solldruck (pSoii) in Abhängigkeit der Zeit variiert wird, insbesondere ein treppenför- miges Druckprofil erzeugt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermentationsprozess in Abhängigkeit der in dem Zeitraum (At) entwichene Gasmenge gesteuert wird und vorzugsweise Prozessparameter des Fermentationsprozesses angepasst werden und/oder zumindest einer der folgenden Prozessschritte eingeleitet werden, insbesondere:
Einleiten von Gas in den Tank zur Homogenisierung und/oder
Einleiten einer Tankkühlung, und/oder
Zudosieren und/oderEntfernen von Stoffen,
Sedimentabzug, wie beispielsweise Hefe und/oder
Einstellen eines vorbestimmten Drucks zur Karbonisierung.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Gasmenge der Durchmesser der Ableitung (7) und/oder die Länge der Ableitung (7) berücksichtigt werden.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Kalibrierung vorab bestimmt wurde, weiche Gasmenge pro Ventilöffnung und/oder Ventilöffnungsdauer und/oder Ventilöffnungsgrad entweicht.
8. Vorrichtung (1) zum Überwachen eines Gärprozesses zur Bierherstellung, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 mit einem Gärtank (2), einem ersten Druckmesser (4) zum Messen des Drucks ( Mess) in dem Gärtank (2), einem Regelventil (5), über das Gas aus dem Gärtank (2) zum Einstellen eines Solldrucks (Psoii) in Abhängigkeit des gemessenen Drucks (pMess) abgelassen werden kann, gekennzeichnet durch eine Berechnungseinrichtung (8) zum Bestimmen der aus dem Gärtank in einem Zeitintervall (At) entwichenen Gasmenge, auf der Grundlage der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Steuer-/Regeleinrichtung (6) umfasst, die das Regelventil (5) ansteuert und die Signale bezüglich der Anzahl der Ventilöffnungen und/oder der Ventilöffnungsdauer und/oder dem Ventilöffnungsgrad an die Berechnungseinrichtung (8) sendet und die Berechnungseinrichtung (8) die Gasmenge, die in dem Zeitraum (At) entwichen ist, auf der Grundlage der Signale bestimmt.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (8) umfasst, die die von der Berechnungseinrichtung (8) ermittelte Gasmenge auswertet und insbesondere daraus mindestens eine der folgenden Größen berechnet:
Umsetzungsgrad des Substrats, gebildete Alkoholmenge, abgebaute Zuckermenge, entstandene Gärungsnebenprodukte.
1 1. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) mit der Steuer/Regeleinrichtung (6) verbunden ist und in Abhängigkeit der bestimmten Gasmenge, die während dem Zeitraum (At) entwichen ist, Signale an die Regeleinrichtung (5) leitet, die die Steuer/ Regelparameter anpassen.
12. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 10-1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) mit einer Anzeige (10) verbunden ist, derart, dass die, auf der Grundlage der erfassten Gasmenge pro Zeit (At) ermittelten Größen angezeigt wer- den und insbesondere Handlungsempfehlungen ermittelt, insbesondere wann automatische oder manuelle Manipulationen vorgenommen werden sollten, und angezeigt werden.
13. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) Signale erzeugt, über die weitere Funktionselemente der Vorrichtung angesteuert werden, wie insbesondere Kühleinrichtung und/oder eine Einrichtung zum Einleiten von Gas in den Tank und/oder Einrichtung zum Sedimentabzug und/oder Druckregelventil (5), und/oder Einrichtung zum Zudosieren und/oder Entfernen von Stoffen, und/oder Umrühreinrichtung.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine der folgenden Messeinrichtungen umfasst, die mit der Berechnungseinrichtung (8) verbunden sind: erster Temperaturmesser (11) vor dem Regelventil (5), zweiter Druckmesser (12) nach dem Regelventil (5), zweiter Temperaturmesser (13) nach dem Regelventil (5)
Einrichtung zur Füllstandsmessung im Gärtank (2).
15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gärtanks (2) in einer Gruppe zusammengefasst sind, derart, dass die einzelnen Abgasleitungen (7a, b, c) in einer gemeinsamen Abgasleitung (7g) zusammengefasst werden, und die abgeführte Gasmenge für mehrere Tanks (2a, b, c) gleichzeitig bestimmt wird, wobei mindestens eine Messeinrichtung in der gemeinsamen Abgasleitung (7g) für alle Tanks (2a, b, c) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelventile (5a, b, c) der Gärtanks mit einer gemeinsamen Steuer-/Regeleinrichtung (6) verbunden sind.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Auswerteeinheit mindestens einer folgender Anfangswerte eingegeben werden kann:
- anfänglicher Extraktwert,
- Füllvolumen, - Zellzahl,
- Temperatur des Fermentationsmediums,
- Belüftungsgrad,
- Rezept,
- Extraktwert am Ende der Fermentation.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage der in einem Zeitintervall (At) abgelassenen Gasmenge, insbesondere durch Vergleich mit vorab eingestellten Vergleichswerten, bestimmt wird, in welcher Phase des Fermentationsprozesses sich der Fermentationsprozess befindet, insbesondere ob er sich in einer Gär-Beginnphase (A) und/oder in einer gärintensiven Phase (B) und/oder in einer verlangsamten Gärphase (C) befindet und/oder ob der Zuckerabbau bis zu einem bestimmten Grad stattgefunden hat, insbesondere nur noch 1 bis 3 0 Plato zum Endvergärungsgrad vorhanden sind.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die abgegebene Kälteleistung pro Zeit und/oder ein proportionaler Wert, und/oder die Gewichtsabnahme im Tank pro Zeit und/oder die Veränderung des Füllvolumens pro Zeit bestimmt wird.
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