WO2026017367A1 - Verfahren zur bestimmung eines startwerts einer konzentration einer zuckerart in einer maische - Google Patents
Verfahren zur bestimmung eines startwerts einer konzentration einer zuckerart in einer maischeInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for determining at least one initial value of the concentration of a type of sugar in a mash. Furthermore, the invention relates to a method for controlling a mashing process, in particular a fermentation process.
- WO 2020/094266 A1 and WO 2020/216582 A1 each describe a vibronic multisensor that has a mechanically vibrating unit. Based on the mechanical vibrations and the transit time of ultrasonic signals traveling through the medium between the vibrating elements, two process parameters can be determined: In WO 2020/094266 A1, the proportions of ethanol and total sugar in a mash are determined.
- the object underlying the invention is to extend the scope of application of the method for distinguishing between types of sugar.
- the object of the invention is achieved by a method for determining at least one initial value of the concentration of a type of sugar in a mash, wherein the method comprises at least the following steps: that at an initial time point, a measured value for a density of the mash and a measured value for a speed of sound in the mash are determined; that at several measurement times, an ethanol measurement value for a concentration of ethanol – and preferably also a sugar measurement value as a function of a total concentration of sugar – in the mash is determined; that from the ethanol measurement values determined at the measurement times – and preferably also from the sugar measurement values – an initial value for a concentration of ethanol in the mash is determined; and that, based on the measured values for the density of the mash and for the speed of sound in the mash determined at the initial time point, as well as on the determined initial value for the concentration of ethanol in
- the core of the invention thus consists in the fact that, based on the measurements of ethanol and, in one embodiment, also on values depending on the total sugar content, it is extrapolated to the - preceding - time point at which the measurement data for at least one concentration of a type of sugar in the mash were recorded.
- the system extrapolates to determine the point in time when the ethanol content was 0%, i.e., when no ethanol was present or would have been present.
- the measurement data from the initial time point can then be appropriately processed to obtain at least the concentration value of the sugar at that previous time point, preferably the initial time point.
- the appropriate constants are preferably determined in order to calculate the individual sugar types (especially fermentable as opposed to non-fermentable sugar types) from the measurements at the initial time.
- the measurements for ethanol values and, if applicable, sugar values therefore follow the initial time point in particular.
- the measurement of the ethanol content itself at the initial time is prevented, for example, by an ongoing filling process, or made so difficult that a reliable measurement cannot be obtained.
- the method thus compensates for this prevention or insufficiently reliable measurement of the ethanol concentration at this initial time, for example, through extrapolation.
- pairs of ethanol and sugar values are always determined at each measurement time.
- the determined sugar values are derived from the uncorrected concentration values for at least one type of sugar.
- the concentration values used are uncorrected in that they do not refer to the correct or as yet unknown ethanol concentration at the start of the measurements.
- One embodiment of the method involves determining the ethanol values – and preferably also the sugar values – by measuring the density of the mash and the speed of sound within the mash. In this embodiment, measurements of density and speed of sound within the mash are obtained. From these measurements, at least the ethanol values, and preferably also the sugar values, are then obtained at the respective measurement times.
- One embodiment of the method involves determining the density and speed of sound measurements using a vibration sensor.
- This sensor uses a mechanically vibrating unit to perform mechanical vibrations and emits and receives ultrasonic signals.
- the density and speed of sound of the mash are measured using a vibration sensor capable of mechanical vibration and of transmitting and receiving ultrasonic signals.
- One embodiment of the method involves determining the initial value for the ethanol concentration in the mash—preferably at the initial time point—by fitting a mathematical function to the ethanol measurements obtained at the measurement times, as well as to the sugar measurements, and then extrapolating the initial value from this fitted mathematical function.
- a mathematical function is fitted to the measured values of ethanol and, if applicable, sugar content.
- the initial value to be determined could, for example, be the time point at which no ethanol was present or would have been present.
- the initial value could refer to the initial time point at which the measurements were taken that allow the determination of the concentration of at least one type of sugar in the mash at that initial time point.
- the concentration of the sugar type could also refer to the time point at which no ethanol was present.
- At least one ethanol measurement and at least one sugar measurement are obtained at each measurement time to determine the concentration of one type of sugar in the mash.
- the sugar measurements at these times are characterized by their inherent inaccuracies. This is because the initial ethanol concentration has not yet been determined. Nevertheless, even these inaccurate sugar measurements allow for the calculation of the initial ethanol concentration, which then enables the determination of the correct, i.e., error-free, sugar measurements. In other words, the inaccurate measurements allow for the inference of the initial measurement time, from which the corrected measurements can then be derived. Alternatively, it may be sufficient for the operator of the fermentation plant to know the concentration of at least one type of sugar present at the initial measurement time.
- One way to implement the method is to fit a straight line into a mathematical function.
- One embodiment of the process involves determining a measure of the CO2 concentration in the mash in a further step, and using this measure of CO2 concentration to determine the initial concentration of the sugar in the mash.
- For CO2 compensation it is assumed that no CO2 is present at the initial point in time. Therefore, no CO2 compensation is required to determine at least the initial concentration of the at least one sugar. The same preferably applies to the end of fermentation.
- the CO2 level must be taken into account either when determining the concentrations at the measurement points or at least when determining the initial concentration of the sugar in the mash – for example, based on extrapolation.
- the CO2 value is measured, for example, using an additional sensor.
- One embodiment of the method involves continuously measuring ethanol levels – and preferably sugar levels – until a predetermined time interval has elapsed since the initial measurement.
- a fixed timeframe is specified for the measurements used for the back-calculation.
- An alternative or supplementary embodiment of the method involves continuously measuring ethanol levels—and preferably sugar levels—until a predetermined stability criterion for the measured values is reached.
- the end of the time period depends on the measured values themselves. For example, one can wait until a plateau is reached.
- An alternative or supplementary embodiment of the method consists of continuously determining ethanol concentrations—and preferably sugar concentrations—until the measured or determined ethanol concentration reaches a predetermined value.
- the process waits until... until a certain concentration of ethanol has been reached, in order to then take the next steps for extrapolation.
- the invention solves the problem by means of a method for controlling a mashing process, wherein the method comprises at least the following steps: that a container is filled with a mash, that at least one starting value of a concentration of a type of sugar in the mash is determined using the method according to one of the preceding or following embodiments, and that intervention in the mashing process is carried out starting from the starting value.
- the mashing process is thus controlled by starting the process and then calculating the necessary correction from the ongoing measurements of ethanol or total sugar content. This correction determines at least the initial concentration of a specific sugar in the mash. Based on this, the process is then adjusted as needed.
- the method therefore takes into account that sufficiently accurate measurements may not be possible at the beginning of the fermentation process and/or that ethanol is already present.
- Fig. 1 a schematic representation of a fermentation plant.
- the mechanically oscillating unit 1 is a so-called tuning fork with two oscillating elements 10. This unit performs mechanical oscillations and simultaneously transmits and receives ultrasonic signals between the oscillating elements 10.
- the same piezoelectric component is used for both generating and receiving the mechanical oscillations and transmitting and receiving the ultrasonic signals.
- the vibration elements 10 are immersed in a mash M within container B. Therefore, the density of the mash M can be determined from the mechanical vibrations and their interaction with the mash. The transmission and reception of the ultrasound signals, in turn, allows the determination of the speed of sound in the mash M.
- the proportion of ethanol and, for example, a value dependent on the total sugar content are measured over time. After a certain period, a mathematical function is fitted to extrapolate, for example, the ethanol content at an initial time, which in turn helps to determine the concentration of the sugar.
- the measurement data is processed by a cloud-based processing unit C.
- the vibration sensor 1 can incorporate a suitable component. ...
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Startwerts einer Konzentration einer Zuckerart in einer Maische (M). Zu einem Initialzeitpunkt werden die Dichte und die Schallgeschwindigkeit in der Maische (M) ermittelt. Zu mehreren Messzeitpunkten werden Messwerte betreffend Ethanol in der Maische (M) ermittelt, um einen Startwert von Ethanol zu bestimmen. Anhand der zu dem Initialzeitpunkt ermittelten Messwerte für die Dichte und Schallgeschwindigkeit sowie anhand des Startwerts von Ethanol wird der Startwert der Konzentration der Zuckerart in der Maische (M) bestimmt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Regelung eines Maischprozesses.
Description
Verfahren zur Bestimmung eines Startwerts einer Konzentration einer Zuckerart in einer Maische
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Startwerts einer Konzentration einer Zuckerart in einer Maische. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Regelung eines Maischprozesses, insbesondere einer Fermentation.
Die WO 2020/094266 A1 und die WO 2020/216582 A1 beschreiben jeweils einen vibronischen Multisensor, der über eine mechanisch schwingfähige Einheit verfügt. Anhand der mechanischen Schwingungen und der Laufzeit von Ultraschallsignalen, die zwischen den Schwingelementen durch das Medium laufen, lassen sich jeweils zwei Prozessgrößen ermitteln: In der WO 2020/094266 A1 werden die Anteile von Ethanol und Gesamtzucker in einer Maische ermittelt.
In der WO 2020/216582 A1 lassen sich die Konzentrationen von Maltodextrin und Maltose ermitteln. Es lassen sich also kurzkettige (vergärbare) und langkettige (nicht-vergärbare) Zucker voneinander unterscheiden.
Für die Regelung der Fermentierung der Maische ist das Wissen darüber, wie hoch die Anteile der fermentierbaren bzw. nicht-fermentierbaren Zuckerarten sind, sehr wichtig. Voraussetzung für die Anwendung des vorgenannten Verfahrens ist jedoch, dass kein Ethanol vorhanden ist.
Insbesondere bei großen Tanks kann es eine gewisse Zeit dauern, bis diese befüllt sind, sodass es bereits zur Bildung von Ethanol kommen kann, bevor eine erste Messung bzgl. der Zuckerarten möglich ist. Zudem kann es in größeren Tanks zu einer Schichtung der Maische kommen, was sich ebenfalls negativ auf die Messergebnisse auswirken kann. Überdies kann es durch die Befüllung selbst zu Bedingungen kommen, die stabile Messungen verhindern.
Daher besteht die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, darin, den Anwendungsbereich des Verfahrens zur Unterscheidung der Zuckerarten zu erweitern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Startwerts einer Konzentration einer Zuckerart in einer Maische, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: dass zu einem Initialzeitpunkt ein Messwert für eine Dichte der Maische und ein Messwert für eine Schallgeschwindigkeit in der Maische ermittelt werden, dass zu mehreren Messzeitpunkten jeweils ein Ethanol-Messwert für eine Konzentration an Ethanol - sowie vorzugsweise auch ein Zucker-Messwert in Abhängigkeit von einer Gesamtkonzentration an Zucker - in der Maische ermittelt wird, dass aus den zu den Messzeitpunkten ermittelten Ethanol-Messwerten - sowie vorzugsweise auch aus den Zucker-Messwerten - ein Startwert für eine Konzentration von Ethanol in der Maische bestimmt wird, und dass anhand der zu dem Initialzeitpunkt ermittelten Messwerte für die Dichte der Maische und für die Schallgeschwindigkeit in der Maische sowie anhand des bestimmten Startwerts für die Konzentration von Ethanol in der Maische mindestens der Startwert der Konzentration der Zuckerart in der Maische bestimmt wird.
Der Kem der Erfindung besteht somit darin, dass anhand der Messungen von Ethanol und in einer Ausgestaltung auch aus Werten in Abhängigkeit vom Gesamtzuckergehalt auf den - vorangehenden - Zeitpunkt extrapoliert wird, an dem die Messdaten für mindestens eine Konzentration einer Zuckerart in der Maische erfasst worden sind.
So wird z. B. extrapoliert, zu welchem Zeitpunkt der Ethanol-Gehalt 0 % betrug, wann also kein Ethanol vorhanden war bzw. vorhanden gewesen wäre. Mit diesem Startwert für die Konzentration von Ethanol können dann die Messdaten des Initialzeitpunkts passend verarbeitet werden, um zumindest den Wert der Konzentration der Zuckerart an diesem vorangegangenen Zeitpunkt, also vorzugsweise dem Initialzeitpunkt, zu erhalten.
Es werden also - mit diesem Startwert - vorzugsweise die passenden Konstanten ermittelt, um die einzelnen Zuckerarten (insbesondere fermentierbare im Gegensatz zu unfermentierbaren Zuckerarten) aus den Messungen zum Initialzeitpunkt zu berechnen.
Die Messungen für die Ethanol-Messwerte und ggf. Zucker-Messwerte schließen sich daher insbesondere dem Initialzeitpunkt an.
Die Messung des Ethanol-Gehalts an sich zu dem Initialzeitpunkt wird dabei beispielsweise durch einen noch stattfindenden Befüllvorgang verhindert oder soweit erschwert, dass kein zuverlässige Messwert gewonnen werden kann. Es wird also durch das Verfahren z. B. durch die Extrapolation eine Verhinderung bzw. eine nicht ausreichende sichere Messung der Ethanol-Konzentration zu diesem Initialzeitpunkt ausgeglichen.
Dabei werden in einer Ausgestaltung immer Wertepaare von Ethanol-Messwert und Zucker-Messwert zu den einzelnen Messzeitpunkten ermittelt.
Die ermittelten Zucker-Werte ergeben sich in einer Ausgestaltung aus den unkorrigierten Konzentrationswerten für mindestens eine Zuckerart. Die verwendeten Konzentrationswerte sind dabei unkorrigiert, indem sie sich nicht auf die richtige bzw. noch nicht bekannte Ethanol-Konzentration zu Beginn der Messungen beziehen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass die Ethanol-Messwerte - sowie vorzugsweise auch die Zucker-Messwerte - durch das Ermitteln von Messwerten der Dichte der Maische und der Schallgeschwindigkeit in der Maische ermittelt werden. In dieser Ausgestaltung werden Messwerte für Dichte und Schallgeschwindigkeit in der Maische gewonnen. Daraus werden dann zu den Messzeitpunkten zumindest die Ethanol-Messwerte und vorzugsweise auch die Zucker-Messwerte gewonnen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass die Messwerte der Dichte und der Schallgeschwindigkeit durch einen Vibrationssensor ermittelt werden, welcher mit einer mechanisch schwingfähigen Einheit mechanische Schwingungen ausführt und welcher Ultraschallsignale aussendet und empfängt. In dieser Ausgestaltung erfolgt die Messung von Dichte und Schallgeschwindigkeit der Maische über einen Vibrationssensor, der zu mechanischen Schwingungen und zum Senden sowie Empfangen von Ultraschallsignalen befähigt ist.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass der Startwert für die Konzentration von Ethanol in der Maische - vorzugsweise zu dem Initialzeitpunkt - bestimmt wird, indem an die zu den Messzeitpunkten ermittelten Ethanol- Messwerte - sowie auch an die Zucker-Messwerte - eine mathematische Funktion angepasst wird und indem der Startwert anhand der angepassten mathematischen Funktion durch eine Extrapolation bestimmt wird. In dieser Ausgestaltung wird an die Messwerte bzgl. des Ethanols und ggf. auch bzgl. des Zuckergehalts eine mathematische Funktion angefittet. Die mathematische Funktion erlaubt dann die Extrapolation, um den Startwert für die Konzentration von Ethanol zu erhalten. Der zu bestimmende Startwert kann z. B. der Zeitpunkt sein, zudem noch kein Ethanol vorhanden war oder vorhanden gewesen wäre. Alternativ kann sich der Startwert auf den Initialzeitpunkt beziehen, zu dem also diejenigen Messwerte aufgenommen worden sind, die die Bestimmung der Konzentration von mindestens einer Zuckerart in der Maische zu dem Initialzeitpunkt erlauben. Alternativ kann sich die Konzentration der Zuckerart auch auf den Zeitpunkt beziehen, zu dem kein Ethanol vorhanden war.
In einer Ausgestaltung wird zu den Messzeitpunkten jeweils zumindest ein Ethanol-Messwert und zumindest ein Zucker-Messwert für die Konzentration einer Zuckerart in der Maische gewonnen. Die Zucker-Messwerte zu den Messzeitpunkten zeichnen sich dadurch aus, dass sie fehlerbehaftet sind. Dies ist dadurch bedingt, dass der Startwert für die Konzentration von Ethanol eben noch nicht bestimmt worden ist. Gleichwohl erlauben auch diese fehlerbehafteten Zucker-Messwerte die Rückrechnung auf den Startwert für die Ethanol- Konzentration, mit dem dann wieder die Bestimmung von den richtigen, also fehlerfreien Zucker-Messwerten möglich ist. Mit anderen Worten: Die fehlerhaften Messwerte erlauben den Rückschluss auf den Initialzeitpunkt, worüber dann die Korrektur der Messwerte möglich wird. Alternativ kann es für den Betreiber der Fermantationsanlage hinreichend sein, wenn bekannt ist, welche Konzentration der mindestens einen Zuckerart zu dem Initialzeitpunkt vorlag.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass eine Gerade als mathematische Funktion angepasst wird.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass in einem weiteren Schritt ein Maß für eine Konzentration von CO2 in der Maische ermittelt wird, und dass die Bestimmung des Startwerts der Konzentration der Zuckerart in der Maische das Maß für die Konzentration an CO2 herangezogen wird. Für die CO2- Kompensation wird davon ausgegangen, dass zu dem Initialzeitpunkt noch kein CO2 vorhanden ist. Deshalb ist für die Bestimmung zumindest des Startwerts der Konzentration der wenigstens einen Zuckerart keine CO2-Kompensation erforderlich. Entsprechendes gilt vorzugsweise für das Ende der Vergärung. Da jedoch die Ermittlung der Zuckerarten bzw. der Zucker-Messwerte erst während der bereits laufenden Vergärung stattfindet, ist der Anteil an CO2 entweder bei Bestimmung der zu den Messzeitpunkten oder zumindest bei der - z. B. auf der Extrapolation beruhenden - Bestimmung des Startwerts der Konzentration der Zuckerart in der Maische miteinzubeziehen. Der CO2-Wert wird z. B. über einen zusätzlichen Sensor erfasst.
Die folgenden Ausgestaltungen beziehen sich darauf, wie lange die Zeitspanne dauert, bis ausreichend Daten für die Extrapolation vorhanden sind.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass solange Ethanol- Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis ein vorgegebenes Zeitintervall ab dem Initialzeitpunkt verstrichen ist. In dieser Ausgestaltung ist ein fester Zeitrahmen für die Messungen, anhand derer die Rückrechnung vorgenommen wird, vorgegeben.
Eine alternative oder ergänzende Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass solange Ethanol-Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis ein vorgegebenes Stabilitätskriterium der Messwerte erreicht worden ist. In dieser Ausgestaltung hängt das Ende der Zeitspanne von den Messwerten selbst ab. So kann z. B. abgewartet werden, dass ein Plateau erreicht wird.
Eine alternative oder ergänzende Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass solange Ethanol-Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis die - gemessene bzw. ermittelte - Konzentration an Ethanol einen vorgegebenen Wert erreicht hat. In dieser Ausgestaltung wird abgewartet,
bis eine gewisse Konzentration von Ethanol erreicht worden ist, um dann die nächsten Schritte für die Extrapolation vorzunehmen.
Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe durch ein Verfahren zur Regelung eines Maischprozesses, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: dass ein Behälter mit einer Maische befüllt wird, dass mindestens ein Startwert einer Konzentration einer Zuckerart in der Maische mit dem Verfahren nach einer der vorangehenden oder folgenden Ausgestaltungen bestimmt wird, und dass ausgehend von dem Startwert in den Maischprozess eingegriffen wird.
Die Ausgestaltungen und Erläuterungen betreffend das Verfahren zu Bestimmung des Startwerts gelten entsprechend auch für das Regelungsverfahren, sodass auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Der Maischprozess wird also geregelt, indem der Prozess gestartet und dann aus den laufenden Messwerten betreffend Ethanol bzw. eines Gesamtzuckerwerts auf die notwendige Korrektur derjenigen Messwerte zurückgerechnet wird, aus denen zumindest der Startwert einer Konzentration einer Zuckerart in der verwendeten Maische ermittelt wird. Davon ausgehend wird dann ggf. in den Prozess eingegriffen. Das Verfahren nimmt also Rücksicht darauf, dass zu Beginn des Fermentationsprozesses noch keine hinreichend gute Messung möglich ist und/oder dass bereits Ethanol vorhanden ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden einzigen Abbildung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Anlage zur Fermentation.
Die mechanisch schwingfähige Einheit 1 ist in dem dargestellten Beispiel eine sog. Schwinggabel mit zwei Schwingelementen 10. Damit werden zum einen mechanische Schwingungen ausgeführt und werden zum anderen Ultraschallsignale zwischen den Schwingelementen 10 gesendet und empfangen. Für das Erzeugen und Empfangen der mechanischen Schwingungen sowie das Aussenden und Empfangen der Ultraschallsignale wird in der dargestellten Ausführung jeweils die gleiche piezoelektrische Komponente verwendet.
Die Schwingelemente 10 tauchen in dem Behälter B in einer Maische M ein. Daher lässt sich aus den mechanischen Schwingungen und durch die Wechselwirkung mit der Maische M deren Dichte bestimmen. Das Senden und Empfangen der Ultraschallsignale wiederum erlaubt die Ermittlung der Schallgeschwindigkeit in der Maische M. Die beiden Messwerte erlauben entweder die Bestimmung des Anteils von Ethanol und eines Maßes für den Gesamtzucker an der Maische oder der Konzentration von einzelnen Zuckerarten, z. B. einer fermentierbaren oder einer nicht-fermentierbaren Zuckersorte (vgl. WO 2020/094266 A1 und WO 2020/216582 A1 ).
Für die genaue Bestimmung der Konzentration der mindestens einen Zuckerart (oder der beiden Zuckerarten Maltodextrin und Maltose) wird der Anteil von Ethanol und beispielsweise ein von dem Gesamtzucker abhängiger Wert über die zeitliche Entwicklung gemessen. Nach einer gewissen Zeitdauer wird eine mathematische Funktion angefittet, um über eine Extrapolation z. B. den Ethanolgehalt zu einem Initialzeitpunkt zu erhalten, der wiederum hilft, die Konzentration der Zuckerart zu bestimmen. Die Verarbeitung der Messdaten erfolgt in dem Beispiel über eine als Cloud ausgestaltete Verarbeitungseinheit C. Alternativ kann der Vibrationssensor 1 über eine passende Komponente verfügen.
Claims
1 . Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Startwerts einer Konzentration einer Zuckerart in einer Maische (M), wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: dass zu einem Initialzeitpunkt ein Messwert für eine Dichte der Maische (M) und ein Messwert für eine Schallgeschwindigkeit in der Maische (M) ermittelt werden, dass zu mehreren Messzeitpunkten jeweils ein Ethanol-Messwert für eine Konzentration an Ethanol - sowie vorzugsweise auch ein Zucker-Messwert in Abhängigkeit von einer Gesamtkonzentration an Zucker - in der Maische (M) ermittelt wird, dass aus den zu den Messzeitpunkten ermittelten Ethanol-Messwerten - sowie vorzugsweise auch aus den Zucker-Messwerten - ein Startwert für eine Konzentration von Ethanol in der Maische (M) bestimmt wird, und dass anhand der zu dem Initialzeitpunkt ermittelten Messwerte für die Dichte der Maische (M) und für die Schallgeschwindigkeit in der Maische (M) sowie anhand des bestimmten Startwerts für die Konzentration von Ethanol in der Maische (M) mindestens der Startwert der Konzentration der Zuckerart in der Maische (M) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ethanol-Messwerte - sowie vorzugsweise auch die Zucker- Messwerte - durch das Ermitteln von Messwerten der Dichte der Maische (M) und der Schallgeschwindigkeit in der Maische (M) ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Messwerte der Dichte und der Schallgeschwindigkeit durch einen Vibrationssensor (1 ) ermittelt werden, welcher mit einer mechanisch schwingfähigen Einheit (10) mechanische Schwingungen ausführt und welcher Ultraschallsignale aussendet und empfängt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Startwert für die Konzentration von Ethanol in der Maische (M) bestimmt wird,
indem an die zu den Messzeitpunkten ermittelten Ethanol-Messwerte - sowie auch an die Zucker-Messwerte - eine mathematische Funktion angepasst wird und indem der Startwert anhand der angepassten mathematischen Funktion durch eine Extrapolation bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Gerade als mathematische Funktion angepasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem weiteren Schritt ein Maß für eine Konzentration von CO2 in der Maische ermittelt wird, und wobei für die Bestimmung des Startwerts der Konzentration der Zuckerart in der Maische (M) das Maß für die Konzentration an CO2 herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei solange Ethanol-Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis ein vorgegebenes Zeitintervall ab dem Initialzeitpunkt verstrichen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei solange Ethanol-Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis ein vorgegebenes Stabilitätskriterium der Messwerte erreicht worden ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei solange Ethanol-Messwerte - und vorzugsweise Zucker-Messwerte - ermittelt werden, bis die Konzentration an Ethanol einen vorgegebenen Wert erreicht hat.
10. Verfahren zur Regelung eines Maischprozesses, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: dass ein Behälter (B) mit einer Maische (M) befüllt wird, dass mindestens ein Startwert einer Konzentration einer Zuckerart in der Maische (M) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bestimmt
wird, und dass ausgehend von dem Startwert in den Maischprozess eingegriffen wird.
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Publications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102024120403A1 (de) |
| WO (1) | WO2026017367A1 (de) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016109250A1 (de) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von zumindest einer oder mehreren Komponenten in einem mehrkomponentigen Stoffgemisch |
| WO2020094266A1 (de) | 2018-11-05 | 2020-05-14 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Vibronischer multisensor |
| WO2020216582A1 (de) | 2019-04-26 | 2020-10-29 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Vibronischer multisensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT4855U3 (de) | 2001-09-28 | 2002-10-25 | Stingel Itt Oeg | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von maische |
| DE102013102368B4 (de) | 2013-01-22 | 2022-12-22 | Leo Kübler GmbH | Verfahren zum Überwachen einer Gärung |
-
2024
- 2024-07-18 DE DE102024120403.6A patent/DE102024120403A1/de active Pending
-
2025
- 2025-06-24 WO PCT/EP2025/067704 patent/WO2026017367A1/de active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016109250A1 (de) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von zumindest einer oder mehreren Komponenten in einem mehrkomponentigen Stoffgemisch |
| WO2020094266A1 (de) | 2018-11-05 | 2020-05-14 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Vibronischer multisensor |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SVEN HOCHE ET AL: "Ultrasound-based, in-line monitoring of anaerobe yeast fermentation: model, sensor design and process application", INTERNATIONAL JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, BLACKWELL SCIENTIFIC PUBLICATIONS, OXFORD, GB, vol. 51, no. 3, 18 January 2016 (2016-01-18), pages 710 - 719, XP071857531, ISSN: 0950-5423, DOI: 10.1111/IJFS.13027 * |
Also Published As
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