PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004011413A1 16.09.2004
Titel Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung der alkoholischen Gärung von Traubenmosten und anderen Fruchtsäften
Anmelder Saur, Dietrich, Dr.rer.nat., 55127 Mainz, DE
Erfinder Saur, Dietrich, Dr.rer.nat., 55127 Mainz, DE
DE-Anmeldedatum 07.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004011413
Offenlegungstag 16.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.09.2004
IPC-Hauptklasse C12G 1/022
IPC-Nebenklasse C12M 1/36   
Zusammenfassung Der Temperaturverlauf während der Gärung und die Vergärungsgeschwindigkeit bestimmen besonders bei Traubenmosten maßgeblich die Qualität des Endproduktes. Deshalb ist es erforderlich, den Fortgang des Gärprozesses zu verfolgen und durch Kühlen oder Heizen regulierend auf ihn einzuwirken, um optimale Produkte zu erreichen. Der Gärverlauf kann entweder durch herkömmliche Analytik (Spindeln, Laborbestimmung von Alkohol und Restzucker) oder über die Messung der Dichte des Gärgutes mittels geeigneten Dichtemessern durchgeführt werden. Erstere erfordert einen hohen Zeitaufwand, letztere liefert bei perlenden Mosten zu niedrige Dichtewerte. Die hier vorgestellte Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Gärgasflusses bietet eine wirtschaftliche Lösung zur Gärverlaufskontrolle, der kontinuierlichen Bestimmung des Alkohol- und Restzuckergehalts und somit die Möglichkeit zur sicheren und individuellen Gärführung.

Beschreibung[de]
Theoretische Grundlagen

Bei der alkoholischen Gärung werden die in Fruchtsäften enthaltenen Hexosen überwiegend zu Ethanol und Kohlendioxid in nahezu stöchiometrischem Verhältnis umgesetzt. Die grundlegende Gärungsgleichung wurde bereits 1810 von J. Gay-Lussac aufgestellt: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Der Verlauf dieses biologisch-chemischen Prozesses ist durch physikalische Faktoren wie Temperatur und CO2-Druck, chemische Faktoren wie Zucker- und Alkoholkonzentration sowie Stickstoffverbindungen im Gärgut und biologische Faktoren wie Hefen u.a. Mikroorganismen beeinflussbar.

Die Größen, durch die die Reaktionsgeschwindigkeit der alkoholischen Gärung in einem Gebinde geregelt werden können, sind Temperatur und CO2-Druck.

Im Gegensatz zum Braugewerbe, sind in der Kellereiwirtschaft Drucktanks eher noch selten. So bleibt als Regelgröße hier vornehmlich die Temperatur.

Mit steigender Temperatur erhöht sich die Gärgeschwindigkeit, wobei das Optimum bei ca. 25°C erreicht ist. Die meisten Hefen stellen ihre Gärtätigkeit bei 30 bis 40°C ein, was bedeutet, dass diese Temperaturen nicht überschritten werden dürfen. Die alkoholische Gärung ist eine exotherme Reaktion. Handelt es sich um größere Behälter, reicht die Kühlung durch die Umgebungstemperatur nicht mehr aus. Die Wärme muss mit Kühlmitteln (Berieselung der Tanks mit Wasser, Plattenkühlkörpern oder Kühlschlangen in oder an den Tanks) abgeführt werden, um eine zu rasche Gärung mit den bekannten Nebeneffekten, beispielsweise des Verlustes an Aromastoffen oder der Fuselbildung, zu vermeiden. Eine kontrollierte alkoholische Gärung von bestimmbarem zeitlichem Ablauf wird deshalb angestrebt.

Ziel dieser Erfindung ist es somit, über die Messung des Flusses des entstehenden Kohlendioxids die Vergärungsrate zu bestimmen, um auf Grund dieses Wertes die Temperatur so zu steuern, dass eine optimale Vergärungsgeschwindigkeit eingehalten wird.

Gasmesseinrichtungen für diesen Zweck müssen über eine sehr hohe Genauigkeit über einen breiten Messbereich verfügen, da der Gesamtumsatz als Integral des Gasmassenflusses über die Zeit bestimmt wird.

Für die Messung des Gasflusses eignen sich Volumenmessgeräte (z.B. Kammergaszähler, auch wegen ihres hohen Preises) oder Strömungsmessgeräte weniger, da bei ihnen, um die Gasmasse berechnen zu können, zusätzlich Druck und Temperatur erfasst werden müssten.

Elektrothermische Massenflussmesser messen druck- und temperaturunabhängig den Gasmassenfluss. Sie sind außerdem erheblich preiswerter, jedoch immer noch zu teuer, um als Einzelmessgerät für jeden Tank verwendet zu werden.

Um Beschaffungskosten und vor allem den Kalibrieraufwand niedrig zu halten, ist es sinnvoll, den sich relativ langsam ändernden Gärgasfluss mehrerer Tanks mit nur einem Massenflussmesser zu messen.

Demzufolge liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit nur einer Gasmesseinrichtung die Gasentwicklung in mehreren Tanks zu messen, mittels der ausgewerteten Messergebnisse den Gärverlauf in den einzelnen Tanks individuell zu verfolgen und zu registrieren sowie über Temperatur- und/oder Druckregeleinrichtungen den Gärverlauf zu steuern.

Die Gärgase der einzelnen Tanks werden über Magnetventile zyklisch auf eine zum Massenflussmesser führende Leitung, den Gas-Bus, aufgeschaltet und über diesen dem Messgerät zugeführt. Alle anderen Tanks entgasen während dieser Messzeit in den freien Raum oder in eine Abgasleitung.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Kontrolle, Überwachung und/oder Steuerung des Verlaufes von Gärprozessen in geschlossenen Behältern,

    bestehend aus

    einer oder mehreren Messeinrichtungen zur direkten oder indirekten Massenbestimmung der Gärgase,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    einer Messeinrichtung die Gärgase mehrerer Tanks über ein Ventil- und Leitungssystem zyklisch jeweils einzeln zugeleitet werden, um den Gärgasfluss der einzelnen Tanks mit nur einer Messeinrichtung zu messen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich über eine Einrichtung zur direkten oder indirekten Messung der Temperatur des Gärgutes in den einzelnen Tanks verfügt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich über eine Einrichtung zur Messung des Gärgasdruckes in den einzelnen Tanks verfügt.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen nach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich über eine elektronische Einrichtung zur Erfassung, Speicherung und Verarbeitung von Messdaten verfügt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine elektronische Regeleinrichtung verfügt, mit der die Temperatur der einzelnen Tanks durch Kühlung und/oder Heizung individuell geregelt werden kann.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine elektronische Regeleinrichtung verfügt, mit der der Druck in den einzelnen Tanks individuell geregelt werden kann.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Regeleinrichtung einen vorgegebenen Gärverlauf einzuhalten gestattet.
Es folgt kein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche


Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com