Sauerstoff in Brauprozessen ist nur bis zur Fermentation erwünscht, da sich bei hohen Sauerstoffmengen in fertigen Bieren Fehlaromen bilden. Aus diesem Grund wird während des gesamten weiteren Prozesses ab der Fermentation sehr sorgfältig darauf geachtet, dass das Bier möglichst nicht mit Sauerstoff in Berührung kommt. Der optische Sauerstoffsensor Visitrace DO von Hamilton überzeugt durch schnelle, zuverlässige und präzise Messergebnisse im Bereich von 0 bis 2000 ppb.
Allgemein gilt: „Je mehr, desto besser“. Auf den Brauprozess lässt sich das jedoch nicht übertragen – Ganz im Gegenteil! Hier setzt sich die Reglung durch, dass je weniger Sauerstoff im Endprodukt enthalten ist, desto besser ist der Geschmack des Bieres. Somit ist die exakte Messung von Sauerstoffkonzentrationen im niedrigen ppb-Bereich für Brauereien von größter Relevanz, denn mit der Sauerstoffkonzentration steht und fällt die Qualität der Produkte. Ein vom Soll abweichender Wert kann viele negative Folgen mit sich bringen, da Sauerstoff in Brauprozessen nur bis zur Fermentation erwünscht ist. Er dient der Vermehrung der Hefen vor der alkoholischen Gärung und wird mit der Würze in den Fermenter eingetragen. Sind in fertigen Bieren allerdings größere Mengen an gelöstem Sauerstoff vorhanden, bilden sich Fehl-aromen, da einige Hopfeninhaltsstoffe oxidationsempfindlich sind. Daraus resultiert ein Oxidationsgeschmack, der umso stärker hervortritt, je geringer der Extrakgehalt des Bieres ist. Aus diesem Grund wird während des gesamten weiteren Prozesses ab der Fermenta-tion sehr sorgfältig darauf geachtet, dass das Bier möglichst nicht mit Sauerstoff in Berührung kommt.
Optischer Sauerstoffsensor
Die klassischen amperometrischen Sauerstoffsensoren sind häufig den heutigen Anforderungen der Prozesse nicht gewachsen. Schnelle Reaktionszeiten, robustes Design und eine einfache Wartung stellen Grundvoraussetzungen für den Einsatz in Brauereien dar. Weitere Nachteile amperometrischer Sensoren, wie die Abhängigkeit von Druck, Durchfluss und CO2 sowie lange Polarisierungszeiten, gehören mit dem Einsatz von optischen Sensoren der Vergangenheit an. Der optische Sauerstoffsensor Visitrace DO der Hamilton Bonaduz AG setzt exakt hier an. Er überzeugt durch schnelle, zuverlässige und präzise Messergebnisse im Bereich von 0-2000 ppb. Damit begegnet der Schweizer Experte dem essenziellen Bedarf nach exakten Sauerstoffmessungen im Spurenbereich 100, teilweise auch 30 ppb, wie er nach der Fermentation bis zum abgefüllten Bier besteht. Durch die schnellen Ansprechzeiten nach einem Reinigungszyklus kann der Ausschub stark vermindert und mehr abgefüllt werden. So leistet der Visitrace DO einen nicht zu vernachlässigenden Beitrag zu hohen Anlagenverfügbarkeiten und Abfüllraten.
Zuverlässige Messwerte
Die Funktionsweise des optischen Sauerstoffsensors basiert auf dem Fluoreszenzlöschungsprinzip. Dabei wird der in der Kappe befindliche Luminophor durch blaues Licht angeregt und strahlt einen Teil der absorbierten Energie in Form von rotem Fluoreszenzlicht zurück. Ist Sauerstoff vorhanden, findet eine Fluoreszenzlöschung statt, wobei die Intensität vom vorhandenen Sauerstoffgehalt abhängt und Rückschlüsse auf den Zustand des Luminophors zulässt. Basis der Messung ist die zeitliche Verschiebung des Phasenwinkels zwischen dem Anregungs- und dem Emissionslicht. Dieser Detektionsprozess ist unabhängig von Durchfluss, Druck und CO2-Gehalt und bildet damit die Basis für zuverlässige Messwerte in den teilweise rauen Umgebungsbedingungen.
Darüber hinaus erweist sich das Luminophor des Sensors als widerstandsfähig gegenüber aktivem Chlor und Chlordioxid, die im Rahmen der Reinigungsprozesse in Brauereien Einsatz finden und die sensitive optische Schicht schädigen können. Visitrace DO widersteht solchen Angriffen erfolgreich für lange Zeit, was nicht zuletzt dem Aufbau der neu entwickelten Sensorkappe ODO Cap L0 geschuldet ist. Ihre Robustheit reduziert somit Ausfallzeiten auf ein Minimum. In diesem Zusammenhang punktet auch die einfache Wartung des Sensors: Während bei amperometrischen Sensoren ein hoher Wartungsaufwand durch regelmäßiges Auffüllen des Elektrolyten, polieren der Spitze des Platindrahtes und Polarisierung verbunden ist, erweist sich der Wartungsaufwand von optischen Sauerstoffsensoren als sehr gering. Denn der Austausch der Sensorkappen erfolgt anwenderfreundlich, schnell sowie problemlos und stellt die einzige Wartungsarbeit dar. Die Visitrace DO ist nach dem Start sofort betriebsbereit.
Im Gegensatz zu herkömmlichen, analogen optischen Sensoren ist bei Visitrace DO kein zusätzlicher Transmitter notwendig: Im Sensorkopf befindet sich nämlich ein Mikrotransmitter, der die direkte Kommunikation mit dem Prozessleitsystem über ein 2-Leiter 4–20 mA analoges Standardsignal ermöglicht. Der Sensorkopf speichert alle relevanten Daten, wie beispielsweise Kalibration und Informationen der Selbstdiagnose. Durch die Selbstdiagnosefunktion erkennt und identifiziert der Sensor Störungen sofort, was für den Anwender die Wartung deutlich vereinfacht. Auch die Kalibrierung gestaltet sich unkompliziert, denn der Sensor wird an zwei Punkten kalibriert: Zunächst mit einem Prüfgas mit 1 Vol.-% Sauerstoffanteil sowie mit sauerstofffreiem Gas. Dabei überwacht der Sensor automatisch die Stabilität des Sauerstoffgehalts und der Temperatur. Um eine einfache Handhabung zu realisieren und die Kommunikation mit dem Sensor noch anwenderfreundlicher zu gestalten, integrierte Hamilton eine Bluetooth-4.0-Schnittstelle. Diese ermöglicht eine kabellose Überwachung, Konfiguration und Kalibration mit mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets und rundet die Sensortechnik sinnvoll und ohne Kompromisse bei der Qualität ab.
Halle 6, Stand 218
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: dei1115hamilton
Dr. Knut Georgy
Senior Market Segment Manager Process Analytics, Hamilton Bonaduz
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