CIP-fähiges Trübungsmessgerät

Trübungssensoren nutzen den Effekt der Lichtstreuung an Feststoffpartikeln. Sie senden einen Lichtstrahl in die Probe und messen das entstehende Streulicht, das als direktes Maß für die Trübung bzw. die Feststoffkonzentration verwendet werden kann. Für eine erfolgreiche Anwendung von Trübungssensoren sind verschiedene Punkte zu beachten:

• Wellenlänge und Streulichtwinkel haben direkten Einfluss auf das Messergebnis. Nur Messungen mit gleichen Werten sind direkt vergleichbar. Aus diesem Grund hat die MEBAK (Mittel-europäische Brautechnische Analysenkommission) empfohlen, im Brauereibereich zur Messung der Glanzreinheit des Endproduktes eine Wellenlänge von 650 nm (Rotlicht) und einen Streuwinkel von 90° zu verwenden. Zur Messung der Konzentration grober Teilchen ,wie sie beispielsweise in der Würze vorliegen, wird dagegen Vorwärtsstreulicht empfohlen.

• Die Produktfarbe kann das Messergebnis beeinflussen. Deshalb geben nur Messgeräte mit Farbkompensation den korrekten Trübungswert an. Die Farbkompensation erfolgt in der Regel durch gleichzeitige Messung von Streulicht und Durchlicht mit an-schließender Verrechnung dieser Signale.

• Trübungsmessgeräte werden mit Formazin-Standard kalibriert. Daraus resultieren die Einheiten NTU (Nephelometric Turbidity Unit) oder im Brauereibereich EBC, wobei 1 EBC gleich 4 NTU. Der oben angegebene Anwendungsbereich reicht von niedrigsten Trübungswerten um 0,1 NTU nach der Filtration bis über 1000 NTU, beispielsweise im Weißbier. Moderne Trübungssensoren decken aufgrund der hohen Dynamik der Elektronik diesen gesamten Bereich ab.

• Für die Anwendung im Lebensmittelbereich ist auch das hygienische Design der Messgeräte entscheidend. Gemäß EG-Lebensmittelrichtlinie 93/43/EWG müssen Komponenten von Produktionsanlagen so beschaffen sein, dass das Risiko einer Kontamination so gering wie möglich ist. Dies bedeutet, dass auch Prozess-Trübungsmessgeräte CIP-fähig sein müssen. Der Nachweis dieser Fähigkeit erfolgt mit Hilfe des EHEDG-Reinigbarkeitstestes.

Das Trübungsmessgerät DualScat erfüllt alle oben genannten Anforderungen und ist daher uneingeschränkt in der Getränkeherstellung einsetzbar (Abb. 1). Der Prozessanschluss über ein Varivent-Gehäuse macht die Installation denkbar einfach und bietet eine optimale hygienische Lösung. Das belegt auch der erfolgreich bestandene EHEDG-Reinigbarkeitstest. Ein weiterer Vorteil des DualScat ist die einfache Überprüfung der Kalibrierung mit Hilfe eines Glas-Sekundärstandards, der den aufwendigen Umgang mit Formazin überflüssig macht. Des Weiteren bietet das Trübungsmessgerät die Möglichkeit der Zweiwinkel-Streulichtmessung. Das auch im Labor verwendete 90°-Streulicht spiegelt vor allem den visuellen Eindruck wieder, d.h. die Glanzreinheit des Getränks. Diese Trübung wird vor allem von sehr feinen Partikeln, beispielsweise von Eiweißmolekülen oder Kolloiden, verursacht. Im Unterschied dazu erzeugen große Teilchen wie Hefezellen oder Fruchtfleisch wesentlich mehr Vorwärtsstreulicht. Im DualScat erfolgt die Detektion dieser Stoffe mit 25°-Vorwärtsstreulicht. Mit der gleichzeitigen Messung beider Winkel ist eine Trendanalyse der Partikelgrößenverteilung möglich, die für die Prozessbeurteilung und -steuerung wichtig sein kann.

Die Filtration von Bier ist ein gutes Beispiel für den Nutzen der Zweiwinkelmessung. Während grobe Teilchen wie Hefezellen oder die zur Filtration verwendete Kieselgur im Filter möglichst komplett zurückgehalten werden sollen, ist die Abtrennung feiner Stoffpartikel (Eiweiß) nur bedingt möglich. In Abhängigkeit von der Biersorte (Getreideart, Stammwürzegehalt) und der Qualität des Brauprozesses im Sudhaus liegt der 90°-Trübungswert zwischen 0,3 EBC und 2 EBC. Zu hohe Werte lassen sich unter Umständen über eine vermehrte Kieselgurzugabe oder eine Änderung der Kieselgurmischung korrigieren. Unabhängig von diesem Wert sollte aber der 25°-Trübungswert#0,1 EBC sein. Ist dies nicht der Fall, befinden sich zu viele große Partikel im Filtrat. Die Folge: Eine starke Belastung der nachgeschalteten Schichten- oder Trapfilter. Ebenso kann man den 25°-Trübungswert zur Steuerung der Kreislaufschaltung beim Anfahren des Filters oder bei Filterdurchbrüchen verwenden. Durch die Einstellung optimaler Trübungswerte lassen sich die Filterstandzeiten erhöhen und Filtrationskosten senken. Abbildung 2 zeigt einen optimalen Kieselgur-Filtrationsprozess; beide Winkel zeigen einen gleichmäßigen Verlauf mit Werten innerhalb der oben angegebenen Toleranzen. Im Unterschied dazu sind in Abbildung 3 Werte für eine nichtoptimale Filtration dargestellt. Betrachtet man nur den 90°-Wert, fällt dieser zunächst nur durch einen unregelmäßigen Verlauf auf. Die Werte liegen aber noch innerhalb der Spezifikation, eine automatische Überwachung würde nicht ansprechen. Erst der 25°-Wert gibt mit deutlich zu hohen Werten die Information, dass regelmäßig grobe Partikel durchbrechen und die Filtration nicht einwandfrei läuft.

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