und mehr über die Funktionen von
aisala Polaris™ Prozessrefraktometern erfahren
Die Produktfamilie der wegweisenden optischen Inline-Refraktometer Vaisala Polaris hat sich im Test in den rauesten Umgebungen bewährt.
Das maßgeschneiderte Produktportfolio von Vaisala bedient die unterschiedlichsten Branchen und Hunderte von Anwendungen. Die Produktfamilie der Vaisala Polaris Prozessrefraktometer ist das Ergebnis von über 40 Jahren Erfahrung und Wissen.
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Die Zukunft der Lebensmittel – besser dank einer Portion Wissenschaft
Was gibt es heute zum Abendessen? Wir alle verbringen täglich Zeit damit, über Lebensmittel nachzudenken, auch wenn wir sie gerade nicht verzehren. Nahrungsmittel stimmen uns glücklich und sind zum Leben notwendig. Lebensmittel haben Einfluss auf unsere Gesundheit, unser Wohlbefinden, unsere Finanzen und die Umwelt. Daher ist es wichtig, dass die Verfahren zum Anbau, zur Herstellung, zum Transport und zur Lagerung so effizient, nachhaltig und sicher wie möglich sind. Wie können wir das erreichen? Mit einer Prise Wissenschaft und ganz viel Messtechnik.
Messangaben beim Kuchenbacken
Auch beim Backen zu Hause stellen wir fest, wie wichtig das Maß ist – für einen lockeren Kuchen mit perfektem Geschmack brauchen wir das richtige Verhältnis von Zucker, Mehl, Butter und Eiern. Dann ist es wichtig zu wissen, dass unser Ofen bei der von uns eingestellten Temperatur backt und dass unsere Zutaten unter den richtigen Bedingungen gelagert wurden. Ohne dies wird der Kuchen nicht so schmecken, wie wir es uns erhoffen oder erwarten. Das Gleiche gilt für Industrieküchen, nur in viel größerem Maßstab. Hersteller müssen dafür sorgen, dass ihre Produkte konsistent, hochwertig, schmackhaft und sicher sind. Außerdem müssen sie ihre Kosten optimieren, damit wir uns die produzierten Lebensmittel leisten können. Dies ist nur mit genauen und zuverlässigen Messdaten möglich.
Messtechnik für eine gesunde Ernte
Dieser Bedarf an Messtechnik erstreckt sich auch darauf, wie unsere Nahrungsmittel angebaut und wie Produkte verarbeitet, transportiert und gelagert werden, bevor sie die Geschäfte erreichen. Ohne genaue und zuverlässige Sensortechnologie zur Überwachung von Parametern wie Temperatur, Feuchte und Kohlendioxidkonzentration sind die Erträge gering und Produkte verderben. In modernen Gewächshäusern und vertikalen Farmen wird die Umgebung streng kontrolliert. Ziel ist es, die perfekten Wachstumsbedingungen zu erreichen, sodass mehr Nutzpflanzen mit weniger Ressourcen angebaut werden können. Je mehr Sie messen, desto mehr können Sie steuern – und desto effizienter können Sie die Ressourcen nutzen, um mehr und bessere Nahrungsmittel anzubauen. Sobald dies gelingt, werden durch perfekte Lager- und Transportbedingungen Lebensmittel länger frisch gehalten, Abfall reduziert sowie Geschmack und Nährwert verbessert. „Man bekommt, was man misst“ heißt es – das trifft in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie auf jeden Fall zu.
Steigern der Nachhaltigkeit der Lebensmittel
Um den CO2-Fußabdruck von Nahrungsmitteln zu reduzieren, müssen Lebensmittel- und Getränkehersteller ihre Prozesse entsprechend entwickeln. Die Energieeffizienz soll verbessert und die Nutzung anderer Ressourcen wie Hauptinhaltsstoffe und Wasser optimiert werden. Der Wert von Abfall kann gesteigert werden, indem er in Biogas oder Biomethan umgewandelt wird. Dieses kann zur Erzeugung von Wärme und Strom verwendet werden – ein fantastisches Beispiel für Kreislaufwirtschaft. Dies ist nur mit zuverlässigen Messdaten möglich. Sie unterstützen Hersteller, die richtigen Prozessentscheidungen zu treffen und gleichzeitig Konsistenz, Qualität und Sicherheit zu überwachen.
In Zukunft müssen wir noch weitere Schritte tun, um Nahrungsmittel nachhaltiger zu gestalten. Die Technologie existiert bereits, um uns dabei zu helfen. Die meisten derzeitigen landwirtschaftlichen Erzeugnisse werden zur Tierfütterung angebaut, wodurch der ökologische Fußabdruck von Fleisch erheblich ist. Burger auf pflanzlicher Basis sind beispielsweise weitaus nachhaltiger, gesünder und ethischer als tierische Alternativen. Ihre Entwicklung basiert auf umfangreicher Forschung.
Für weitere Nachhaltigkeitsvorteile brauchen wir mehr Daten, Messungen und Wissenschaft. Zum Beispiel speichert landwirtschaftlicher Boden viel Kohlendioxid, und durch die Landwirtschaft wird dieser Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt. Früher war dies schwierig zu erkennen. Aber jetzt verfügen wir über Messtechnik zur Nachverfolgung und Messung, welche landwirtschaftlichen Praktiken es uns ermöglichen, den meisten Kohlenstoff im Boden zu halten – und vielleicht sogar noch mehr zu binden. Zur Bestimmung dieser Verfahren sind Daten erforderlich, und diese Daten stammen, Sie haben es erraten, aus Messungen.
Der Beginn des Mikroben-Megatrends
Ein weiterer aufkommender Trend ist der Einsatz von Mikroben in der Lebensmittelproduktion. Wir werden in der Lage sein, aus landwirtschaftlichen Abfällen Nahrungsmittel herzustellen oder sogar Kohlendioxid aus der Luft aufzufangen und daraus Lebensmittel zu produzieren, und zwar, indem wir Mikroben in Fermentationstanks verwenden. Dadurch entsteht eine völlig neue Branche, die noch mehr Messtechnik benötigt. Aber in Wirklichkeit ist es einfach eine weitere Anwendung derselben Technologie, die wir heute in der Brauindustrie einsetzen. Wenn wir noch weiter in die Zukunft blicken, könnten wir vielleicht Eier ohne Hühner, Milchproteine ohne Kühe und neue Fette herstellen, die pflanzliche Nahrungsmittel noch saftiger und leckerer machen.
Erhöhte Anpassungsfähigkeit der Lebensmittelproduktion
Innovationen werden auch benötigt, um die Nahrungsmittelproduktion anpassungsfähiger gegen Unwetter und andere Probleme, die eine direkte Folge des Klimawandels sind, zu gestalten. Außerdem sind neue Messtechnologien erforderlich, die möglicherweise aus einer unerwarteten Richtung stammen – der Weltraumforschung. Wissenschaftler*innen untersuchen Messdaten von Mond und Mars, um herauszufinden, wie man Nahrungsmittel für Astronaut*innen produzieren kann, wenn eine Forschungsstation im Weltraum errichtet wird. Wenn wir das Rätsel lösen können, wie man Lebensmittel in solch rauen Umgebungen wie diesem herstellt, können wir diese Informationen nutzen, um Nahrungsmittel auf der Erde unter sich ändernden klimatischen Bedingungen widerstandsfähiger und nachhaltiger zu produzieren.
Wir sind, was wir essen, aber was soll das sein?
In Zukunft könnte sich der Fokus der Messtechnik dahingehend erweitern, uns dabei zu unterstützen, die richtigen Lebensmittel zum richtigen Zeitpunkt zu essen. Messdaten könnten unseren persönlichen Nahrungsbedarf aufzeigen. Wir könnten damit die geeigneten Lebensmittel bestimmen, um den Bedarf zu decken, und so bessere Entscheidungen über unsere Ernährung treffen. Diese Art der personalisierten Ernährung könnte der nächste große Trend bei zukünftigen Nahrungsmitteln sein.
Messtechnik trägt dazu bei, die Gesundheit der Menschen und des Planeten zu bewahren. Außerdem hilft sie bei der Verbesserung der Erträge und der Steigerung der Produktions- und Ressourceneffizienz, um den CO2-Fußabdruck unserer Lebensmittel zu verringern. Zukünftig können wir mithilfe von Messtechnik Nahrungsmittel auf intelligentere, präzisere und effizientere Weise herstellen – und in vielerlei Hinsicht hat die Zukunft bereits begonnen.
Webcast: Die Zukunft der Lebensmittel
Um mehr darüber zu erfahren, wie wir die Zukunft der Lebensmittel mit Messtechnik verbessern, sehen Sie sich unseren Webcast „Zukunft der Lebensmittel“ (auf Englisch) mit Jutta Hakkarainen, Director des Vaisala Geschäftsbereichs Flüssigkeitsmessungen, Maria Uusimaa, Director des Vaisala Geschäftsbereichs Industriemessgeräte, und Dr. Lauri Reuter, Biotechnologiewissenschaftler, an.
Möchten Sie wissen, wie die Lebensmittelproduktion, -logistik und -lagerung in jeder Phase von Technologie profitiert? Laden Sie das Vaisala E-Book zur Lebensmittelwissenschaft herunter, und erfahren Sie, wie die Effizienz und Nachhaltigkeit der Nahrungsmittelkette mithilfe von Messtechnik deutlich verbessert werden kann.
Ein kleiner Einblick in die Produktion von Grillspezialitäten – Würste, Ketchup und Bier
Wenn die Tage wieder länger und sonniger werden, beginnt auch die Grillsaison. Das Essen draußen zu grillen und bei Sonnenschein zu genießen, schmeckt irgendwie noch besser, als wenn es drinnen am Herd gekocht wurde. Aber nicht so schnell – um die Würste, Ketchup und die perfekt gekühlte Flasche Bier für unsere Sommerfeste fertig zu bekommen, braucht es Zeit und viel präzise Messtechnik. Lassen Sie uns eine Pause vom Träumen von Sommernächten und Speisen im Freien einlegen, um herauszufinden, wie Lebensmittelhersteller die Qualität und Konsistenz unserer sommerlichen Speisen und Getränke sicherstellen.
Brutzelnde Würste auf dem Grill – Wie werden Wursthäute hergestellt?
Eine fettreiche und saftige Wurst ist die wesentliche Zutat für einen leckeren gegrillten Hotdog. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die Nachfrage nach Würsten weltweit bis 2025 voraussichtlich um 4 % pro Jahr ansteigen wird. Um diesem wachsenden Markt gerecht zu werden, haben viele Hersteller auf Kunstdärme umgestellt, die die Rationalisierung der Wurstproduktion erleichtern und eine köstliche Konsistenz mit jeder Charge gewährleisten. Damit sich manuelle Probenahmen und Tests erübrigen, können Inline-Refraktometer den Kunstdarmprozess kontinuierlich überwachen und so die Prozesseffizienz und Produktgleichmäßigkeit steigern.
Kunstdärme werden oft mit einem Verfahren namens Koextrusion zu Würsten verarbeitet, wo die Haut bei der Wurstherstellung entsteht. Die Fleischmischung und das Hautgel werden gleichzeitig extrudiert, und das Gel wird dann durch Kontakt mit einer Salzlösung koaguliert. Die Wassermenge in der Lösung nimmt zu, wenn die Wurst die Salzlösung durchläuft und diese verdünnt. Um eine optimale Produktqualität, -farbe und -textur zu gewährleisten, muss der Salzlauge frisches Salz zugesetzt werden. Ziel ist es, die Salzlake auf dem gewünschten Konzentrationsgehalt zu halten. Ein Refraktometer kann kontinuierliche Echtzeitdaten liefern, um diesen Zielgehalt beizubehalten. Außerdem soll sichergestellt werden, dass die entstehende Wursthaut jedes Mal in der gleichen hohen Qualität perfekt geformt wird.
Refraktometer übernehmen eine ähnliche Überwachungsfunktion bei der Produktion von Wursthäuten aus Zellulose. So wird die richtige Konzentration von Natriumhydroxid gewährleistet, das das Zellulosefasertuch entschwefelt, aus dem die Häute hergestellt werden.
Etwas Soße als Beilage – Was ist das Geheimnis der Konsistenz und des Geschmacks von Tomatensoße?
Die Wurst ist frisch gegrillt. Was brauchen Sie als Nächstes? Eine Portion leckeres Ketchup. Ketchup oder Tomatensoße ist eines der beliebtesten Würzmittel der Welt, und alle haben ihre Lieblingsmarke für den perfekten Geschmack. Es ist daher wichtig, das ideale Gleichgewicht zwischen Tomaten, Zucker, Essig, Wasser, Salz und Gewürzen in der Rezeptur aufrechtzuerhalten, um Ihre treuen Kund*innen zufriedenzustellen. Zu diesem Zweck kommt erneut das Refraktometer zum Einsatz. Es ermöglicht eine konsistente Qualitätskontrolle durch kontinuierliche Überwachung der Konzentrationen während des gesamten Produktionsprozesses. So kann eine optimale Konsistenz bewahrt werden. Fantastisch!
Und ein erfrischendes eiskaltes Bier – Überwachung der Malzproduktion und des Bierbrauprozesses
Nachdem das Essen ausgewählt wurde, geht es darum, was getrunken werden soll. Wenn es ein Bier sein soll, darf auch hier die Rolle einer genauen Überwachung nicht vergessen werden. Einfacher ausgedrückt führen bessere Daten zu besserem Bier, und bessere Daten stammen aus kontinuierlicher Überwachung. Der erste Schritt im Bierbrauprozess ist die Verarbeitung von Malzkörnern, um eine Substanz namens Würze zu extrahieren. Unternehmen wie Viking Malt, die Malzprodukte an die Brauindustrie liefern, nutzen kontinuierliche Feuchteüberwachung, um die gleichbleibend hohe Qualität ihrer Produkte sicherzustellen und gleichzeitig Energie zu sparen und die Rentabilität zu verbessern. Hochwertiges Bier hängt von der Verwendung von hochwertigem Malz ab. Viking Malt hat festgestellt, dass dies am besten mit einem Vaisala Messwertgeber Indigo520, einer Vaisala Feuchtesonde HMP7 und einer Vaisala Temperatursonde TMP1 erreicht wird, um eine Über- oder Untertrocknung zu vermeiden.
Sobald Brauereien die Würze aus dem Malz extrahiert haben, vergären sie sie mit Hefe, filtern die entstehende Flüssigkeit und füllen diese ab. Wenn Sie Refraktometer im gesamten Bierbrauprozess einsetzen, können Sie das Verfahren optimieren, Energie sparen, Abfall reduzieren, Kosten senken und dazu beitragen, ein Getränk von mit jeder Flasche oder Dose gleichbleibend höchster Qualität zu liefern. Prozessbedingungen unterscheiden sich je nach Anforderungen. Deshalb werden Vaisala Hygienerefraktometer unter Berücksichtigung der spezifischen Brauereibedingungen werkseitig kalibriert geliefert.
Die perfekte Rezeptur für den Sommer
Wenn Sie also diesen Sommer draußen im Garten oder auf der Terrasse Würste, Ketchup und ein Bier genießen, erheben Sie ein Glas auf die Messtechnik, die dazu beigetragen hat, die Sicherheit, Konsistenz und hohe Produktqualität von Speisen und Getränken zu gewährleisten. Jetzt fehlt nur noch die Sonne!
Möchten Sie mehr über die Technologie und Messlösungen für die Lebensmittelindustrie erfahren?
Laden Sie unser E-Book zur Lebensmittelwissenschaft herunter, um zu erfahren, wie Messdaten zur Optimierung Ihrer Lebensmittel- und Getränkeprozesse beitragen können.
Möchten Sie weitere Informationen zu einer bestimmten Anwendung oder einem bestimmten Produkt erhalten? Schreiben Sie uns, und wir melden uns bei Ihnen.
Früher bestanden Wursthäute aus dem Dünndarm von Schlachttieren. Verwendet wurden insbesondere die Därme von Schweinen, aber auch die von Schafen, Rindern und Ziegen. Diese sogenannten Naturdärme werden seit Jahrhunderten verwendet, doch seit einigen Jahrzehnten erfreuen sich Kunstdärme in vielen Märkten zunehmender Beliebtheit. Kunstdärme bestehen zum Beispiel aus Kollagen (wird oft aus Tierhaut gewonnen), Zellulose (aus Pflanzenmaterial), Kunststoff und seit Kurzem auch aus Alginat (aus Algen).
Die vermehrte Verwendung von Kunstdärmen ist das Ergebnis verschiedener Faktoren. Dazu zählen die hohen Kosten, die sich aus der Vielzahl von Prozessen ergeben, die zur Herstellung von Naturdarmprodukten erforderlich sind. Zudem variieren Naturdärme tendenziell in Länge, Durchmesser und Dicke, was die Rationalisierung der Wurstproduktion erschwert und einen höheren Arbeitsaufwand mit sich bringt. Im Gegensatz dazu macht die permanente und präzise Überwachung des Kunstdarmprozesses manuelle Probenahmen und Tests überflüssig und verbessert sowohl die Prozesseffizienz als auch die Produkteinheitlichkeit.
Wursthaut aus Alginat
Alginat ist ein Bestandteil der Zellwände von Braunalgen. Dabei handelt es sich um eine große Gruppe vielzelliger Algen, darunter viele, die in den kälteren Gewässern der nördlichen Hemisphäre beheimatet sind. Eine wichtige Eigenschaft von Alginat ist seine Fähigkeit, ein Vielfaches seines Eigengewichts an Wasser zu halten, was es zu einer natürlich gelierenden Substanz macht.
Als filmbildendes natürliches Polymer kann Alginat durch seine Gelbildung mit Calciumionen als Wursthaut verwendet werden. Während des Herstellungsprozesses wird Fleischmasse aus der Wurst extrudiert und gleichzeitig eine Schicht aus Natriumalginat auf die äußere Oberfläche aufgetragen (koextrudiert), bevor eine Calciumchlorid-Salzlösung zum Dehydrieren und zum Herbeiführen der Gelbildung verwendet wird. Dadurch entsteht eine Schicht aus Calciumalginatfilm auf der Wurst, die die für eine Wursthaut erforderliche Festigkeit und Flexibilität liefert.
Der Salzgehalt in der Salzlösung ist sehr wichtig und muss genau überwacht werden, da er sich auf die Farbe, die Textur und die Gesamtqualität der Wurst auswirkt.
Die wesentlichen Vorteile der Koextrusion gegenüber Naturdarm lauten wir folgt:
• Niedrigere Anschaffungskosten
• Ideal für die Automatisierung
• Geringer Arbeitsaufwand
• Produktkonsistenz
• Vielseitigkeit – eignet sich für Würste in zahlreichen Ausführungen und Größen
• Lagerung als Alginatpulver, somit keine gekühlte Lagerung erforderlich
• Geschwindigkeit und Durchsatz
• Geeignet für vegetarische, vegane und Halal-Ernährung (wenn Alginat)
Prozessinterne Überwachung der Alginatsalzlösung mit Refraktometern
Die Salzlösung wird in einem eigenen Behälter gelagert, und verbrauchte Salzlösung wird in denselben Behälter zurückgeführt. Folglich wird die Salzlösung permanent durch die Feuchtigkeit verdünnt, die dem Hautgel entzogen wird. Aus diesem Grund muss die Salzlösung überwacht werden, damit ihr die richtige Salzmenge zugesetzt werden kann. Diese Aufgabe nimmt das Refraktometer von Vaisala wahr, das den Salzgehalt in Echtzeit überwacht.
Für die Refraktometer sind zwei Positionen möglich, nämlich direkt im Behälter der Salzlösung sowie ggf. zusätzlich im Salzvorratsbehälter.
Das Refraktometer von Vaisala misst den Brechungsindex (RI) der Flüssigkeit, der direkt mit der Salzkonzentration der Salzlösung korreliert. Dank der prozessinternen RI-Überwachung mit automatischer Regelung kann das Bedienpersonal einen gleichbleibenden und zuverlässigen Betrieb gewährleisten, was wiederum der Produktqualität zugute kommt und Ausfälle verhindert. Im Gegensatz zu vielen anderen Methoden zur Konzentration von Flüssigkeiten ist das Refraktometer von Vaisala äußerst genau und zuverlässig und erfordert keine regelmäßige Wartung. Wichtig ist, dass diese Refraktometer nicht durch Partikel, Blasen, Kristalle oder Farbe beeinträchtigt werden, sodass sie bei einer Vielzahl von Lösungen zur Messung der Flüssigkeitskonzentration eingesetzt werden können. Ferner sind die Vaisala K-PATENTS Refraktometer nach 3-A-Hygienestandards und EHEDG zertifiziert, was für Anlagen zur Verarbeitung von Lebensmitteln unerlässlich ist.
Die Refraktometer erzeugen mA- und Ethernet-Ausgangssignale, die eine automatische Prozesssteuerung ermöglichen. Darüber hinaus können die Refraktometer so kalibriert werden, dass die Konzentration von NaOH in g/l, Gew.-% oder jeder anderen vom Werk bevorzugten technischen Einheit abgelesen werden kann.
Koextrusion mit Kollagengel
Neben Alginatgel können auch Kollagengele in der Wurstherstellung verwendet werden. Kollagendärme werden überwiegend aus Rinder- und Schweinehäuten gewonnen und bieten die meisten der Geschwindigkeits- und Effizienzvorteile von Alginatgelen.
Nach der Koextrusion mit Kollagengel passieren die Würste ähnlich wie beim Alginatgelverfahren eine Salzlösung. Refraktometer von Vaisala können den Prozess wie oben beschrieben kontinuierlich überwachen, damit Salzkonzentration und Produktqualität dauerhaft stimmen.
Wie wichtig die Messung der Salzlösung ist, erklärt ein US-amerikanischer Wursthersteller: „Wir behandeln koextrudierte Wursthäute mit Dikaliumphosphat, um die Feuchte zu kontrollieren, was sich direkt auf Farbe und Textur des Endprodukts auswirkt. Zu viel Feuchte in der Haut macht die Wurst zu dunkel und die Textur zu zäh, während zu wenig bedeutet, dass die Wurst zu hell und die Textur zu weich ist. Das K‑PATENTS® Refraktometer von Vaisala hilft dabei, die Feuchte auf dem vorgegebenen Niveau zu halten und ein einheitliches Endprodukt zu gewährleisten.“
Wursthaut aus Zellulose
Auch bei der Herstellung von Wursthäuten aus Zellulose finden Refraktometer von Vaisala Verwendung. Bei diesem Verfahren wird die Wursthaut mit Hilfe eines Zellulosefasertuchs hergestellt. Zunächst jedoch wird das Tuch entschwefelt, wozu es ein Bad aus Natriumhydroxid (NaOH) passiert. Diese auch als Natronlauge bekannte Lösung wird aus einem Tank zugeführt, und verbrauchte Lauge wird in diesen Tank zurückgeführt. Folglich muss die NaOH-Konzentration immer wieder erneuert werden, da während des Imprägniervorgangs Lauge im Tuch verloren geht. Aus diesem Grund kommt – ähnlich wie bei den oben genannten Alginat- und Kollagenanwendungen – ein Refraktometer von Vaisala zum Einsatz, das (in diesem Fall) kontinuierlich die NaOH-Konzentration überwacht und für eine exakte Anreicherung sorgt.
Zusammenfassung
Die prozessinterne Refraktometrie ist die ideale Technologie zur Kontrolle der Herstellung von Kunstdärmen für Würste. Durch die stetige Bereitstellung von Daten versetzen Refraktometer Wursthersteller in die Lage, viele der wesentlichen Produktqualitätsmerkmale zu steuern.
Diese Technologie zur Überwachung von Flüssigkeiten ist unempfindlich gegenüber Partikeln, Blasen oder Farbe und kommt auch in vielen anderen Branchen zum Einsatz, zum Beispiel in der Halbleiterfertigung, in der Chemieindustrie, im Raffineriewesen, in der Zellstoff- und Papierproduktion, in der Textilbranche, in der Pharmazeutik sowie in der Getränkeherstellung und natürlich in der Lebensmittelproduktion.
Wursthäute aus Zellulose oder Alginat erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da Hersteller nach Möglichkeiten Ausschau halten, mit denen sich Kosten senken und Produktionsmengen erhöhen lassen und die gleichzeitig der Produktkonsistenz zugute kommen und bessere Produkte sowie effizientere, schnellere und flexiblere Prozesse ermöglichen. Doch um diese Vorteile nutzen zu können, bedarf es einer präzisen und zuverlässigen Technologie, die mit schwierigen Rahmenbedingungen zurechtkommt und mit der sich Prozessflüssigkeiten kontinuierlich messen lassen. Die K-PATENTS Refraktometer von Vaisala erfüllen diese Anforderung und tragen so dazu bei, der weltweit wachsenden Nachfrage nach hochwertigen Wurstwaren zu entsprechen.
Inline-Konzentrationsmessung der Salzlauge in der coextrudierten synthetischen Wurstherstellung
Laden Sie den vollständigen Anwendungshinweis zur Messung der Salzkonzentration von Salzlösungen bei der koextrudierten Herstellung von Kunstdärmen herunter.
Täglich hören wir Politiker*innen weltweit sagen, dass ihre Entscheidungen „von der Wissenschaft geleitet“ werden. In der Öffentlichkeit wird so ein zunehmendes Bewusstsein dafür geschaffen, wie die Wissenschaft alle Lebensbereiche beeinflusst. Im folgenden Artikel konzentrieren wir uns darauf, wie die Wissenschaft die Lebensmittel- und Getränkeindustrie vorantreibt und insbesondere, wie Vaisala Technologien dazu beitragen, die nachhaltige Nahrungsmittelproduktion zu optimieren.
Es ist leicht nachzuvollziehen, dass Kunst in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eine wichtige Rolle spielt. Kreativität und Vorstellungskraft sind hinsichtlich Verpackung und Werbung sowie in der Produktentwicklung unerlässlich. Wir bei Vaisala sind jedoch davon überzeugt, dass die Wissenschaft die dominierende Rolle einnimmt: Entwicklung von Messtechnologien, Hilfe bei der Produktformulierung, Optimierung der Prozesse, Schutz der Sicherheit, Sicherstellung der Qualität, Schaffung von Produktkonsistenz und Stärkung der Nachhaltigkeit. Mit Blick auf die Zukunft, wie wird die Wissenschaft die Industrie unterstützen, ihre neuesten Herausforderungen zu meistern?
Herausforderungen
Nach Angaben der FAO (1) hatte im Jahr 2020 fast jeder dritte Mensch auf der Welt (2,37 Milliarden) keinen Zugang zu angemessener Nahrung. Am stärksten betroffen waren Länder in Afrika und Asien – und das zu einer Zeit, als die größten ernährungsbedingten Herausforderungen in einigen Ländern Fettleibigkeit und Lebensmittelverschwendung waren. Nahrungsmittelsicherheit, Ernährung und Zugänglichkeit stellen wachsende Aufgaben dar.
Wasserknappheit kann so definiert werden, dass nicht ausreichend Frischwasser zur Deckung des normalen Bedarfs zur Verfügung steht. Sie kann durch Klimawandel (Dürre), Wasserverschmutzung, übermäßigen oder ineffizienten Wasserverbrauch oder durch unzureichende oder versagende Wasserinfrastruktur verursacht werden. Wenn keine Anpassungsmaßnahmen erfolgen, wird laut den Vereinten Nationen (2) die Zahl der Menschen, die mindestens einen Monat im Jahr nicht genügend Wasser haben, von aktuell 3,6 Milliarden bis 2050 auf über 5 Milliarden ansteigen. Auch hier wächst der Druck zu mehr Effizienz und weniger Abfall.
Der Klimawandel bedroht Nutzpflanzen, die durch Dürren, Überschwemmungen, Wirbelstürme usw. ausgelöscht werden können. Dem United Nations Office for Disaster Risk Reduction (3) zufolge haben sich klimabedingte Katastrophen im Vergleich zu den vergangenen zwanzig Jahren nahezu verdoppelt. In unseren landwirtschaftlichen Systemen ist daher eine größere Anpassungsfähigkeit notwendig.
Die begrenzte Haltbarkeit vieler Produkte stellt ein zusätzliches Risiko für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie dar und macht sie anfälliger für Probleme in der Lieferkette. Deshalb besteht ein starker Bedarf an Maßnahmen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit und zum Schutz der Geschäftskontinuität. In Verbindung mit Kosten- und Nachhaltigkeitsaspekten müssen Lieferketten kurz, schnell, sicher und rückverfolgbar sein. Neben nachhaltigen Produkten halten Verbraucher*innen auch nach besseren Verpackungen Ausschau, die weniger auf Kunststoffe angewiesen sind.
Die Verbrauchernachfrage nach sicheren, gesunden und nahrhaften Lebensmitteln nimmt weiter zu. Hersteller stehen daher unter wachsendem Druck, bessere Informationen zur Kennzeichnung bereitzustellen – insbesondere für Inhaltsstoffe mit gesundheitlichen Erwägungen wie Zucker, Salz und Kaloriengehalt. Verbraucher*innen wünschen zudem vermehrt Produkte mit geringem CO2-Fußabdruck, was beispielsweise die Entwicklung von Fleischalternativen vorantreibt. Informationen zum CO2-Fußabdruck werden von Händlern angefordert. Häufig umfasst dies inzwischen auch Scope-3-Emissionen, also solche, die außerhalb des eigenen Betriebs entstehen.
Angesichts weltweit steigender Energie- und Nahrungsmittelpreise stehen Lebensmittel- und Getränkehersteller sowohl unter ökologischem als auch finanziellem Zugzwang, die Energieeffizienz zu verbessern, Abfall zu reduzieren und die Nutzung erneuerbarer Energien – Wind, Sonne und Biogas – zu erhöhen.
Wissenschaft bei Vaisala
Die Wissenschaft bietet Lösungen für alle oben beschriebenen Herausforderungen, und Vaisala ist an vielen von ihnen aktiv beteiligt. Vaisala beispielsweise ist der weltweit führende Hersteller von meteorologischen Geräten. Diese ermöglichen es Wissenschaftler*innen, den Klimawandel und extreme Wetterereignisse nachzuverfolgen. Darüber hinaus bieten die industriellen Messgeräte von Vaisala ein besseres Management von Nahrungsmittel- und Getränkeprozessen. Dies:
verbessert die Effizienz
erhöht und schützt die Produktkonsistenz und -qualität
reduziert den Energieverbrauch
verringert Abfall
senkt Kosten
verbessert die Nachhaltigkeit der Industrie und hilft im Kampf gegen den Klimawandel
Vaisala Technologien werden umfassend in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt – und viele Beispiele sind unten aufgeführt –, aber im Vergleich zum weltweiten Ruf von Vaisala im Meteorologiegeschäft ist das Unternehmen in diesem Bereich weniger bekannt. Es ist möglicherweise eines der bestgehüteten Geheimnisse der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie – mit den leistungsstärksten Geräten.
Die Marke Vaisala wird von der Mission des Unternehmens bestimmt, Messtechnik durch Innovation zu bieten und so aktiv zur Verbesserung der Welt beizutragen. Dies stützt sich auf vier wichtige Werte:
Kundenorientierung – Bereitstellung von Messlösungen zur Erfüllung der Kundenanforderungen
Innovative Pionierarbeit – Neugier, die kontinuierliche Verbesserung vorantreibt
Zusammenarbeit – mit Partnern, Interessengruppen und der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft
Integrität – Ehrlichkeit, Vielfalt, Respekt, Verlässlichkeit und Nachhaltigkeit
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie kommen Vaisala Produkte in jeder Phase der Wertschöpfungskette zum Einsatz – von der Landwirtschaft über die Verarbeitung, die Lagerung, den Vertrieb, den Handel bis hin zur Abfallwirtschaft.
Vaisala Technologien
Dank Genauigkeit und langfristiger Zuverlässigkeit als Voraussetzungen in allen Vaisala Entwicklungsprogrammen haben die Produkte des Unternehmens einen beneidenswerten Ruf weltweit erlangt. Außerdem werden sie bereits auf mehr als einem Planeten verwendet. Feuchte- und Drucksensoren von Vaisala sind derzeit auf allen Kontinenten der Erde sowie auf dem Mars in den NASA-Rovern Curiosity und Perseverance im Einsatz.
Feuchte
Zu den Haupttechnologien von Vaisala zählen Messverfahren, die gemeinhin als Industriestandards gelten. Beispielsweise ist Feuchte eine der am häufigsten durchgeführten Messungen in fast jeder Branche. 1973 entwickelte Vaisala den weltweit ersten kapazitiven Feuchtesensor auf Dünnfilm-Polymerbasis, den HUMICAP®. Dadurch wurden Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen deutlich verbessert, mit großen Vorteilen wie Langzeitstabilität und Unempfindlichkeit gegenüber Kondensation, Schmutz und den meisten Chemikalien. Daher werden Vaisala Feuchtesonden routinemäßig in Lebensmittelprozessen wie Trocknen, Kochen, Backen usw. eingesetzt. Die Anwendungsmöglichkeiten für Feuchtemessungen sind nahezu endlos; zum Teil, weil übermäßige Feuchte in Nahrungsmitteln zu Verderb führen kann.
Kohlendioxid (CO2)
Kohlendioxid wird von Pflanzen genutzt, um durch Photosynthese zu wachsen. Deshalb ist es gängige Praxis unter Gärtner*innen, den CO2-Gehalt im Gewächshaus zu erhöhen, um die Produktion anzukurbeln. CO2 wird auch in kohlensäurehaltigen Getränken und in Produktionsanlagen für begrenzt haltbare Lebensmittel verwendet. Alle diese Prozesse erfordern eine strikte Steuerung, sodass sie ideale Anwendungen für die Vaisala Sensortechnologie darstellen.
Der Vaisala CARBOCAP® Kohlendioxidsensor verfügt über einen innovativen feingefrästen, elektrisch abstimmbaren Fabry-Pérot-Interferometer (FPI)-Filter. Dieser ermöglicht eine Referenzmessung, die potenzielle Änderungen der Lichtquellenintensität sowie Verunreinigungen oder Schmutzansammlungen im Lichtweg kompensiert. Folglich ist der CARBOCAP® Sensor über die Zeit sehr stabil. Das bedeutet für Betreiber, dass sie sich nicht um Kalibrierabweichung oder Sensorausfall sorgen müssen.
Refraktometrie
Refraktometrie ist ein bekanntes Verfahren zur Messung des Zuckergehalts in Produkten wie Getränken und Fruchtprodukten. Vaisala K-PATENTS® Inline-Hygienerefraktometer werden jedoch routinemäßig in unzähligen Nahrungsmittel- und Getränkeanwendungen zur Prozessüberwachung und -steuerung eingesetzt. Beispielsweise werden Brix- und Trockensubstanzmessungen häufig in Lebensmittel- und Getränkeherstellungsprozessen genutzt.
Im Gegensatz zu vielen anderen Flüssigkeitskonzentrationsverfahren wird das Vaisala Refraktometer nicht durch Partikel, Blasen, Kristalle oder Farben beeinflusst. Diese Messgeräte eignen sich somit zum Einsatz in verschiedensten Lösungen zur Flüssigkeitsidentifizierung und zur Überwachung der Konzentration von Komponenten. Wichtig ist, dass das Vaisala Refraktometer EHEDG- und 3-A-zertifiziert ist – diese Sanitärstandards schützen die Hygiene bei der Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln.
Anwendungsbeispiele für Vaisala Inline-Refraktometer finden Sie in der nebenstehenden Tabelle, aber ihre Vielseitigkeit wird durch ihre Einbeziehung in alle Phasen des Bierbrauprozesses deutlich:
Maischen – Messung der Konzentration der Maische im Wasser am Auslassrohr.
Läutern – Konzentrationsmessung zur Erkennung des richtigen Abschaltpunktes für die Spülung.
Würzekochen – Kontinuierliche Messungen der Würzestärke/des Würzeschwereverhältnisses, damit Bierbrauer*innen genau feststellen können, wann die Würze die erforderliche Stärke erreicht hat.
Ausschlagen – Überwachung vor und/oder nach dem Whirlpool, um sicherzustellen, dass Feststoffe schnell und effektiv entfernt werden, um eine klare bittere Würze zu erzeugen.
Kühlen – Gewährleistung, dass die Bitterwürze vor der Gärung den richtigen Gehalt an gelösten Stoffen aufweist.
Fermentation – Dies ermöglicht Bierbrauer*innen Echtzeit-Einblicke in den Prozess und die genaue Bestimmung, wann die Gärung abgeschlossen ist.
Filtration und Reifung – Qualitätskontrolle während der Hefeentfernung.
Abfüllen und CIP – Kontinuierliche Überwachung der Abfüll- und CIP-Prozesse ermöglicht Automatisierung, reduziert Verschwendung und senkt Kosten und Energieverbrauch.
Biogas
Weltweit liegt ein enormer Fokus auf erneuerbare Energien und die Reduzierung von Treibhausgasemissionen, da Länder und Organisationen danach streben, Abgasfreiheit zu erreichen. Biogas schafft die Möglichkeit, Abfallprodukte aus Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion zu verwerten und fossile Brennstoffe als Energiequelle zu verdrängen. Darüber hinaus erzeugen Biogasprozesse Gärreste. Diese bilden einen nährstoffreichen Dünger, der die Kreislaufwirtschaft in der Nahrungsmittelproduktion vervollständigen kann. Durch Biogas kann zudem Strom zur Nutzung im Haushalt und auf landwirtschaftlichen Betrieben erzeugt werden.
Vaisala hat eine Technologie entwickelt, die eine Optimierung des Biogasprozesses ermöglicht. Vaisala Multigassonden sind auf einzigartige Weise in der Lage, Biogas inline und in Echtzeit zu überwachen. So können Betreiber die Qualität des Biogases verbessern, Kosten senken und die Prozesseffizienz verbessern. Dieses letzte Beispiel zeigt, wie Vaisala an allen Phasen des Lebensmittelkreislaufs beteiligt ist, von der Nahrungsmittelherstellung bis hin zur anaeroben Gärung von Lebensmittelabfällen.
Zusammenfassung
Wissenschaft kann definiert werden als das Streben und Anwenden von Wissen und Kenntnissen nach einer systematischen Methodik, die auf Beweisen basiert. Bei Vaisala dreht sich bei Nahrungsmitteln alles um die Wissenschaft; Messdaten unserer Instrumente beeinflussen Entscheidungen und ermöglichen Effizienzoptimierung. Wissenschaft bei Vaisala wird von Neugier geleitet. Da 14 % des Nettoumsatzes in Forschung und Entwicklung investiert werden, engagiert sich das Unternehmen seit Langem für Innovationen. Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie hat enorm von den Technologien profitiert, die Vaisala bereits konzipiert hat. Aber für die Wissenschaftler*innen des Unternehmens ist es noch spannender, komplett neue Techniken zu entwickeln.
Wie wird der Zuständigkeitstransfer genau und zuverlässig durchgeführt?
Beim Be- und Entladen von Chemikalien ist es wichtig, eine Produktvermischung zu vermeiden, eine sichere Handhabung mehrerer Chemikalien zu gewährleisten und die kostspielige Wartezeit im Zusammenhang mit dem Produkttransfer in die Aufnahmetanks zu verkürzen. Produkte der chemischen Industrie werden hauptsächlich von anderen Industrien wie der Halbleiter- und Pharmaindustrie verwendet, die strengen Qualitäts- und Reinheitsspezifikationen folgen. Wie können Chemieanlagen und Erdölraffinerien diese Vorgänge optimieren und mithilfe der Brechungsindextechnologie Chemikalien höchster Qualität bereitstellen?
In diesem Blog analysieren wir drei Anwendungsberichte und untersuchen, wie Kunden von der Technologie profitieren konnten.
Die Bedeutung der chemischen Analyse für einen zuverlässigen Zuständigkeitstransfer
Chemische Analysen sind für Unternehmen, die sich mit der Produktion und Logistik von flüssigen Chemikalien befassen, unerlässlich. Dazu zählen Chemieanlagen, Erdölraffinerien und Tankstellen, um nur einige zu nennen. Sie müssen eine kosteneffiziente Produktion von Basis-, Gebrauchs-, Fein- und Spezialchemikalien und gleichzeitig eine hohe Produktqualität und geringe Umweltbelastung gewährleisten.
Die Produktidentifizierung beruht oft auf manueller Probenahme und Laboranalyse. Dieses Verfahren kann jedoch zu Zeitverzögerungen, Produktqualitätsschwankungen und Produktverschwendung führen. Eine weitere eingesetzte Methode ist die Dichtemessung. Beim Umgang mit Chemikalien wie Säuren (Essigsäure, Zitronensäure, Salzsäure HCl, Salpetersäure HNO3, Schwefelsäure H2SO4 usw.), Alkoholen, Glykolen, Wasserstoffperoxid H2O2, Natriumhydroxid NaOH (Ätznatron), Lösemitteln und Harnstoff liefert die Dichtemessung meistens keine genauen Messwerte. Sie erfordert eine wiederholbare Neukalibrierung und erscheint daher kostspielig und unzuverlässig.
Das Inline-Refraktometer mit einer Genauigkeit von nD ±0,0002 und automatischer Temperaturkompensation ermöglicht eine vollautomatische Produktidentifizierung. Chemische Identifizierung und Schnittstellenerkennung in Echtzeit sind erforderlich, um das Entladen mehrerer flüssiger Massenchemikalien von Lkw, Eisenbahnwaggons oder Frachtversorgungsleitungen in Annahmetanks sicher abzuwickeln. Dank der Echtzeit-Identifizierung lassen sich menschliche Fehler vermeiden, die Prozesssicherheit verbessern und kostspielige Wartezeiten verkürzen.
Wie führende Chemikalienhersteller und Ölraffinerien von der Brechungsindexmessung profitieren
Jede Chemikalie weist einen bestimmten Brechungsindexwert (nD) auf. Das Inline-Refraktometer identifiziert Chemikalien anhand ihres Fingerabdrucks wiederholbar, genau und kontinuierlich. Weitere Informationen finden Sie in der Broschüre.
Chemikalienschnittstellenerkennung für schnelle Handhabung mehrerer Chemikalien
„Indem die Labormessung durch das Inline-Refraktometer zur Produktschnittstellenerkennung ersetzt wurde,
konnten wir jährlich 600 Tonnen Produkt einsparen“, – Kunde.
Ein deutscher multinationaler Chemiekonzern erhält mehrere Chemikalien als Rohstoffe zur Produktion in seinen Anlagen. Wenn verschiedene Chemikalien an mehreren Entladestationen von Lkw oder Eisenbahnwaggons in Lagertanks be- und entladen werden, ist eine schnelle und zuverlässige Schnittstellenerkennung für den Zuständigkeitstransfer, die Produktidentifizierung und den sicheren Entladevorgang notwendig.
Ziel des Kunden war es, die mühsame und unzuverlässige Laborprobenahme für vier Entladeleitungen durch eine automatisierte Chemikaliensteuerung auf Basis einer Inline-Messung zu ersetzen. Sie nutzten das Vaisala Prozessrefraktometer, um Be- und Entladevorgänge zu optimieren.
Das Refraktometer bietet eine temperaturkompensierte Ausgabe und kann auf die vom Kunden bevorzugte Skala eingestellt werden, z. B. Brechungsindex nD bei 20 °C, Konzentration %-bw oder eine andere Option. Durch die einfache Montage des Refraktometers in der Prozessleitung konnte der Kunde die Effizienz seiner Entladevorgänge verbessern und sicherstellen, dass die richtige Chemikalie innerhalb der Spezifikationen im passenden Tank gelagert wird.
Ethanolerfassung in Wasser
Eine große Erdölraffinerie und Hersteller erneuerbarer Brennstoffe mit Sitz im Vereinigten Königreich verwendet Lagertanks für verschiedene Produkte, z. B. Ethanol. Eine Prozessanforderung bestand darin, Ethanol in Regenwasser nachzuweisen, um die Umweltakzeptanz zu bestimmen, bevor das Wasser in den Wasserlauf eingeleitet wurde.
Bei der Tankstelle rund um die Lagertanks nimmt ein Sumpf Regenwasser und Chemikalien bei Leckagen auf. In der bestehenden Ethanollageranlage hatten die derzeit eingesetzten Dichtemessgeräte Fehlalarme ausgelöst. Aufgrund der unzuverlässigen Dichtemessung vermutete die Raffinerie außerdem, dass möglicherweise Schwebstoffe im Oberflächenwasser enthalten waren.
Für zwei neue Ethanollagertanks montierte der Kunde das Inline-Refraktometer von Vaisala. Da die Refraktometer vor dem Abpumpen von Regenwasser eingebaut wurden, werden Fehlalarme vermieden, was auch eine zuverlässige Messung zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften gewährleistet.
Chemische Identifizierung an der Abfüllanlage durch Schmierstoffhersteller
„Bereits in den ersten Wochen nach dem Einbau des Refraktometers in der Abfüllanlage
konnten wir Einsparungen erzielen, indem wir den Produktabfall um 30 % reduziert haben“, – Kunde.
Ein Schweizer Ölmisch- und -produktionsunternehmen stellt unterschiedliche Spezialöle und Schmierstoffe für verschiedene Industrien und Anwendungen weltweit her. Um die Produktion zu steigern und den Produktabfall zu reduzieren, entschied sich der Kunde, den Automatisierungsgrad der Abfüllanlage zu erhöhen. Das Unternehmen setzte manuelle Probenahmen und Laborrefraktometer ein, um Schnittstellen zwischen verschiedenen Produkten zu erkennen. Dies ist zeitaufwendig und erfordert Personal, was auch zu menschlichen Fehlern führt, die sie minimieren wollten.
Nachdem das Vaisala Inline-Refraktometer in die Abfüllanlage eingebaut wurde, um mühsame manuelle Probenahmen und Laboranalysen zu ersetzen, berichtete der Kunde bereits in den ersten Wochen über deutliche Einsparungen beim Produktabfall. Neben einer sofortigen Kapitalrendite wurden Produktqualitätsschwankungen aufgrund von Laborprobenahmen beseitigt und Produktspezifikationen sichergestellt.
Bilder von einer Lkw-Entladestation. Hier gilt es, eingehende Chemikalien zu identifizieren und sicherzustellen, dass die richtige Chemikalie mit den korrekten Spezifikationen in den passenden Produkttank gelangt. Die Inline-Produktidentifizierung durch das Vaisala Prozessrefraktometer gewährleistet schnelle und zuverlässige Produktidentifizierung und Arbeitssicherheit. Wenn sich Wasser am Boden des Tanks befindet, löst das Refraktometer sofort einen Alarm aus. Das Refraktometer ist für die Außenmontage geeignet.
Vaisala K-PATENTS® Prozessrefraktometer: das zuverlässigste und genaueste Überwachungsmittel für Chemikalien
Das Vaisala Prozessrefraktometer eignet sich perfekt für verschiedene industrielle Anwendungen, insbesondere für die Anforderungen der chemischen Industrie, da
seine Flüssigkeitskonzentrationsmessung genau ist, und zwar über den gesamten Messbereich von nD = 1,3200 … 1,5300, was 0 … 100 % pro Gewicht entspricht,
es keine regelmäßige Wartung oder Neukalibrierung erfordert,
es ohne Umgehungsanordnungen horizontal oder vertikal eingebaut werden kann.
Die Inline-Refraktometermessung der echt gelösten Stoffen wird nicht durch ungelöste Feststoffe oder Blasen in der Flüssigkeit beeinflusst. Das Refraktometer verfügt über eine erhöhte Sicherheit und eine Zertifizierung hinsichtlich Eigensicherheit. Spezielle benetzte Teile für anspruchsvolle chemische Prozesse sind erhältlich.
Laden Sie den Anwendungshinweis zu Chemikalienschnittstellenerkennung und Produktidentifizierung herunter, um mehr zu erfahren.
Bierbrauer*innen führen ihren Erfolg oft auf Leidenschaft, Entschlossenheit und Innovation zurück. Wenn aber ein Bier erst einmal entwickelt und markengeschützt wurde, dreht sich alles um Konsistenz. Der Prozessüberwachung kommt daher eine Schlüsselrolle zu. Im folgenden Artikel erklärt Keijo Pyörälä von Vaisala, wie Inline-Refraktometer, die strategisch in jeder Phase des Brauprozesses platziert sind, eine Prozessoptimierung ermöglichen, Energie sparen, Ausschuss reduzieren, Kosten senken und dazu beitragen, Bier von höchster Qualität zu liefern.
Probenahmen vs. kontinuierliche Überwachung
Einige Brauereien verlassen sich auf manuelle Probenahmen und Laboranalysen. Bei diesem Ansatz gibt es jedoch eine Reihe erheblicher Nachteile, sodass ein Trend zur Inline-Überwachung und zunehmenden Automatisierung unvermeidlich ist.
Laboranalysen sind offensichtlich ein wesentlicher Bestandteil von Forschung und Entwicklung. Sie geben einen Einblick in die Auswirkungen verschiedener Rohstoffe oder Verfahren auf Eigenschaften wie Geschmack und Aroma. Auch bei der Untersuchungsarbeit spielen Laboranalysen eine wichtige Rolle. Sie helfen dabei, die Chemie zu verstehen. Aus produktionstechnischer Sicht können Probenahmen und Analysen jedoch aufgrund der entstehenden Kosten und Verzögerung von begrenztem Wert sein. Bis ein Laborergebnis ein Problem aufdeckt, kann bereits eine beträchtliche Produktmenge die Brauerei durchlaufen haben. In ähnlicher Weise stellen Proben eine Momentaufnahme des Prozesses zu einem bestimmten Zeitpunkt dar. Sie sind daher nicht in der Lage, eine Regelung zu unterstützen oder rechtzeitige Alarme bereitzustellen, und weniger in der Lage, Trends aufzudecken.
Überwachungstechnologie
Vaisala K-PATENTS® Hygienerefraktometer können je nach Präferenz der Brauerei in Plato, Brix, Balling, Schwereverhältnis oder Dichte kalibriert werden. Sie sind mit 3-A-Sanitär- und EHEDG-Zertifizierungen erhältlich und beständig gegenüber CIP-/SIP-Reinigungs- und Spülverfahren.
Zur Überwachung verschiedener Aspekte des Brauprozesses werden unterschiedliche Technologien eingesetzt. Bei Methoden wie Trübung und Dichte können jedoch Messfehler aufgrund von Verschmutzungen und Störungen auftreten, die durch größere Schwebeteilchen (insbesondere beim Maischen und im Läuterbottich) sowie durch die in den meisten Phasen vorhandenen Blasen und Schaum verursacht werden. Deshalb wird die Überwachung des Brechungsindex bevorzugt, und der Hauptvorteil der Vaisala Refraktometer besteht darin, dass sie in jeder Phase des Brauprozesses genaue Messungen liefern, ohne von diesen Störungen beeinflusst zu werden.
Ein weiterer Vorteil von Refraktometern ist die Geschwindigkeit ihrer Ansprechzeit, die insbesondere in der Verpackungs-/Abfüllanlage und im CIP-Prozess vorteilhaft ist – darauf wird später noch eingegangen.
Messungen des Brechungsindex (RI) basieren auf dem Brechungswinkel des Lichts im Prozessmedium unter Verwendung einer LED-Lichtquelle. Ein Sensor erfasst kontinuierlich den kritischen Winkel, bei dem die Totalreflexion des Lichts beginnt, und berechnet die Konzentration der gelösten Feststoffe unter Berücksichtigung vordefinierter Prozessbedingungen. Vaisala Hygienerefraktometer werden daher werkseitig kalibriert geliefert, um die Anforderungen der jeweiligen Brauerei zu erfüllen, und kommen in den meisten Phasen des Brauprozesses zum Einsatz, von denen einige im Folgenden beschrieben werden.
Maischen
Typischerweise findet das Maischen in einem Bottich statt, einem isolierten Braukessel mit doppeltem Boden. Malz wird in heißes Wasser getaucht, die dEnzyme aktiviert, die dazu führen, dass Stärke im Malz abgebaut und Einfachzucker freigesetzt wird. Dadurch entsteht Würze.
Maischen ist ein entscheidender Schritt, da es die endgültige Struktur des Biers bestimmt. Deshalb ist es wichtig, einen gleichmäßigen Würzeertrag aufrechtzuerhalten. Mit dem Refraktometer wird die Konzentration der Maische im Wasser am Auslassrohr gemessen.
Der Prozess, bei dem die Körner von der Würze getrennt werden, wird als Läutern bezeichnet. Er wird oft in einer separaten Kammer, einem sogenannten Läuterbottich, durchgeführt.
Läutern
Spülwasser spült die Körner im Inneren des Läuterbottichs, um die Extraktion des Zuckers abzuschließen. Dadurch entsteht eine klare Würze mit einer Konzentration, die während des Spülens allmählich abnimmt. Das Refraktometer misst diese Konzentration kontinuierlich und ermöglicht so die Erkennung des richtigen Abschaltpunktes für die Spülung, was einen übermäßigen Wasserverbrauch verhindert und Energie spart.
Würzekochen
Nach dem Trennen der Süßwürze wird diese in einem Würze- oder Sudkessel pasteurisiert. In dieser Phase können Hopfen und andere Aromastoffe hinzugefügt werden. Das Kochen der Würze beendet die enzymatische Aktivität, konserviert schaumpositive Proteine, verdampft unerwünschte flüchtige Geschmacksstoffe und hilft dabei, wünschenswerte Geschmacks- und Aromaverbindungen zu bilden. Es bringt auch den Sud auf die entsprechende Stärke oder das entsprechende Schwereverhältnis, daher ist dies ein äußerst wichtiger Schritt im Brauprozess.
Das Refraktometer wird direkt in den Würzekessel eingebaut und misst kontinuierlich die Würzestärke/das Würzeschwereverhältnis, damit Bierbrauer*innen genau feststellen können, wann die Würze die erforderliche Stärke erreicht hat. Dies verbessert die Bierqualität und -konsistenz und hilft gleichzeitig, die Brauzeit und den Energieverbrauch zu optimieren.
Ausschlagen
Nach dem Kochen wird die Würze in einen Whirlpool geleitet, wo feste Partikel (Hopfenreste und koagulierte Proteine) von der Bitterwürze getrennt werden. Der Whirlpool bewirkt, dass Restpartikel koagulieren und sich als Schlamm, genannt Trub, aus der Flüssigkeit absetzen, und der teilweise vom Boden des Kessels entfernt wird. Es ist wichtig, dass die Feststoffe schnell und effektiv entfernt werden, um eine klare bittere Würze für die Weiterleitung in die nächste Phase zu erzeugen. Daher kann ein Refraktometer vor und/oder nach dem Whirlpool montiert werden.
Abkühlen
Nach dem Kochen wird die Würze durch einen Wärmetauscher gekühlt, der einen Teil der zum Kochen der Würze verwendeten Energie zurückgewinnt. Zur Qualitätskontrolle können Refraktometer im Auslass des Kühlers eingebaut und so sichergestellt werden, dass die Bitterwürze vor der Gärung den richtigen Gehalt an gelösten Stoffen aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Messung nach dem Kessel und vor dem Whirlpool erfolgen, um zu vermeiden, dass Bitterwürze verarbeitet wird, die nicht der geforderten Spezifikation entspricht.
Gärung
Während des Fermentationsprozesses wandelt Hefe Zucker und Aminosäuren in der Würze in Kohlendioxid und Alkohol um. Das Schwereverhältnis der Gärflüssigkeit wird als spezifisches Schwereverhältnis oder relative Dichte im Vergleich zu Wasser gemessen. In der Brauindustrie wird dies meist auf der Plato-Skala gemessen, die der von der Weinindustrie verwendeten Brix-Skala sehr ähnlich ist.
Die verbrauchte Hefe sammelt sich am Boden des Gärtanks und wird regelmäßig entfernt, was zur Klärung des Biers beiträgt.
Die Dichte der Würze variiert je nach Zuckergehalt, sodass die Dichtewerte mit fortschreitender Gärung abnehmen. Aus der Differenz zwischen Stammwürzeschwereverhältnis und aktuellem spezifischen Schwereverhältnis lässt sich der Alkoholgehalt berechnen. Refraktometer sind damit in der Lage, den Fermentationsprozess genau zu verfolgen. Dies ermöglicht Bierbrauer*innen Echtzeit-Einblicke in den Prozess und die genaue Bestimmung, wann die Gärung abgeschlossen ist
Filtration und Reifung
Die Reifung umfasst alle Umwandlungen zwischen dem Ende der Hauptgärung und der Entfernung der Hefe aus dem Bier. Nach der Gärung erfolgt die Ruhephase des Biers, sodass sich die restliche verbrauchte Hefe absetzen kann. Zur weiteren Klärung des Biers werden jedoch häufig eine Reihe von Filtrationstechniken angewendet. Dies ist die letzte Möglichkeit, das Qualitätsprofil des Biers zu beeinflussen – Geschmack, Bitterkeit, Geruchs- und Schaumstabilität, Klarheit, Farbe, Alkohol- und Gasgehalt. All dies variiert je nach Anforderung der Marke, sodass Refraktometer eine wichtige Rolle bei der Qualitätskontrolle spielen können.
Abfüllen und CIP
Wenn das Bier versandfertig ist, wird es in Flaschen, Dosen und Fässer abgefüllt, die sauber und desinfiziert sein müssen. Darüber hinaus müssen die Innenflächen von Rohren, Behältern, Tanks und Verpackungseinrichtungen zwischen Chargen und zwischen verschiedenen Produkten gereinigt werden. Das sogenannte CIP schützt Bierprodukte vor mikrobiologischer und chemischer Kontamination. In großen modernen Brauereien sind die Reinigungsprozesse komplex, daher wird häufig Automatisierung eingesetzt, um Geschwindigkeit und Effizienz zu verbessern und Kosten zu senken.
An der Abfüllanlage erkennt das Refraktometer sofort die Produkt-zu-Produkt- und Produkt-zu-CIP-Reinigungsschnittstellen und ermöglicht so einen effizienten Wechsel zwischen Produkten oder Chargen. Das Ausgangssignal des Refraktometers kann auch zur Überwachung der Qualitätskontrolle und zur Sicherstellung der richtigen Produkt-zu-Verpackung-Auswahl eingesetzt werden. Durch die Geschwindigkeit der Ansprechzeit des Refraktometers können die Schnittstellen (zwischen Produkt/Reinigungschemikalien/Wasser) sehr schnell erkannt werden, was Ausschuss vermeidet und sicherstellt, dass keine Produktverunreinigungen auftreten.
Die kontinuierliche Überwachung von Verpackungs- und CIP-Prozessen mit den Vaisala Refraktometern ermöglicht somit Automatisierung, reduziert Verschwendung und senkt Kosten und Energieverbrauch.
Warum sollten Refraktometer in Brauereien verwendet werden?
Im Gegensatz zu anderen Methoden bestehen die Hauptvorteile der Refraktometer von Vaisala darin, dass sie einen besseren Einblick in jede Phase des Brauprozesses bieten. Sie werden nicht von Schwebeteilchen, Blasen oder Farbe beeinflusst, und mit der Option der automatischen Prismareinigung mit Dampf oder heißem Hochdruckwasser werden sie nicht durch Skalierung oder Verschmutzungen beeinträchtigt.
Jedes Vaisala Refraktometer ist werkseitig für den vollen Messbereich (z. B. 0 bis 100 Grad Plato) kalibriert, was bedeutet, dass es ohne Parameteränderungen zwischen den Montagestellen frei ausgetauscht werden kann. Darüber hinaus ist für Vaisala Refraktometer keine routinemäßige Neukalibrierung oder Wartung notwendig.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Brauerfolg sicherlich von Leidenschaft, Entschlossenheit und Innovation getragen wird. Dank Refraktometrie können Bierbrauer*innen jedoch ihre Prozesse optimieren, Ausschuss reduzieren, den Energieverbrauch senken und sicher sein, dass sie auch weiterhin gleichbleibend hervorragendes Qualitätsbier herstellen.
Inline-Messung von Stammwürze-Plato zur Optimierung des Bierbrauprozesses
Laden Sie den Anwendungshinweis zur Optimierung des Bierbrauens herunter, um weitere Informationen zu erhalten.
Besuchen Sie die Seite für Refraktometer, um mehr über die Refraktometertechnologie und ihre vielfältigen industriellen Anwendungsmöglichkeiten zu erfahren.
Im Gegensatz zu vielen anderen Flüssigkeitskonzentrationsverfahren wird das Vaisala Refraktometer nicht durch Partikel, Blasen, Kristalle oder Farben beeinflusst. Diese Messgeräte eignen sich somit zum Einsatz in verschiedensten Lösungen zur Flüssigkeitsidentifizierung und zur Überwachung der Konzentration von Komponenten. Wichtig ist, dass das Vaisala Refraktometer EHEDG- und 3-A-zertifiziert ist – diese Sanitärstandards schützen die Hygiene bei der Produktion und Verarbeitung von Nahrungsmitteln.
