DE20110719U1 - Vorrichtung zur Überwachung und Regelung von Gärprozessen - Google Patents
Vorrichtung zur Überwachung und Regelung von GärprozessenInfo
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Description
BU/mo 010782G
29. Juni 2001
29. Juni 2001
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte von Gärflüssigkeiten sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Gärprozessen.
Bei der Herstellung von durch alkoholische Gärung erhaltenen Getränken wie Wein oder Bier wird im Fermentationsprozess Zucker in Alkohol umgewandelt. Aus Gründen der Qualitätssicherung ist es insbesondere bei der Weinherstellung erwünscht, dass der Fermentationsprozess so kontrolliert wie möglich abläuft, d.h. die Umwandlung von Zucker in Alkohol soll gleichmäßig über eine bestimmte Zeit zu einer vom Winzer vorgegebenen Zuckerabbaurate (g/Tag) erfolgen. Hierzu ist eine laufende Überwachung des Fermentationsprozesses anhand des Zucker- und/oder Alkoholgehaltes erforderlich, um gegebenenfalls die Fermentationsbedingungen wie beispielsweise die Mosttemperatur anzupassen.
Insbesondere in kleineren Weinkellereien erfolgt die Überwachung des Fermentationsprozesses in aller Regel manuell.
Dies geschieht in aller Regel dadurch, dass der Winzer in regelmäßigen Abständen mit Hilfe eines Thermometers die
Temperatur und mit Hilfe einer Oechsle-Waage den ungefähren Zuckergehalt des Mostes misst. Eine Oechsle-Waage ist ein Aräometer, welches das spezifische Gewicht von Trauben- oder Obstsäfte für eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 15°C, angibt. Anhand des gemessenen spezifischen Mostgewichtes lässt sich der ungefähre Zuckergehalt des Mostes ermitteln. Dieser Wert ist jedoch nicht genau und eignet sich lediglich für eine grobe Kontrolle des Fermentationsprozesses.
Aus der US 5 204 262 ist ein Verfahren zur computergesteuerten Fermentationskontrolle bekannt, bei dem der Gärungsverlauf durch kontinuierliche Messung des Alkoholgehaltes über einen diffusionsgesteuerten Ethanolsensor bestimmt wird. Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist der hohe technische Aufwand und die damit verbundenen Kosten. Nachteilig ist ferner, dass Rückschlüsse auf den biologischen Säureabbau nicht möglich sind.
Ferner sind Versuche unternommen worden, über kontinuierliche Dichtemessungen eine Kontrolle des Fermentationsverlaufes zu erzielen. So ist beispielsweise eine von der Firma Liquosystems in Deutschland vertriebene und in deren Firmenprospekt "Dichtesonde Stand 2001" näher beschriebene Dichtesonde bekannt, die in den Gärtank eingehängt wird und eine elektronische Messung des Absolutdruckes an drei verschiedenen Messpunkten im Gärtank vornimmt. Aus den einzelnen Druckmessungen wird kontinuierlich die Dichte des Mostes bestimmt. Nachteilig an dieser Dichtesonde ist, dass Füllstandsänderungen und Änderungen der Eintauchtiefe der Dichtesonde im Gärtank zu Änderungen der Absolutdrücke
führt, die um das Vielfache größer sind, als die zu messenden Druckdifferenzen. Die mit Hilfe der Sonde gemessenen Dichtewerte sind daher anfällig für Störfaktoren und ermöglichen daher keinen genauen Rückschluss auf den exakten Zuckergehalt und Fermentationsverlauf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen exakten, einfachen und preiswerten Bestimmung der Dichte einer Gärflüssigkeit zu schaffen, welche die vorgenannten, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist. Der durch die Vorrichtung ermittelte Dichtewert soll sich zur exakten und kontinuierlichen Berechnung von Führungsgrößen wie Zucker- und Alkoholgehalt während des Gärverfahrens eignen und somit eine automatische Überwachung und Regelung des Gärprozesses ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte von Gärflüssigkeiten gelöst, welche
(a) einen Gärbehälter zur Aufnahme von Gärflüssigkeit und
(b) einen piezoresistiven Differenzdrucksensor zur Messung der in der Gärflüssigkeit bestehenden Druckdifferenz zwischen zwei in unterschiedlicher Höhe im Gärbehälter befindlichen Messpunkten
umfasst.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner einen in dem Gärbehälter angeordnetem Thermosensor, welcher zur Messung der Temperatur der Gärflüssigkeit dient.
Der in der Vorrichtung vorgesehene piezoresistive Differenzdrucksensor eignet sich überraschend gut zur Messung von Dichten in Gärflüssigkeiten. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Dichtesonden, die nach dem Absolutdruckmessverfahren arbeiten, ermöglicht der erfindungsgemäß eingesetzte Differenzdrucksensor eine exakte, von Störgrößen und Umgebungsveränderungen im wesentlichen unabhängige Dichtemessung. Die Dichtemessung ist so exakt, dass sie - wie nachfolgend näher beschrieben werden wird - als Messgröße zur kontinuierlichen Überwachung des Gärungsprozesses herangezogen werden kann, welche direkte Rückschlüsse auf den Zucker-, Alkohol- und Säuregehalt der Gärflüssigkeit erlaubt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar. Sie ist damit auch für den Einsatz in kleineren Weinkellereien geeignet, welche in der Regel aus Kostengründen von aufwendigen Fermentationskontrollanlagen absehen.
Die Vorrichtung kann zur Dichtemessung in beliebigen Fermentationsprozessen, beispielsweise bei der Herstellung von Weinen und Bieren, eingesetzt werden. Insbesondere kann die Vorrichtung sowohl in kontinuierlichen als auch in im Batch-Verfahren durchgeführten Prozessen eingesetzt werden. Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Vorrichtung Einsatz in einem für chargenweise Gärungsprozesse vorgesehenen Behälter.
Die Dichtebestimmung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt nach folgendem Prinzip: Zunächst wird die Druckdifferenz, die die zwischen mindestens zwei Messpunkten unterschiedlicher Höhe in der Gärflüssigkeit besteht, gemessen. Die Druckdifferenzmessung erfolgt mit Hilfe eines piezoresistiven Differenzdrucksensors. Derartige Sensoren sind dem Fachmann allgemein bekannt und beispielsweise in den US 4 411 158, US 3 764 950, US 3 820 401, US 3 930 412 und US 3 918 019 beschrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem piezoresistiven Sensor um einen von zwei Seiten mit Druck beaufschlagten Sensor. Es können beliebige Drucksensoren eingesetzt werden, die nach dem piezoresistiven Prinzip arbeiten, ohne auf die vorgenannten, im Stand der Technik beschriebenen Sensoren beschränkt zu sein.
Die Differenzdruckmessung kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Differenzdrucksensor mit Verbindungselementen wie Rohren oder Schläuchen verbunden ist, die zu dem jeweiligen Messpunkt in der Gärflüssigkeit führen. Die Verbindungselemente können beispielsweise mit einem Übertragungsmedium wie einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt sein, welches den in der Gärflüssigkeit an dem jeweiligen Messpunkt vorherrschenden Druck auf den Sensor Messbar überträgt. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente mit einem Gas, insbesondere mit Luft, gefüllt. Um eine gleichbleibende Messgenauigkeit zu gewährleisten wird vorzugsweise während des Verfahrens Sorge dafür getragen, dass die Verbindungselemente stets zu einem gleichbleibenden Stand mit dem Übertragungsmedium gefüllt sind. Vorzugsweise sind die Verbindungselemente vollständig, d.h. bis zum
äußeren Ende, mit dem Übertragungsmedium gefüllt. Insbesondere bei Verwendung von Flüssigkeiten als Übertragungsmedium bietet es sich an, dass zwischen Übertragungsmedium und Gärflüssigkeit eine Trennmembran angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Verhältnis von Höhenunterschied zwischen den Messpunkten (in cm) zu Messbereichsspanne des Differenzdrucksensors (in mbar) 0,75 bis 1,0, insbesondere 0,8 bis 0,9, beträgt. Hierdurch wird eine optimale Messgenauigkeit speziell für die Zwecke der Dichtebestimmung von Gärflüssigkeiten erzielt.
So kann der Höhenunterschied zwischen den Messpunkten bei der Differenzdruckmessung etwa 60 cm betragen und/oder der Differenzdrucksensor einen Messbereich von 0-70 mbar aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Messgenauigkeit der Dichtemessung weiterhin dadurch erhöht werden, indem dem Differenzdrucksensor ein Differenzverstärker nachgeschaltet ist, der den Messbereich des Differenzdrucksensors von einer Untergrenze bis zu einer Obergrenze verstärkt. Derartige Differenzverstärker sind dem Fachmann allgemein bekannt und beispielsweise in der US 4 174 639 beschrieben. Es können beliebige Differenzverstärker eingesetzt werden, die dazu geeignet sind, den Messbereich des Differenzdrucksensors in einem gewünschten Bereich zu verstärken, ohne auf die im vorgenannten Stand der Technik beschriebenen Differenzverstärker beschränkt zu sein.
Vorzugsweise wird der Differenzverstärker so gewählt, dass der von diesem zu verstärkende Messbereich eine Untergrenze (in mbar) aufweist, die etwa dem Produkt aus dem Höhenunterschied zwischen den Messpunkten (in cm) und einem Faktor von 0,80 bis 1,10, insbesondere von 0,90 bis 1,00, entspricht.
Vorzugsweise wird der Differenzverstärker so gewählt, dass der von diesem zu verstärkende Messbereich eine Untergrenze (in mbar) aufweist, die etwa dem Produkt aus dem Höhenunterschied zwischen den Messpunkten (in cm) und einem Faktor von 1,0 bis 1,3, insbesondere von 1,10 bis 1,20, entspricht.
Durch die Wahl der vorgenannten Grenzen für die Differenzverstärkung wird eine optimale Messgenauigkeit speziell für die Zwecke der Dichtebestimmung von Gärflüssigkeiten erzielt.
Anhand der gemessenen Druckdifferenz &Dgr;&rgr;, der Erdbeschleunigung g und der vorzugsweise konstant gehaltenen Höhendifferenz &Dgr;&EEgr; der Messpunkte kann anhand folgender Formel die Dichte d der Gärflüssigkeit berechnet werden:
d =
&Dgr;&EEgr;-g
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner die Temperatur der Gärflüssigkeit gemessen. Die Messung kann beispielsweise über einen Thermosensor
erfolgen. Anhand der gemessenen Temperatur kann die Dichte auf beliebige Temperaturen umgerechnet werden. Vorzugsweise wird die Dichte normiert auf 2O0C berechnet.
Die Vorrichtung zur Druckdifferenzmessung und/oder der Thermosensor können entweder fest im Gärtank installiert oder auch lösbar, insbesondere als Handmessgeräte, ausgebildet sein. In letzteren Fall muss gewährleistet sein, dass die Messung bei stets gleichem Höhenabstand der Messpunkte erfolgt. Zweckmäßig wird dies durch starre Rohre erreicht, die von dem Differenzdrucksensor wegführen und deren Enden in unterschiedlicher Höhe nach unten in die Flüssigkeit ragen. Um genaue Messwerte zu gewährleisten, muss das Handmessgerät ferner so im Gärbehälter befestigt oder gehalten werden, dass sich der Höhenabstand der beiden Messpunkte während der Messung nicht ändert.
Es versteht sich, dass die Berechnung der Dichte mit Hilfe eines Mikroprozessors, insbesondere eines Mikrocomputers, vorgenommen werden kann und/oder auf einem Anzeigelement wie einem LCD-Display oder einem Monitor angezeigt werden können.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass die gemessenen und/oder berechneten Werte auf einem Speichermedium in einer Datenbank gespeichert werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Gärprozessen, umfassend mindestens:
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(a) einen piezoresistiven Differenzdrucksensor zur Messung der in einer Gärflüssigkeit bestehenden Druckdifferenz zwischen zwei in unterschiedlicher Höhe in einem Gärbehälter befindlichen Messpunkten;
(b) einen Thermosensor;
(c) einen Mikrocomputer, der mit dem Differenzdrucksensor und dem Thermosensor verbunden ist und Zugriff hat auf ein Speichermedium umfassend
eine erste Datenbank, in der die zu Beginn des Gärungsprozesses experimentell bestimmten Anfangsdaten der Gärflüssigkeit wie Zucker-, Alkohol- und Säuregehalt, Hefemenge, Hefeart, Füllmenge, Nichtzuckeranteile und/oder Angaben zum beabsichtigten Gärungsverlauf wie beabsichtigte Zuckerabbaurate gespeichert sind, und/oder
eine zweite Datenbank, in der für bestimmte Einsatzstoffe und Prozessbedingungen spezifische Korrekturfaktoren gespeichert sind, und/oder
eine dritte Datenbank, in der die gemessenen und berechneten Werte gespeichert sind,
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wobei der Mikrocomputer mit einem Algorithmus ausgestattet ist, welcher anhand der gemessenen und gespeicherten Daten die Berechnung und Auswertung von gärungsprozessspezifischen Führungsparametern erlaubt.
Eine derartige Vorrichtung eignet sich zur Durchführung des im folgenden näher beschriebenen Verfahrens, welches folgende Schritte umfasst:
(a) Bestimmen der Dichte einer Gärflüssigkeit durch kontinuierliche Differenzdruckmessung während des Gärprozesses wie zuvor beschrieben;
(b) Bestimmen der Differenz von zu Beginn des Gärprozesses bestimmter Dichte und aktueller, im laufenden Gärprozess bestimmter Dichte.
(c) Bestimmen eines aktuellen Führungsparameters wie Zucker- oder Alkoholgehalt der Gärflüssigkeit durch Korrelation der nach Schritt (b) ermittelten Dichtedifferenz zum Anfangswert des Führungsparameters, welcher zu Beginn des Gärungsprozesses bestimmt wurde.
Anhand der über die Differenzdruckmessung ermittelten Dichte der Gärflüssigkeit ist eine gezielte Überwachung und Regelung des Gärungsprozesses möglich.
Dabei kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass bei Beginn des Gärungsprozesses zunächst einmal die Dichte der Gärflüssigkeit über die vorgenannte
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Differenzdruckmessung bestimmt wird. Zu Beginn des Gärungsprozesses wird ferner mindestens eine Führungsgröße der Gärflüssigkeit wie Zucker-, Alkohol-, Nichtzucker- oder Säuregehalt analytisch oder auf sonstige Weise bestimmt. Diese Anfangswerte werden festgehalten und dienen als Korrelationsgröße für die Berechnung der Führungsgrößen zu einem späteren Zeitpunkt im Gärungsprozess.
Sodann wird aus der zu Beginn des Gärungsprozesses ermittelten Dichte und der zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt im Gärungsprozess ermittelten Dichte eine Dichtedifferenz gebildet. Vorzugsweise wird diese Differenz kontinuierlich in gleichen Zeitabständen während des gesamten Gärprozesses bestimmt. Durch Korrelation der Dichtedifferenz mit dem zu Beginn des Gärungsprozesses ermittelten Wert der Führungsgröße lässt sich der Wert der Führungsgröße zu dem späteren Zeitpunkt bestimmen und so kontinuierlich über den gesamten Gärungsprozess verfolgen. Vorzugsweise wird eine kontinuierliche Überwachung anhand des Zuckergehaltes als Führungsgröße durchgeführt.
Genaue Werte für die Führungsgrößen können erzielt werden, wenn die Bestimmung der Dichte in Schritt (a), der Dichtedifferenz in Schritt (b) und/oder des Führungsparameters in Schritt (c) unter Berücksichtigung von für den jeweiligen Gärungsprozess spezifischen Korrektorfaktoren berechnet wird.
Die Berücksichtigung der Korrekturfaktoren in den einzelnen Schritten (a), (b) und/oder (c) trägt dem Umstand Rechnung, dass keine lineare, sondern eine
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dynamische, von einer Vielzahl von Parametern im Gärungsprozess beeinflusste Abhängigkeit zwischen ermittelter Dichte und dem tatsächlichen Wert der Führungsgröße wie Zuckergehalt besteht. Um exakte Werte für die Führungsgrößen zu erhalten ist es daher empfehlenswert, die jeweils berechneten Werte mit Hilfe von Korrekturfaktoren zu bereinigen. Die eingesetzten Korrekturfaktoren sind für den jeweiligen Gärungsprozess spezifisch und schliessen unter anderem folgende Faktoren ein:
Hefegehalt und -aktivität, Prozesstemperatür,
Feststoffgehalt,
Gehalt an gelöster und ungelöster Kohlensäure, Alkoholzunähme während des Gärprozesses, Gehalt an gelöster und ungelöster Kohlensäure, Säureabbau,
Nichtzuckeranteile.
Die Berücksichtigung der Korrekturfaktoren kann statisch oder dynamisch erfolgen. Im Fall von statischen Korrekturfaktoren bleibt der Wert des Korrekturfaktors während des gesamten Gärungsprozesses gleich. Im Fall von dynamischen Korrekturfaktoren wird der Wert des Korrekturfaktors dem Gärungsverlauf angepasst und ändert sich gegebenenfalls im Verlauf des Gärungsprozesses. Die genauesten Werte erzielt man durch Einbeziehung von dynamischen Korrekturfaktoren.
Die einzelnen Werte, Führungsgrößen und/oder Korrekturfaktoren werden vom Mikrocomputer erfasst, berechnet, auf einem Speichermedium speichert, auswertet, überwacht und/oder auf einem Anzeigeelement anzeigt.
Der Mikrocomputer hat dabei Zugriff eine oder mehrere Datenbanken, in denen die zur Berechnung erforderlichen Daten gespeichert sind.
In einer ersten Datenbank können beispielsweise die zu Beginn des Gärungsprozesses experimentell bestimmten Anfangsdaten der Gärflüssigkeit wie Zucker-, Alkohol- und Säuregehalt, Hefemenge, Hefeart, Füllmenge, Nichtzuckeranteile etc. und/oder Angaben zum beabsichtigten Gärungsverlauf wie beabsichtigte Zuckerabbaurate oder bestimmte Temperaturvorgaben gespeichert sein.
In einer zweiten Datenbank können beispielsweise die für bestimmte Einsatzstoffe und Prozessbedingungen spezifischen Korrekturfaktoren gespeichert sein.
In einer dritten Datenbank können beispielsweise die gemessenen und berechneten Werte wie Dichte, Temperatur, Zucker-, Alkohol- und Säuregehalt gespeichert sein.
Stellt der Computer Abweichungen von für den Gärungsverlauf vorgegebenen Werten fest, wird der Benutzer vorzugsweise über eine Warnvorrichtung, z. B. über ein akustisches Signal, darüber informiert und kann dann manuell in den Gärungsprozess, &zgr;. &Bgr;. durch Änderung der Mosttemperatur, eingreifen und diesen regeln.
Vorzugsweise erfolgt diese Regelung des Gärprozesses automatisch und wird vom Mikrocomputer automatisch bei Abweichung von den vorgegebenen Gärungsparametern
und/oder in Abhängigkeit von den in den Schritten (a), (b) und/oder (c) ermittelten Werten vorgesehen.
Die Regelung des Gärprozesses kann beispielsweise durch Veränderung der Gärtemperatur erfolgen. Zweckmäßigerweise kann dies durch Abkühlen der Gärflüssigkeit über eine Kühlplatte oder einen Kühlmantel, eine Berieselungsvorrichtung oder durch Erwärmen der Gärflüssigkeit über einen Heizstab oder eine Wärmetauscherplatte erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit der Regelung des Gärprozesses besteht in kontrolliertem Einperlen von Gasen in die Gärflüssigkeit (Flotation).
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Gärprozessen mit einem Gärbehälter 1, einem piezoresistiven Differenzdrucksensor 2 und einem Thermosensor 3. Der Differenzdrucksensor 2 misst die Druckdifferenz, die zwischen zwei in einem bestimmten Höhenabstand 7 voneinander angeordneten Messpunkten 5,6 in der Gärflüssigkeit la besteht. Zur Übertragung des jeweiligen Drucks auf den Differenzdrucksensor 2 ist dieser über starre Rohre 3,4, die in den Gärbehälter führen und nach unten abgewinkelte Enden aufweisen, welche die Messpunkte 5,6 darstellen, verbunden, wobei die Rohre 3,4 zur Übertragung des Drucks vollständig mit Luft gefüllt sind. Das von dem Differenzdrucksensor bei
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der Druckmessung erzeugte elektrische Signal wird über eine elektrische Leitung 2a an einen Mikrocomputer 9 übertragen, der das Signal erfasst und weiterverarbeitet.
Der Gärtank 1 ist ferner mit einem Thermosensor 8 ausgestattet, der von außen in den Gärtank 1 führt und die Temperatur der Gärflüssigkeit la misst. Das von dem Thermosensor 8 erzeugte elektrische Signal wird über eine elektrische Leitung 8a an den Mikrocomputer 9 übertragen, der das Signal erfasst und weiterverarbeitet.
Der Mikrocomputer 9 hat Zugriff auf verschiedene Datenbanken 14,15,16, in denen verschiedene zuvor beispielhaft erläuterte Daten gespeichert sind, die für die Berechnung und Überwachung des Gärungsverlaufes wichtig sind. Anhand der gemessenen und der in den Datenbanken 14,15,16 gespeicherten Daten errechnet der Mikrocomputer 9 bestimmte Führungsgrößen wie beispielsweise den aktuellen Zuckergehalt der Gärflüssigkeit la und vergleicht den berechneten Wert mit einem vorgegebenen Sollwert für den Zuckerabbau. Der Sollwert wird entweder vom Benutzer fest vorgegeben oder vom Mikrocomputer anhand der in den Datenbanken 14,15,16 vorhandenen Daten dynamisch entsprechend dem Gärungsverlauf berechnet. Entspricht der berechnete Wert nicht dem Sollwert, so leitet der Mikrocomputer 9 Schritte ein, die den Gärungsprozess regeln. In der abgebildeten Ausführungsform erfolgt die Regelung dadurch, dass der Mikrocomputer 9 über eine elektrische Leitung 9a elektrische Signale an ein Regelungsventil 10 sendet und dieses entweder öffnet oder schließt. Das Regelungsventil 10 regelt die Kalt- und/oder Warmwasserzufuhr 11 für eine im Inneren des Gärbehälters
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1 vorgesehene Wärmetauscherplatte 13, die die Gärflüssigkeit la bei zu schneller Fermentation kühlt und damit den Gärungsprozess verlangsamt bzw. bei zu langsamer Fermentation heizt und damit den Gärprozess beschleunigt. Das Kühlwasser fließt über ein Rohr wieder aus der Kühlplatte 13 ab.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte einer Gärflüssigkeit, umfassend mindestens
a) einen Gärbehälter (1) zur Aufnahme von Gärflüssigkeit und
b) einen piezoresistiven Differenzdrucksensor (2) zur Messung der in der Gärflüssigkeit (1a) bestehenden Druckdifferenz zwischen zwei in unterschiedlicher Höhe im Gärbehälter (1) befindlichen Messpunkten (5, 6);
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Gärbehälter (1) angeordneter Thermosensor (8) zur Messung der Temperatur der Gärflüssigkeit (1a) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Drücke von den jeweiligen Messpunkten (5, 6) zur Membran des piezoresistiven Differenzdrucksensors (2) mit Gas oder Flüssigkeit gefüllte Rohre und/oder Schläuche (3, 4) vorgesehen sind, die in einem bestimmten Höhenabstand (7) voneinander derart im Gärbehälter (1) angeordnet sind, dass sie mit der Gärflüssigkeit (1a) in Kontakt kommen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Höhenunterschied (7) zwischen den Messpunkten (5, 6) (in cm) zu Messbereichsspanne des Differenzdrucksensors (2) (in mbar) 0,75 bis 1,00, insbesondere 0,80 bis 0,90, ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Differenzdrucksensor (2) ein Differenzverstärker (2b) nachgeschaltet ist, der den Messbereich des Differenzdrucksensors (2) von einer Untergrenze bis zu einer Obergrenze verstärkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrenze (in mbar) etwa dem Produkt aus dem Höhenunterschied (7) zwischen den Messpunkten (5, 6) (in cm) und einem Faktor von 0,80 bis 1, 10, insbesondere von 0,90 bis 1,00, entspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze (in mbar) etwa dem Produkt aus dem Höhenunterschied (7) zwischen den Messpunkten (5, 6) (in cm) und einem Faktor von 1,00 bis 1, 30, insbesondere von 1, 10 bis 1, 20, entspricht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Mikroprozessor (9) umfasst, der mit mindestens dem piezoresistiven Differenzdrucksensor (2) und/oder dem Thermosensor (8) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Speichermedium umfasst, das mit mindestens dem Mikroprozessor verbunden ist und die gemessenen und/oder berechneten Werte in einer Datenbank (14, 15, 16) speichert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Anzeigeelement (17) umfasst, das mit dem Differenzdrucksensor (2), dem Thermosensor (8), dem Speichermedium und/oder dem Mikroprozessor (9) verbunden ist und die gemessenen, berechneten und/oder gespeicherten Werte anzeigt.
11. Vorrichtung zur Überwachung und Regelung von Gärprozessen, umfassend mindestens:
a) einen piezoresistiven Differenzdrucksensor (2) zur Messung der in einer Gärflüssigkeit (1a) bestehenden Druckdifferenz zwischen zwei in unterschiedlicher Höhe in einem Gärbehälter (1) befindlichen Messpunkten (5, 6);
b) einen Thermosensor (8) zur Messung der Temperatur der Gärflüssigkeit (1a) und
c) einen Mikrocomputer (9), der mit dem Differenzdrucksensor (2) und dem Thermosensor (8) verbunden ist und Zugriff hat auf ein Speichermedium umfassend
- eine erste Datenbank (14), in der die zu Beginn des Gärungsprozesses experimentell bestimmten Anfangsdaten der Gärflüssigkeit wie Zucker-, Alkohol- und Säuregehalt, Hefemenge, Hefeart, Füllmenge und/oder Angaben zum beabsichtigten Gärungsverlauf wie beabsichtigte Zuckerabbaurate gespeichert sind, und/oder
- eine zweite Datenbank (15), in der für bestimmte Einsatzstoffe und Prozessbedingungen spezifische Korrekturfaktoren gespeichert sind, und/oder
- eine dritte Datenbank (16), in der die gemessenen und berechneten Werte gespeichert sind,wobei der Mikrocomputer (9) mit einem Algorithmus ausgestattet ist, welcher anhand der gemessenen und gespeicherten Daten die Berechnung und Auswertung von gärungsprozessspezifischen Führungsparametern erlaubt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor (2) die in einem der Ansprüche 3 bis 7 genannten Merkmale aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocomputer (9) mit einem Eingabemittel (18) und einem Anzeigeelement (17) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnvorrichtung vorgesehen ist, welche bei Abweichung der Führungsparameter vom vorgegebenen Gärungsverlauf akustische oder optische Warnsignale abgibt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Regelungselement vorgesehen ist, welches bei Abweichung der Führungsparameter vom vorgegebenen Gärungsverlauf Einfluss auf die Prozessbedingungen wie Gärtemperatur nimmt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungselement eine in die Gärflüssigkeit tauchende Kühl- oder Heizplatte (13) oder ein außen am Gärbehälter vorgesehener Kühl- oder Heizmantel oder eine Berieselungsvorrichtung ist.
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| DE20110719U DE20110719U1 (de) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | Vorrichtung zur Überwachung und Regelung von Gärprozessen |
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| DE20110719U1 true DE20110719U1 (de) | 2001-09-27 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270716A1 (de) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Stephan Dipl.-Ing. Licht | Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Gärprozessen |
| CN105241788A (zh) * | 2015-09-14 | 2016-01-13 | 天津二十冶建设有限公司 | 一种便捷测量工业罐装液体密度的方法 |
| WO2020028622A1 (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-06 | B. United International Inc. | Closed vessel monitoring |
| ES2811679A1 (es) * | 2019-09-12 | 2021-03-12 | Komsenso Soluciones Slu | Sistema para la medicion precisa de la presion hidrostatica y otras variables de un liquido contenido en el interior de un deposito |
| IT202000026146A1 (it) * | 2020-11-03 | 2022-05-03 | Itest Srl | "impianto per la follatura pneumatica dei mosti, all'interno dei vasi vinari" |
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2001
- 2001-06-29 DE DE20110719U patent/DE20110719U1/de not_active Expired - Lifetime
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