Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4350
Main Title: Kombinierte Probenvorbereitung und -analytik karbonisierter Getränke
Translated Title: Combined sample preparation and analysis of carbonated beverages
Author(s): Castritius, Stefan
Advisor(s): Stahl, Ulf
Harms, Diedrich
Referee(s): Stahl, Ulf
Harms, Diedrich
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Parameter wirklicher Extrakt und Alkohol stellen sowohl aus olfaktorischen und gustatorischen als auch aus steuerrechtlichen Aspekten für die Brauereiindustrie essentielle und gleichwohl sensible Qualitätskriterien dar. Der steigende Probendurchsatz in den angegliederten Laboratorien der Industrie verlangt nach präzisen und validen Analyseverfahren zur Bestimmung dieser Parameter, welche der fortschreitenden Automatisation gerecht werden. Dies impliziert jedoch keinesfalls lediglich nur die eigentliche Analytik der Probe sondern vielmehr auch die vor- wie nachgeschalteten Aspekte der Laborarbeit. Insbesondere die Entkarbonisierung als vorbereitende Methode an der Probe ist mitunter als nicht ganz trivial zu betrachten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein präzises und robustes analytisches Verfahren in einer Durchflusszelle zur Bestimmung der Parameter Alkohol und wirklicher Extrakt in verschiedenen Bieren unterschiedlichster Sortenspezifikation entwickelt. Die Entwicklung beruht auf einem multivariaten mathematischen Modell, welches die spezifischen spektralen NIR- sowie refraktometrischen Daten impliziert. Grundlage der spektroskopischen Daten zur Bestimmung des Parameters Alkohol bildet die Valenzschwingung (zweiter Oberton) der CH2- und CH3-Molekülgruppe im Bereich zwischen 1100 und 1200 nm unter Verwendung einer eigens entwickelten spektralen Datenvorverarbeitung. Die refraktometrischen Daten werden zur Beschreibung des Parameters Extrakt in das mathematisches Modell impliziert. Um den Anforderungen einer präzisen Analytik karbonisierter Getränke gerecht zu werden, bestand die Zielsetzung dieser vorliegenden Arbeit zudem in der Entwicklung eines Verfahrens zur selektiven und effizienten Entfernung des CO2 karbonisierter Getränke im Sinne einer Probenvorbereitung. Im Zentrum der Entwicklung steht ein Membranmodul mit semipermeablen Hohlfasermembranen, durch welche das CO2 aus der zu entkarbonisierenden Probe in einen Stripgasstrom permeiert. Eine eigens für die Applikation entwickelte Aufschäumsystematik erzeugt unmittelbar vor dem Membranmodul eine Zweiphasenströmung (Gas- & Flüssigphase) der zu entkarbonisierenden Getränkeprobe, wodurch das gelöste CO2 in der Gasphase angereichert wird. Hierdurch wird über 99 % des CO2 aus der Probe entfernt, ohne das hierbei brauereispezifische Parameter (z.B. Alkohol) beeinflusst werden.
The parameters real extract and alcohol are important parameters for the brewing industry in reasons of gustatory and olfactory as well as for tax aspects. Due to this, those parameters are essential and nevertheless sensitive quality criteria. The raising number of samples in the laboratories of the brewing industry requires a precise and valid analytical method concerning the parameters real extract and alcohol, in order to accommodate the increasing automation. In addition, this not even implies the actual analytic of the sample but also includes the upstream and downstream sample preparation. Especially the upstream sample preparation in terms of decarbonation is not quite trivial. A precise and robust analytical method was developed in this work in order to determine the parameters alcohol and real extract of different beer samples in a flow cell. The developed method is based on a multivariate mathematical model, which implies specific spectral NIR- and refractometric data. In case of the spectroscopic procedure, the stretching vibration (second overtone) of the CH2 and CH3 molecules is used to determine the parameter alcohol, by applying a specific developed spectral pretreatment technique. The refraction index describes an additional variable of the multivariate model in term of determining the parameter extract. In order to satisfy the requirements regarding a precise analytical method for carbonized beverages, the aim of this work was to develop a sample preparation method to remove CO2 from carbonized beverages selectively and efficiently. The key element of this development consists of a membrane module with semipermeable hollow fiber membranes. The CO2 permeates in the membrane module from the sample stream through the membrane into a stripping gas stream. A specific developed phase splitter induces, immediately prior to the inlet of the membrane module, a two-phase flow (gas & liquid phase) of the beverage sample, which results in an accumulation of the dissolved CO2 in the gas phase. Due to this, more than 99% of the CO2 in the sample is removed from the sample, without influencing any other parameters like alcohol.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-62835
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4647
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4350
Exam Date: 17-Dec-2014
Issue Date: 12-Mar-2015
Date Available: 12-Mar-2015
DDC Class: 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften
Subject(s): Entkarbonisierung
karbonisierte Getränke
NIR-Spektroskopie
Alkohol
Extrakt
Decarbonisation
carbonised beverages
NIR-spectroscopy
alcohol
extract
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/
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