Optimierte Messung der Bierschaumstabilität in Abhängigkeit von Milieubedingungen und fluiddynamischen Kennwerten
Potreck, Marco
Die Forschungen nach einer verbindlichen Referenzmethode für die Messung der Schaumhaltbarkeit von Bier dauern seit ca. 100 Jahren an. Bisher haben sich zwei Methoden durchgesetzt, die Methode nach Ross & Clark als Referenzmethode und die weitgehend automatisierte Methode mit Hilfe des NIBEM-Apparates, welche sich wiederum für die Routineanalytik im Labor eignet. Ziel der Arbeit war es ein System zu entwickeln, welches die Vorteile einer guten Reproduzierbarkeit der Ergebnisse mit der weitgehenden Automatisierung der NIBEM-Methode zu verbinden. Deshalb wurden die wesentlichen physikalischen Parameter, welche die Schaumbildung und haltbarkeit wesentlich beeinflussen, untersucht. Neben der Überprüfung der Einflüsse von Viskositätsverhalten und Oberflächenspannung waren es in erster Linie die Umweltbedingungen welche einer genauen Betrachtung unterzogen wurden. Es zeigt sich, dass die Parameter Umgebungsdruck und Temperatur den Bierschaum und seinen Zerfall maßgeblich beeinflussen. Eine erhöhte Temperatur beschleunigt den Zerfall des Schaums bedingt durch die progressiven Abnahmen der dynamischen Viskosität und der Oberflächenspannung und die damit verbundenen Auswirkungen für das Lamellensystem des Bierschaums. Der Druck wirkt sich unterschiedlich, je nach Phase des Schaumzerfalls, aus. Ein auf dem System Lg-Foamtester basierendes weiterentwickeltes Schaummessgerät mit geschlossener Messkammer, in welcher standardisierte Bedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur geschaffen werden können, normiert diese Einflussparameter. Durch die Standardisierung der Parameter können diese hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schaumhaltbarkeit ausgeschlossen werden. Durch die Schaffung isobarer und isothermer Verhältnisse herrschen global die gleichen Verhältnisse für Schaumbildung und Schaumhaltbarkeit. Der Messwert der Schaumstabilität ist nur noch durch die biereigenen Eigenschaften determiniert. Die weitgehende Automatisierung des Gerätes verbunden mit einer guten Korrelation mit den Messwerten nach Ross & Clark zeigt, dass der Versuchsaufbau sowohl für die Referenzanalyse als auch für die Routineanalytik sehr gut geeignet ist. Eine niedrige Standardabweichung der Messwerte über alle Biersorten hinweg belegt die statistische Sicherheit der gewonnenen Ergebnisse. Die von der Grundkonzeption ausgehenden Modifikationen des Lg-Foamtesters bleiben wirtschaftlich in einem vertretbaren Rahmen, so dass das neu entwickelte Gerätesystem vergleichbare Investitionskosten zu anderen Systemen aufweist.
The research for an obligatory reference measuring method for beer foam stability persists for the last 100 years. During this time only two methods have been established. The Ross & Clark method as reference method and the NIBEM-apparatus, which works more or less automatically. Because of that the NIBEM-method is often used in brewery laboratories for routinely foam measurement. The object of paper was to develop a foam measuring system, which links the advantages of the Ross & Clark method consistent measuring values to those of the NIBEM-apparatus, the high grade of automation. The essential parameters, which influence foam formation and stability, were examined. After the test of the influence of viscosity and surface tension the environmental conditions of foam measurement were targeted. The parameters environmental pressure and temperature have a great influence on beer foam and its disintegration. A rising temperature accelerates foam breakdown caused by the progressive decrease of dynamic viscosity and surface tension and the consequences for the system of lamellas of beer foam. The environmental pressure influences the foam in different ways. Also the influence of detergents on the foam was tested. A new foam measuring system based on the already introduced Lg-Foamtester with a closed sample cell, in which the standardized conditions prevail, the same pressure and temperature can be introduced to the sample which has to be measured. The influence on foam formation and decay can be led to zero respectively standardized. The creation of isothermic and isobaric conditions lead to a globally working foam measuring apparatus. The value of the measurement is only determined by the beer properties themselves. The far-reaching automation of the measuring device linked to the good correlation of the values of the Ross & Clark method shows that the new measuring structure is suitable for the reference measurement on the one hand, and routine analytics on the other. The low standard deviation in all kinds of beer determines the high significance of the results. The modifications of the Lg-Foamtester are economically justifiable, so the new system can easily be compared to other systems. The new system is very easy to handle, what leads to a saving in costs of the daily laboratory work. Furthermore the system has to be cleaned every to weeks only, so the handling of dangerous chemicals is also reduced to a minimum.
