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CO2-Handmessgerät für geschlossene Behälter und kohlensäurehaltige Getränke – Maßgeschneidert

11/03/2022

Flexible Verpackungen

Steinfurth

CO2-Handmessgerät für geschlossene Behälter und kohlensäurehaltige Getränke – Maßgeschneidert

In praktisch allen Bereichen ist der praktische Nutzen einer Messung oft wichtiger als ihre absolute Genauigkeit. Die Endnutzer müssen bei der Wahl ihrer Geräte realistisch und wählerisch sein und sich bewusst machen, dass die Anbieter oft dazu neigen, ihre Messungen mit irrelevanten Genauigkeitsstufen zu präsentieren.

So ist es zum Beispiel fast nutzlos, während der Fahrt von der Verkehrsinformation gesagt zu bekommen, dass der Stau an unserer Autobahnausfahrt 7½ Meilen lang ist. Wir wollen zur Schulaufführung von Klein-Johnny, und wir müssen wissen, wie groß die Verspätung ist. Ist es besser, durchzuhalten oder früher abzufahren und vielleicht in einem längeren Stau auf Nebenstraßen zu stehen, zusammen mit allen anderen, die auch abgefahren sind? Die vorgestellten Maßeinheiten sind für das Ziel nicht gut geeignet.

Die klassische Hotelbehauptung „nur zwei Minuten vom Strand entfernt“ drückt die Entfernung in Zeiteinheiten aus und könnte technisch korrekt sein, ohne zu erwähnen, dass die Zeit von 2,49 Minuten aufgerundet wurde, die ein olympischer Goldmedaillengewinner mitten in der Nacht benötigte, um über die dazwischen liegende Schnellstraße zu sprinten, ohne umgerissen zu werden. Die Maßeinheiten sind für den Messbeamten geeignet, aber sie sind schlecht definiert und für die Ziele des Endverbrauchers ungeeignet.

Ein Platin-Iridium-Barren wurde als Standardmeter für Vergleichslängen eingeführt, aber seit 1983 wird er als die Zeit definiert, die das Licht braucht, um ein Vakuum in 299.792.458 Sekunden zu durchqueren – denn die Lichtgeschwindigkeit ist das einzige, was als absolut konstant und messbar gilt. Die praktische Anwendbarkeit dieses Wissens ist eher gering. Die Körpergröße eines Menschen wird in der Regel auf einen halben Zoll abgerundet. Es wäre sinnlos, pingelig und absurd, einen Einfluss von weniger als 100.000stel Millimetern – verursacht durch die Relativgeschwindigkeit – in die Höhenmessung einzubeziehen. Trotzdem neigen die Menschen dazu, die scheinbar präziseste Messmethode anzustreben, obwohl weitaus einfachere und weniger anspruchsvolle Lösungen besser geeignet wären.

In der realen Welt ist es möglich, die Zeit bis auf 15 Dezimalstellen genau zu erfassen, aber die Genauigkeit einer Armbanduhr mit mechanischem Uhrwerk ist völlig ausreichend, um den Bus nicht zu verpassen. Es bringt nichts, eine Atomuhr im Koffer mitzuschleppen, und selbst eine moderne Uhr mit Quarzwerk und Millisekundengenauigkeit bietet kaum einen praktischen Vorteil gegenüber einer mechanischen Uhr, die 10.000 weniger genau geht. Das Ziel, den Bus nicht zu verpassen, kann auch mit einer einfachen Armbanduhr erreicht werden.

Ein optimales Messsystem ist also nicht unbedingt dasjenige mit der höchsten Messgenauigkeit, sondern ein System, das einfach zu bedienen ist und die besten und nützlichsten Ergebnisse liefert!

Richtwert

Der CO2-Gehalt eines Getränks kann nicht direkt gemessen werden. Der CO2-Gehalt dient als Maßstab für den Geschmackseindruck und das Geschmacksempfinden im Mund und am Gaumen, das von Kribbeln bis zu kleinen Nadelstichen reicht. Um dieses Geschmackserlebnis exakt zu wiederholen, wird der CO2-Gehalt kontrolliert.

Die manometrische Schüttelmethode ist die älteste Methode, um den CO2-Gehalt in einem gefüllten Behälter zu bestimmen. Das Prinzip besteht darin, die Flasche oder Dose zu schütteln, bis ein Gleichgewicht hergestellt ist. Der CO2-Gehalt wird auf der Grundlage des physikalischen Gesetzes von Henry-Dalton berechnet, indem Druck und Temperatur gemessen und der CO2-Gehalt mit einer Referenzflüssigkeit in einem Referenzbehälter bei gleicher Kraft und Temperatur verglichen wird. Die Methode ist genauso einfach wie die Messung der Dichte mit einem Aräometer. Das berechnete CO2 korreliert sehr gut mit der sensorischen Prüfung.

Entwickler von Getränkeprodukten haben schon vor Jahren festgestellt, dass unterschiedliche Zusammensetzungen von z. B. Mineralwasser unterschiedliche Geschmackseindrücke erzeugen können, obwohl der CO2-Gehalt identisch ist. Die Abhängigkeit liegt in diesem Fall nicht am Gehalt an Mineralstoffen, sondern daran, dass phosphathaltiges Wasser das CO2 tatsächlich anders bindet als zum Beispiel normales Wasser. Diese Tatsache überrascht den Fachmann nicht, denn der Sättigungsdampfdruck von CO2 in einem Getränk hängt maßgeblich von seiner Zusammensetzung ab.

Neben Bestandteilen wie Zucker, Salz und Alkohol wird der Sättigungsdampfdruck von CO2 auch durch andere Gase beeinflusst. Dabei kann es sich um Stickstoff oder Luft handeln. Ein Getränk kann beispielsweise sehr schwach mit Kohlensäure versetzt werden, etwa um den pH-Wert zu senken und so die Haltbarkeit zu verbessern, und dann wird Stickstoff zur Stabilisierung des Behälters hinzugefügt. In diesem Fall ist die alleinige Messung des Sättigungsdampfdrucks ohne entsprechende Probenvorbereitung keine geeignete Methode zur Bestimmung des CO2-Gehalts, da dieser die Summe der Partialdrücke der einzelnen Gase ist.

Die Kenntnis des Sättigungsdampfdrucks in einer unbekannten Flüssigkeit ist ebenfalls nicht geeignet, um den CO2-Gehalt zu bestimmen. Diese im Getränk vorhandenen „Fremdgase“ sind im Allgemeinen bekannt und für bestimmte Abfüllanlagen und Getränke relativ konstant.
Moderne, automatische CO2-Schüttler eliminieren Fremdgase durch eine automatisch gesteuerte Entnahme und optimale Probenvorbereitung. Der Versuch, Fremdgase in Bier, alkoholfreien Erfrischungsgetränken oder Mineralwasser zu kompensieren, löst mit übermäßigem Aufwand keine Probleme. Jeder theoretische Vorteil, der sich aus der „korrekten Messung eines mit Luft gesättigten Bieres“ zu ergeben scheint, hält einer ernsthaften Überprüfung nicht stand. Wenn das Ziel eine Messung ist, sollte man keinen Weg wählen, der unnötig kostspielig, schwierig oder riskant ist, um es zu erreichen.

Die mit dem automatischen CO2-Schüttler erzielten Ergebnisse sind deutlich präziser als die Abweichungen im CO2-Gehalt, die durch unterschiedliche Volumina des Kopfraums von vorgefüllten Behältern entstehen. Der Sättigungsdampfdruck in der Flasche stellt sich innerhalb einer bestimmten Zeit nach der Befüllung ein. Dieser Druck wird durch gelöstes CO2 erzeugt, das aus der Lösung austritt und den Kopfraum füllt. Da der Kopfraum in den Flaschen und Dosen naturgemäß Schwankungen unterworfen ist, werden unterschiedliche Mengen freigesetzt.

Bis zur Messung baut sich im Kopfraum ein Druckgleichgewicht auf. Es ist abhängig von der Fülltemperatur, dem CO2-Gehalt, der Zeit zwischen Füllung und Messung usw. Bei der Messung mit dem automatischen Schüttel-CO2-Gerät wird dieser Kopfraumdruck vollständig berücksichtigt. Es liegt jedoch in der Verantwortung des Messenden, den Druck im Kopfraum zu berücksichtigen, wenn er Messungen in der flüssigen Phase vornimmt.

Die Messergebnisse für CO2 (gemessen von einem anerkannten unabhängigen Getränkelabor) wurden mit der analytischen Methode von Blohm & Lund und der Methode des vollautomatischen CO2-Schüttlers von Steinfurth verglichen (siehe Grafik). Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Kopfraumvolumina sind die Abweichungen zwischen den beiden unterschiedlichen Messprinzipien sehr gering und liegen sehr gut innerhalb der statistischen Fehlermargen.

Neben der grundsätzlichen Eignung einer Methode sind weitere Faktoren für die Anschaffung eines Gerätes sehr wichtig. Zuverlässigkeit, einfache Bedienung, eine Kombination von Probenvorbereitung mit dem Einstechgerät und ein genauer CO2-Messkopf sind häufig entscheidend, wie sich am Beispiel des automatischen CO2-Schüttlers deutlich zeigt. Manuelle Schüttelgeräte verlieren immer mehr an Bedeutung im Markt – denn diese Messmethode wird zu Recht wegen schlechter Ergonomie und Bedienereinflüssen abgelehnt.

Steinfurth bietet derzeit vier verschiedene automatische CO2-Schüttler an. Alle haben ein identisches Messprinzip mit Überkopfschütteln – sie unterscheiden sich im Grad der Automatisierung. Die Mehrzahl der Kunden entscheidet sich für den vollautomatischen CO2-Schüttler, weil die optimale Ergonomie eine Fehlbedienung auch durch ungeschultes Personal praktisch ausschließt. Das System wurde durch kontinuierliche Weiterentwicklung auf der Basis von über 5.000 ausgelieferten CO2-Schüttlern perfektioniert. Es ist derzeit das einzige automatische System, das direkt im Abfüllbetrieb an der Abfülllinie – außerhalb des Labors – eingesetzt wird und jederzeit zuverlässige Ergebnisse liefert.

Eine neu konzipierte Implementierung der CO2-Messung in ein modulares „Mini-Labor“ für die Abfüllanlage in Kombination mit der automatischen Messung des Abzugsdrehmoments an Flaschenverschlüssen, der Füllhöhenkontrolle über eine Waage, der Brix-Messung über ein Refraktometer und der Probenabtastung über einen Laser bietet ein Optimum an Messleistung.

Die Technik des CO2-Schüttlers ist einfach, leicht verständlich, äußerst zuverlässig, hochgenau und frei von Bedienfehlern.
Fest gespeicherte Algorithmen sorgen dafür, dass der korrekte CO2-Gehalt bzw. die Referenzmethode für den jeweiligen Betrieb direkt angezeigt wird. Der Sättigungsdampfdruck ohne Kompensation von Zucker und Alkohol entspricht tatsächlich dem subjektiv empfundenen Geschmack und nicht dem wahren CO2-Gehalt.

Es gibt kein anderes System auf dem Markt, das vergleichbar gute Ergebnisse bei optimaler Ergonomie liefert. Es ist absolut unübertroffen, wenn es um Bedienkomfort und Langzeitstabilität geht und muss nur selten gewartet werden.

Das CO2-Schüttelsystem von Steinfurth liefert dem Bediener die Informationen, die er tatsächlich braucht und die er direkt auf sein Produkt anwenden kann: etwa so, wie der Autofahrer im Radio hört, mit welcher Verspätung er im kommenden Stau tatsächlich rechnen muss. Zusätzliche Informationen sind oft nicht hilfreich und können leicht die wahren Vorteile verschleiern und die Risiken erhöhen.

 

Quelle: Brewer & Distiller International

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