Biosensorsystem zur ressourcenschonenden Bier-Entalkoholisierung

Der Lehrstuhl fĂŒr Fluidmechanik und Prozessautomation der TU MĂŒnchen hat in Zusammenarbeit mit vier Brauereien ein prozesstaugliches Biosensorsystem zur Online-Bestimmung des Alkoholgehalts bei der Bierentalkoholisierung entwickelt. Die Genauigkeitsanforderung an das System mit einem absoluten Fehler von weniger als 0,05 Vol.% wird sicher erreicht, in der Regel sogar unterschritten. Dadurch wird es möglich, den Zielwert der Alkoholkonzentration im Produktionsprozess bei einer der beteiligten Brauereien von 0,45 Vol.% auf 0,49 Vol.% zu erhöhen. Mit der erhöhten Alkoholkonzentration wird der Geschmack des Bieres verbessert, gleichzeitig wird der gesetzlich vorgeschriebene Maximalwert von 0,5 Vol.% Restalkohol eingehalten. Unter dem Strich wird Energie gespart, der Wasserverbrauch reduziert und die QualitĂ€t des Produkts gesteigert.
Jeder Deutsche trinkt im Durchschnitt jĂ€hrlich etwa 120 Liter Bier, davon sind rund 3 Liter Alkoholfreies. Auch alkoholfreies Bier enthĂ€lt um des Geschmacks willen einen Restgehalt an Alkohol, der einen Grenzwert von maximal 0,5 Vol.% nicht ĂŒberschreiten darf. Sicherheitshalber wird es deshalb erst weitestgehend entalkoholisiert und dann wird der Alkohol dem Bier vorsichtig wieder zugemischt. Da bisher kein zuverlĂ€ssiges Online-taugliches GerĂ€t zur Überwachung des Prozessablaufs verfĂŒgbar war, mussten die Brauereien bei der Auslegung der Herstellungsverfahren entsprechende Sicherheitsreserven vorsehen. Aus diesem Grund liegt die Ethanolkonzentration in handelsĂŒblichen alkoholfreien Bieren bei durchschnittlich 0,4 Vol.%.

Biosensor misst Alkoholgehalt
Bei der konzentrationsgenauen Einstellung des Alkoholgehalts möglichst nah am maximal zulÀssigen Wert handelt es sich um einen langwierigen Mischprozess, bei dem immense Mengen Restbier anfallen und gleichzeitig viel Energie aufgewendet werden muss, um den Alkohol erst zu entfernen und danach wieder zuzumischen.
Mit dem neuen Biosensor können die Brauer nun schon wÀhrend der Entalkoholisierung online den Restalkoholgehalt in einer so genannten Durchflussmesszelle bestimmen und den Entalkoholisierungsprozess passend stoppen. AufwÀndiges Mischen entfÀllt also, Energie, Zeit und Wasser werden bei eingespart, die Kosten gesenkt.

Bierbrauern die Kopfschmerzen nehmen
Bei dem Biosensor handelt es sich um ein robustes, wartungsarmes und bedienerfreundliches AnalysegerĂ€t. Die Alkoholmessung basiert auf einem enzymintegrierenden Fließinjektionsanalyse (FIA)-System mit dem Enzym Alkoholdehydrogenase sowie einer photometrischen Detektion des mit Ethanol umgesetzten NADH/H+. Das GerĂ€t kann ohne ein Probenaufbereitungssystem direkt in den Prozess integriert werden. Durch die komplexe Zusammensatzung des Bieres tritt zwar eine Beeinflussung der EnzymaktivitĂ€t und des Detektorsignals auf, diese wurde jedoch durch speziell angepasste mathematische Auswerteroutinen eliminiert.


Projektziel:
Entwicklung eines industrietauglichen Prozessanalyseautomaten zur Online-Bestimmung des Restalkoholgehalts bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier
ProjekttrÀger:
Technische UniversitĂ€t MĂŒnchen Lehrstuhl fĂŒr Fluidmechanik und Prozessautomation PD Dr.-Ing. Thomas Becker Weihenstephaner Steig 23 85354 Freising
Telefon:
08161/71-3670
Fax:
08161/71-4510
URL:
http://www.wzw.tum.de
E-Mail:
tbecker@wzw.tum.de
PrototypgerĂ€t fĂŒr den industriellen Einsatz. An der GehĂ€usefront befinden sich eine Spritzenpumpe, Drehventile, die EnzymsĂ€ule und die Messzelle. Messprinzip ist die enzymintegrierte Fließinjektionsanalyse (FIA).
Die Durchflussmesszelle ermöglicht die kontinuierliche Kontrolle des Alkoholgehalts wÀhrend des Brauprozesses.