| x ≤ xmin | Qr(x) = 0 |
| x ≥ xmax | Qr(x) = 1 |
Der Medianwert x50,r entspricht der Partikelgröße, unterhalb der 50 % der Partikelmenge liegen.
Die Verteilungsdichte berechnet sich aus dem Anteil der Gesamtmenge in einem bestimmten Größenintervall, bezogen auf die Intervallbreite Δxi, z. B. der Massenanteil, der zwischen zwei Sieben mit den Maschenweiten xi und xi-1 zurückbleibt. Die Darstellung der Verteilungsdichtefunktion qr (x) erhält man aus der Verteilungssumme.
| x ≤ xmin | qr(x) = 0 |
| x ≥ xmax | qr(x) = 0 |
Am Wendepunkt von Qr (x) hat qr(x) ein Maximum. Dieser Wert xh,r (Modalwert) kennzeichnet die mengenreichste Partikelgröße. Es können auch bi- oder multimodale Verteilungen auftreten.
1.5.2KONTROLLE DER ZERKLEINERUNG (ANALYSENMETHODEN)
Die Partikelmesstechnik bildet die Basis zur Sicherung der Qualität und der nachfolgenden Prozessschritte.
Die Schrotkontrolle soll wöchentlich erfolgen. Grundvoraussetzung ist eine korrekte Probennahme (Kap.14).
Die Proben müssen während des Schrotens über den zentralen Probennehmer der Mühle gezogen werden (andernfalls Entmischung; Gesamtmenge max. 200 g). Zur Einzelüberprüfung der Mahlpassagen werden die Proben unter den entsprechenden Mahlgängen entnommen.
Die Beurteilung des Schrots kann folgendermaßen vorgenommen werden:
·empirisch (Vorbruch, Ausmahlungsgrad der Spelzen) nach dem ersten Walzenpaar
·Spelzenvolumen (> 700 ml/100 g)
·Siebanalyse (s. Tab. 1.4)
· Analyse mittels Laserbeugung
1.5.2.1Siebturm
Die Methode zeichnet sich durch einen einfachen apparativen Aufbau, geringen Arbeitsaufwand, die Erfassung eines relativ breiten Kornspektrums und gute Reproduzierbarkeit aus. Die Klassengrenzen ergeben sich aus den Maschenweiten der gewählten Siebe. Die Sortierung von Läuterbottichschrot kann nach DIN ISO 3310-1 (0.125; 0.250; 0.500; 1.00; 1.250 mm) durchgeführt werden [1.27].
1.5.2.2Luftstrahlsieb
Bei feineren Schroten (Pulverschrot) ist mit dem Luftstrahlsieb (Einzelsiebung) zu arbeiten. Im Gegensatz zum Siebturm besteht hier keine Gefahr der Maschenverlegung (adhäsive Kräfte) durch den Feinanteil (< 125 μm) und der Agglomeration der Partikeln untereinander. Die Siebung erfolgt jeweils nur mit einem Sieb, auf welches das Material aufgegeben wird. Das Sieb wird mit einem abdichtenden Deckel verschlossen (Abb. 1.27). Ein kreisender Luftstrom (rotierende Schlitzdüse) durchmischt das Gut von unten. Gleichzeitig wird die Luft des Siebgutraums über ein Sauggebläse angesaugt und nimmt hierbei das Material mit, das feiner als die Maschenweite ist. Der Rückstand auf dem Sieb wird gewogen. Man beginnt mit dem Sieb kleinster Maschenweite. Nach einer in Vorversuchen bestimmten Siebzeit wird der Durchgang mittels Differenzwägung bestimmt. Der jeweilige Rückstand wird auf das Sieb mit der nächstgrößeren Maschenweite überführt.
Abb. 1.27:Luftstrahlsieb, Firma Alpine [1.28]
1.5.2.3Laserbeugungsspektrometer (Streulichtmessung)
Wenn eine ebene Lichtwelle (Wellenlänge λ) auf eine kugelförmige Partikel (d, Brechungsindex n) trifft, so tritt z. T. eine Streuung (Beugung, Brechung, Reflexion) der Welle ein. Die oben angeführte Messmethode basiert auf dem optischen Prinzip der Lichtbeugung, wobei der Beugungsanteil in Vorwärtsrichtung (Fraunhofer’sche Beugung) erfasst wird. Dabei verursachen kleine Partikeln einen breiten Beugungswinkel mit geringer Intensität, während große Partikeln das Licht in einem kleinen Winkel mit hoher Intensität beugen (Abb. 1.28). Der Messvorgang besteht darin, dass die pulverförmige Probe in den Luftstrahl gebracht, dort dispergiert und mittels einer Düse senkrecht zur optischen Achse des Systems durch den Strahlengang des Lasers geleitet wird. Die Sammellinse bündelt die durch die Partikeln entstehenden Beugungsspektren und bildet sie auf den in der Brennebene angeordneten Multielementdetektor ab. Aus der am Detektor aufgenommenen Intensitätsverteilung kann über komplexe mathematische Verfahren auf die Partikelgrößenverteilung geschlossen werden. Je nach Einstellung der Brennweite ergibt sich ein Messbereich von 0,5–1750 μm.
Abb. 1.28:Messprinzip der Laserbeugung
1.5.2.4Bildanalyse
Um Bilder mit Computersystemen verarbeiten zu können, müssen sie in Datenformate umgesetzt werden. Diesen Vorgang nennt man Digitalisierung. Das Objekt oder eine mikroskopische Vergrößerung davon wird als Bild durch eine CCD-Kamera erfasst. Das digitale Bild ist aus sehr vielen Bildelementen, den Pixeln aufgebaut, wobei jedem Pixel eine Farbtiefe bzw. ein Grauwert zugeordnet wird. Mittels Bildanalysesoftware wird eine pixelweise Umwandlung des Grauwertebilds in ein Schwarz-Weiß-Bild (Binärbild) durch eine eingestellte Grauwertschwelle vorgenommen. Die Rasterflächen werden somit in Schwarz (= 0) oder Weiß (= 1) dargestellt. Damit ergeben sich eindeutig einzelne, erkennbare Objekte. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen den Einzelpartikeln und die Differenzierbarkeit der Partikel gegenüber dem Hintergrund. Dazu werden Helligkeit und Kontrast vor dem Binarisieren mittels der Software überarbeitet. Als Messgrößen werden Fläche, Umfang, Durchmesser etc. ausgewertet.
1.6ZERKLEINERUNG DES MALZES
1.6.1AUFGABEN
Dem Prozessschritt des Schrotens kommt im Rahmen der Würzebereitung eine wichtige Funktion zu, wobei zwei völlig konträren Zielen Rechnung getragen werden muss.
Zum einen soll das Malz so zerkleinert werden, dass die physikalischen und chemisch-biologischen Vorgänge beim Maischen optimal ablaufen. Angestrebt werden die schnelle Lösung und vollständige Umsetzung der Malzinhaltsstoffe. Ziel des Maischens ist es, maximalen Extrakt bei technologisch idealer Würzezusammensetzung für den angestrebten Biertyp zu erhalten. Eine optimierte Schrotqualität bewirkt kürzere Verzuckerungszeiten, höhere