eingesetzt. „Der NICO eröffnet völlig
neue Möglichkeiten in der Begleitung
der Produktqualität innerhalb
der Getränkeherstellungsprozesse bis
hin zum Warenlager, aber auch in bisher
unbesetzten Bereichen der Qualitätssicherung
im Transport und Vertrieb
der Getränke – bis zur Phase der
Übergabe an die Endverbraucher/Konsumenten“,
sagt Dipl.-Ing. Johannes
Angres, Geschäftsführer Steinfurth
Mess-Systeme.
Das Handling des Messsystems Nico
ist sehr einfach und benötigt keinerlei
Expertenwissen. Zur Messung wird
das Instrument über dem Flaschenhalsverschluss
und in einer Horizontalen
über den Kopfraumbereich
des Behälters hin und her bewegt,
beschreibt Steinfurth das Procedere.
Die Getränkemuster müssen
sich zum Zeitpunkt der Messung im
physikalischen Gleichgewicht befinden.
Während der Messung werden
laufend die Verpackungseinflüsse
analysiert und die Echtzeitdaten für
den Druck und die Temperatur ermittelt
und angezeigt. Sobald das kompakte
Gerät ausreichend Informationen
gesammelt hat, werden automatisch
der CO2-Gehalt und die Druck-
und Temperaturergebnisse auf dem
Touchscreen angezeigt und im Gerät
gespeichert. Die Dauer eines Messvorgangs
beträgt etwa zehn Sekunden.
Viel einfacher kann die Prozedur
also nicht sein. Das Gebinde
bleibt unbeschädigt und das Produkt
muss nicht entsorgt werden. Q
Jürgen Nünning
Freier Redakteur,
Düsseldorf
Steinfurth: CO2-Messung
durch das geschlossene
Gebinde
Als der englische Wissenschafter William
Henry im Jahr 1803 seine Untersuchungen
zur Löslichkeit von Gasen
in Wasser in Abhängigkeit von Druck
und Temperatur veröffentlichte, konnte
noch niemand ahnen, wie bedeutsam
heutzutage seine Erkenntnisse für die
Getränkeindustrie bei der Herstellung
von kohlensäurehaltigen Getränken
sein würde. Heutzutage befindet sich
gelöstes Kohlendioxid in den meisten
Erfrischungsgetränken, aber auch in
Bieren, Schaumweinen und zahlreichen
Mineralwässern. Für die Qualitätsprüfung
von Getränken hat die Messung
des Kohlendioxidgehaltes als Kontrollparameter
eine große Bedeutung,
schließlich beeinflusst der CO2-Gehalt
entscheidend das Geschmacksempfinden
und wirkt sich auf die Haltbarkeit
der Produkte aus.
Vorüberlegung zur CO2-
Messung
Das Henry’sche Gesetz besagt, dass die
in einer Lösung (Lsg) vorhandene Konzentration
C an Kohlendioxid (CO2)
im Gleichgewichtszustand proportional
der im Kopfraum (KR) der Getränkeverpackung
befindlichen Menge an
CO2 ist. Der Proportionalitätsfaktor, die
sogenannte Löslichkeitskon-stante H, ist
abhängig von der Temperatur und der
Art und Zusammensetzung der Lösung.
CKR = H * CLsg
Je höher der CO2-Gehalt im Kopfraum,
desto höher ist auch der Druck (p). Und
je wärmer das Getränk in der verschlossenen
Flasche, desto höher der Gleichgewichtsdruck
an CO2 im Kopfraum.
Kennt man nun den Zahlenwert der
Löslichkeitskonstante H und die Temperatur,
so kann man aus der Druckmessung
im Kopfraum den Gehalt an
Kohlensäure im Getränk berechnen.
CO2-Messung ohne Öffnung
des Gebindes
Wie gelingt es, den CO2-Gehalt zu messen,
ohne eine Flasche vorher zu öffnen?
Diese Frage stellte sich Steinfurth Mess-
Systeme gemeinsam mit den Forschern
der Ruhr-Universität Bochum (RUB),
zwei Partner aus Forschung und Praxis.
Der Vorteil einer solchen Lösung läge auf
der Hand: Bei herkömmlichen Prüfverfahren
wird üblicherweise ein Loch in
den Flaschendeckel gestanzt, um den
Druck und die Temperatur im Inneren
zu bestimmen und die Flasche und der
Inhalt müssen anschließend entsorgt
werden. Dies ist mit einem neu entwickelten,
kompakten Messgerät für den
mobilen Einsatz nicht mehr erforderlich.
Es beruht auf der Absorptionsspektroskopie,
funktioniert bei beliebigen transparenten
Getränkeflaschen und ermöglicht
auch Langzeitmessungen.
Wie funktioniert die Lösung in
der Praxis?
Vereinfacht beschrieben, sendet das
Messgerät das Laserlicht einer bestimmten
Wellenlänge durch den Gasraum im
Flaschenhals und misst in einem spektroskopischem
Verfahren, wie viel Licht
vom Detektor auf der gegenüberliegenden
Seite der Flasche registriert wird.
Aus der Differenz zwischen emittiertem
und transmittiertem Licht kann
mittels eines Algorithmus der Kohlensäuregehalt
errechnet werden. Dieses
zerstörungsfreie Messverfahren erlaubt
Getränkeherstellern (aber auch Händlern)
Mehrfachbestimmungen an ein-
und derselben Flasche, entweder nach
Lagerung oder auch unmittelbar hintereinander
zur Kontrolle. Das Verfahren
funktioniert für Glas- und PET-Flaschen
unterschiedlicher Farben und Formen.
Die Voraussetzung ist es, dass die Flasche
lichtdurchlässig ist.
Präzise Messung mit
kompakter technischer
Einheit
Die Genauigkeit des weltweit ersten
und patentierten nicht-invasiven CO2-
Messgeräts, kurz Nico, von Steinfurth
liegt bei 30 Millibar. Bei dem Gerät
handelt es sich derzeit um das einzige
marktreife nicht-invasive Messverfahren
weltweit, das ohne die zusätzliche
Angabe des Flaschenhalsdurchmessers
funktioniert. Derzeit wird es beispielsweise
von Unternehmen wie Coca-
Cola, Spendrups Brauerei und einigen
Herstellern von Getränkeverpackungen
GETRÄNKEINDUSTRIE · 3/2022 17