Mit dem Ziel die Qualität ihrer Produkte zu steigern und die Fermentationsprozesse besser steuern zu können, installierte die chinesische Brauerei Tsingtao den Sensor Incyte LC. Er befindet sich zwischen Hefevorratstank und Würzeleitung und dient der Inline-Messung der Lebendzelldichte in der Hefe.
Auch heute geben selbst große Brauereien die Hefe auf Grundlage von Erfahrungswerten zu und weniger auf Basis der Würze. Dies war auch bei der Brauerei Tsingtao in China der Fall. Die Hefe wurde zeitgesteuert dosiert, ohne zu wissen, wie viele lebende Zellen sich darin befanden. Während des Dosierprozesses wurden Proben genommen, im Labor analysiert und somit die Zahl der lebenden Hefezellen im Fermenter abgeschätzt. Mit der Vorgehensweise verbunden ist eine große zeitliche Verzögerung, da die Ergebnisse erst nach einiger Zeit zur Verfügung stehen. Außerdem hängen die offline erzielten Ergebnisse sehr stark von der Probennahme ab. Beides zusammen erschwert reproduzierbare Fermentationen und optimalen Einsatz der vorhandenen Anlagen. Die Folgen reichen von unterschiedlichen Fermentationsdauern bis hin zu Filtrationsproblemen.
Suche nach neuen Technologien
Mit der geschilderten Vorgehensweise ist es sehr aufwendig, einen konstanten Biergeschmack und ein gleichleibendes Aromaprofil sicherzustellen. Der wachsende Wettbewerbsdruck und der Wunsch zur Prozessautomatisierung und -verbesserung haben Tsingtao dazu bewogen, sich nach geeigneten Hilfestellungen umzusehen. Wichtige Bedingungen für den Einsatz neuer Technologien waren deren Möglichkeit zur Automatisierung und einer deutlichen Prozessverbesserung. Die Technologie sollte die Nachteile der manuellen Probennahme wie Art und Weise der Probennahme, Verdünnungsfehler oder auch Färbemethode eliminieren. Aus diesem Grund wandte sich Tsingtao an Hamilton.
Im elektrischen Wechselfeld
Der Messtechnikspezialist schlug den Einsatz eines Sensors zur Inline-Messung der Lebendzelldichte vor. Dieser ist in der Lage, lebende Zellen im elektrischen Wechselfeld zu polarisieren und zu messen. Tote Zellen oder Zellfragmente werden nicht polarisiert und somit nicht erfasst. Um Einflüsse der Matrix zu eliminieren, wird bei zwei unterschiedlichen Frequenzen gemessen und die Differenz der Permittivität von Zellsignal und Matrix zur Berechnung der lebenden Zelldichte herangezogen.
Der Sensor, der ursprünglich für den Einsatz in der Biotechnologie entwickelt wurde, ist in der Lage, verschiedene Spezies wie Säugerzellen, Bakterien und Hefen zu messen, wobei unterschiedliche Frequenzen genutzt werden.
Hefekulturen in Brauereien unterscheiden sich hinsichtlich des Mediums deutlich von denen in biotechnologischen Anwendungen. Dies wird beim Vergleich der elektrischen Leitfähigkeiten deutlich. Nährmedien, beispielsweise für Säugerzellen, enthalten viele Mineral- und Nährstoffe, wohingegen Hefekulturen für Brauereianwendungen auf Trinkwasser beruhen. Um dem Rechnung zu tragen, wurde der Sensor für niedrigere Leitfähigkeiten optimiert. Um jedoch die gewünschte Anzahl an Hefezellen aus den gemessenen Permittivitätswerten berechnen zu können, ist es vorab notwendig, eine Kalibriergerade zu erstellen. Diese kann sich je nach Hefestamm unterscheiden.
