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Tannometer


Tannometer
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Tannometer
Tannometer

Analyse phenolischer Substanzen in Bier

  • einfache Probenvorbereitung
  • umfassende Aussage
  • schnelle Ergebnisse

Analyse phenolischer Substanzen in Bier, Würze, Malz- und Hopfenauszug, Wein, Fruchtsaft und Pflanzenextrakten.
Nephelometer mit thermostatisierter Meßkammer und Dosiereinrichtung zur Analyse phenol. Substanzen.

Was wird gemessen?

Das Tannometer eignet sich zur Untersuchung der meisten klaren und phenolhaltigen Flüssigkeiten, wie Bier, Würze, Braugersten-, Malz- und Hopfenauszug, Trauben- und Apfelwein, Fruchtsaft und Pflanzenextrakte.
Die umfassende Analytik ermöglicht Aussagen über günstige und ungünstige Eigenschaften, wie Satzbildung, Farbvertiefung, und Geschmacksveränderung.
Die Bedienung erfolgt menügesteuert. In den Automatik-Betriebsarten unterstützt es die Analyse des Tannoidegehaltes, der Proteinische Empfindlichkeit, der Reduzierenden Substanzen, der Kältetrübung und der Ammoniumsulfatfällungsgrenze.

Aufbau und Messprinzip

Das Tannometer vereinigt kompakt Dosiereinrichtung, thermostatisierte Messkammer, Magnetrührer, Trübungsmessgerät, Fotometer und Auswertecomputer sowie Plotter.
Fokussiertes Licht konstanter Intensität durchstrahlt die Meßkammer. Die thermostatisierte Probe absorbiert und streut Anteile dieses Lichtes. Während der erste Empfänger das Durchlicht bei einer Wellenlänge von 510 nm mißt, erfaßt der zweite Empfänger das in einem Winkel von 90° gestreute Licht.

Funktion

Eine Automatik-Betriebsart wird vorgewählt und die Probe (ca. 4 ml) in einer Glasküvette in die Meßkammer gegeben. Die Dosiereinrichtung dosiert mit hoher Präzision Reagenzien in die Probe. Die Homogenisierung von Probe und Reaktionsflüssigkeit erfolgt durch einen Magnetrührer. Die Probe kann in der thermostatisierten Meßkammer auf jede Temperatur zwischen -10°C und +60°C  gebracht werden. Trübung und Durchlicht werden gemessen und im Display angezeigt.
Der Mikroprozessor wertet den zeitlichen Verlauf der Meßwerte aus und berechnet das Meßergebnis. Verlauf und Ergebnis werden mit dem eingebauten Vierfarb-Plotter dokumentiert. Wahlweise kann die Steuerung und Auswertung auch über die PC-Software Tanno-Lab erfolgen.

Analyse von Bier

Die nachfolgenden Aussagen zu den Automatik-Betriebsarten beziehen sich auf die Analyse von Bier. Sie wurden von Prof. em. Lucien Chapon bearbeitet. Es bestehen jedoch durchaus Analogien zu Eigenschaften anderer Flüssigkeiten.

Das PT-Gleichgewicht - Schlüssel zur Qualität

Die These, daß sich zwischen Proteinen und Tannoiden ein Gleichgewicht, P+T=PT, einstellt, macht es verständlich, daß eine Würze nicht gleichzeitig tannoid- und proteinreich sein kann.
Die Kontrolle über diese beiden Komponenten gibt dem Brauer präzise Hinweise auf die Güte der Rohstoffe Malz und Hopfen. Der Mälzer nutzt das Tannometer für den Braugersteneinkauf und die Produktionskontrolle. Im Bierwerdegang können mittels der Analytik die Lösung der Tannoide, sowie die Fällung der Proteine verfolgt werden. Außerdem kann die Wirksamkeit von Stabilisierungsmaßnahmen im polyphenolischen oder proteinischen Bereich kontrolliert und damit die eingesetzte Menge an Stabilisierungsmitteln (z.B. PVPP) minimiert werden.

Tannoide

Die Tannoide sind der Anteil der Polyphenole, der PVP-fällbar ist. Zu Ihnen gehören die nieder- bis mittelmolekularen Polyphenole, die Polymere von Catechin und Anthocyanogenen. Tannoide stammen aus Malz und Hopfen. Obwohl sie im Bier nur in verhältnismäßig kleinen Mengen vorkommen, sind sie hinsichtlich der kolloiden und geschmacklichen Konstanz von besonderer Bedeutung. Sie können einerseits empfindliche Eiweißstoffe von Würze und Bier ausfällen, andererseits wirken sie jedoch auch als Schutzstoffe. Der Tannoidegehalt von Bier, Würze, Gersten-, Malz- und Hopfenauszug kann mittels Fällung durch Polyvinylpyrrolidon (PVP) bestimmt werden. Die eiweißähnliche Verbindung PVP lagert über H-Brücken Tannoide an und bildet mit diesen unlösliche Komplexe, was zu einer Trübung führt. Dosiert man der Probe kontinuierlich PVP-Lösung zu, so nimmt die Trübung solange zu, bis alle Tannoidmoleküle an PVP angelagert sind. Ein weiteres Zudosieren von PVP führt zu einem Rückgang der Trübung, weil die Trübung in einem PVP-Überschuß löslich ist. Die bis zum Erreichen des Trübungsmaximums zudosierte Menge PVP ist dem Tannoidgehalt proportional. Das Tannometer mißt die enstandene Trübung in Abhängigkeit von der zudosierten Menge PVP und liefert als Ergebnis den Tannoidgehalt in mg/l PVP, der zusammen mit der Trübungskurve ausgeplottet werden kann.

(Lit.: Der Begriff Tannoide, Brauwissenschaft, 7/8 1993, S.263-279)

Proteinische Empfindlichkeit

Im Laufe der Alterung werden die Tannoide zu echten Gerbstoffen überführt. Sie sind jetzt imstande mit einigen Eiweißstoffen zu reagieren und wenig lösliche Verbindungen zu bilden. Das sind die ersten Stufen der Trübungen. Dieser Vorgang nimmt viel Zeit in Anspruch, auch für stark stabilisierte Biere bei höheren Temperaturen von 40°C oder 60°C.
Um diesen Vorgang in kurzer Zeit nachzuahmen wird dem Bier eine Tanninlösung zudosiert. Durch diese Gerbstofflösung werden zuerst Eiweißverbindungen mit der größten Affinität zum Gerbstoff gefällt, die “empfindlichen Proteine”.

(Literatur: Der Begriff Eiweißempfindlichkeit,  Brauwis-senschaft, Teil 1 bis 3, Nr. 9/10 1995, 1/2 1996, 3/4 1996)

Reduzierende Substanzen

Bier enthält wertvolle Inhaltsstoffe, die oxidationsanfällig sind und dadurch die geschmackliche Qualität und kolloide Stabilität des Getränkes mindern. Vor allem wird der Frischegeschmack zugunsten eines Alterungsaromas verdrängt. Solchem durch Luftsauerstoff geschädigtem Bier fehlt die Rezenz. Von den Rohstoffen Malz und Hopfen her enthält ein Bier Schutzstoffe, die solche gütemindernden Oxidationen verhindern können. Die reduzierenden Substanzen sind hauptsächlich polyphenolischer Natur mit niedrigem Molekulargewicht. Man muß dazu die Melanoidine erwähnen, die im Laufe der Ausdarrung des Malzes und der Würzekochung gebildet werden. Diese Substanzen können, die für die Bierhaltbarkeit schädliche Oxidation bremsen, wenn nicht sogar völlig ausschließen.
Im Hinblick auf Transportbewegungen und zumeist ungünstige Lagerbedingungen, denen die Biere bis zum Konsum ausgesetzt sind, hat die Kontrolle der Reduzierenden Substanzen einen hohen Stellenwert.
Die Bestimmung des reduzierenden Potentials gegen Luftsauerstoff ist durch die Reaktionsträgheit stark gehemmt. Deshalb kann durch den Einsatz des oxi-dationsfreudigen Dipyridyl/Eisen-III-Kom-plexes (DPFe3, gemäß Chapon) oder des 2,6-Dichlorphenol-Indophenol (DPI, gemäß Hartong), die gegenüber phenolischen Substanzen und Melanoidinen besondere Reaktionsfähigkeiten besitzen, die Reduzierenden Substanzen von Malz, Hopfen und Bieren bestimmt werden.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Geschmacksstabilität der Biere mit starken reduzierenden Kräften im allgemeinen gut ist. Sie liefern jedoch keinen Richtwert, mit dem das aktuelle Verhalten gegenüber O2 vorausgesagt werden kann.

Kältetrübung (Chapon)

Durch starkes Unterkühlen tritt beim Bier eine, vom Zustand des Bieres abhängige, reversible Trübung ein, die durch ausgefällte Polyphenol-Protein-Komplexe verursacht wird. Der Zusatz von Alkohol vermindert die Löslichkeit der Komplexe und beschleunigt somit die Trübungsbildung. Der sehr schnell durchzuführende Kältetest erlaubt Voraussagen über die zu erwartende Dauertrübung des Bieres. Schon gleich nach der Filtration oder nach dem Abzug gibt der Alkohol-Kälte-Test (AKT) präzise Hinweise auf das Trübungspotential eines Bieres und auf die Wirksamkeit von Stabilisierungsmaßnahmen, die dann ausgewertet und gegebenenfalls verändert werden können. Im Verlauf von Transport und Lagerung kann der AKT Auskunft über Phänomene von trübungsfördernden Kondensationen geben, die zu einer Erhöhung der Gerbkraft gegenüber trübungsanfälligen Proteinen führen. Dieses Phänomen, bei dem auch das Molekulargewicht der Tannoide ansteigt, wird hauptsächlich durch Oxidation bewirkt, gegen die reduktionsschwache Biere besonders anfällig sind.
Beim AKT wird mit einem Ethanolzusatz von bis zu 6% gearbeitet, wobei die Zugabe von 1% einer Temperaturminderung von 1°C entspricht. Das Tannometer mißt die Trübung in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit, als Ergebnis wird die nach einer voreingestellten Meßzeit (40 Minuten) enstandene Trübung angezeigt.

Ammoniumsulfatfällungsgrenze

Die schnell auszuführende Analysemethode gibt einen Anhaltspunkt über die voraussichtliche Stabilität eines Bieres. Durch Zusatz von Ammoniumsulfat tritt eine Trübung im Bier ein. Je mehr zugesetzt werden muß, um eine Trübung zu erreichen, desto stabiler ist das Bier. Die Ammoniumsulfatfällungsgrenze gibt an, wieviel ml einer gesättigten Am2SO4-Lösung nötig sind, um in 100 ml Bier eine gerade erkennbare Opaleszenz zu erhalten.
Es besteht jedoch kein linearer Zusammenhang zwischen Am2SO4-Fällungsgrenze und chemisch-physikalischer Stabilität, da diese nicht nur von Eiweißstoffen, sondern auch von anderen Faktoren, wie z.B. dem Gerbstoff- und Sauerstoffgehalt abhängt.

Zusammenfassung:

Die Analytik erfaßt die kolloide Stabilität und Haltbarkeit. Dabei sind Gerbstoff- und Proteinseite von besonderer Bedeutung. Substanzen, die schädlichen Luftsauerstoff abpuffern, werden ebenfalls erfaßt. Der Alkohol-Kälte-Test, eine Schnellbestimmung der gesamten trübungsbildenden Substanzen, ergibt einen signifikanten Wert über den momentanen Zustand des Bieres.

einfache Probenvorbereitung

Die Probenvorbereitung ist einfach. Die Probe muß lediglich klar und kohlensäurefrei sein. Bei Bier genügt z.B. Filtrieren über ein Faltenfilter.

schnelle Ergebnisse

Innerhalb von maximal 3 Stunden liegt ein kompletter Überblick über die Stabilität vor. Das bedeutet die aktuelle  Stabilität ist bekannt noch bevor das Bier die Brauerei verlassen hat.

Optimierung Brauprozeß

Viele Faktoren haben auf die Komponenten Gerbstoff und Protein Auswirkungen. Die Kenntnis dieser Auswirkungen, im Bezug auf die gewünschte Zusammensetzung und Stabilität des Bieres, ist Voraussetzung für eine Optimierung des Brauprozesses. So können z.B. Gerbstoffmengen niedrig gehalten werden, um nachträgliche Stabilisierungsarbeit zu verringern.

MS Windows-Software TannoLab

Die serielle Schnittstelle eröffnet neue Wege. Die komplette Messung wird über den PC gesteuert, der grafische Verlauf der Messung wird online dargestellt. Kurven und Ergebnisse können für weitere Auswertungen im PC auf einer Datenbank abgespeichert werden. Der Export in Standard-Software, z.B. MS Excel, zur Weiterverarbeitung ist enthalten.

Technische Daten

Spannung:              230/240V/50/60 Hz
Maße:                    L205, B500, T305mm
Temperaturbereich:  -10°C bis +60°C
Betriebstemperatur   15°C - 30°C
Dosiereinrichtung:     0,5 bis 5,0 ml/h


Rührer:                   teflonbeschichteter Magnetrührer
Tastatur:                 säurebeständige und wasserdichte Folientastatur
Display:                  LCD, beleuchtet, 2 x 40 Zeichen
Schnittstelle:          seriell, RS 232C

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