MEBAK Band I (German 3rd Ed.) [PDF]

Zitiervorschau

BRAUTECHNISCHE ANALYSENMETHODEN Band I Methodensammlung der Mitteleuropäischen Brautechnischen Analysenkommission (MEBAK) 3. Auflage neubearbeitet und ergänzt Herausgegeben vom Vorsitzenden Dr. Heinrich Pfenninger

Æ zum Inhaltsverzeichnis

Selbstverlag der MEBAK D-85350 Freising-Weihenstephan 1997

BRAUTECHNISCHE ANALYSENMETHODEN Band I Methodensammlung der Mitteleuropäischen Brautechnischen Analysenkommission (MEBAK) 3. Auflage neubearbeitet und ergänzt Herausgegeben vom Vorsitzenden Dr. Heinrich Pfenninger Selbstverlag der MEBAK D-85350 Freising - Weihenstephan 1997

Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung, vorbehalten. © 1979, 1984, 1997 Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

VORWORT ZUR 3. AUFLAGE Es ist nun schon mehr als 12 Jahre her, seit die 2. Auflage von Band I der von der MEBAK herausgegebenen Sammlung „Brautechnische Analysenmethoden” erschien. Mittlerweile ist natürlich auch die Konventionalanalytik der Brauereirohstoffe nicht stehengeblieben. Aus diesem Grund drängte sich eine vollständige Überarbeitung auf, wozu der Inhalt in bewährter Manier aufgeteilt wurde. Die Schlussredaktion der von den einzelnen MEBAK-Mitgliedern und ihren Mitarbeitern gelieferten Beiträge besorgte wiederum die Redaktionskommission, der Prof. Dr. Eberhard Geiger, Dr. Walter Hagen und Prof. Dr. Heinz Miedaner (alle Weihenstephan) angehörten. Ihnen sei für die geleistete immense Arbeit herzlich gedankt. Dank gebührt aber auch allen anderen Kollegen, die Anteil am Gelingen dieses Werkes haben. Möge es eine gute Aufnahme finden.

Zürich, im März 1997

Der Vorsitzende Dr. Heinrich Pfenninger

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Unter Mitarbeit von Dr. Paul Anderegg Dr. Heinz-Michael Anger Dr. Wilm Bartels Dr. Gerd Bender Dr. Michaela Böhm-Schraml Prof. Dr. Eberhard Geiger Dr. Herbert Graf Dr. Walter Hagen

Dr. Peter Jäger Dipl.-Ing. Armin Koller Dr. Martin Krottenthaler Dr. Klaus Lempart Prof. Dr. Heinz Miedaner Dipl.-Ing. Michael Natter Dr. Heinrich Pfenninger Dr. Fritz Schur Dr. Helmuth Schwarz Dr. Josef Skach Dr. Hans Senften Dr. Wolfgang Stempfl Dr. Gudrun Vogeser Dipl.Braum. Rolf Wachter Dr. Ferenc Zakany Mag. Gerald Zanker

Versuchsstation Schweizerischer Brauereien, Zürich, Schweiz Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin Landesanstalt für landwirtschaftliche Chemie, Universität Hohenheim, Stuttgart Karlsberg Brauerei, Homburg Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II der TU-München, Freising-Weihenstephan Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II der TU-München, Freising-Weihenstephan Ireks GmbH, Kulmbach Lehrstuhl für Chemisch-Technische Analyse und Chemische Lebensmitteltechnologie der TU München, Freising-Weihenstephan Österreichisches Getränke-Institut, Wien, Österreich Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II der TU-München, Freising-Weihenstephan Lehrstuhl für Technologie der Brauerei I der TU-München, Freising-Weihenstephan Stuttgarter Hofbräu, Stuttgart Staatliche Brautechnische Prüf- und Versuchsanstalt, Freising-Weihenstephan Österreichische Brau AG, Linz, Österreich Versuchsstation Schweizerischer Brauereien, Zürich, Schweiz Feldschlösschen-Gruppe, Rheinfelden, Schweiz Österreichisches Getränke-Institut, Wien, Österreich Brauerei Radegast, Nosovice, Tschechische Republik Versuchsstation Schweizerischer Brauereien, Zürich, Schweiz Betriebskontrollstation für die Getränkeindustrie, Gräfelfing Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II der TU-München, Freising-Weihenstephan Versuchsanstalt für Bierbrauerei der LGA Bayern, Nürnberg Borsodi Sörgyar, Böcs, Ungarn Steirerbrau AG, Graz, Österreich

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Inhaltsverzeichnis 1

Wasser

1.1 1.1.1 1.1.1.1 1.1.1.2. 1.1.1.3 1.1.1.4 1.1.1.5 1.1.1.6 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.5.1 1.1.5.2 1.1.6 1.1.6.1 1.1.6.2 1.1.6.3 1.1.7 1.1.8 1.1.8.1 1.1.8.2 1.1.9 1.1.9.1 1.1.9.2 1.1.9.3 1.1.10 1.1.10.1 1.1.10.2 1.1.10.3 1.1.11

Trinkwasser Richtlinien und Verordnungen EU-Richtlinien Trinkwasser-Verordnung Deutschland Österreich Schweiz Tschechische Republik Vergleich der Richt- und Grenzwerte Angabe der Untersuchungsergebnisse Probenahme Geruch und Geschmack Färbung Bestimmung der visuellen Färbung Bestimmung der wahren Färbung Klarheit (Trübung) Verfahren mit Durchsichtigkeitszylinder Verfahren mit Sichtscheibe Verfahren mit optischen Trübungsmessgeräten Temperatur pH-Wert und Leitfähigkeit (potentiometrisch) pH-Wert Elektrische Leitfähigkeit Trocken- und Glührückstand Gesamttrockenrückstand (Eindampfmethode) Filtrattrockenrückstand Gesamt- und Filtratglührückstand Härte Definition Gesamthärte Carbonathärte Säureverbrauch (Alkalität, p- und m-Wert) Säurekapazität bis pH 8,2 bzw. 4,3 Kohlendioxid Gebundenes Kohlendioxid (Carbonat, Hydrogencarbonat) Freies Kohlendioxid Kalkangreifendes Kohlendioxid Calcium Komplexometrische Bestimmung mit EDTA Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

1.1.12 1.1.12.1 1.1.12.2 1.1.12.3 1.1.13 1.1.13.1 1.1.13.2

17 17 17 17 17 17 18 18 20 22 23 25 25 26 27 27 27 28 29 29 29 31 32 32 33 34 35 35 38 40 41 43 43 44 45 46 46 47

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1.1.14 1.1.14.1 1.1.14.2 1.1.15 1.1.15.1 1.1.15.2 1.1.15.3 1.1.15.4 1.1.16 1.1.16.1 1.1.16.2 1.1.17 1.1.17.1 1.1.17.2 1.1.18 1.1.19 1.1.19.1 1.1.19.2 1.1.19.3 1.1.19.4 1.1.20 1.1.20.1 1.1.20.2 1.1.20.3 1.1.21 1.1.21.1 1.1.21.2 1.1.22 1.1.22.1 1.1.22.2 1.1.23 1.1.23.1 1.1.23.2 1.1.24 1.1.25 1.1.25.1 1.1.25.2 1.1.26 1.1.27 1.1.28 1.1.29

Magnesium Berechnung des Gehaltes an Magnesium-Ionen Bestimmung mittels Atomemissionspektrometrie Natrium und Kalium Berechnung des Gehaltes an Natrium- (und Kalium-) Ionen aus der Ionenbilanz Berechnung des Gehaltes an Natrium- (und Kalium-) Ionen unter Verwendung der Äquivalenzzahl Kalium: Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie Natrium: Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie Eisen Bestimmung mit Phenanthrolin Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie Mangan Bestimmung durch Oxidation zu Permanganat Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie Ammonium-Stickstoff Sulfat Gravimetrische Bestimmung Maßanalytische Methode nach Kationenaustausch Photometrische Bestimmung (Schnelltest) Bestimmung mittels Ionenchromatographie Chlorid Maßanalytische Bestimmung nach Mohr Photometrische Bestimmung (Schnelltest) Bestimmung mittels Ionenchromatographie Nitrat Photometrische Bestimmung mit 2,6-Dimethylphenol Bestimmung mittels Ionenchromatographie Nitrit Bestimmung als Diazoniumsalze in saurer Lösung Bestimmung mittels Ionenchromatographie Phosphat Reaktion mit Vanadat-Molybdat-Reagenz Bestimmung mittels Ionenchromatographie Kieselsäure Fluorid Bestimmung mit Zirkonium Bestimmung mittels Ionenchromatographie Cyanid Wirksames Chlor und Clordioxid Öl Wasserdampfflüchtige Phenole

48 48 48 49 49 50 51 51 51 51 53 53 53 55 55 56 57 58 60 62 62 62 64 65 65 65 66 67 67 68 68 68 69 69 71 71 72 72 73 74 76

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1.1.30 1.1.30.1 1.1.30.2 1.1.30.3 1.1.31 1.1.31.1 1.1.31.2 1.1.31.2.1 1.1.31.2.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 1.3.1.1 1.3.1.2 1.3.1.2.1 1.3.1.2.2 1.3.1.2.3 1.3.1.3 1.3.1.3.1 1.3.1.3.2 1.3.1.4 1.3.1.4.1 1.3.1.4.2 1.3.1.5 1.3.1.5.1 1.3.1.5.1.1 1.3.1.5.1.2 1.3.1.5.2 1.3.1.6 1.3.1.7 1.3.1.8 1.3.1.9 1.3.1.10 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 1.3.2.3 1.3.2.3.1 1.3.2.3.2 1.3.2.4 1.3.2.5 1.3.2.6

Oxidierbarkeit Kaliumpermanganat-Verbrauch Kaliumdichromat-Verbrauch Permanganat-Index Sauerstoff Maßanalytische Bestimmung nach Winkler Sauerstoffmessung mit Clark-Elektroden Sauerstoffmessung mit dem Messgerät WTW Sauerstoffmessung mit dem Messgerät Orbisphere Brauwasser Restalkalität Enthärtungsversuch mit Kalkwasser Kontrolle der Entkarbonisierung Kesselspeisewasser und Kesselwasser Kesselspeisewasser Allgemeine Anforderungen Härte Gesamthärte Carbonathärte Resthärte Sauerstoff Maßanalytische Bestimmung nach dem Differenzverfahren Sauerstoffmessung mit dem Meßgerät Orbisphere Gesamtkohlendioxid Freies Kohlendioxid Gebundenes Kohlendioxid pH Kolorimetrisch Mit Universalindikator flüssig Mit pH-Indikatorstäbchen „nicht blutend“ Potentiometrisch Alkalität, p- und m-Wert Kaliumpermanganatverbrauch (Permanganatzahl) Öl Kupfer Eisen Kesselwasser Alkalität (p-Wert) Gesamtsalzgehalt Phosphat Orthophosphate Gesamtphosphate und polymere Phosphate Kieselsäure Negativer p-Wert, negativer m-Wert Basekapazität bis pH 8,2 bzw. 4,3 Hydrazin

79 79 82 84 86 87 88 88 89 89 90 90 92 92 92 92 93 93 93 93 94 94 96 98 98 98 98 98 98 99 99 99 99 100 100 101 102 102 103 103 103 103 104 105 105

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1.4 1.4.1 1.4.1.1 1.4.1.2 1.4.1.3 1.4.1.4 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5

Abwasser Gesetzliche Bestimmungen Deutschland Österreich Schweiz Tschechische Republik Probenahme Absetzbare Stoffe sowie deren Abdampf- u. Glührückstand Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) Biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB)

2

Gerste

2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.5.1 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.9.1 2.2.10 2.2.11 2.2.12 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.1.1 2.4.1.2 2.4.2 2.4.2.1 2.4.2.2 2.4.2.3

Probenahme Handbonitierung Geruch Feuchtigkeit Farbe und Glanz Spelzenbeschaffenheit Grad der Verunreinigungen (Reinheit) Mutterkorn Verletzte Körner Aufgeplatzte Körner Form und Größe der Körner Sortenreinheit HCl-Test Gleichmäßigkeit Auswuchs Schädlingsbefall Mechanische Untersuchungen Sortierung (EBC-Methode) Tausendkorngewicht (EBC-Methode) Hektolitergewicht Mürbigkeit (Mehlkörperbeschaffenheit) Physiologische Untersuchungen Keimfähigkeit Färbemethode (EBC-Methode) Wasserstoffperoxidmethode (EBC-Methode) Keimenergie Keimkastenmethode nach Aubry (EBC-Methode) Methode Schönfeld (EBC-Methode) Modifizierte Schönfeldmethode

106 106 106 112 115 117 121 121 123 126

133 134 134 134 135 135 135 135 136 136 136 136 137 137 137 138 138 138 140 142 143 144 144 144 146 148 148 150 151

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2.4.2.4 2.4.2.5 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.5.1 2.4.5.2 2.4.5.3 2.4.5.4 2.4.6 2.5 2.5.1 2.5.1.1 2.5.1.2 2.5.1.2.1 2.5.1.2.2 2.5.1.2.3 2.5.1.2.4 2.5.1.2.5 2.5.1.2.6 2.5.2 2.5.2.1 2.5.2.2 2.5.2.3 2.5.2.4 2.5.2.5 2.5.3 2.5.3.1 2.5.3.2 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.7.1 2.5.7.2 2.6 2.6.1 2.6.2 2.7 2.7.1 2.7.2

BRF-Methode (EBC-Methode) Keimungsprozentsatz und Keimindex („Germination Percentage and Germination Index“) (EBC-Methode) Wasserempfindlichkeit Wasseraufnahmevermögen (Quellvermögen) Auswuchs (Anzahl gekeimter Körner) Kupfersulfat-Methode Koch-Methode Fluorescein-Dibutyrat-Methode (EBC-Methode) Methylenblau-Methode (EBC-Methode) Aufgeplatzte Körner (Premalting) Chemisch-technische Untersuchungen Wasser Trockenschrank-Methode (EBC-Methode) Schnellmethoden Infrarot-Trocknung Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR) Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT) Mikrowellen-Trocknung Kapazitätswert Leitfähigkeitsmessung Stickstoff (Roheiweiß) Methode Kjeldahl (EBC-Methode) Verbrennungsmethode nach Dumas (EBC-Methode) Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR) (EBC-Methode) Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT) (EBC-Methode) Weitere Methoden Extrakt Kleinmälzung Extraktbestimmung mittels Malzauszug Rohfaser Spelzen (EBC-Methode) Fett Hochmolekulares b-Glucan Enzymatische Methode (EBC-Methode) Fluorimetrische Methode (EBC-Methode) Mikrobiologische Beschaffenheit Nachweis von Fusarium graminearum Nachweis von Fusarium culmorum Sortendifferenzierung Sortendifferenzierung mittels Elektrophorese (EBC-Methode) Polymerase Chain Reaction-Methode

153 154 156 157 159 160 160 161 163 164 165 165 165 168 168 168 168 169 170 170 171 171 174 176 177 178 179 179 180 182 184 185 185 186 190 196 196 197 198 198 200

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3

Rohfrucht

3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 3.5 3.6

Probenahme Wasser (EBC-Methode) Extrakt Methode nach De Clerck (EBC-Methode) ASBC-Methode (EBC-Methode) Enzymatische Methode für Mais (EBC-Methode) ASBC-Methode für flüssige Malzersatzstoffe (EBC-Methode) Eiweiß Fett (freies Rohfett) (EBC-Methode) Farbe (EBC-Methode)

4

Malz

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.2.1 4.1.2.2 4.1.2.3 4.1.2.4 4.1.2.5 4.1.3 4.1.3.1 4.1.3.2 4.1.3.3 4.1.3.4 4.1.3.5 4.1.3.5.1 4.1.3.5.2 4.1.3.6 4.1.3.6.1 4.1.3.7 4.1.3.8

Gerstenmalz Probenahme Handbonitierung Geruch Geschmack und Aroma Farbe und Glanz Grad der Verunreinigungen (Reinheit) Form und Größe der Körner Mechanische und physiologische Untersuchungen Sortierung Tausendkorngewicht Hektolitergewicht Schwimmprobe (Sinkerprobe) Mehlkörperbeschaffenheit Glasigkeit Farbe Mürbigkeit Friabilimeter (EBC-Methode) Blattkeimentwicklung Malzlösung und Homogenität (Calcofluor-Carlsberg-Methode) (EBC-Methode) Keimfähigkeit Chemisch-technische Untersuchungen Wasser (EBC-Methode) Kongressmaischverfahren DLFU-Mühle (EBC-Methode) Extrakt (EBC-Methode) Geruch der Maische (EBC-Methode)

4.1.3.9 4.1.4 4.1.4.1 4.1.4.2 4.1.4.2.1 4.1.4.2.2 4.1.4.2.3

203 203 203 204 205 208 210 211 211 213

215 215 215 215 215 215 216 216 216 216 216 216 217 217 217 218 218 218 220 221 224 224 224 226 226 230 234

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4.1.4.2.4 4.1.4.2.5 4.1.4.2.6 4.1.4.2.7 4.1.4.2.8 4.1.4.2.8.1 4.1.4.2.8.2 4.1.4.2.9 4.1.4.2.10 4.1.4.3 4.1.4.4 4.1.4.4.1 4.1.4.4.2 4.1.4.4.3 4.1.4.5 4.1.4.5.1 4.1.4.5.1.1 4.1.4.5.1.2 4.1.4.5.1.3 4.1.4.5.1.4 4.1.4.5.2 4.1.4.5.2.1 4.1.4.5.2.2 4.1.4.5.3 4.1.4.5.4 4.1.4.5.5 4.1.4.5.6 4.1.4.5.7 4.1.4.6 4.1.4.7 4.1.4.7.1 4.1.4.7.2 4.1.4.8 4.1.4.9 4.1.4.9.1 4.1.4.9.2 4.1.4.10 4.1.4.11 4.1.4.12 4.1.4.13 4.1.4.14 4.1.4.15

Iodnormalität/Verzuckerungszeit (EBC-Methode) Filtration (EBC-Methode) Aussehen pH-Wert (EBC-Methode) Würzefarbe Visuelle Farbmessung (EBC-Methode) Spektralphotometrische Farbmessung (EBC-Methode) Kochfarbe Extraktdifferenz (EBC-Methode) Extrakt nach dem Vollständig-Extraktions-Verfahren Viskosität (Kongresswürze, Ausschlagwürze, Bier) (EBC-Methode) Kugelfallviskosimeter nach Höppler Rotationsviskosimeter Kapillarviskosimeter Stickstoffverhältnisse Gesamtstickstoff Kjeldahl (EBC-Methode) Verbrennungsmethode nach Dumas (EBC-Methode) Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR) Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT) Löslicher Stickstoff Kjeldahl (EBC-Methode) Spektralphotometrisch (EBC-Methode) Eiweißlösungsgrad (Kolbachzahl) Stickstoff-Fraktionierung Freier Aminostickstoff (EBC-Methode) Formolstickstoff Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT) Diastatische Kraft α-Amylase-Aktivität Internationale Methode (EBC-Methode) Viskosimetrische Methode (Referenzmethode) β-Glucanasen-Aktivität Hochmolekulares β-Glucan Enzymatische Methode (EBC-Methode) Fluorimetrische Methode (EBC-Methode) Endvergärung (EBC-Methode) Maischmethode nach Hartong-Kretschmer VZ 45 °C Iodwert der Labortreber Wasserdampfflüchtige Phenole Sortendifferenzierung mittels Elektrophorese Mikrobiologische Beschaffenheit

234 234 235 235 237 237 239 240 242 243 246 247 250 250 254 254 254 254 254 254 254 254 256 257 258 258 259 260 261 264 265 268 271 274 274 275 276 277 278 282 284 285

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4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.3

Spezialmalze Wasser Extrakt (in Röst- und Karamelmalz) (EBC-Methode) Farbe (in Röst- und Karamelmalz) (EBC-Methode Thiobarbitursäurezahl in Röstmalz pH-Wert in Sauermalz Farbe von Röstmalzbier Weizenmalz

5

Hopfen und Hopfenprodukte

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.2.1 5.1.2.2 5.1.2.3 5.1.2.4 5.1.2.5 5.1.2.6 5.1.2.7 5.1.2.8 5.1.2.9 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.5.1

Doldenhopfen und Hopfenpulverprodukte Probenahme Handbonitierung Pflücke Trockenheitszustand Farbe und Glanz Zapfenwuchs Lupulin Aroma Krankheiten, Schädlinge und Früchte Fehlerhafte Behandlung Gesamtbeurteilung Probenvorbereitung Wasser (EBC-Methode) Bitterstoffe Harzfraktionierung, modifizierte Wöllmermethode (EBC-Methode) α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode) Universeller Bitterwert (UB) Hopfenextrakt Probenahme Probenvorbereitung Wasser Bitterstoffe Harzfraktionierung, modifizierte Wöllmermethode (EBC-Methode) α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode) Universeller Bitterwert (UB) Isomerisierter Hopfenextrakt Probenahme Probenvorbereitung Bitterstoffe Iso-α-, α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode)

5.1.5.2 5.1.5.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.4.1 5.2.4.2 5.2.4.3 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.3.1

286 286 286 287 288 288 289 289

291 291 292 292 292 293 293 293 296 296 296 296 297 300 302 302 310 310 312 312 313 314 314 314 317 317 318 318 318 318 318

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Verzeichnis der Abkürzungen Allgemeine Hinweise Reagenzien, wenn nicht anders vermerkt, in p.a. (z.A.)-Qualität Lösungen, wenn nicht anders vermerkt, wässrig H2O

= = = = = = = = = = =

destilliertes bzw. entmineralisiertes Wasser lufttrocken Trockensubstanz Gewichts-Gewichtprozente (%mas) Gewichts-Volumenprozente Standardabweichung Variationskoeffizient Wiederholbarkeit Vergleichbarkeit statistische Sicherheit Mittelwert

A-EBC

=

BR B-S-B

= =

BWelt Clerck

= =

DEV

=

K-B

=

MB MBWiss Narziß, AB

= = =

Analytica-EBC, 4. Ausgabe. Verlagsauslieferung Brauerei- und Getränke-Rundschau, Zürich, 1987 Brauerei-Rundschau Bausch-Silbereisen-Bielig, Arbeitsvorschriften zur chemischbrautechnischen Betriebskontrolle, 4. Auflage. Verlag Parey, Berlin und Hamburg 1963 Brauwelt J. de Clerck, Lehrbuch der Brauerei, Band I und II, 2. Auflage. Verlag Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin, 1964 und 1965 Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung. VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1996 E. Krüger und H.J. Bielig, Betriebs- und Qualitätskontrolle in Brauerei und alkoholfreier Getränkeindustrie. Verlag Parey, Berlin und Hamburg 1976 Monatsschrift für Brauerei Monatsschrift für Brauwissenschaft L. Narziß, Abriß der Bierbrauerei, 6. Auflage. Verlag Enke Stuttgart 1995

lftr. TrS GG-% GV-% s Vk r R P m Literatur

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P-Sch

=

Proc. ASBC

=

Proc. EBC

=

SchwBR Sch-W-N

= =

Pawlowski-Schild, Die Brautechnischen Untersuchungsmethoden, 8. Auflage. Verlag H. Carl, Nürnberg 1961 American Society of Brewing Chemists, Proceedings. Verlag ASBC Corp., St. Paul, Minnesota, USA European Brewery Convention, Proceedings. Elsevier Sci. Publ. Comp., Amsterdam bzw. Verlag European Brewery Convention, P.O.B. 455 Rotterdam bzw. IRL Press Oxford Schweizer Brauerei-Rundschau K. Schuster, F. Weinfurtner und L. Narziß, Die Bierbrauerei. Band I, L. Narziß, Die Technologie der Malzbereitung, 6. Auflage. Verlag Enke Stuttgart 1976. Band II, L. Narziß, Die Technologie der Würzebereitung, 6. Auflage. Verlag Enke Stuttgart 1985. Band III, F. Weinfurtner, Die Technologie der Gärung. Das fertige Bier. Verlag Enke Stuttgart 1963

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1

Wasser

1.1

Trinkwasser

1.1.1

Richtlinien und Verordnungen

1.1.1.1

EU-Richtlinien

Diese Richtlinien des Rates der Europäischen Gemeinschaft (vom 30.08.1980) (1) über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch sind in Richt- und Höchstwerten festgelegte Konzentrationen für Wasserinhaltsstoffe, die in den Ländern der EU und in anderen Ländern z.T. in nationales Recht umgesetzt worden sind.

1.1.1.2

Trinkwasser-Verordnung Deutschland

Die Beschaffenheit von Trinkwasser und Brauchwasser für Lebensmittelbetriebe in bakteriologischhygienischer und chemischer Hinsicht ist in der BRD in der TrinkwasserVO vom 15.2.1975 festgelegt, die am 16.2.1976 in Kraft getreten ist. Novellierungen erfolgten am 22.05.1986 und zuletzt am 05.12.1990 (2). Kenngrößen und Grenzwerte zur Beurteilung der Beschaffenheit des Trinkwassers sind in § 1 (Mikrobiologische Beschaffenheit), §§ 2 und 3 mit den Anlagen 2, 4 und 7 (chemische Grenzwerte, physikalische Kenngrößen) genannt.

1.1.1.3

Österreich

Im Kodexkapitel B1 "Trinkwasser" des Österreichischen Lebensmittelbuches wurde 1993 die EGRichtlinie 380 L 0778 umgesetzt (3). Ferner gelten die Trinkwasser-NitratVO von 1989 (4) sowie die Trinkwasser-PestizidVO von 1991 (4).

1.1.1.4

Schweiz

Die hygienisch mikrobiologischen Anforderungen sind hinsichtlich der Grenzwerte und Toleranzwerte in der VO über die hygienisch-mikrobiologischen Anforderungen an Lebensmittel, Gebrauchs- und Verbrauchsgegenstände vom 14. Sept.1981, 19. Jan. 1983 und 1. Juli 1995 festgelegt (6). Weiterhin wird für die Beurteilung eines Trinkwassers auf Kap. 27 A "Trinkwasser" des Schweiz. Lebensmittelbuches (7) sowie die Verordnung über Fremd- und Inhaltsstoffe in Lebensmitteln vom 27.02.1986 (8) verwiesen.

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1.1.1.5

Tschechische Republik

Für die Tschechische Republik gilt die Tschechische Staatliche Norm CSN 75 7111 für Trinkwasser, letzte Ausgabe vom 01.01.1991 (9).

1.1.1.6

Vergleich der Richt- und Grenzwerte

Nach derzeitigem Stand gelten die in folgender Tabelle aufgeführten Richt- und Grenzwerte (Auswahl). Diese können sich bei besonderen geologischen Gegebenheiten oder bei Anwendung von Wasseraufbereitungsmaßnahmen ändern. Land Biologisch E. coli Coliforme Keime Enterokokken Ps. aeruginosa Sulfitred. Clostridien Koloniezahl

in 100 ml in 100 ml in 100 ml in 100 ml pro ml

Physikalisch Absorption E254 Färbung E436 pH-Wert Temperatur, Trübung, Leitfähigkeit

°C FNU µScm-1

Chemische Metalle Aluminium Antimon Arsen Barium Beryllium Blei Bor Cadmium Calcium Chrom Eisen Kalium Kupfer Magnesium Mangan Natrium Nickel

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

m

-1

A

CH

CZ

D

H

0 1) 0 1) 0 1) 0 1) 0 in 20 ml 1) 100, 22 °C 1) 10, 37 °C 1)

0 0 100 5) 300 6)

0 3) 0 3) 0 3) 100 8)

0 8) 0 8) 0 2) 0 2) 0 in 20 ml 2) 100 2) 100 2)

0 8) 0 8) 0 8) 100 8)

0,08 10) 6 - 8 8) 8 - 12 11) 2 12) 1000 10)

0,5 8) 6,5 - 9,5 8) 25 8) 1,5 8) 2000 8)

-

0,5 6,5 - 8,5 2) 12 2) 1,5 2) -

farblos farblos 7 - 8 7) 25 8) 1,0 8) -

7 - 8 14) 20 14) 1350 14)

0,5 8) 0,05 8) 0,05 8) 0,005 8) 40-125 7) 0,02 8) 0,3 8) 10 7) 1,5 8) 50 8) 0,05 8) 150 8) -

0,2 8) 0,05 3) 1,0 3) 0,0002 3) 0,05 3) 0,005 3) > 20 11) 0,05 3) 0,3 8) 0,1 8) 125 8) 0,1 8) 0,1 3)

0,2 8) 0,01 8) 0,01 8) 1 8) 0,04 8) 1 8) 0,005 8) 400 8) 0,05 8) 0,2 8) 12 8) 3 2) 50 8) 0,05 8) 150 8) 0,05 8)

0,05 14) 1 14) 0,05 14) 0,005 14) 0,05 14) 0,2 14) 0,1 14) -

2)

0,2 3) 0,01 3) 0,05 3) 1 3) 0,05 3) 1 2) 0,005 3) 400 3) 0,05 3) 0,2 3) 12 3) 3 2) 50 3) 0,05 3) 150 3) 0,05 3)

-

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Quecksilber Selen Silber Vanadium Zink

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

0,001 3) 0,01 3) 0,01 3)

Kationen Ammonium

5 2)

0,001 8) 0,01 8) 0,1 9) -

0,001 3) 0,01 3) 0,05 3) 0,1 3) 5 8)

0,001 8) 0,01 8) 0,01 8) 5 3)

0,001 14) 0,01 14) 0,2 14)

mg/l

0,05 2)

0,5 8)

0,5 8)

0,5 8)

1 14)

Anionen Chlorid Cyanid Fluorid Nitrat Nitrit Phosphat Sulfat Sulfid

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

100 3) 0,05 3) 1,5 3) 25 2) 0,1 3) 0,3 2) 250 3) snw 4)

200 8) 0,05 8) 1,5 8) 40 8) 0,1 8) 1 9) 200 8) 0

100 8) 0,01 3) 1,5 3) 50 8) 0,1 8) 250 8) 0,01 8)

250 8) 0,05 8) 1,5 8) 50 8) 0,1 8) 6,7 8) 240 8) -

250 14 0,05 14) 0,9 - 1,7 14) 20 14) 0,5 14) 200 14) 0,05 14)

Freies Chlor Kjeldahlstickstoff

mg/l mg/l

0,1 -

0,05 8) -

0,3 9) 1 8)

0,3 14) -

Organisch KMnO4-Verbrauch Huminsäure Phenole Benzol Benzo(a)-pyren PAK gesamt Org. Chlorverb. gesamt Dichlorethen Tetrachlormethan Tetrachlorethen PSM, einzeln Dieldrin Hexachlorbenzol PSM, gesamt PCB, einzeln PCB, gesamt Gelöste, emulgierte KW Schwer lösliche KW Chloroform extrahierbar Oberflächenaktive Stoffe EDTA NTA DOC

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

6 8) 0,005 8) 0,0002 8) 0,010 8) 0,0001 8) 0,0005 8) 1 8) 20 8) 0,1 8) 0,005 8) 0,003 8) 1,0 7)

3 8) 2,5 8) 0,001 8) 0,01 12) 0,00001 12) 0,04 3) 0,005 10) 0,0003 12) 0,003 12) 0,01 12) 0,00001 12) 0,0001 0,00005 3) 0,2 8) -

5 8,13) 0,0005 8) 0,0002 8) 0,01 8) 0,003 8) 0,0001 8) 0,0005 8) 0,0001 8) 0,0005 8) 0,01 8) 0,01 8) 1 8) 0,2 8) -

10 14) 0,002 14) 0,2 14) -

8 2) 0,0005 3)

0,0002 3) 0,03 3) 0,0003 3) 0,003 3) 0,01 3) 0,0001 3) 0,00003 3) 0,00001 3) 0,0001 3) 0,01 3) 0,2 3) -

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1)

6)

11)

2)

7)

12)

in nicht desinfizierten Wässern Richtzahl 3) zulässige Höchstkonzentration 4) sensorisch nicht wahrnehmbar 5) Quelle

Verteilnetz Qualitätsziel 8) Grenzwert 9) als Zusatz 10) Indikatorwert

empfohlener Wert Grenzwert bei annehmbaren Risiko 13) Oxidierbarkeit 14) „Gut”-Wert (Richtwert)

Literatur 1. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 229/11 vom 30. August 1980 2. (D) Bundesgesetzblatt I, S. 2612 (1990) bzw. S. 227 (1991) 3. Österreichisches Lebensmittelbuch, Codexkapitel B1 "Trinkwasser" 4. (A) Bundesgesetzblatt, S. 557, Trinkwasser-NitratVO v. 15. November 1989 5. (A) Bundesgesetzblatt, S. 258, Trinkwasser-PestizidVO v. 20. August 1991 6. (CH) Verordnung über die hygienisch-mikrobiologischen Anforderungen an Lebensmittel, Gebrauchs- und Verbrauchsgegenstände vom 1. Juli 1995 7. Schweizerisches Lebensmittelbuch Kap. 27 A Eidg. Drucksachen und Materialzentrale, Bundesverwaltung Bern 8. (CH) Verordnung über Fremd- und Inhaltsstoffe in Lebensmitteln vom 27.02.1986 9. (CZ) Staatliche Norm für Trinkwasser, CSN 75 7111 v. 01.01.1991

1.1.2

Angabe der Untersuchungsergebnisse

Das Lesen, leichte Verstehen, die einfache Vergleichbarkeit bei verschiedenen Analysen, insbesondere wenn sie von verschiedenen Laboratorien stammen, setzt eine Einheitlichkeit in der Angabe voraus. Für qualitative Befunde sind folgende Bezeichnungen zu verwenden: Nicht nachweisbar: Wenn mit dem angegebenen Verfahren in dem untersuchten Wasservolumen ein Stoff oder eine Gruppe von Stoffen nicht festgestellt werden kann. Spuren: Konzentrationen, die mit dem angegebenen Verfahren nicht quantitativ bestimmbar sind. Nachweisbar: Wenn die quantitative Bestimmung möglich ist.

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Die Konzentrationsangabe der Inhaltsstoffe erfolgt in der Regel in Gewichts/Volumen-Einheiten. Die Gewichtseinheit ist in mg = 10-3 g = 0,001 g anzugeben. Bei besonders geringen Konzentrationen erfolgt die Angabe in µg = 10-6 g. Die Volumeneinheit ist 1 I. Die Untersuchungsangabe erfolgt infolgedessen in mg/l oder in µg/l, entsprechend "parts per million" (ppm) für mg/l oder ''parts per billion" (ppb) für µg/l. Die Anzahl der Dezimalstellen im Untersuchungsergebnis für Trink- und Mineralwässer richtet sich nach der erreichbaren Genauigkeit. Als allgemeiner Grundsatz gilt, dass die vorletzte Stelle genau sein soll, während die letzte einen unterschiedlichen Genauigkeitsgrad aufweisen darf. Die elektrolytisch dissoziierten Bestandteile werden als lonen (Anionen oder Kationen) angegeben. Zur Vergleichbarkeit der Werte sind bei den elektrolytisch dissoziierten Bestandteilen die Millivalangabe, bei den Nichtelektrolyten und gelösten Gasen die Millimolangabe möglich. Dazu kommen Angaben über Säure- und Basenverbrauch (ml/l). Für die Härte erfolgt die Angabe in Grad deutscher Härte und mval/l bzw. mmol/l (Sl-Einheit). Die Angaben der Mineralwasseruntersuchungen erfolgen in lonen, mg/kg, mval/l bzw. mmol/kg und in Millival-Prozenten. Im allgemeinen werden bei mval/l 2 Dezimalstellen angegeben und bei Millival % 1 Dezimale.

Literatur DEV, A 1

Dimensionsangaben und Umrechnungsfaktoren für die Wasseranalyse Calcium (Ca2+) 1 mg/l = 0,0499 mval/l = 0,0250 mmol/l Magnesium (Mg2+) 1 mg/l = 0,0822 mval/l = 0,0411 mmol/l Natrium (Na+) 1 mg/l = 0,0435 mval/l = 0,0435 mmol/l Eisen (Fe3+) 1 mg/l = 0,0537 mval/l = 0,0179 mmol/l Ammonium (NH4+) 1 mg/l = 0,0555 mval/l = 0,0555 mmol/l Mangan (Mn2+) 1 mg/l = 0,0364 mval/l = 0,0182 mmol/l Sulfat (SO42-) 1 mg/l = 0,0208 mval/l = 0,0104 mmol/l Chlorid (Cl-) 1 mg/l = 0,0282 mval/l = 0,0282 mmol/l Nitrat (N03-) 1 mg/l = 0,0161 mval/l = 0,0161 mmol/l Nitrit (N02-) 1 mg/l = 0,0217 mval/l = 0,0217 mmol/l Hydrogencarbonat (HCO3-) 1 mg/l = 0,0164 mval/l = 0,0164 mmol/l Carbonat (CO32-) 1 mg/l = 0,0333 mval/l = 0,0167 mmol/l Kohlendioxid (CO2) 1 mg/l = 0,0227 mmol/l Kieselsäure (H2SiO3) 1 mg/l Phosphat (HPO42-) 1 mg/l Sauerstoff (O2) 1 mg/l Härte 1 mmol/l = 2,00 mval/l = 5,60 °d

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1.1.3

Probenahme

Die richtige Probenahme ist Voraussetzung zur Erhaltung einwandfreier Analysenergebnisse. Die Entnahme muss dem jeweiligen Untersuchungszweck angepasst sein. In der Regel werden getrennte Proben für chemische und mikrobiologische Analysen genommen, da unterschiedliche Geräte und Gefäße für die Entnahme und für die Handhabung der Proben erforderlich sind. Grundsätzlich unterschieden werden: Stichproben, die bei Untersuchungen über eine mögliche Verunreinigung oder als Orientierung vor umfangreicheren Probenahmeprogrammen entnommen werden; Periodische (diskontinuierliche) Proben (zeit-, volumen- oder durchflussproportional) sowie Kontinuierliche Proben, die der ständigen Überwachung fließender Gewässer zur Einhaltung von Qualitätsstandards dienen. Kontinuierlich entnommene Proben können zu Mischproben vereinigt werden und liefern Durchschnittsdaten; Probenserien (Tiefen- oder Flächenprofilproben) werden bei der Erkundung stehender Gewässer erhoben. Geräte Zur Probenahme sind einwandfrei gereinigte Glas- oder Kunststoffflaschen mit inerten Glas- oder Kunststoffstopfen zu verwenden. Für physikalisch-chemische Untersuchungen (z.B. pH-Wert, Leitfähigkeitsmessungen, Ermittlung des Kieselsäuregehaltes, Substanzen niedriger Konzentration, die von der Flaschenwand adsorbiert werden können) sind Flaschen aus schwer hydrolysierbarem Glas und Verschlüsse aus Glas oder Polytetrafluorethylen zu verwenden. Für Probenahme aus größeren Wassertiefen werden Tauchgeräte benutzt, die den Wassereintritt in die Probegefäße in der gewünschten Tiefe gestatten. Ausführung - zur Probenahme bestimmte Flaschen mehrmals mit dem zu untersuchenden Wasser spülen - für qualitative Untersuchungen 1 l - für quantitative Bestimmungen im allgemeinen 3 l - für Untersuchungen nach der Trinkwasser-VO 10 l entnehmen - für die Bestimmung gelöster Gase (wenn sie nicht am Entnahmeort durchgeführt wird) und leicht veränderlicher lonen (z.B. Fe, Mn, Pb) sowie für die meisten physikalischen und physikalisch-chemischen Untersuchungen gesonderte Proben entnehmen

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-

-

-

bei Grundwässern genügen in der Regel Stichproben; Probenahme möglichst ohne Gasaustausch, Ausflockungen und Aufwirbelungen durchführen bei neuen Bohrlöchern Probenahme erst nach dem Pumpversuch (Ermittlung der Schüttung) vornehmen; bei längere Zeit nicht benutzten Bohrungen vor der Entnahme 20 min lang langsam und gleichmäßig abpumpen; bei Schachtbrunnen ist eine vorherige Erneuerung des Wassers aus dem Grundwasser erforderlich bei Quellwässern dürfen weder auf der Oberfläche schwimmende Stoffe noch aufgewühlter Schlamm in die Flaschen gelangen; ein Absenken oder Aufstauen des Wasserspiegels ist zu vermeiden aus Wasserleitungen das Wasser direkt vor der Entnahme 20 min in etwa 5 mm starkem Strahl ablaufen lassen; dabei ruckweises Öffnen der Zapfhähne vermeiden zur Bestimmung der aus Leitungsrohren aufgenommenen Schwermetalle das nach längerem Stehen (8 -12 - 24 h) zuerst abfließende Wasser sammeln bei Heber und Saugleitungen besondere Rohre und Gefäße zwischenschalten vor Probenahme ev. vorhandene "Perlator"-Einsätze abschrauben bei Behältern, Seen und Talsperren, Entnahme 0,3-0,5 m unter der Oberfläche und aus bestimmten Tiefen mit Hilfe von Tauchgeräten

Literatur DEV A3, A12 - A15

1.1.4

Geruch und Geschmack

Das in der Brauerei und zur Limonadenherstellung verwendete Wasser muss ebenso wie das Trinkwasser neutral in Geruch und Geschmack sein. Bei der Bierherstellung schadet eine leichte Chlorung der Wässer nicht, wenn sie nicht selbst Spuren von Phenolen enthalten. Prinzip Die qualitative Überprüfung erfolgt nach Umschütteln in einer geruchsfreien verschlossenen Flasche. Bei der quantitativen Bestimmung wird der Geruchsschwellenwert eines Wassers bestimmt, das einen Geruch hat. Hierzu wird das Wasser, das mit einem Geruch behaftet ist, mit geruchsfreiem Wasser soweit verdünnt, dass der Geruch gerade noch wahrnehmbar ist (von mindestens 3 Personen). Man bezeichnet das Verhältnis des Gesamtvolumens (mit Geruch behaftetes Wasser + geruchsfreies Wasser) zum Volumen der in der Mischung enthaltenen Wasserprobe als Geruchsschwellenwert. Die Geschmacksprüfung ist stets nach der Geruchsprüfung durchzuführen, da die Geruchsempfindungen durch den Geschmack beeinflusst werden.

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Geräte Probenahmeflasche aus Glas mit Glasstopfen oder teflon-überzogenen Verschlüssen Ausführung Qualitative Beurteilung des Geruchs: Wasser in eine geruchsfreie Glasflasche füllen und verschließen Prüfung möglichst unmittelbar nach der Entnahme vornehmen Flasche bei Versand vollständig füllen zur Beurteilung Flasche mit 0,5 - 2 l Inhalt zur Hälfte füllen, verschließen und kräftig schütteln unmittelbar nach Abnehmen des Stopfens Geruch beurteilen ist der Geruch bei Zimmertemperatur nicht eindeutig definierbar, Untersuchung bei 60 °C wiederholen Angabe der Ergebnisse 1. Nach der Intensität Geruch

ohne schwach stark

2. Nach der Art a) allgemeiner Geruch

b) definiert Geruch nach

erdig modrig faulig jauchig fischig aromatisch andere

Chlor Teer Mercaptan Phenol andere

Die Temperatur der Wasserprobe bei der Prüfung ist anzugeben. Qualitative Beurteilung des Geschmacks: - nur solche Wasserproben geschmacklich prüfen, bei denen keine Infektions- oder Vergiftungsgefahr besteht - Prüfung in der Regel bei Wassertemperaturen von 8-12 °C durchführen - bei nicht eindeutig definierbarem Geschmack Prüfung bei 30 °C wiederholen

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Angabe der Ergebnisse 1. Nach der Intensität Geschmack

2. Nach der Art a) allgemeiner Geschmack

b) definiert Geschmack nach

ohne schwach stark

fade salzig säuerlich laugig bitter süßlich

Chlor Seife Fisch andere

Literatur DEV, B 1/2

1.1.5

Färbung

1.1.5.1

Bestimmung der visuellen Färbung

Ausführung Flasche mit Wasser füllen, absetzen lassen Überstand in ein Becherglas bis zu einer Höhe von 10-15 cm gießen und gegen weißen Untergrund betrachten Angabe der Ergebnisse a) Intensität der Farbe:

b) nach dem Farbton: z.B.

farblos schwach hell dunkel gelblich gelblich braun bräunlich gelb braun hellgrau usw.

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Literatur DEV C1 bzw. EN ISO 7887

1.1.5.2

Bestimmung der wahren Färbung

Prinzip Wasserfärbung wird durch Extinktionsmessung bei mindestens drei Wellenlängen, verteilt über den sichtbaren Bereich des Spektrums, untersucht: λ1 = 436 nm (obligatorisch), λ2 = 525 nm, λ3 = 620 nm (bei λ2, λ3 sind geringfügige Abweichungen zugelassen). Ggfs. ist bei weiteren Wellenlängen zu messen. Geräte Spektralphotometer oder Filterphotometer mit Filtern geringer Bandbreite Membranfiltrationsgerät mit Filtern, Porenweite 0,45 µm Reagenzien Optisch reines Wasser Ausführung - Wasserprobe durch Membranfilter 0,45 µm filtrieren - bei stark gefärbten Wässern geeignete Verdünnungen mit optisch reinem Wasser vornehmen - Messungen bei 3 Wellenlängen (436 nm, obligatorisch) gegen optisch reines Wasser vornehmen Berechnung

spektraler Absoptionskoeffizient α (λ) = α(λ) E(λ) F d

= = = =

E(λ) ⋅ f d

spektraler Absorptionskoeffizient, m-1 Extinktion bei Wellenlänge λ Faktor: z.B. 1000 mm/m Schichtdicke der Küvette, mm

Angabe der Ergebnisse Spektraler Absorptionskoeffizient (λ) in m-1, gerundet auf 0,1 m-1. Bemerkungen Spektrale Absorptionskoeffizienten < 10 m-1 erfordern Küvettenschichtdicken von d > 10 mm. Literatur DEV C1 bzw. EN ISO 7887

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1.1.6

Klarheit (Trübung)

1.1.6.1

Verfahren mit Durchsichtigkeitszylinder

Geräte Durchsichtigkeitszylinder aus farblosem Glas, Länge 600 mm ± 10 mm, Innen-Ø 25 mm ± 1 mm, Teilung 10 mm, Schriftprobe, unter dem Zylinder angebracht, schwarze Schrift auf weißem Untergrund (Schrifthöhe 3,5 mm, Linienbreite 0,35 mm) oder einem Testzeichen

3 W-Niederspannungslampe zur Beleuchtung der Schriftprobe oder des Testzeichens Ausführung - gut gemischte Probe in den Zylinder überführen - Flüssigkeitsspiegel solange absenken, bis Schriftprobe oder Testzeichen klar zu erkennen sind - Flüssigkeitshöhe an der Skalenteilung ablesen Angabe der Ergebnisse Flüssigkeitshöhe, auf 10 mm gerundet, angeben

1.1.6.2

Verfahren mit der Sichtscheibe

Geräte Sichtscheibe aus Gussbronze, die mit weißem Kunststoff beschichtet ist

Kette oder Stab, an der die Scheibe befestigt ist Ausführung - Scheibe an ihrer Kette oder ihrem Stab soweit absenken, bis die Scheibe gerade noch erkennbar ist - Eintauchlänge der Kette oder des Stabes messen Angabe der Ergebnisse Werte kleiner 1 m auf 10 mm, Werte größer als 1 m auf 0,1 m genau angeben Bemerkungen Dieses Verfahren ist vorwiegend für Untersuchungen von Gewässern vor Ort bestimmt.

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1.1.6.3

Verfahren mit optischen Trübungsmessgeräten

Prinzip Eine Wasserprobe, die ungelöste Stoffe enthält, schwächt eine einfallende Lichtstrahlung und streut sie ungleichmäßig in alle Richtungen. Die Intensität der Streustrahlung hängt von der Wellenlänge des einfallenden Lichts, vom Messwinkel und von Form und Größe der suspendierten Partikel ab. Die Ergebnisse der Trübungsmessung werden auf eine "Standard-Formazin-Trübung" bezogen. Gerät Trübungsmessgerät, welches eine monochromatische Strahlung (polychromatische Strahlung mit geringerer Reproduzierbarkeit) von 860 nm (bei sehr geringen Trübungen ggfs. geringere Wellenlänge, aber dann farblose Probe erforderlich) erzeugt. Die spektrale Bandbreite des einfallenden Lichts muss ≤ 60 nm sein. Der Messwinkel zwischen den optischen Achsen der einfallenden und der gestreuten Strahlung muss 90° ± 2,5° betragen. Der Öffnungswinkel in der Wasserprobe soll weniger als 20° betragen. Reagenzien Destilliertes und doppelt über 0,1 µm-Membran filtriertes Wasser

Hexamethylentetramin p.A. Hydrazinsulfat p.A. 10 g Hexamethylentetramin in 100 ml Wasser lösen (Lösung A) 1 g Hydrazinsulfat in 100 ml Wasser lösen (Lösung B) Je 5 ml Lösung A und Lösung B mischen, 24 h bei 25 °C ± 3 °C stehen lassen und dann auf 100 ml auffüllen Die Trübung dieser ca. 3 Wochen haltbaren Stammlösung beträgt 400 FormazinNephelometrieeinheiten (FNU) Kalibrierung Die Stammlösung wird mit Wasser verdünnt, so dass wenigstens fünf Bezugslösungen zur Erstellung einer Kalibrierkurve entstehen. Ausführung - eine saubere Küvette mit der gut durchmischten Probe blasenfrei füllen und sofort messen Angabe der Ergebnisse Die Ergebnisse sind in FNU anzugeben, und zwar mit einer Genauigkeit von 0,01 FNU bei Trübungen < 1 FNU, von 0,1 FNU bei Trübungen zwischen 1 und 10 FNU, von 1 FNU bei Trübungen zwischen 10 und 100 FNU von 10 FNU bei Trübungen > 100 FNU Literatur DEV C2 / EN 27027

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1.1.7

Temperatur

Die Messung der Temperatur des Wassers am Ort der Probenahme und der Umgebungstemperatur ist zur Beurteilung von Analysenergebnissen, der Löslichkeit von Gasen in Wasser und von eventuellen Reaktionen von Bedeutung. Plötzliche Temperaturschwankungen eines Brunnenwassers können den Einbruch von Oberflächenwasser anzeigen. Geräte Quecksilberthermometer zur Messung der Wassertemperatur: Messbereich von etwa 5 °C bis +50 °C, Einteilung in 0,1 °C; zur Messung der Lufttemperatur: Messbereich von ca. 20 °C bis +50 °C, Einteilung 0,5 °C

Spezialthermometer (Schöpfthermometer, Maximumthermometer, elektrische Temperaturmessgeräte) für besondere Zwecke, z.B. Messen in größerer Wassertiefe, Ermittlung von Temperaturen warmer Wässer Ausführung - Thermometer bis zur Ablesehöhe ins Wasser eintauchen oder falls dies nicht möglich ist, Verwendung eines Schöpfthermometers - bei Leitungs- und Brunnenwasser Flasche von mindestens 1 l Inhalt, welche vorher auf Wassertemperatur gebracht wird, verwenden - Lufttemperatur in etwa 1 m Höhe über dem Boden oder Wasserspiegel mit trockenem Thermometer messen (bei Sonnenschein Messung im Schatten) Angabe der Ergebnisse Wasser auf 0,1°C gerundet

Luft auf 0,5 °C gerundet Literatur DEV, C 4 / DIN 38404 Teil 4

1.1.8

pH-Wert und Leitfähigkeit (potentiometrisch)

1.1.8 .1

pH-Wert

Der pH-Wert ist für Korrosionen, chemische, enzymatische und biologische Vorgänge von großer Bedeutung.

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Geräte pH-Meter

Thermometer Reagenzien Standardpufferlösungen nach DIN 19266

Standardpufferlösung C, Kaliumhydrogenphthalat, pH 4,006 (25 °C) Standardpufferlösung D, Phosphat, pH 6,865 (25 °C) Standardpufferlösung F, Borax pH 9,180 (25 °C) Ausführung - Messung möglichst am Ort der Probenahme vornehmen - pH-Messgerät mit Pufferlösungen bekannter pH-Werte kalibrieren - zur Messung Messkette unter Vermeidung von Kohlendioxid-Verlusten in die in das Messgefäß gegebene Probe einführen - Temperatur der Probe bestimmen und am Gerät die entsprechende Temperaturkompensation einstellen - Messwert ablesen, nachdem die Anzeige mindestens 1 min konstant bleibt Angabe der Ergebnisse Der pH-Wert wird je nach der Empfindlichkeit des verwendeten Gerätes maximal auf 0,05 pHEinheiten genau angegeben, jedoch auf 0,1 Einheiten, wenn die Messungen in destilliertem Wasser, in ungepufferten Lösungen, unterhalb pH 1, oberhalb pH 12 oder in konzentrierten Salzlösungen erfolgen. Mit dem pH wird die Temperatur in °C angegeben, bei der gemessen worden ist, z.B. pH (potentiometrisch) bei 15 °C: 6,40

Normwerte

pH-Werte

Normale Wässer Moorwässer Weiche Wässer mit viel freier CO2 Säuerlinge Dest. Wasser

7-8 5-6 5-6 4 - 5,5 5 - 5,7

Bemerkungen Neue oder getrocknete Glaselektroden müssen mehrere Tage im Wasser eingetaucht quellen, falls vom Hersteller nichts anderes empfohlen wird. Ölige Substanzen beeinträchtigen die Empfindlichkeit der Glaselektrode. Wo Messungen ölhaltiger Emulsionen notwendig sind, muss hinterher entsprechend gereinigt werden. Die Messgenauigkeit verringert sich erheblich, wenn die Leitfähigkeit weniger als 5 µScm-1 beträgt oder die Gesamtionenkonzentration unter 10-4 val/l liegt.

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Auf die Möglichkeit zur kolorimetrischen Messung des pH-Wertes mittels Indikatoren oder Indikatorpapieren wird hingewiesen. Indessen führen bei hohen Salzkonzentrationen der sog. Salzfehler und bei sehr weichen Wässern der sog. Indikatorfehler zu Störungen. Kolloidal gelöste Stoffe (Kieselsäure) bedingen den sog. Kolloidfehler. Literatur DEV C5 / DIN 38404 - C5 R. Degner, St. Leibl, pH messen: so wird's gemacht, Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1995

1.1.8.2

Elektrische Leitfähigkeit

Prinzip Die elektrische Leitfähigkeit gilt als Summenparameter aller im Wasser gelösten Ionen. Die Leitfähigkeit hängt ab von der Ionenkonzentration, der Ionenart, der Messtemperatur und der Viskosität der Lösung. Wasser ohne Fremdionen hat wegen der Eigendissoziation eine elektrische Leitfähigkeit von 0,05483 µScm-1. Bei Wässern mit sehr geringem Fremdionenanteil ist dieser Wert ggfs. zu berücksichtigen. Geräte Leitfähigkeitsmessgerät incl. Messelektrode, Thermostat

Thermometer Messkolben, 1 l Vollpipette, 100 ml Reagenzien Bidestilliertes Wasser mit einer Leitfähigkeit von ≤ 1 µScm-1

Kaliumchlorid p.A. Kaliumchloridlösung, 0,001 mol/l: 7,456 g KCl (2 h bei 105 °C getrocknet) in bidest. H2O zu 1 l lösen und in zwei Stufen im Verhältnis von je 1 : 10 verdünnen, Lösung soll frei von leitfähigkeitsbeeinflussenden Gasen sein, Leitfähigkeit: 147 µScm-1 Ausführung - Probe auf 25,0 °C ± 0,1 °C temperieren oder Probentemperatur messen und ggfs. Korrektur vornehmen - Messzellenkonstante mittels Kaliumchloridlösung prüfen und ggfs. einstellen oder abgelesenen Messwert mit der angegebenen Konstanten multiplizieren

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Angabe der Ergebnisse Die Ergebnisse sind unter Hinweis auf die Messtemperatur in µScm-1 oder mScm-1 anzugeben, und zwar mit einer Genauigkeit von 0,01 µScm-1 bei < 3 µScm-1, von 0,1 µScm-1 bei > 3 bis < 30 µScm-1, von 1 µScm-1 bei > 30 bis < 300 µScm-1, von 10 µScm-1 bei > 300 bis 3000 µScm-1, usw.

Literatur DEV C 8 / EN 27888

1.1.9

Trocken- und Glührückstand

1.1.9.1

Gesamttrockenrückstand (Eindampfmethode)

Der Gesamtrückstand ist die Summe der im Wasser gelösten und ungelösten Stoffe, soweit sie unter den Bedingungen der Untersuchung nicht flüchtig sind. Bei Wässern mit hohem Bicarbonatgehalt kann der Gesamtrückstand wesentlich niedriger als der Salzgehalt sein, da sich Bicarbonate beim Eindampfen in Carbonate umwandeln und dabei H2O und CO2 frei werden. Prinzip Eine bestimmte Menge Wasser wird zur Trockene eingedampft, im Trockenschrank nachgetrocknet und gewogen. Geräte Platinschale, 100 ml - 200 ml oder Quarzschale

Oberflächenverdampfer, Luft- oder Wasserbad Ausführung - Platinschale trocknen und wiegen - 100 ml des zu untersuchenden Wassers in Platinschale pipettieren - Platinschale auf Oberflächenverdampfer, Luft- oder Wasserbad stellen und Wasser bis zur Trockene eindampfen - Rückstand im Trockenschrank bei 105 ± 2 °C 1 h trocknen - nach dem Erkalten im Exsikkator zum ersten Mal auf 0,1 mg genau wiegen - nochmals 30 min bei 105 ± 2 °C trocknen, abkühlen im Exsikkator und 2. Wägung vornehmen - Ergebnis der 2. Wägung als konstant ansehen, wenn es von der 1. Wägung um nicht mehr als 2 mg abweicht, andernfalls weiter trocknen

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Berechnung

Gesamtrücks tan d der Pr obe (mg / l) =

a ⋅ 1000 b

a = Gewicht des Rückstandes in mg b = Volumen des Wassers in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Bemerkungen Ergibt sich eine Gewicht von weniger als 20 mg, so ist ein größeres Wasservolumen einzudampfen. Literatur DEV H 1 / DIN 38409 - H 1 - 1

1.1.9.2

Filtrattrockenrückstand

Es handelt sich um den Gehalt von in Wasser gelösten Stoffen, soweit sie nicht flüchtig sind. Prinzip Zur Bestimmung des Filtrattrockenrückstands wird eine bestimmte Menge filtriertes Wasser zur Trockene eingedampft und im Trockenschrank nachgetrocknet. Geräte Oberflächenverdampfer, Luft- oder Wasserbad

Papierfilter Ø 55 mm, aschefrei, schnell filtrierend Filtergerät: Filternutsche, Saugflasche, Vakuumpumpe Ausführung - Wasser über Papierfilter filtrieren - weiter verfahren wie bei 1.1.9.1 angegeben Literatur DEV H 1 / DIN 38409 Teil 1

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1.1.9.3

Gesamt- oder Filtratglührückstand

Prinzip Bestimmung des Glührückstandes der Trockenmasse einer filtrierten oder einer unfiltrierten Probe. Geräte Platinschale, 100 ml - 200 ml, oder Quarzschale

Muffelofen Reagenzien 10 %ige Ammoniumnitrat-Lösung: 10 g NH4NO3 in 100 ml H2O lösen Ausführung - nach der Ermittlung des Abdampfrückstandes Platinschale in den Muffelofen stellen - 60 min bei 550 °C glühen - sollte danach die Veraschung nicht vollständig sein, erkennbar am Auftreten von bräunlichen oder schwarzen Flecken, Platinschale abkühlen lassen - einige Tropfen Ammoniumnitrat-Lösung zugeben, erneut trocknen und vorsichtig zum Glühen erhitzen - im Exsikkator abkühlen lassen und auf 0,1 mg genau wiegen - erneut 30 min bei 550 °C glühen - Ergebnis der 2. Wägung als konstant ansehen, wenn es von der 1. Wägung um nicht mehr als 2 mg abweicht, andernfalls weiter glühen Berechnung

Glührückstan d (mg / l) =

a ⋅ 1000 b

a = Gewicht des Glührückstandes in mg b = Volumen des Wassers in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l (abgerundet) ohne Dezimalen

Glühtemperatur sowie eine Behandlung mit Ammoniumnitrat werden vermerkt Beispiel Abdampfrückstand (105 °C) = 79 mg/l Glührückstand (550 °C) = 53 mg/l Glührückstand (550 °C mit Ammoniumnitrat behandelt) = 50 mg/l

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Bemerkungen Zur Bestimmung des Abdampfrückstandes wird von dem zu untersuchenden Wasser ein solches Volumen verwendet, dass sich ein Abdampfrückstand von mindestens 20 mg, jedoch nicht mehr als 1000 mg ergibt. Literatur DEV H 1 / DIN 38409 Teil 1

1.1.10

Härte

1.1.10.1

Definition

Nach DIN 38409 Teil 6 (Januar 1986) wird als "Härte" eines Wassers sein Gehalt an Calcium- und Magnesium-Ionen verstanden. In einigen Spezialfällen kann es sinnvoll sein, daneben auch Barium- und Strontium-Ionen der Härte zuzurechnen. Wenn auch der Härtebegriff aus wissenschaftlicher Sicht nicht erforderlich und sogar -weil keine SI-Einheit- im Prinzip gesetzlich unzulässig ist, so scheint er doch in manchen Fällen notwendig oder wirkt vereinfachend. Aus diesem Grunde soll an dieser Stelle neben den Angaben in mg/l, mval/l und mmol/l noch die ältere Einheit berücksichtigt werden. Die Maßeinheit 1 Deutscher Grad, 1°d (früher auch 1°dH) entspricht (bezogen auf CaO) 0,3566 mval/l = 0,179 mmol/l: *) 10,00 mg/l CaO = 7,15 mg/l Ca2+ = 0,3566 mval/l 7,19 mg/l MgO = 4,34 mg/l Mg2+ = 0,3566 mval/l Bei der Maßeinheit 1 mval/l sind die obigen Werte um den Faktor 2,804 höher (1/10 des CaOÄquivalentgewichts). 28,04 mg/l CaO = 20,04 mg/l Ca2+ = 2,804 °d 20,15 mg/l MgO = 12,15 mg/l Mg2+ = 2,804 °d Eine Konzentration von 1 mg/l an Erdalkali-lonen entspricht: 1 mg/l Ca2+ = 0,1399 °d = 0,0499 mval/l Härte 1 mg/l Mg2+ = 0,2306 °d = 0,0822 mval/l Härte In natürlichen Wässern überwiegen von den Erdalkali-lonen Calcium und Magnesium. Für bestimmte Verwendungszwecke und/oder Aufbereitungsverfahren genügt es nicht, die Gesamthärte zu kennen, sondern man unterscheidet, von welchen Erdalkali-lonen sie verursacht wird (Calcium- und Magnesium-lonen) und welchen Anionen sie äquivalent entsprechen. Hier spielen die lonen der Kohlensäure eine besondere Rolle (Carbonat- und Hydrogencarbonat-lonen). Die Untergruppen der Härte lassen sich folgendermaßen charakterisieren: *) SI-Einheiten ab 1.1.1978 im amtlichen und rechtgeschäftlichen Verkehr, wobei °d in mmol/l ausgedruckt werden soll.

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Calcium- oder Kalkhärte (Ca-H) Durch Calcium-lonen verursachter Anteil der Härte des Wassers. Magnesium- oder Magnesiahärte (Mg-H) Durch Magnesium-lonen verursachter Anteil der Härte des Wassers. Gesamthärte (GH) Unter diesem Begriff wird die Summe der Einzelhärten (Ca-H + Mg-H) verstanden. Carbonathärte (KH) Die Carbonathärte entspricht dem Anteil der Erdalkali-lonen, der den im Wasser vorhandenen Hydrogencarbonat- und Carbonat-lonen äquivalent ist. Diese lonen werden durch die Bestimmung des m-Wertes in mval/l erfasst. Wasser ohne Säureverbrauch (pH < 4,3) hat keine Carbonathärte. Der m-Wert entspricht der Carbonathärte in mval/l, solange dieser Wert die Gesamthärte in mval/l nicht übersteigt, da die Carbonathärte definitionsgemäß nicht höher sein kann als die Gesamthärte. Wasser, dessen m-Wert die Gesamthärte in mval/l übersteigt, nennt man "sodaalkalisch", da sie Natrium enthalten. Für die Wahl des Aufbereitungsverfahrens kann es noch angebracht sein, zwischen Kalk- und Magnesia-Carbonathärte zu differenzieren (Kalk-KH und Magnesia-KH). Nichtcarbonathärte (NKH) Sie ist die Differenz zwischen der Gesamthärte und der Carbonathärte und somit der Anteil an Calcium- und Magnesium-lonen, für die kein äquivalenter Anteil an Hydrogencarbonat- und Carbonat-lonen im Wasser vorhanden ist, sondern für die eine äquivalente Menge anderer lonen vorliegt (z.B. Hydroxid, Chlorid, Sulfat, Nitrat, Phosphat, Silicat, Humat). Wässer, deren m-Wert ≥ GH (mval/l) ist, haben keine Nichtcarbonathärte. Benötigte Analysendaten Gehalt an Calcium- lonen in mg/l oder mval/l

Gehalt an Magnesium-lonen in mg/l oder mval/l Säureverbrauch, m-Wert in mval/l

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Berechnung Calciumhärte (mval/l) Calciumhärte (°d) Magnesiumhärte (mval/l) Magnesiumhärte (°d) Gesamthärte (GH) GH (mval/l) GH (°d)

= mg/l Ca2+ · 0,0499 = mg/l Ca2+ · 0,1399 = mg/l Mg2+ · 0,0822

= mval/l Ca2+ = mval/l Ca2+ · 2,804 = mval/l Mg2+

= Ca-H °d · 0,3566 = mg/l CaO · 0,1 = Mg-H °d · 0,3566

= mg/l Mg2+ · 0,2306 = mval/l Mg2+ · 2,804 = Calciumhärte + Magnesiumhärte = (mg/l Ca2+ · 0,0499) + (mg/l Mg2+ · 0,0822) = (mg/l Ca2+ · 0,1399) + (mg/l Mg2+ · 0,2306)

= mg/l MgO · 0,139

Carbonathärte (KH) Falls m-Wert (mval/l) Carbonathärte (mval/l) Carbonathärte (°d) Falls m-Wert (mval/l) Carbonathärte (mval/l) Carbonathärte (°d)

≤ = = ≥ = =

Gesamthärte (mval/l): m-Wert (mval/l) m-Wert (mval/l) · 2,804 Gesamthärte (mval/l): Gesamthärte (mval/l) Gesamthärte (°d)

Nichtcarbonathärte (NKH)

= GH minus KH

Angabe der Ergebnisse Der Wert der Härte wird in der Maßeinheit mval/l wie folgt gerundet angegeben: < 1 mval/l 1 – 5 mval/l 5 – 10 mval/l 10 – 20 mval/l > 20 mval/l

auf auf auf auf auf

0,01 mval/l 0,05 mval/l 0,1 mval/l 0,5 mval/l 1 mval/l

Der Wert der Härte in °d wird auf eine Dezimalstelle gerundet. Literatur DEV H 6 / DIN 38409 - Teil 6

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1.1.10.2

Gesamthärte

Komplexometrische Titration Prinzip/Chemismus Die lonen der Härtebildner werden durch Dinatriumdihydrogenethylendiamintetraacetat (EDTA) unter Bildung sog. Chelate komplex gebunden. Als Indikator wird ein Mischindikator verwendet, der auf der Basis von Eriochromschwarz mit den lonen der Härtebildner locker gebundene Komplexe von roter Farbe bildet.

Während der komplexometrischen Titration laufen folgende Vorgänge ab: 1. Die lonen der Härtebildner (Metallionen) bilden zunächst mit dem Indikator einen Chelatkomplex: Metallion + Indikator → Metall-Indikatorkomplex (rot) 2. Der Metall-Indikatorkomplex hat aber eine geringere Beständigkeit als der EDTA-Komplex. Durch Zugabe von EDTA wird demzufolge der Indikator aus seinem Komplex verdrängt: Metall-Indikatorkomplex + EDTA → Metall-EDTA-Komplex + Indikator (grün) Bei Wässern, die wenig oder keine Magnesium-lonen enthalten, erfolgt der Farbumschlag nur zögernd. Es wird deshalb eine Substitutionstitration durchgeführt. Die konventionellen Maßlösungen enthalten neben EDTA meist einen Magnesium-EDTA-Komplex. Das Prinzip beruht nun darauf, dass Calcium-lonen mit EDTA ein stabileres Chelat bilden als Magnesium-lonen. Letztere werden also durch Ca-lonen aus ihrem EDTA-Komplex verdrängt: (Mg-EDTA)2 - + Ca2+ → (Ca-EDTA)2 - + Mg2+ Wird nun mit der konventionellen Maßlösung Mg-EDTA-Komplex zugesetzt, so liegen in der Untersuchungslösung die als Härtebildner vorhandenen Mg-lonen vor und die durch Austausch mit den Ca-lonen freigewordenen Mg-lonen. Die Summe der Mg-lonen entspricht also dem Mg- und Ca-Gehalt des Wassers, mithin seiner Gesamthärte. Die Mg-lonen werden durch Titration mit der EDTA-Masslösung erfasst. Damit sich der pH-Wert während der Titration durch die bei der Chelatbildung freiwerdenden Hydronium-lonen nicht wesentlich ändert, wird mit Ammoniak und einem Indikator-Puffergemisch gearbeitet. Von verschiedenen Seiten sind einfache Vorschriften ausgearbeitet worden, von denen das Titriplex-Verfahren der Fa. Merck stellvertretend für andere (z.B. Riedel de Haën) beschrieben wird.

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Reagenzien Titriplex-Lösung A, Merck Nr. 8419

Titriplex-Lösung B, Merck Nr. 8420 Indikator Puffertabletten, Merck Nr. 8430 Ammoniak, 25 % (ρ= 0,91 g/ml) Ausführung Rohwässer, mittelharte und harte Wässer - in 100 ml Wasser eine Indikator-Puffertablette lösen - 1 - 2 ml Ammoniak zufügen - mit Titriplexlösung A von rot über grau nach grün titrieren Berechnung Gesamthärte (°d) = ml Titriplexlösung A · 5,6

Weiche, vorenthärtete oder teilenthärtete Wässer - in 100 ml Wasser eine Indikator Puffertablette lösen - 1 - 2 ml Ammoniak zufügen - mit Titriplexlösung B von rot über grau nach grün titrieren Berechnung Gesamthärte (°d) = ml Titriplexlösung B

Bei sehr weichen Wässern kann die Titriplexlösung B bei Bedarf mit H2O weiter verdünnt werden, z.B. 10- oder 20- fach; 1 ml entspricht dann 0,1 °d bzw. 0,05 °d. Soll die Gesamthärte in mval/l angegeben werden, so gilt 1 mval/l = 2,8 °d bzw. 1 °d = 0,357 mval/l. Angabe der Ergebnisse Der Wert der Gesamthärte wird wie folgt gerundet angegeben:

< 1 mval/l 1 – 5 mval/l 5 – 10 mval/l 10 – 20 mval/l > 20 mval/l

auf auf auf auf auf

0,01 mval/l 0,05 mval/l 0,1 mval/l 0,5 mval/l 1 mval/l

Beurteilung bisher:

0 – 4 °d 4 – 8 °d 8 – 12 °d

sehr weich weich mittelhart

12 – 18 °d 18 – 30 °d über 30 °d

ziemlich hart hart sehr hart

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neu: Härtebereich 1 Härtebereich 2 Härtebereich 3 Härtebereich 4

< 1,3 mmol/l = 1,3 - 2,5 mmol/ l = 2,5 - 3,8 mmol/l = > 3,8 mmol/l =

< 7 °d 7 - 14 °d 14 - 21,3 °d > 21,3 °d

(weich) (mittelhart) (hart) (sehr hart)

Bemerkungen Entsteht nach Zugabe der Pufferlösung ein Niederschlag oder weicht der am Ende der Titration auftretende Farbton von dem bei der Einstellung der betreffenden EDTA-Lösung erhaltenen grünen Farbton ab oder tritt der Farbumschlag von rot nach grün nur schleppend ein, so sind störende lonen vorhanden. In diesem Falle wird die Probe vor der Titration wie folgt behandelt: - den Einfluss der lonen von Cadmium, Kobalt, Nickel, Zink, Platin und Quecksilber durch Zugabe von etwa 50 mg Kaliumcyanid ausschalten - bei Anwesenheit von Eisen- und Titan-lonen zum Wasser 3 Tropfen Triethanolamin hinzufügen - bei einer Konzentration von mehr als 1 mg/l an Eisen-lonen der Wasserprobe vor der Titration mit EDTA-Lösung 2 ml Triethanolamin, danach Ammoniaklösung bis zur stark alkalischen Reaktion (etwa 5 ml) und schließlich eine Spatelspitze Methylthymol-lndikatormischung (1 g Methylthymolblau (Na-Salz) mit 100 g Kaliumnitrat verreiben) zugeben - bei Gegenwart von höherwertigen Mangan-lonen der Probe etwa 50 mg Ascorbinsäure zusetzen - bei Anwesenheit störender Anionen (Phosphat) die Wasserprobe zunächst durch einen Anionen-Austauscher in der Chloridform leiten und anschließend untersuchen Hinweis Reagenziensatz mit Titrierpipette, Best.-Nr. 1.08039, E. Merck, Darmstadt Literatur Merck, Die Untersuchung von Wasser, Darmstadt

1.1.10.3

Carbonathärte

Reagenzien Salzsäure, 0,1 N

Methylorange, 0,1%

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Ausführung - 100 ml des zu untersuchenden Wassers in ein Becherglas pipettieren - 0,1 ml (2 - 3 Tropfen) Methylorangelösung zugeben - mit 0,1 N Salzsäure von gelb bis zum Umschlag des Indikators nach gelblich-braun oder bis pH 4,3 titrieren Berechnung Carbonathärte (°d) = ml 0,1 N HCI · 2,8 Angabe der Ergebnisse In °d mit einer Dezimalen Bemerkungen Eisen- und Manganverbindungen stören die Bestimmung; für je 1 mg/l Eisen und Mangan sind 0,1 °d abzuziehen. Enthält das Wasser mehr Äquivalente an Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen als ErdalkaliIonen, so wird als Carbonathärte die Gesamthärte angegeben. Literatur Merck, Die Untersuchung von Wasser, Darmstadt

1.1.11

Säureverbrauch (Alkalität, p- und m-Wert) Säurekapazität bis pH 8,2 bzw. 4,3

Reagenzien Aktivkohle

Phenolphthalein, 0,0375% (alkoholisch) Methylorange, 0,1% Salzsäure, 0,1 N Ausführung - 100 ml der gegebenenfalls mit Aktivkohle entfärbten Wasserprobe nach Zusatz von 0,5 ml Phenolphthaleinlösung mit 0,1 N Salzsäure bis zur Entfärbung titrieren (verbrauchte ml 0,1 N Salzsäure = p-Wert, Säurekapazität bis pH 8,2) - nach Zusatz von 0,1 ml Methylorangelösung mit 0,1 N Salzsäure weitertitrieren bis zum Farbumschlag von gelb nach gelblich-braun (Gesamtverbrauch ml 0,1 N Salzsäure = m-Wert, Säurekapazität bis pH 4,3)

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Berechnung Aufgrund der verschiedenen Umschlagbereiche (Phenolphthalein: pH 8,2-10,0; Methylorange: pH 3,0-4,4) und der Tatsache, dass Carbonate gegen Phenolphthalein titriert nur zur Hälfte erfasst werden (der Umschlag erfolgt beim Übergang in Hydrogencarbonat) lassen sich aus dem p- und dem m-Wert der Carbonat- und Hydrogencarbonatgehalt sowie der Hydroxidgehalt mit Hilfe der Tabelle und der Äquivalente berechnen.

a)

mittels Tabelle Ergebnis der Titration

wenn

p 2p 2p 2p p

= 0 m =m

Die untersuchte Probe enthält (mval/l): Hydroxid Carbonat Hydrogencarbonat 0 0 m 0 2p m-2p 0 2p 0 2p-m 2 (m - p) 0 m 0 0

Angabe der Ergebnisse In mval/l mit einer Dezimalen

b) mittels der Äquivalente (unter Heranziehung der Tabelle) Carbonate, CO32- (mg/l) = ml 0,1 N Salzsäure · 30 Hydrogencarbonate, HCO3 (mg/l) = ml 0,1 N Salzsäure · 61 Gebundenes Kohlendioxid, CO2 (mg/l) = ml 0,1 N Salzsäure · 22 Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Bemerkungen Bei der Titration wirken Eigenfärbungen des Wassers störend; sie sind durch Behandeln mit Aktivkohle zu entfernen. Hinweis Reagenziensatz mit Titrierpipette, Best.-Nr. 1.11109, E. Merck, Darmstadt Literatur P - Sch, S. 361 Merck, Die Untersuchung von Wasser, Darmstadt

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1.1.12

Kohlendioxid

Im Wasser gelöstes Kohlendioxid ist gewöhnlich an Calcium und Magnesium als Carbonat oder Hydrogencarbonat gebunden und bedingt die Carbonathärte des Wassers, seltener ist es an Natrium gebunden. Zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen Carbonaten und Hydrogencarbonaten und, um letztere in Lösung zu halten, bedarf es noch in Abhängigkeit von der Höhe der Carbonathärte einer bestimmten Menge an freiem Kohlendioxid, die man "zugehöriges" Kohlendioxid nennt: Ca(HCO3)2

CaCO3 + CO2 + H2O

Das über das zur Aufrechterhaltung des Kalk-Kohlendioxid-Gleichgewichts hinaus vorhandene freie Kohlendioxid ist überschüssiges Kohlendioxid mit aggressiven Eigenschaften (kalklösend und metallangreifend) Das gesamte über das zugehörige Kohlendioxid hinausgehende freie CO2 ist rostschutzverhindernd und metallangreifend; ein Teilüberschuss ist zudem kalkaggressiv (bei Einwirkung auf Beton, Mörtel usw. entsteht zusätzlich Calciumhydrogencarbonat, das seinerseits auch wieder etwas zugehöriges freies CO2 benötigt, um in Lösung zu bleiben). Das in einem Wasser gelöste Kohlendioxid und die Anionen der Kohlensäure können exakt nur indirekt ermittelt werden. Da die Darstellung der Berechnungen einen breiten Raum einnehmen würde, wird verwiesen auf die Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung, D 8, Berechnung des gelösten Kohlendioxids (der freien Kohlensäure), des Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ions, und G 1 (Bestimmung der Summe des gelösten Kohlendioxids). Je nach den angegebenen Bedingungen ist die analytische Bestimmung des pund m-Wertes (des Säure- und Baseverbrauchs und des pH-Wertes (D 8), zum andern der Summe des Gehaltes an gelöstem Kohlendioxid, Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen und des pHWertes (G 1) Voraussetzung zur Ermittlung der einzelnen genannten Verbindungen. Die nachfolgend dargestellten Methoden haben sich in der Brauereianalytik bewährt:

1.1.12.1

Gebundenes Kohlendioxid (Carbonat, Hydrogencarbonat)

Siehe 1.1.11

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1.1.12.2

Freies Kohlendioxid

Prinzip Die Wasserprobe wird mit Natronlauge gegen Phenolphthalein bis zu einer 3 min lang bestehenden Rosafärbung titriert:

CO2 + NaOH → NaHCO3 Geräte Kugelhalskolben, 200 ml

Probenahmeschlauch, Innendurchmesser ca. 5 mm Reagenzien Natronlauge, 0,02 N

Phenolphthalein, 0,0375% (alkoholisch) Seignettesalz, 50%, gegen Phenolphthalein neutralisiert Ausführung - das zu untersuchende Wasser mittels Gummischlauch, der bis auf den Boden des Kolbens reicht, in schwachem Strahl ein- und 10 min überlaufen lassen - überstehendes Wasser bis zur Eichmarke abgießen - 0,5 ml Phenolphthalein und 2 ml Seignettesalzlösung zusetzen - portionsweise 1 ml Natronlauge zugeben, nach jeder Zugabe Kolben verschließen und vorsichtig umschwenken - Zugabe von Natronlauge solange fortsetzen, bis eine 3 min bestehen bleibende Rosafärbung erreicht wird (Vorversuch) - werden hierbei mehr als 20 ml Natronlauge verbraucht, Titration mit kleinerer Wassermenge, die mit ausgekochtem H2O auf 200 ml zu ergänzen ist, wiederholen - nach dem Vorversuch eine zweite wie oben behandelte Wasserprobe titrieren, welcher fast die ganze im Vorversuch ermittelte Menge Natronlauge auf einmal zugesetzt wird, sodass nur mehr wenige Tropfen Natronlauge bis zum Umschlag erforderlich sind Berechnung

Freies CO 2 (mg / l) =

a ⋅ 0,88 ⋅ 1000 b

a = Verbrauch an 0,02 N NaOH in ml (1 ml entspricht 0,88 mg CO2) b = Volumen der Wasserprobe in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Literatur Merck, Die Untersuchung von Wasser, Darmstadt

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1.1.12.3

Kalkangreifendes Kohlendioxid

Prinzip Wird ein Wasser nach Zugabe von festem Calciumcarbonat einige Zeit gerührt, so löst sich entweder ein Teil des Salzes auf oder das Wasser bleibt unverändert. Durch Untersuchung des Wassers vor und nach der Behandlung mit Calciumcarbonat lässt sich quantitativ bestimmen, ob es kalkaggressiv ist oder nicht. Geräte Standflasche mit Glasstopfen, 0,5 l

Temperierbad, Thermostat (ggfs. mit Tauchkühler) Magnetrührer Probenahmeschlauch, Innendurchmesser ca. 5 mm Blaubandfilter oder vergleichbare Reagenzien Calciumcarbonat CaCO3, gefällt, reinst Ausführung - das zu untersuchende Wasser mittels Gummischlauch, der bis auf den Boden der Standflasche reicht, zum Überlaufen einfüllen - nach Herausziehen des Schlauchs und Einsetzen des Rührstäbchens 3 g bis 4 g CaCO3 zusetzen - Flasche blasenfrei verschließen und in das Temperierbad einstellen - Ansatz 2 h bei der bei Probenahme herrschenden Temperatur rühren - Probe über Blaubandfilter filtrieren, dabei die ersten 100 ml Filtrat verwerfen - 100 ml Filtrat in ein Becherglas pipettieren - 0,1 ml Methylorange zugeben - mit 0,1 N HCl bis zum Umschlag von gelb nach gelblichbraun titrieren (Verbrauch = a) - von dem nicht behandelten Wasser 100 ml in ein Becherglas pipettieren - mit 0,1 N HCl bis zum Umschlag von gelb nach gelblichbraun titrieren (Verbrauch = b) Berechnung Kalkangreifendes CO2 (mg/l) = (a - b) · 22

a = Titrationsergebnis des mit Marmorpulver behandelten Wassers in ml b = Titrationsergebnis des unbehandelten Wassers in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Literatur P - Sch, S. 364 K.-E. Quentin, Trinkwasser, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo 1988, S. 237f K. Höll, Wasser, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 7. Aufl. 1986, S. 123ff

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1.1.13

Calcium

Calcium-lonen sind (wie Magnesium-lonen) in jedem natürlichen Wasser als Härtebildner in mehr oder weniger hoher Konzentration vorhanden.

1.1.13.1

Komplexometrische Bestimmung mit EDTA

Prinzip/Chemismus Calcium-lonen werden durch das Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA-Na2) als wasserlösliche, undissoziierte innere Komplexe (Chelate) gebunden. Als Indikator findet die für Calcium-lonen spezifische Calconcarbonsäure Verwendung.

Reagenzien EDTA, 0,1 M: 37,22 g Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz mit H2O zu 1000 ml lösen (gebrauchsfertige Lösungen, z.B. 0,1 M Titriplex llI-Lösung "Merck" oder 0,1 M Idranal lll-Lösung "Riedel de Haën")

Calconcarbonsäure lndikator: 1 g Calconcarbonsäure mit 100 g Natriumchlorid im Mörser verreiben Natronlauge, 15% Ausführung - 100 ml Wasser mit 2 ml 15%iger Natronlauge (pH-Soll der Lösung etwa 12) und wenig Indikator versetzen bis Wasser schwach violettrosa gefärbt ist - mit 0,1 M EDTA Lösung von violettrosa nach reinblau titrieren

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Berechnung Ca2+ (mg/l) = a · 4,008 · 10

a = Verbrauch an 0,1 M EDTA-Lösung in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

1 mval Calcium-lonen entspricht 20,04 mg Ca2+ 1 mg Calcium-lonen entspricht 0,0499 mval Ca2+ Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 400 mg/l Bemerkungen In diesem Ansatz kann nach Zerstören des Indikatorfarbstoffes Magnesium bestimmt werden. Für Schnellbestimmungen können z.B. der Reagenziensatz mit Titrierpipette oder mit Farbskala der Fa. Merck, Best.-Nr. 1.11110 bzw. Teststäbchen oder Testbestecke der Fa Macherey-Nagel, Art.-Nr. 91324, verwendet werden. Literatur Merck, Komplexometrische Bestimmungsmethoden mit Titriplex, Darmstadt Riedel de Haën, Reagenzien-ABC, Seelze-Hannover

1.1.13.2

Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

Siehe Bd. III. Kap. 5.9 Hinweis Die Bestimmung von 33 Elementen durch Atomemissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES), darunter Calcium und alle nachstehenden Kationen wird in Band III Kap. 5.9 beschrieben. Literatur DEV E 3 / DIN 38406 - E 3 - 1 DEV E 22 / DIN 38406 - E 22

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1.1.14

Magnesium

Magnesium-lonen sind (ebenso wie Calcium-lonen) in jedem natürlichen Wasser vorhanden. Sie gehören zu den Härtebildnern. Ihre Konzentration übersteigt im allgemeinen nicht die der Calciumlonen. Für Brauwasser ist ein hoher Magnesiumgehalt ungünstig, besonders wenn er den Calciumgehalt übersteigt.

1.1.14.1

Berechnung des Gehalts an Magnesium-Ionen

Prinzip/Chemismus Magnesium-lonen werden aus der Differenz Gesamthärte (siehe 1.1.10.2) minus Calcium-Ionen (siehe 1.1.13.1) berechnet. Berechnung Mg2+ (mg/l) = (a - b) · 12,156 a = Gesamthärte in mval/l (siehe 1.1.10.2: 1 °d = 0,357 mval/l) b = Calcium-Ionen in mval/l (siehe 1.1.13.1: 1 mg Calcium-lonen entspricht 0,0499 mval Ca2+) Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

1 mval Magnesium-lonen entspricht 12,156 mg Mg2+ 1 mg Magnesium-lonen entspricht 0,0823 mval Mg2+ Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 50 mg/l (geogen bedingt bis 120 mg/l zulässig) Hinweis Reagenziensatz mit Farbskala, Best.-Nr. 1.11131, Messbereich 4 mg/l - 30 mg/l, E. Merck, Darmstadt Literatur DEV E 3 / DIN 38406 - E 3 - 3 Merck, Komplexometrische Titrationen mit Titriplex, Darmstadt Riedel de Haën, Reagenzien ABC, Seelze - Hannover

1.1.14.2

Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

Siehe Bd. III. Kap. 5.9 Literatur DEV E 3 / DIN 38406 - E 3 - 1

Seite 48 von 327

1.1.15

Natrium und Kalium

Natrium-Ionen (wie auch Kalium-Ionen) kommen in nahezu allen natürlichen Wässern vor, wobei sich der Gehalt von wenigen mg/l bis zu g/l bewegen kann. Die Konzentration an Kalium-Ionen ist meist gering.

1.1.15.1

Berechnung des Gehalts an Natrium- (und Kalium-) lonen aus der Ionenbilanz

Prinzip Da die Bestimmung der Natrium- und Kalium-Ionen im Wasser relativ aufwendig ist, andererseits für die Beurteilung der Eignung im Brauerei- und Mälzereibetrieb diese lonen keine wesentliche Bedeutung haben, begnügt man sich meist mit einer Berechnung. Man ermittelt die Differenz zwischen Anionen und Kationen und berechnet daraus den Gehalt unter der Annahme, dass nur Natrium-Ionen vorhanden sind. Ausführung und Berechnung Die Differenz zwischen mval/l Kationen und mval/l Anionen multipliziert mit dem Äquivalentgewicht von Natrium (= 23,0) ergibt die Natrium-lonenkonzentration in mg/l. Beispiel

Ca2+ Mg2+ NH4+ Fe3+ HCO3SO42ClNO3NO2Summe

mg/l 109 21 0 0 348 79 36 56 0

mval/l Kationen 5,44 1,73 0 0

mval/l Anionen

7,17

5,70 1,64 1,02 0,85 0 9,21

Anionen (mval/l) - Kationen (mval/l) = 9,21 - 7,17 = 2,04; Na+ (mg/l) = 2,04 · 23 = 46,9 ≈ 47 Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

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1.1.15.2

Berechnung des Gehalts an Natrium- (und Kalium-)-Ionen unter Verwendung der Äquivalenzzahl

Die Bestimmung der Äquivalenzzahl, die den Gesamtgehalt an dissoziierten Bestandteilen einer Lösung darstellt, macht die Berechnung sicherer als die Ermittlung nach 1.1.15.1, weil dort der Gesamtgehalt an lonen als Summe der Einzelanalysen erfolgt und sich die Fehler addieren können. Prinzip/Chemismus Behandelt man eine Wasserprobe mit einem stark sauren Kationenaustauscher, werden sämtliche Kationen gegen Wasserstoff-lonen ausgetauscht. Somit entstehen die zugehörigen freien Säuren in äquivalenter Menge (Gesamtmineralsäurewert). Da die Carbonate und Bicarbonate in Kohlendioxid umgewandelt werden und sich somit der Bestimmung entziehen, muss man deren Gehalt durch die Bestimmung des Säureverbrauchs bis pH 4,3 (m-Wert) feststellen. Ausführung - Gesamtmineralsäurewert (mval/l) bestimmen (siehe Bestimmung des Sulfat-Ions, maßanalytische Methode nach Kationenaustausch 1.1.19.2) - m-Wert bestimmen (mval/l) Berechnung Äquivalenzzahl (mval/l) = Gesamtmineralsäurewert (mval/l) + m-Wert (mval/l)

Na+ (mval/l) = Äquivalenzzahl (mval/l) - Gesamthärte (mval/l) - Eisen- und Mangan-lonen (mval/l) Angabe der Ergebnisse In mval/l mit einer Dezimalen Literatur R. Freier, Kesselspeisewasser, Kühlwasser, 2. Auflage, Verlag Walter de Gruyter & Co., Berlin 1966 Steinmüller, Taschenbuch, Wasserchemie, Vulkan Verlag, Essen 1968

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1.1.15.3

Kalium: Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

Siehe Bd. III. Kap. 5.9 Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 12 mg/l (geogen bedingt bis 50 mg/l zulässig) Literatur DEV E 13 / DIN 38406 - E 13

1.1.15.4

Natrium: Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

Siehe Bd. III. Kap. 5.9 Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 150 mg/l Literatur DEV E 14 / DIN 38406 - E 14

1.1.16

Eisen

Eisen kommt im Wasser gewöhnlich als Hydrogencarbonat vor, häufig nur in geringer Konzentration (< 0,1 mg/l). Größere Mengen (ab etwa 0,5 mg/l) machen eine Enteisenung erforderlich, um Rohrverkrustungen (bes. unter der Mitwirkung von Eisenbakterien) zu verhindern. Beim Stehen an der Luft scheidet sich das Eisen teilweise in Form von Eisen(Ill)-hydroxid als rotbraune Trübung oder Flocken aus.

1.1.16.1

Bestimmung mit Phenanthrolin

Prinzip Eisen(Il)-Ionen reagieren mit 1,10-Phenanthrolin unter Bildung einer orangeroten Komplexverbindung; 3-wertiges Eisen wird vor der Komplexbildung durch Hydroxylammoniumchlorid zu 2-wertigem reduziert. Die Färbung der Lösung wird mit einer Farbscheibe im Komparator visuell verglichen.

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Geräte Hellige Neo Komparator

Hellige Farbscheibe 23001902 (0,1 - 4,0 mg/l Fe, 13 mm-Küvetten) Küvetten, 13 mm (26 mm, 40 mm) Reagenzien Schwefelsäure, 2 N

Ammoniumacetat-Eisessig-Lösung: 40 g Ammoniumacetat und 50 ml Essigsäure (Eisessig, ρ = ca. 1,06 g/ml) in H2O lösen und mit H2O auf 100 ml auffüllen Hydroxylammoniumchlorid, 20% 1,10-Phenanthroliniumchlorid, 0,5% (z.B. Merck Nr. 7223) Ausführung - 50 ml klares Wasser in Erlenmeyerkolben mit 1 ml Schwefelsäure ansäuern - ggfs. trübe Proben faltenfiltrieren - 2 ml Ammoniumacetat-Essigsäure-Lösung und 1 ml Hydroxylammoniumchloridlösung zufügen (pH-Soll 3,5 - 5,5) - Lösung mischen und 2 ml Phenanthrolinlösung zusetzen - nach 15 min Lösung in Küvette füllen, Kompensationsküvette mit H2O befüllen - durch Drehen der Farbscheibe auf Farbgleichheit einstellen und Konzentration ablesen Berechnung Die Ablesung der Eisenkonzentration erfolgt in mg/l. Bei Werten über 4 mg/l ist die Wasserprobe mit H2O zu verdünnen und das Messergebnis mit dem Verdünnungsfaktor zu multiplizieren. Der Messbereich kann nach unten erweitert werden bei Verwendung von Küvetten größerer Schichtdicke (26 mm, 40 mm) und entsprechender Umrechnung. Angabe der Ergebnisse In mg/l mit dem abgelesenen Zahlenwert und der Schichtdicke der Küvette entsprechenden Dezimalen Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 0,2 mg/l Bemerkungen Die beschriebene Methode erfasst nur Eisen in der lonenform. Ungelöste Eisenverbindungen, z.B. Oxidhydrate, werden durch Filtration abgetrennt. Soll das Gesamteisen bestimmt werden, so ist der Rückstand auf dem Filter mit konz. Salzsäure in Lösung zu bringen. Der pH-Wert der Lösung ist dann aber vor Zugabe der Ammoniumacetat-Essigsäure-Lösung mit Natronlauge auf etwa 4,5 zu bringen.

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Hinweis Schnellmethoden: Eisen, Messbereich 0,1 - 50 ppm, Art.-Nr. 914017, Macherey-Nagel, Düren Messbereich 0,01 - 2,50, Bestell-Nr. 114761, E. Merck, Darmstadt LT 321, Dr. Lange, Düsseldorf Photometrische Methode mit 1,10-Phenanthrolin nach DEV, E 1 Literatur DEV E 1 / DIN 38406 - E 1 Fritz Hellige & Co. GmbH, Bestimmungsmethoden für quantitative Analysen mit dem Hellige Neo Komparator, Freiburg

1.1.16.2

Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

Siehe Bd III. Kap. 5.9 Literatur DEV E 22 / DIN 38406 - E 22

1.1.17

Mangan

Mangan kommt im Wasser oft gemeinsam mit Eisen, beide gewöhnlich als Hydrogencarbonate, meist nur in geringer Konzentration vor. Da Mangan ebenso wie Eisen zu Rohrverkrustungen und verschlammungen führen kann (unter der Mitwirkung von Manganbakterien), kann u.U. eine Entmanganung erforderlich sein. Außerdem fördert Mangan das Wachstum von bierschädigenden Pediokokken.

1.1.17.1

Bestimmung durch Oxidation zu Permanganat

Prinzip/Chemismus Mangan-lonen werden katalytisch zu violett gefärbten Permanganat-lonen oxidiert. Die violette Farbe der Lösung wird mit einer Farbscheibe im Komparator verglichen (oder photometrisch bestimmt):

Mn2+ + 12 H2O → MnO4- + 8 H3O+ + 5 eGeräte Hellige Neo Komparator mit Neßlerröhre

Hellige Farbscheibe 230 05301 (0,1 - 1,2 mg/l Mn2+)

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Reagenzien Silbernitrat, 0,02 N: 0,85 g Silbernitrat mit H2O zu 250 ml lösen

Ammoniumperoxodisulfat, 10% Salpetersäure, 25%: 250 ml konz. Salpetersäure (ρ = 1,40 g/ml) mit H2O zu 1000 ml verdünnen Schwefelsäure, konz. (ρ = 1,84 g/ml) Ausführung - 100 ml Wasser (nötigenfalls vorbehandeln, siehe unter Bemerkungen) mit 1 ml 0,02 N Silbernitratlösung versetzen und zum Sieden erhitzen - mit 10 ml 10%iger Ammoniumperoxodisulfatlösung versetzen - 10 min kochen (bei Vorhandensein von Mangan färbt sich die Lösung violett) - rasch abkühlen, Lösung quantitativ in 100 ml-Messkolben überspülen und mit H2O zur Marke auffüllen - rechte Neßlerröhre mit der Lösung füllen - durch eine mit H2O gefüllte Neßlerröhre links kompensieren - durch Drehen der Farbscheibe Farbgleichheit herstellen und Konzentration ablesen Berechnung Die Ablesung der Mangankonzentration erfolgt in mg/l Mn2+ Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Bemerkungen Bei Mangankonzentrationen über 1,2 mg/l weniger Wasser einsetzen und entsprechend umrechnen, bei Wässern unter 0,1 mg/l Mn2+ ein größeres Volumen einengen. Zur Entfernung störender Chloride und organischer Stoffe Probe mit etwas konz. Schwefelsäure eindampfen und den Rückstand mit einigen ml Salpetersäure und H2O aufnehmen. Bei der photometrischen Bestimmung wird die Permanganatfärbung bei 530 nm in einer 5 cm-Küvette gegen H2O gemessen und die Mangankonzentration aus einer Eichkurve entnommen, welche mit 0,01 N Kaliumpermanganat, mit H2O zu Lösungen von bekanntem Mangangehalt verdünnt, aufgestellt wird. Mehr als 5 mg/l Eisen-Ionen stören die Bestimmung. Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 0,05 mg/l

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Hinweis Schnellmethoden: Mangan, Messbereich 0,01 - 10 ppm, Art.-Nr. 91860, Macherey-Nagel, Düren Messbereich 0,01 - 10,0 ppm, Best.-Nr. 114770, E. Merck, Darmstadt LT 032, Dr. Lange, Düsseldorf Photometrische Bestimmung mittels Formaldoxim siehe DEV, E 2 Literatur K. Höll, Wasser, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 7. Aufl. 1986 Fritz Hellige & Co. GmbH, Bestimmungsmethoden für quantitative Analysen mit dem Hellige Neo Komparator, Freiburg

1.1.17.2

Bestimmung mittels Atomemissionsspektrometrie

siehe Bd. III. Kap. 5.9 Literatur DEV E 22 / DIN 38406 - E 22

1.1.18

Ammonium-Stickstoff

Das Vorhandensein von Ammoniak ist vom hygienischen Standpunkt aus fast immer bedenklich, weil es meistens von der Zersetzung stickstoffhaltiger organischer Substanzen herrührt. In einigen Fällen, z.B. bei besonders eisenhaltigen Wässern, kann Ammoniak durch Reduktion aus Nitrat entstehen. Prinzip/Chemismus Ammonium-Ionen reagieren bei einem pH-Wert von etwa 12,6 mit Hypochlorit-Ionen und SalicylatIonen in Gegenwart von Natriumnitroprussid als Katalysator zu einem grünen Farbstoff (Indophenolblau). Geräte Spektralphotometer

diverse Pipetten Reagenzien Lange Küvettentest LT 304, Messbereich: 0,015 - 2,0 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf

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Ausführung - 5 ml Probe in Testküvette pipettieren - sofort Dosierkappe auf die Küvette schrauben - Küvette schwenken, dabei mehrfach auf den Kopf stellen - nach 15 min Küvette außen gut säubern und gegen Nulllösungsküvette bei 694 nm messen Kalibrierung Von einer Reihe Eichlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionwerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Ammonium-N (mg/l)

= E694 · F

E694 = Extinktion der Wasserprobe bei 694 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Eichgeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert. Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 0,5 mg/l Ammonium (NH4), entsprechend 0,39 mg/l Ammonium-N Hinweis Schnelltests: Bestell-Nr. 114752, Messbereich: 0,01 - 3,5 ppm, E. Merck, Darmstadt Ammonium, Messbereich 0,2 - 10 ppm, Art.-Nr. 914038, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV E 5 / DIN 38406 - E 5

1.1.19

Sulfat

Die Bestimmung der Sulfat-Ionen ist wichtig für die Beurteilung des Betonangriffsvermögens der Wässer. Der Gehalt an Sulfat-Ionen hat Einfluss auf die Wahl der Aufbereitungsverfahren und der dazu benutzten Chemikalien bei Kesselspeisewässern und Kühlwässern. Im Brauwasser kann es den Charakter eines Bieres beeinflussen.

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1.1.19.1

Gravimetrische Bestimmung

Prinzip Durch Bariumchlorid wird Sulfat als grobkristallines Bariumsulfat ausgefällt. Der Niederschlag wird gravimetrisch ermittelt:

SO42- + Ba2+ → BaSO4 Geräte Muffelofen oder Teclu-Brenner

Glühtiegel quantitatives aschefreies Rundfilter (Schleicher & Schuell 589/3 Blauband, 11 cm oder vergleichbare), alternativ Porzellanfilter-Tiegel A1 Reagenzien Bariumchlorid, 10%

Salzsäure, 10% Salpetersäure, 1 + 2 Silbernitrat, 5% Ausführung - 200 ml der nötigenfalls vorbehandelten Probe mit 1 ml Salzsäure (10%ig) ansäuern - auf etwa 100 ml eindampfen (Siedeverzug vermeiden) - zur siedenden Flüssigkeit heiße Bariumchloridlösung (10%ig) zutropfen, bis bei weiterem Zutropfen keine erneute Fällung sichtbar wird - nach Zugabe eines kleinen Überschusses 0,5 h bei kleiner Flamme weitersieden und Niederschlag ca. 12 h absetzen lassen - durch quantitatives Rundfilter (Filtertiegel) filtrieren und mit heißem H2O auswaschen, bis im Waschwasser keine Chlorid-Ionen mehr nachgewiesen werden (mit verdünnter Salpetersäure 1 + 2 und 5%iger Silbernitratlösung) - Filter mit Niederschlag in zuvor ausgeglühtem Porzellantiegel vorsichtig trocknen, veraschen und über Teclu-Brenner oder im Muffelofen bis zur Gewichtskonstanz glühen (700 °C - 800 °C) (bei Arbeiten mit Porzellanfilter-Tiegel bei 110 °C 1 - 2 h trocknen) - Tiegel im Exsikkator erkalten lassen und Niederschlag auswiegen Berechnung SO42- (mg/l) = a · 0,4116 · 5 a = Auswaage als Bariumsulfat in mg

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Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen

1 mval Sulfat-Ionen entspricht 48 mg SO421 mg Sulfat-Ionen entspricht 0,0208 mval SO42Bemerkungen Störend wirken bei der quantitativen Bestimmung Eisen und organische Stoffe in größeren Mengen, sowie Nitrit, das mit Natriumazid zu beseitigen ist. Eisen in Mengen über 1,0 mg/l Fe3+ ist durch Ausfällen mit Ammoniak und Filtrieren zu entfernen. Organische Stoffe (über 30 mg/l KMnO4Verbrauch) sind durch Schütteln mit sulfatfreier Aktivkohle oder durch 10 min langsames Kochen mit überschüssigem Kaliumpermanganat zu entfernen, wobei die Rotfärbung durch etwas Alkohol beseitigt wird. Sollten sich im Filtrat nach Zugabe einiger Tropfen Bariumchloridlösung noch ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat zeigen, muss der Versuch mit einer größeren Menge an Bariumchloridlösung wiederholt werden. Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 240 mg/l (geogen bedingt bis 500 mg/l zulässig) Literatur P-Sch, S. 359 DEV D 5 / DIN 38 405 - D 5

1.1.19.2

Maßanalytische Methode nach Kationen-Austausch

Prinzip/Chemismus Die Kationen werden durch einen Ionenaustauscher gegen Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Eine eingestellte Bariumchloridlösung wird im Überschuss zugesetzt und die verbrauchte Menge komplexometrisch zurücktitriert. Die Differenz zwischen der vorgegebenen und zurücktitrierten Bariumchloridlösung entspricht dem Sulfatgehalt. Alternativ und in vielen Fällen, insbesondere bei höherem Gehalt, ausreichend genau, kann auch der sogenannte "negative m-Wert" oder "Gesamtmineralsäurewert" (ohne Kohlensäure) titriert werden, von dem man die mval-Ergebnisse der Anionen (Cl-, NO3-, NO2-, PO43-) abzieht. Geräte Austauschersäule: Eine unten mit Hahn und oben mit Einfülltrichter versehene, 15 mm weite Glasröhre etwa 15 cm hoch mit stark saurem Kationenaustauscher beschicken, der auf einem Glaswollepfropfen ruht. Das Harz mit 100 ml Salzsäure (ρ = 1,05) bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 3 - 4 Tropfen/sec (höchsten 10 ml/min) in die H+-Form überführen, d.h. regenerieren, und dann mit H2O bei gleicher Durchlaufgeschwindigkeit bis zur neutralen Reaktion des Ablaufs spülen.

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Reagenzien Für Ausführung a) Bariumchlorid, 0,02 M: 4,8862 g BaCl2 · 2 H2O mit H2O zu 1000 ml lösen

EDTA, 0,02 M: 7,444 g Dinatriumdihydrogenethylendiamintetraacetat im Messkolben in H2O lösen; Lösung auf 1000 ml auffüllen und gegen Bariumchloridlösung einstellen Puffer, pH 11,4: 5 g Dikalium-Magnesiumethylendiamintetraacetat (z.B. Magnesium-Idranal, Magnesium-Komplexon, Magnesium-Titriplex) in 100 ml H2O lösen und einer Lösung von 35 g Ammoniumchlorid in 900 ml Ammoniumhydroxydlösung (ρ = 0,91 g/ml) zusetzen Indikator: 0,5 g Eriochromschwarz T und 4,5 g Hydroxylaminhydrochlorid in 100 ml Ethanol lösen. Die Lösung ist etwa 2 Wochen haltbar Für Ausführung b) Natronlauge, 0,1 N, frei von Carbonat-Ionen Methylorange, 0,5% Farbvergleichslösung: 1 g Kaliumhydrogenphthalat in 100 ml H2O lösen und mit 2 Tropfen Methylorangelösung versetzen Ausführung a) Nach DEV 150 - 200 ml des zu untersuchenden Wassers in den Einfülltrichter der Austauschersäule geben mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 3 - 4 Tropfen/sec durch den Kationenaustauscher perkolieren lassen die ersten 50 ml des Filtrats verwerfen vom Rest 100 ml entnehmen und zum Sieden erhitzen 25 ml Bariumchloridlösung zusetzen, wenige min kochen und etwa 15 min auf Sparflamme heiß halten nach dem Abkühlen nach 1 - 2 h 4 ml Pufferlösung und 7 Tropfen Indikator zufügen sofort mit EDTA-Lösung gegen den Indikator bis zu einem rein-blauen Endpunkt titrieren b) Alternativ, falls die übrigen Anionen ebenfalls bestimmt werden 100 ml vom Kationenaustauscher abtropfendes Wasser entnehmen 2 Tropfen Methylorange zusetzen mit 0,1 N Natronlauge bis zum Farbton der Vergleichslösung titrieren

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Berechnung a) 1 ml 0,02 M EDTA-Lösung entspricht 1,92 mg SO42-

SO 24− (mg / l) =

(a − b) ⋅ 1920 c

a = Volumen der zugesetzten Bariumchloridlösung in ml b = Verbrauch an EDTA-Lösung in ml c = Volumen der Wasserprobe b) SO42- (mg/l) = 48 · [a - (b + c + d + e)] a = Titrationsergebnis "Gesamtmineralsäurewert" in mval/l b = Gehalt der Probe an Chlorid-Ionen in mval/l c = Gehalt der Probe an Nitrat-Ionen in mval/l c = Gehalt der Probe an Nitrit-Ionen in mval/l e = Gehalt der Probe an Phosphat-Ionen in mval/l Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

1 mval Sulfat-Ionen entspricht 48 mg SO421 mg Sulfat-Ionen entspricht 0,0208 mval SO42Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 240 mg/l (geogen bedingt bis 500 mg/l zulässig, ab 400 mg/l ist Betonaggressivität gegeben) Bemerkungen Nach der Titration des Gesamtmineralsäurewertes kann der Gehalt an Chlorid-Ionen in der gleichen Probe bestimmt werden. Literatur DEV D 5 / DIN 38 405 - D 5 R. Freier, Kesselspeisewasser, Kühlwasser, 2. Auflage, Walter de Gruyter & Co., Berlin 1963 Steinmüller, Taschenbuch Wasserchemie, Vulkan-Verlag, Essen 1968 K. Höll, Wasser, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 7. Aufl. 1986, S. 409

1.1.19.3

Photometrische Bestimmung (Schnelltest)

Prinzip Sulfat-Ionen bilden mit Bariumchlorid in Wasser schwerlösliches Bariumsulfat, die dadurch hervorgerufene Trübung wird photometrisch bestimmt.

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Geräte Spektralphotometer diverse Pipetten Reagenzien Lange Küvettentest LCK 153, Messbereich: 40 - 150 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 5 ml Probe in Testküvette pipettieren - 1 Löffel Bariumchlorid zugeben - Küvette 2 min schwenken - nach 2 min außen gut säubern und gegen Leerwertküvette (Wasserprobe) bei 430 nm messen Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionwerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Sulfat (mg/l) = E430 · F E430 = Extinktion der Wasserprobe bei 430 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert. Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 240 mg/l (geogen bedingt bis 500 mg/l zulässig) Hinweis Weitere Schnellmethoden Sulfat: Best.-Nr. 114791, Messbereich 25 - 300 mg/l, E.Merck, Darmstadt Messbereich 25 - 200 mg/l, Art.-Nr. 914035, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV D 5 / DIN 38 405 - D 5

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1.1.19.4

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D 19 / DIN 38 405 - D 19

1.1.20

Chlorid

Chlorid-Ionen kommen in sehr unterschiedlichen Mengen in natürlichem Wasser vor. Ein hoher Chloridgehalt kann die Folge starker Verunreinigung des Wassers sein. Im Brauwasser kann es den Charakter des Bieres beeinflussen. Bei höheren Konzentrationen (etwa über 100 mg/l) kann es zu Korrosionen an Betriebseinrichtungen kommen.

1.1.20.1

Maßanalytische Bestimmung nach Mohr

Prinzip/Chemismus Chlorid-Ionen setzen sich mit Silber-Ionen zu schwer löslichem Silberchlorid um, bis alle ChloridIonen abgebunden sind. Dann entsteht aus Silber-Ionen und Chromat-Ionen rotbraunes Silberchromat:

Cl- + Ag+ → AgCI 2 Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4 Reagenzien systematische Silbernitratlösung: 4,7925 g AgNO3 mit H2O zu 1000 ml lösen. Lösung gegen 0,02 N Natriumchloridlösung so einstellen, dass 1 ml 1 mg CI- entspricht

Natriumchlorid, 0,02 N Kaliumchromat,10 % Natriumchlorid Ausführung - 100 ml der gegebenenfalls vorbehandelten Probe in Becherglas pipettieren - 1 ml Kaliumchromatlösung zusetzen - auf einer weißen Unterlage mit systematischer Silbernitratlösung von gelbgrün auf gelbbraun titrieren - durch Zusatz einer Spur Natriumchlorid gelbgrüne Farbe wiederherstellen (Vorversuch) - in ein zweites, gleichgroßes Becherglas 100 ml der ggf. vorbehandelten Wasserprobe pipettieren - 1 ml Kaliumchromatlösung zusetzen - mit systematischer Silbernitratlösung solange titrieren, bis im Vergleich zum Farbton des Vorversuches eine eben erkennbare Abweichung nach gelbbraun auftritt

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Berechnung Cl- (mg/l) = a · 10

a = Verbrauch an systematischer Silbernitratlösung in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

1 mval Chlorid-Ionen entspricht 35,46 mg Cl1 mg Chlorid-Ionen entspricht 0,0285 mval ClNachweisgrenze 10 mg/l Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 250 mg/l Bemerkungen Bei Verbrauch von mehr als 35 ml Silbernitratlösung, die Titration mit kleinerer Wassermenge, die mit H2O auf 100 ml zu ergänzen ist, wiederholen. Bei dieser Methode werden Bromid- und IodidIonen mit erfasst, sie müssen gegebenenfalls gesondert bestimmt und berücksichtigt werden. Ferner stören Säuren, Alkalien, Eisen, Sulfit, Sulfid, freier Schwefelwasserstoff und größere Mengen organischer Stoffe. Säuren mit Natriumcarbonat, Alkalien mit verdünnter Schwefelsäure gegen UniversalIndikatorpapier neutralisieren. Eisen-Ionen durch Schütteln der Lösung mit 1 g chloridfreiem Zinkoxid und anschließender Filtration der Probe entfernen. Sulfit- und Sulfid-Ionen durch tropfenweisen Zusatz verdünnter Wasserstoffperoxid-Lösung entfernen. Schwefelwasserstoff durch Kochen austreiben. Organische Stoffe (über 100 mg/l) durch Erwärmen mit KMnO4 in alkalischer Lösung zerstören. Anschließend die Manganverbindungen nach Zusatz von etwas Wasserstoffperoxid abfiltrieren. Gefärbte Wässer mit chloridfreiem, frisch gefälltem Aluminiumhydroxid oder chloridfrei gewaschener Aktivkohle ausschütteln und filtrieren. Literatur P - Sch, S. 358 DEV D 1 / DIN 38405-1

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1.1.20.2

Photometrische Bestimmung (Schnelltest)

Prinzip Bei Umsetzung von Chloridlösungen mit Quecksilberthiocyanat entsteht das wenig dissoziierte Quecksilber(I)-chlorid. Gleichzeitig wird eine äquivalente Menge Thiocyanat-Ionen freigesetzt, die mit Eisen(III)-Salzen Eisen(III)-thiocyanat bilden. Die entstandene Rotfärbung wird photometrisch bestimmt. Geräte Spektralphotometer diverse Pipetten Reagenzien Lange Küvettentest LCK 311, Messbereich: 1 - 70 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 1 ml Probe in Testküvette pipettieren - Küvette verschließen und mischen - nach 3 min außen gut säubern und gegen Nulllösungsküvette bei 468 nm messen Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionswerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Chlorid (mg/l) = E468 · F E468 = Extinktion der Wasserprobe bei 468 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert. Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen Hinweis Weitere Schnelltests: Bestell-Nr. 114755, Messbereich: 1 - 200 ppm, E. Merck, Darmstadt Messbereich 5 - 500 mg/l, Art.-Nr. 915004, Macherey-Nagel, Düren

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1.1.20.3

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D19 / DIN 38 405 - D19

1.1.21

Nitrat

Nitrat-Ionen kommen im Grund- und Oberflächenwasser in unterschiedlichen Konzentrationen vor. Sie stellen das Endprodukt der Oxidation stickstoffhaltiger, organischer Stoffe dar und sind daher viel weniger bedenklich als die Zwischenprodukte Ammoniak und Nitrit

1.1.21.1

Photometrische Bestimmung mit 2,6-Dimethylphenol

Prinzip In schwefel- und phosphorsaurer Lösung reagieren Nitrat-Ionen mit 2,6-Dimethylphenol zu 4-Nitro2,6-dimethylphenol.

OH

OH H3C

H3C

CH3 +

NO3

+

CH3

H3O+

+ 2 H2O NO2

Das Verfahren eignet sich zur Bestimmung von etwa 0,5 - 25 mg/l NO3-. Störungen treten auf, wenn das Verhältnis von Chlorid- zu Nitrat-Ionen größer als 10 ist (in diesem Falle gemäß DEV D 9-3, DIN 38405 verfahren), ebenso stören Nitrit-Ionen von mehr als etwa 0,2 mg/l. Zur Beseitigung dieser Störung siehe Bemerkungen. Geräte Photometer (Wellenlänge 324 nm)

Küvetten, 1 cm bzw. 5 cm Reagenzien Dimethylphenol: 0,12 g 2,6 Dimethylphenol, C8H10O, in 100 ml Essigsäure (100 %, Eisessig) lösen (Lösung ist 1 Woche haltbar)

Säuremischung: Schwefelsäure konz. (ρ = 1,84 g/ml) mit Phosphorsäure konz. (ρ= 1,71 g/ml) im Verhältnis 1 + 1 mischen Nitratstammlösung: 1,631 g Kaliumnitrat (bei 105 °C im Trockenschrank getrocknet) mit H2O zu 1000 ml lösen. 1 ml dieser Lösung entspricht 1 mg Nitrat-Ionen (NO3-)

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Nitrat-Standardlösungen: jeweils 5, 10, 25, 50 und 75 ml der Nitrat-Stammlösung mit H2O auf 1000 ml verdünnen (entsprechend 5,10, 25, 50, 75 mg/l NO3-) oder andere geeignete Verdünnungen, deren Konzentrationen den erwarteten Messbereich möglichst gleichmäßig überdecken Ausführung - 5 ml Wasserprobe in 50 ml-Messkolben mit 5 ml Dimethylphenol-Lösung vermischen - mit Säuremischung zur Marke auffüllen - nach 10 min in 1 cm- (5 cm-) Küvetten bei 324 nm gegen Blindprobe, bei der anstelle der Wasserprobe 5 ml dest. H2O verwendet werden, messen (Extinktion bleibt etwa 1 h konstant) - in gleicher Weise mit den Nitrat-Standardlösungen verfahren Berechnung NO3- (mg/l) = E324 · F E324 = Extinktion der Wasserprobe bei 324 nm F = Kalibrierfaktor, errechnet aus dem arithmetischen Mittel der Quotienten mg/l NitratStandardlösung und zugehöriger Extinktion Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen 1 mval Nitrat-Ionen entspricht 62 mg NO31 mg Nitrat-Ionen entspricht 0,0161 mval NO3Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 50 mg/l Bemerkungen Zur Beseitigung störender Nitrit-Ionen werden vor Zugabe der Säuremischung in 5 ml Wasserprobe etwa 50 mg Amidosulfonsäure aufgelöst. Nach 10 min wird die Bestimmung durch Zugabe der Dimethylphenol-Lösung fortgesetzt. Hinweis Bestell-Nr. 114773, Messbereich: 1 - 90 ppm, E. Merck, Darmstadt Küvettentest LCK 339, Messbereich: 1 - 60 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Messbereich 1 - 50 mg/l, Art.-Nr. 914045, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV, D9 / DIN 38 405 - D 9-2

1.1.21.2

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D 19 / DIN 38 405 - D 19

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1.1.22

Nitrit

Nitrit-Ionen sind in Trinkwasser und Brauchwasser für Lebensmittelbetriebe unerwünscht; ihr Vorhandensein weist auf bakterielle Prozesse und fäkale Verunreinigungen hin. Im Oberflächenwasser finden sich oft geringe Mengen, in Grundwasser selten (z.B. in eisenhaltigem Grundwasser können Nitrite aus Nitraten durch anorganische Reduktion entstehen); in größeren Konzentrationen (über 1 mg/l) kann es im Abwasser vorkommen.

1.1.22.1

Bestimmung als Diazoniumsalze in saurer Lösung

Prinzip In saurer Lösung reagieren Nitrite mit primären, aromatischen Aminen unter Bildung von Diazoniumsalzen. Diese geben mit aromatischen Verbindungen, die eine Amino- oder Hydroxylgruppe enthalten, intensiv gefärbte Azofarbstoffe. Geräte Spektralphotometer diverse Pipetten Reagenzien Küvettentest LCK 341, Messbereich: 0,1-2,5 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 0,2 ml Pufferlösung A in Testküvette pipettieren - 2,0 ml Probe hinzufügen - Küvette verschließen und schwenken bis alles gelöst ist - nach 10 min außen gut säubern und gegen Leerwertküvette (0,2 ml Pufferlösung A und 2 ml Wasserprobe) bei 524 nm messen Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionwerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Nitrit (mg/l) = E524 · F E524 = Extinktion der Wasserprobe bei 524 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen

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Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 0,1 mg/l Hinweis Weitere Schnelltests, u.a. Bestell-Nr. 114773, Messbereich: 1 - 90 ppm, E. Merck, Darmstadt Nitrit, 0,05 - 2 mg/l, Art.-Nr. 914020, Macherey-Nagel., Düren

1.1.22.2

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D 19 / DIN 38 405 - D 19

1.1.23

Phosphat

Phosphat-Ionen sind in Trinkwasser und Brauchwasser für Lebensmittelbetriebe unerwünscht, da sie auf organische Verunreinigungen schließen lassen. Sehr wichtig ist der Phosphatgehalt bei Kessel- und Kesselspeisewasser; genau dosierte Phosphatzusätze verhindern Kesselsteinbildung.

1.1.23.1

Reaktion mit Vanadat-Molybdat-Reagenz

Prinzip Phosphat-Ionen bilden mit Vanadat-Molybdat-Reagenz eine Gelbfärbung, welche photometrisch bestimmt wird. Geräte Spektralphotometer

diverse Pipetten Reagenzien Küvettentest LCK 049, Messbereich: 5 - 90 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 5 ml Probe in Testküvette pipettieren - Küvette verschließen und schwenken bis alles gelöst ist - nach 10 min noch einmal mischen, außen gut säubern und gegen Leerwertküvette (Wasserprobe) bei 435 nm messen

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Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionwerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Phosphat (mg/l) = E435 · F E435 = Extinktion der Wasserprobe bei 435 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 6,7 mg/l (als PO43-) Hinweis Weitere Schnelltests, u.a. Bestell-Nr. 114842, Messbereich: 1 - 30 ppm, E. Merck, Darmstadt Messbereich 0,1 - 1,5 mg/l, Art.-Nr. 914037, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV D 11 / DIN 38 405 - D 11

1.1.23.2

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D 19 / DIN 38 405 - D 19

1.1.24

Kieselsäure

Kieselsäure liegt in allen natürlichen Wässern in geringen Mengen (meist bis 20 mg/l) teils in echt gelöster Form, teils in kolloidalem Zustand vor. Kesselspeisewasser für Mittel- und Hochdruckkessel sollte weitgehend kieselsäurefrei sein, da sonst die Gefahr von Silikatsteinbildung besteht.

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Prinzip Gelöste Kieselsäure oder Silikate bilden in saurer Lösung mit Ammoniummolybdat gelbgefärbte Silico-Molybdän-Säure. Nach Zugabe eines Reduktionsmittels entsteht eine Blaufärbung, die der Menge der vorhandenen Kieselsäure in einem bestimmten Konzentrationsbereich proportional ist. Geräte Spektralphotometer diverse Pipetten Reagenzien Küvettentest LCK 028, Messbereich: 0,01 - 0,8 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 25 ml Probe in Kunststoffbecher pipettieren - 1 ml Lösung A hinzugeben - mischen, 3 min warten - 1 ml Lösung B hinzugeben - mischen, 3 min warten - 1 ml Lösung C hinzugeben, 25 min warten und bei 816 nm gegen Leerwertküvette (Wasserprobe) messen Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionswerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Deren Anstieg ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Kieselsäure (mg/l) = E816 · F E816 = Extinktion der Wasserprobe bei 816 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen, berechnet als SiO2 oder H2SiO3 (1 SiO2 = 1,300 H2SiO3) Hinweis Weitere Schnellmethoden, u.a. Kieselsäure 0,2 - 5 mg/l, Art.-Nr. 914024, Macherey-Nagel, Düren Best.-Nr. 108021, Messbereich 0,3 - 3,0, E. Merck, Darmstadt Literatur DEV D 21 / DIN 38 405 - D 21

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1.1.25

Fluorid

Fluoride sind Bestandteil fast aller Grund- und Oberflächenwässer und sind in der Regel in Konzentrationen 1 mg/l Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 1,5 mg/l Hinweis Schnelltest, u.a. Best.-Nr. 114557, Messbereich 0,10 - 1,50 mg/l, E. Merck, Darmstadt Messbereich 0,2 - 1,0 mg/l, Art.-Nr. 911840, Macherey-Nagel, Düren

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1.1.25.2

Bestimmung mittels Ionenchromatographie

Siehe Bd. III Kap. 3.10.2 Literatur DEV D19 / DIN 38 405 - D 19

1.1.26

Cyanid

Cyanide können durch Verunreinigung mit gewerblichen oder industriellen Abwässern in das Trinkwasser gelangen, und zwar als Ionen, als Komplexe, in organischen Verbindungen und als Chlorcyan. Prinzip Die photometrische Bestimmung erfasst einen rotvioletten Polymethinfarbstoff, welcher aus einer zuvor gebildeten Chlorcyanverbindung durch Aufspaltung von Pyridin und Kondensation des entstandenen Dialdehyds mit Barbitursäure entstanden ist. Geräte Spektralphotometer

diverse Pipetten Reagenzien Küvettentest LCK 315, Messbereich: 0,01 - 0,6 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf Ausführung - 1 ml Probe in Testküvette pipettieren - Dosierkappe auf die Küvette schrauben, Küvette schwenken und mehrfach auf den Kopf drehen - mischen, 1 min warten und bei 588 nm gegen Leerwertküvette (Wasserprobe) messen Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionswerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Der Anstieg dieser Geraden ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe.

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Berechnung Cyanid (mg/l)

= E588 · F

E588 = Extinktion der Wasserprobe bei 588 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Grenzwert Nach der Trinkwasser-VO: 0,05 mg/l Hinweis Weitere Schnelltests: Best.-Nr. 1.14800.0001, Messbereich 0,002 - 0,500 mg/l, E.Merck, Darmstadt Cyanid, Messbereich 0,001 - 0,50 mg/l, Art.-Nr. 91830, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV D13 / DIN 38405 - D 13 - 2 - 3

1.1.27

Wirksames Chlor und Chlordioxid

In gechlortem Wasser kann Chlor in Form von elementarem Chlor, unterchloriger Säure, von Hypochlorit-lonen und von oxidierend wirkenden Chlor-Substitionsverbindungen vorkommen. Als "freies wirksames Chlor" bezeichnet man das gelöste elementare Chlor, die unterchlorige Säure und die Hypochlorit-lonen, während die oxidierend wirkenden Chlor-Substitionsverbindungen "gebundenes wirksames Chlor" genannt werden. Die Summe aus "freiem wirksamen Chlor" und "gebundenem wirksamen Chlor" bezeichnet man als "wirksames Chlor". Prinzip Elementares Chlor, unterchlorige Säuren und Hypochlorit-lonen bilden mit Diethyl-p-phenylendiamin (DPD) einen roten Farbstoff, der in Gegenwart von Iodid-lonen auch von den oxidierend wirkenden Chlor-Substitutionsverbindungen gebildet wird. Geräte Spektralphotometer Reagenzien Küvettentest LCK 310, Messbereich: 0,05 - 2,0 ppm, Dr. Lange, Düsseldorf

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Ausführung - Testküvetten mit der Probe bis zur Balkenmarkierung auffüllen - Küvette verschließen und schwenken, um anhaftende Luftbläschen zu entfernen - nach 2 min den Gehalt an freiem Chlor gegen Nulllösungsküvette messen (552 nm) - sofort nach der Messung 3 Tropfen Kaliumiodidlösung zutropfen - Küvette außen gut säubern, schwenken und nach 2 min bei 552 nm gegen Nulllösungsküvette messen (Gesamtchlor) Kalibrierung Von einer Reihe Kalibrierlösungen mit jeweils bekannten Konzentrationen über den gesamten Messbereich werden die Extinktionswerte bestimmt und in einer Kalibriergeraden aufgetragen. Der Anstieg dieser Geraden ist der Faktor zur Berechnung der Konzentration der Probe. Berechnung Chlor oder Chlordioxid (mg/l) = E552 · F E552 = Extinktion der Wasserprobe bei 552 nm F = Faktor entsprechend der Steigung der Kalibriergeraden, für die Photometer des Herstellers fest programmiert. Bei der Chlordioxidbestimmung wird das Messergebnis mit dem Faktor 1,9 multipliziert. Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Hinweis Weitere Schnelltests, u.a. Bestell-Nr. 14828, Messbereich: 0,05 - 10 ppm, E.Merck, Darmstadt Messbereich 0,02 - 10,0 mg/l, Art.-Nr. 91816, Macherey-Nagel, Düren Literatur DEV G 4 / DIN 38 408 - G 4

1.1.28

Öl

Öle und Fette können im Wasser und Abwasser vorwiegend in Form einer Emulsion, Suspension oder in kolloidem Zustand, aber auch echt gelöst enthalten sein. Das gilt für tierische und pflanzliche Fette und Öle ebenso wie für Mineralöle und -fette. Öle und Fette scheiden sich nur unvollkommen an der Oberfläche einer Probe ab, daher ist zu ihrer quantitativen Bestimmung eine besondere Behandlung notwendig.

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Prinzip Im Wasser verteilte Öle und Fette lassen sich mit Aluminiumsulfat ausflocken und nach Auflösen des Flockungsniederschlages mit Salzsäure in organischen Lösungsmitteln von den Mineralsalzen trennen. Geräte Glasflasche mit Schliffverschluss, 1000 - 5000 ml

Scheidetrichter, 500 ml Chromatographiesäule mit Hahnsicherung, 150 - 200 ml Rundkolben mit Kegelschliffhülse, 250 ml Rotationsverdampfer Wasserstrahlpumpe Reagenzien Aluminiumsulfat, 30%

Natriumcarbonat, 20% Salzsäure, 37% Dichlormethan Natriumsulfat, wasserfrei Ausführung - in die sorgfältig gereinigte Glasflasche mit Schliffverschluss eine Probe zwischen 1000 und 5000 ml einfüllen (die Flasche darf nicht vollständig gefüllt sein) - nach Zugabe von 1 ml Aluminiumsulfatlösung pro 1000 ml Wasser Probe umschütteln - 1 ml Natriumcarbonatlösung pro 1000 ml Wasser zufügen - Probe umschütteln und 12 h zwecks Absetzen des Niederschlages stehen lassen - überstehendes Wasser vorsichtig absaugen (z.B. mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe) - Niederschlag mit 10 - 20 ml konzentrierter Salzsäure auflösen und quantitativ in Scheidetrichter überführen - Probeflasche zweimal mit 15 ml Dichlormethan auswaschen und das Dichlormethan ebenfalls in den Scheidetrichter geben - im Scheidetrichter aufgelösten Niederschlag viermal mit 15 ml Dichlormethan extrahieren - die jeweils anfallende Dichlormethanphase auf eine mit wasserfreiem Natriumsulfat gefüllte Chromatographiesäule geben - anfallendes Eluat in einem tarierten 250 ml-Rundkolben mit Schliff auffangen - nach viermaligem Extrahieren die Säule mit 15 ml Dichlormethan nachspülen und mit CO2 oder N2 leerdrücken - mit Eluat gefüllten Rundkolben an den Rotationsverdampfer anschließen und das Dichlormethan bei 60 °C unter leichtem Vakuum abdampfen, anschließend unter Vakuum 5 min trocknen - Kolben abnehmen, abtrocknen und 30 min im Exsikkator abkühlen lassen - Kolben wiegen

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Berechnung

Ölg ehalt (mg / l) =

a ⋅ 1000 b

a = gefundene Auswaage in mg b = Ausgangswassermenge in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Bemerkungen Das Untersuchungsverfahren ist darauf ausgerichtet, Öle und Fette insgesamt zu erfassen, ohne bestimmte Stoffgruppen zu identifizieren. Die Empfindlichkeit des angegebenen Verfahrens erreicht nicht die Geruchsschwelle dieser Stoffe. Ein Gehalt von weniger als 1 mg/l bzw. 0,1 mg/l bedeutet nicht, dass eine Geruchs- und Geschmacksbeeinträchtigung nicht vorliegen kann. Nach den Deutschen Einheitsverfahren (DEV H 17) erfolgt die Abtrennung der schwerflüchtigen, lipophilen Stoffen mit einem Siedebeginn oberhalb etwa 200 °C bis 250 °C durch Extraktion mit 1,1,2-Trichlortrifluorethan (C2Cl3F3). Nach Abdampfen des Lösemittels werden die lipophilen Stoffe gravimetrisch erfasst. Literatur R. Freier, Kesselspeisewasser, Kühlwasser, 2. Auflage, Verlag De Gruyter & Co, Berlin 1963 DEV H17 / DIN 38409 - H 17

1.1.29

Wasserdampfflüchtige Phenole

Die Gruppe der wasserdampfflüchtigen Phenole, zu denen Phenol, die Kresole, die Xylenole, Guajacol, Thymol, der Hauptanteil des Brenzkatechins und ein kleiner Teil des α-Naphthols gehören, besitzt unter den Phenolen hinsichtlich Geruchs- und Geschmacksbeeinträchtigung von Wässern die größte Bedeutung. Besonders Halogenderivate weisen einen sehr intensiven Geruch (und Geschmack) auf (sog. Apothekengeruch).

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Prinzip/Chemismus Wasserdampfflüchtige Phenole bilden durch Kupplung mit diazotiertem p-Nitroanilin Azofarbstoffe, deren Farbintensität nach Extraktion mit n-Butanol photometrisch gemessen wird.

NH 2

O2N

+

2 HCl

N

O 2N

N

O 2N

NCl

NaNO 2

+

NCl

+

NaCl

+

H2O

+

HCl

OH

N

O 2N

+

N

OH

Die Farbintensitäten betragen, bezogen auf die äquivalente Menge Phenol = 100 %, für: Phenol o-Kresol m-Kresol p-Kresol o-Xylenol

100 % 147 % 120 % 21 % 16 %

m-Xylenol p-Xylenol Guajacol Brenzkatechin α-Naphthol

52 % 92 % 165 % 29 % 23 %

Geräte Destillationsapparatur bestehend aus Destillierkolben, 500 ml Inhalt, Kugelaufsatz und Liebigkühler (jeweils mit Glasschliffverbindungen)

Scheidetrichter, 500 ml Photometer, 530 nm Küvetten, 1 cm-Schichtdicke

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Reagenzien Phosphorsäure, 85% (ρ = 1,71 g/ml)

p-Nitroanilinlösung: 0,69 g p-Nitroanilin in 155 ml 1 N HCI lösen und mit H2O auf1 l auffüllen Natriumnitritlösung, gesättigt Natriumcarbonat, 1 N n-Butanol Phenolstandardlösung: 1,000 g Phenol in H2O zu 1 l lösen (1 ml = 1 mg). Die Lösung muss klar und farblos sein. Von dieser Lösung Verdünnungen zum Aufstellen der Kalibrierkurve zwischen 0,001 und 0,4 mg/l bei Bedarf frisch zubereiten Bei Bedarf (s. Bemerkungen): Kupfer(II)-sulfat: 10 g CuSO4 · 5 H2O in 100 ml H2O lösen Kobalt(II)-sulfat: 10 g CoSO4 · H2O in 100 ml H2O lösen Ausführung - 200 ml Wasserprobe im Destillierkolben, falls notwendig (s. Bemerkungen), mit 1 ml Kupfer(ll)sulfat- und 1 ml Kobalt(ll)-sulfat-Lösung versetzen - 10 ml Phosphorsäure zugeben - bis auf einen Rest von etwa 20 ml in mit 30 ml 1 N Natriumcarbonatlösung versetzte wässrige Vorlage abdestillieren - Destillat in 500 ml-Scheidetrichter überführen - 20 ml diazotierte p-Nitroanilinlösung zugeben (hierzu vorgängig entsprechende Menge pNitroanilinlösung mit einigen Tropfen Natriumnitritlösung bis zur Entfärbung versetzen) und mischen - nach 20 min den entstandenen Farbstoff mit 50 ml n-Butanol durch kräftiges Ausschütteln extrahieren - nach 10 min wässrige Phase ablassen - Extinktion der gefärbten Butanol-Phase bei 530 nm gegen gleichbehandelte Blindprobe (mit 200 ml H2O durchgeführt) messen - Kalibrierkurve mittels Standardlösungen aus Phenol, die in gleicher Weise wie die Untersuchungsprobe behandelt werden, aufstellen Berechnung Aus dem bekannten Phenolgehalt der Kalibrierlösungen in mg/l wird durch Dividieren mit der jeweilig ermittelten zugehörigen Extinktion der Umrechnungsfaktor F (F = mg Phenol/E) errechnet oder aus der Kalibriergeraden ermittelt.

Wasserdampfflüchtige Phenole (mg/l) = E530 · F E530 = Extinktion der Wasserprobe bei 530 nm F = Umrechnungsfaktor von Extinktion in mg/l Angabe der Ergebnisse In mg/l, auf 0,005 gerundet

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Bemerkungen Um Oxidationen und Polymerisationen sowie den Abbau durch Bakterien zu unterbinden, wird die Wasserprobe, sofern sie nicht unmittelbar nach der Entnahme untersucht wird, in vollständig gefüllter Glasstopfen-Flasche mit Natriumhydroxid bis zur stark alkalischen Reaktion versetzt. Die so konservierte Probe ist einige Tage unverändert haltbar. Störende Sulfid-lonen werden durch Zusatz von Kupfer(ll)-sulfat, Cyanid-lonen durch von Kobalt(ll)-sulfat beseitigt. Hinweis Schnelltests: Lange Küvettentest LCK 345, Messbereich 0,05 - 5,0 mg/l , Dr. Lange, Düsseldorf Best.-Nr. 1.14551, Messbereich 0,10 - 2,50 mg/l, E.Merck, Darmstadt Messbereich 0,01 - 7,0 mg/l, Art.-Nr. 91875, Macherey-Nagel, Düren

1.1.30

Oxidierbarkeit

Über den Gehalt an oxidierbaren, organischen Stoffen in einem Wasser kann die Bestimmung der Oxidierbarkeit Aufschluss geben. Die ebenfalls vorhandenen oxidierbaren, anorganischen Stoffe müssen bei der Auswertung berücksichtigt werden. Infolge unterschiedlicher Oxidationsmittel und Reaktionsbedingungen sind die Ergebnisse nicht unmittelbar miteinander vergleichbar.

1.1.30.1

Kaliumpermanganat-Verbrauch

Prinzip/Chemismus Kaliumpermanganat oxidiert in saurer, neutraler oder alkalischer Lösung viele organische und bestimmte anorganische Stoffe mehr oder weniger vollständig. Die Menge des verbrauchten Kaliumpermanganats wird maßanalytisch bestimmt. Da die Oxidation von der Art der Lösung, ihrer Temperatur und der Reaktionszeit abhängig ist, muss der Analysengang genau eingehalten werden. In saurer Lösung wird im allgemeinen das Permanganat-lon zum Mangan (Il)-lon reduziert:

MnO4- + 5 e- + 8 H3O+ → Mn2+ + 12 H2O In alkalischer Lösung geht die Reduktion nur bis zum vierwertigen Mangan: MnO4- + 3 e- + 4 H3O+ → MnO2 + 6 H2O Da in beiden Fällen die Titration in saurer Lösung durchgeführt wird, ist dies für die Berechnung des Ergebnisses ohne Bedeutung. Durch die Zugabe von Oxalsäure werden sowohl die überschüssigen Permanganat-lonen als auch das vierwertige Mangan zu Mangan(Il)-lonen reduziert: 2 MnO4- + 5 C2O42- + 16 H3O+ → 2 Mn2+ + 24 H2O + 10 CO2 MnO2 + C2O42- + 4 H3O+ → Mn2+ + 6 H2O + 2 CO2

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Geräte Erlenmeyer-Kolben, 300 ml, mit Kühlbirne oder Rückflusskühler mit Glasschliffverbindung. Neue Kolben vor Gebrauch mit Kaliumpermanganat-Lösung auskochen; nur für die Bestimmung der Oxidierbarkeit verwenden, nach Gebrauch ausspülen und staubgeschützt aufbewahren Reagenzien Kaliumpermanganat, 0,1 N; in dunkler Flasche im Dunkeln aufbewahrt begrenzt haltbar

Kaliumpermanganat, 0,01 N: durch Verdünnen der 0,1 N Kaliumpermanganat-Lösung herstellen. Der Titer der 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung ist nur kurze Zeit konstant und muss daher vor Gebrauch täglich neu festgestellt werden Oxalsäure, 0,1 N; ca. 6 Monate haltbar Oxalsäure, 0,01 N: die Lösung durch Verdünnen der 0,1 N Oxalsäure-Lösung herstellen; 2 - 3 Wochen haltbar Schwefelsäure, (ρ = 1,27 g/ml): 3 Teile H2O langsam unter Umrühren mit 1 Teil konz. Schwefelsäure (ρ = 1,84 g/ml) versetzen Natriumhydroxid, ca. 33 %, ρ = 1,36 g/ml: 330 g NaOH in 670 ml H2O unter Kühlung lösen Verdünnungswasser: Kochendes, mit Schwefelsäure angesäuertes H2O mit Kaliumper-manganatLösung bis zur bleibenden schwachen Rosafärbung versetzen Ausführung 1. Kaliumpermanganat Verfahren in saurer Lösung: - 100 ml zu untersuchendes Wasser in den zuvor ausgekochten Erlenmeyerkolben pipettieren - 5 ml Schwefelsäure zugeben - schnell zum Sieden erhitzen - in die siedende Lösung 15,0 ml 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung geben - nach Aufsetzen der Kühlbirne oder des Rückflusskühlers die Lösung genau 10 min ab erneutem Kochbeginn gleichmäßig, schwach kochen (wird während des Siedens die Lösung bräunlich oder tritt vollständige Entfärbung ein, Untersuchung mit einem kleineren Probevolumen, das mit Verdünnungswasser auf 100 ml verdünnt wurde, wiederholen) - danach 15,0 ml 0,01 N Oxalsäurelösung zugeben - wird die Lösung nicht sofort farblos, nochmals kurze Zeit erhitzen - die heiße Lösung dann mit 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung bis zum Auftreten einer eben sichtbaren, wenigstens 30 sec beständigen Rosafärbung zurücktitrieren (Wert a, der Verbrauch soll zwischen 5 und 12 ml liegen)

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2. Kaliumpermanganat-Verfahren in alkalischer Lösung: - 100 ml zu untersuchendes Wasser und 0,5 ml Natriumhydroxid-Lösung in den zuvor ausgekochten Erlenmeyerkolben pipettieren - schnell zum Sieden erhitzen - 15 ml 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung zugeben - nach Aufsetzen der Kühlbirne oder des Rückflusskühlers die Lösung genau 10 min ab erneutem Kochbeginn gleichmäßig, schwach kochen - danach 5,0 ml Schwefelsäure und 15,0 ml 0,01 N Oxalsäure-Lösung zugeben - wird die Lösung nicht sofort farblos, nochmals kurze Zeit erhitzen - die heiße Lösung dann mit 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung bis zum Auftreten einer eben sichtbaren, wenigstens 30 sec beständigen Rosafärbung zurücktitrieren (Wert a, der Verbrauch soll zwischen 5 und 12 ml liegen) 3. Bestimmung der Normalität der Kaliumpermanganat-Lösung: - nach Beendigung der Titration nach Verfahren 1 oder 2 15 ml 0,01 N Oxalsäure zusetzen - kurz erhitzen - mit 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung bis zum Auftreten der Rosafärbung zurücktitrieren (Wert c) - aus dem Verbrauch Titer der Kaliumpermanganat-Lösung ermitteln Berechnung Oxidierbarkeit,

Kaliumpermanganat-Verbrauch (mg/l) =

[(15 + a ) ⋅ f − 15]⋅ 0,316 ⋅ 1000 b

0,316 = a= b=

Faktor zur Umrechnung von mg/l 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung in mg Kaliumpermanganat Volumen der verbrauchten 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung in ml angewendetes Wasservolumen in ml

Vielfach ist auch noch die Angabe in mg Sauerstoffverbrauch pro Liter Wasser üblich: Sauerstoff -Verbrauch, O 2 (mg/l) =

[(15 + a ) ⋅ f − 15]⋅ 0,08 ⋅ 1000 b

0,08 = Faktor zur Umrechnung von ml 0,01 N Kaliumpermanganat-Lösung in mg Sauerstoff a, b und f wie oben Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen

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Bemerkungen Diese Methode ist geeignet für alle Wässer mit einem Kaliumpermanganat-Verbrauch von über 1 mg/l. Um den Einfluss der oxidierbaren, anorganischen Stoffe auszuschalten, müssen diese gesondert ermittelt werden. Zu diesen Stoffen gehören insbesondere Sulfid-, Nitrit- und Eisen(ll)lonen. Zur Durchführung von Korrekturen sind von dem Ergebnis abzuziehen:

Für 1 mg/l Fe2+ = 0,57 mg/l KMnO4 Für 1 mg/l NO2- = 1,37 mg/l KMnO4 Für 1 mg/l H2S = 1,86 mg/l KMnO4 Sulfid und Nitrit lassen sich durch kurzes Kochen in saurer Lösung entfernen. Chlorid-Ionen in einer Konzentration über 300 mg/l stören bei der Durchführung der Bestimmung in saurer Lösung, da durch die Zugabe von Schwefelsäure Salzsäure freigesetzt wird, die ebenfalls Kaliumpermanganat reduziert. In diesem Fall muss das Untersuchungswasser soweit verdünnt werden, dass die Konzentration von 300 mg/l unterschritten wird, oder es muss in alkalischer Lösung gearbeitet werden. Ein KMnO4-Verbrauch größer als 5 mg/l ist vom hygienischen Standpunkt aus bedenklich. Literatur DEV - H 4 (alt) K. Höll, Wasser, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 7. Aufl. 1986, S. 51

1.1.30.2

Kaliumdichromat-Verbrauch

Prinzip/Chemismus Kaliumdichromat oxidiert in saurer Lösung viele organische und bestimmte anorganische Stoffe unterschiedlich stark. Da die Oxidation abhängig ist von der Art der Stoffe, der Konzentration von Kaliumdichromat, dem pH-Wert der Lösung, der Temperatur und der Reaktionszeit, müssen die Versuchsbedingungen genau eingehalten werden. Die Menge des verbrauchten Kaliumdichromats wird maßanalytisch bestimmt. In saurer Lösung wird das Dichromat-lon zum Chrom(lll)-lon reduziert:

Cr2O72- + 6 e- + 14 H3O+ → 2 Cr3+ + 21 H2O Überschüssige Dichromat-lonen werden durch Titration mit Ammoniumeisen(ll)-sulfatlösung erfasst: Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H3O+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 21 H2O Geräte Erlenmeyerkolben, 500 ml, mit Schliff

Rückflusskühler, mit Schliff

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Reagenzien Schwefelsäure, konz. (ρ = 1,84 g/ml) Ferroin-lndikatorlösung: 1,485 g 1,10-Phenanthrolin, C12H8N2 · H2O, und 0,695 g Eisen(ll)-sulfat, FeSO4 · 7 H2O, in H2O lösen und auf 100 ml auffüllen

Für Wässer mit einem Kaliumdichromat-Verbrauch über 40 mg/l: Kaliumdichromat, 0,25 N: 12,259 g Kaliumdichromat, welches vorher 2 h bei 105 °C getrocknet wurde, in H2O lösen und auf 1000 ml auffüllen Ammoniumeisen(ll)-sulfat, 0,25 N: 98,0 g Ammoniumeisen(ll)-sulfat, (NH4)2 Fe(SO4)2 · 6 H2O in H2O lösen, mit 20 ml konz. Schwefelsäure versetzen, abkühlen und mit H2O auf 1000 ml auffüllen Titer der Lösung vor Gebrauch täglich mit 0,25 N Kaliumdichromat bestimmen: Hierzu 25 ml Kaliumdichromat mit H2O auf etwa 250 ml verdünnen und mit 20 ml konz. Schwefelsäure versetzen. Nach Abkühlen mit 2 - 3 Tropfen Ferroin-lndikator versetzen und mit 0,25 N Ammoniumeisen(ll)-sulfat von blaugrün nach rötlich-blau titrieren 25 f = Faktor der 0,25 N Ammoniumeisen(II)−sulfatlösung = c c = Verbrauch an 0,25 N Ammoniumeisen(ll)-sulfat in ml Für Wässer mit einem Kaliumdichromat-Verbrauch über 10 bis 40 mg/l: Kaliumdichromat, 0,05 N: 200 ml 0,25 N Kaliumdichromat mit H2O auf 1000 ml verdünnen Ammoniumeisen(ll)-sulfat, 0,05 N: 200 ml 0,25 N Ammoniumeisen(ll)-sulfat mit H2O auf 1000 ml verdünnen. Faktor wie oben mit 0,05 N Kaliumdichromat bestimmen Ausführung - 50 ml zu untersuchendes Wasser je nach Oxidierbarkeit mit 25 ml einer der beiden Kaliumdichromatlösungen versetzen - vorsichtig 75 ml Schwefelsäure zugeben, gut umschütteln - 2 h am Rückflusskühler kochen - nach Abkühlung Kühler mit ca. 25 ml H2O ausspülen - Kolbeninhalt mit H2O auf etwa 350 ml verdünnen - 2 - 3 Tropfen Ferroin-lndikator zufügen und mit entsprechender Ammonium(ll)-sulfatlösung von blaugrün nach rötlichblau titrieren (Wert a in ml) - in gleicher Weise Blindversuch mit H2O anstelle der Wasserprobe durchführen (Wert b in ml) Berechnung

Kaliumchromat − Verbrauch (mg / l) = a b f K

(b − a) ⋅ f ⋅ K ⋅ 49,04 ⋅ 1000 50

= Verbrauch an Ammoniumeisen(ll)-sulfat für Wasserprobe in ml = Verbrauch an Ammoniumeisen(ll)-sulfat für Blindprobe in ml = Faktor der Ammoniumeisen(ll)-sulfatlösung = 0,25 bei Verwendung von 0,25 N Kaliumdichromat oder 0,05 bei 0,05 N

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Angabe der Ergebnisse Bei Verwendung von 0,25 N Kaliumdichromat auf 20 mg/l gerundet, bei Verwendung von 0,05 N Kaliumdichromat auf 5 mg/l gerundet Bemerkungen Die bei Anwendung verschiedener Konzentrationen des Oxidationsmittels erhaltenen Werte sind nicht direkt miteinander vergleichbar. Bei Anwendung der 0,05 N Lösung werden im allgemeinen um 10% niedrigere Werte gefunden. Chlorid-Ionen werden quantitativ oxidiert. Ihre Konzentration muss getrennt bestimmt und bei der Berechnung berücksichtigt werden: für je 1 mg/l Cl- sind vom Ergebnis 1,38 mg/l K2Cr2O7 abzuziehen. Literatur DEV - H 4 (alt)

1.1.30.3

Permanganat-Index

Der Permanganat-Index wird zur Konzentrationsbestimmung der organischen und oxidierbaren anorganischen Stoffe herangezogen. Er dient der Beurteilung von Trink- und Rohwasser. Stärker belastete Wässer können nach Verdünnung untersucht werden. Diese Vorschrift DEV-H5 EN ISO 8467 löst die DEV-H4 ab. Prinzip/Chemismus Siehe 1.1.30.1 Geräte Wasserbad mit Gestell für Analysenproben. Eine Reaktionstemperatur von 96 °C bis 98 °C muss rasch erreicht und eingehalten werden

Testgläser, Länge 150 mm bis 200 mm, Innendurchmesser 25 mm bis 35 mm, Wanddicke 0,5 mm bis 1 mm. Die Gläser werden nur für die Bestimmung des Permanganat-Index verwendet. Neue Testgläser werden solange mit angesäuerter Kaliumpermanganat-Lösung gereinigt, bis ein ausreichend niedriger und konstanter Blindwert (V0 ≤0,1 ml) erreicht wird. Bürette (Kolbenhubbürette), Nennvolumen 10 ml mit 0,02 ml-Teilung nach ISO 385-1 Messkolben, Nennvolumen 100 ml und 1000 ml Pipetten, Nennvolumen 5 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml, 100 ml Reagenzien Schwefelsäure, konz. (ρ = 1,84 g/ml)

Schwefelsäure, 7,5 M: Zu 500 ml H2O vorsichtig und unter Rühren 420 ml konz. Schwefelsäure zufügen; nach dem Abkühlen mit H2O auf 1000 ml verdünnen

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Schwefelsäure, 2 M: Zu 500 ml H2O vorsichtig und unter Rühren 110 ml konz. Schwefelsäure zufügen; Kaliumpermanganat-Standardlösung langsam zufügen bis eine schwach rosa Färbung erhalten bleibt; nach dem Abkühlen mit H2O auf 1000 ml verdünnen Natriumoxalat-Stammlösung, 0,05 M: Natriumoxalat 2 h bei 120 °C trocknen, 6,700 g mit H2O in einem 1000 ml-Messkolben lösen; mit H2O bis zur Marke auffüllen und durchmischen; Haltbarkeit (im Dunkeln) ca. 6 Monate Natriumoxalat-Standardlösung, 5 mM: 100 ml ± 0,25 ml Natriumoxalat-Stammlösung in einen 1000 ml-Messkolben pipettieren; mit H2O bis zur Marke auffüllen und durchmischen; Haltbarkeit ca. 2 Wochen Kaliumpermanganat-Stammlösung, 20 mM: 3,2 g Kaliumpermanganat in H2O lösen und mit H2O auf 1 l verdünnen; die Lösung 2 h auf 90 °C bis 95 °C erhitzen, anschließend mind. 2 Tage kühl aufbewahren; klare Lösung abgießen und in einer dunklen Flasche aufbewahren Kaliumpermanganat-Standardlösung, 2 mM: 100 ml Kaliumpermanganat-Stammlösung in einen 1000 ml-Messkolben pipettieren; mit H2O bis zur Marke auffüllen und durchmischen; Haltbarkeit (im Dunkeln) einige Monate Probenahme Wasserproben spätestens 2 Tage nach der Probenahme untersuchen. Proben bei 0 °C bis 5 °C aufbewahren, wenn sie nicht innerhalb von 6 h nach der Probenahme analysiert werden. Nach dem Eintreffen im Labor je Liter Probe 5 ml 7,5 M Schwefelsäure hinzufügen. Ausführung - Wasserproben derart verdünnen, dass der Permanganat-Index im Bereich 0,5 mg/l und 10 mg/l, bezogen auf Sauerstoff, liegt - 25,0 ml ± 0,25 ml der (ggfs. verdünnten) Probe in ein Testglas pipettieren - 5 ml ± 0,5 ml 2 M Schwefelsäure zufügen und gut mischen - Testglas 10 min in das siedende Wasserbad stellen - 5 ml ± 0,05 ml Kaliumpermanganat-Standardlösung zufügen - nach 10 min ± 15 sec 5 ml ± 0,05 ml Natriumoxalat-Standardlösung zufügen und warten bis die Lösung farblos geworden ist - die heiße Lösung mit Kaliumpermanganat-Standardlösung bis zu einer schwach rosa Färbung titrieren, die etwa 30 sec anhält (V1) - parallel dazu einen Blindwert bestimmen, bei dem 25 ml H2O eingesetzt werden, das titrierte Volumen Kaliumpermanganat-Standardlösung ist V0 - der titrierten Probe aus der Blindwertbestimmung 5 ml ± 0,05 ml Natrium-oxalat-Standardlösung zufügen - bei 80 °C mit Kaliumpermanganat-Standardlösung bis zu einer schwach rosa Färbung titrieren, die etwa 30 sec anhält (V2)

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Berechnung Der Permanganat-Index IMn wird wie folgt berechnet:

IMN = V0 V1 V2 f

f= V4 V5 C M0

V1 − V0 ⋅f V2

= Volumen der bei der Blindwertbestimmung verbrauchten KMnO4-Lösung, in ml = Volumen der bei der Wasserprobe verbrauchten KMnO4-Lösung, in ml = Volumen der bei der Gehaltsbestimmung verbrauchten KMnO4-Lösung, in ml = Faktor zur Umrechnung auf Sauerstoff und zur Berücksichtigung des Probevolumens, in mg/l: V4 ⋅ C ⋅ M0 ⋅ 1000 1000 ⋅ V5 = Volumen der bei der Gehaltsbestimmung verbrauchten Oxalat-Standardlösung, in ml (5 ml) = Probevolumen, in ml (25 ml) = Konzentration der Natriumoxalat-Standardlösung, in mmo/l (5 mmol/l) = Molare Masse zur Umrechnung von Sauerstoff, in mg/mmol (16 mg/mmol)

Unter den beschriebenen Versuchsbedingungen nimmt der Faktor einen Wert von f = 16 an. Angabe der Ergebnisse In mg/l, gerundet auf 2 signifikante Stellen Literatur DEV H 5 / DIN EN ISO 8467 - H 5

1.1.31

Sauerstoff

Sauerstoff kommt in wechselnden Mengen im Wasser vor. Einen großen Einfluss hat der Sauerstoffgehalt von kaltem Leitungswasser auf eiserne Rohrleitungen, bei Sauerstoffmangel (unter 2 bis 3 mg/l O2) findet Eisenangriff statt, weil sich keine Schutzschicht ausbilden kann. Für Kesselspeisewasser hingegen wird weitgehend Sauerstofffreiheit gefordert (je nach Typ des Kessels soll nicht mehr als 0,02 - 0,5 mg/l vorhanden sein), um Korrosionen zu vermeiden. Bei der Untersuchung von Abwasser hat die Sauerstoffbestimmung große Bedeutung (BSB5-Wert).

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1.1.31.1

Maßanalytische Bestimmung nach Winkler

Prinzip/Chemismus Gelöster Sauerstoff reagiert in alkalischem Medium mit Mangan(II)-Ionen unter Bildung von höheren Mangan-Hydroxiden wechselnder Zusammensetzung. Diese bilden in stark saurem Medium Mangan(III)-Ionen, die aus Iodidlösungen dem gelösten Sauerstoff äquivalente Mengen Iod frei machen. Das freigesetzte Iod wird mit Natriumthiosulfat titriert.

2 Mn3+ + 2 I - → 2 Mn2+ + I2 I2 + 2 S2O32- → 2 I - + S4O62Geräte Sauerstoff-Flaschen: 100 - 300 ml fassende, auf Inhalt genau (0,1 ml) kalibrierte Flaschen mit abgeschrägtem Glasstopfen (gleiche Nummerierung von Flasche und Stopfen beachten) Reagenzien Mangan(II)-chloridlösung: 800 g Manganchlorid (MnCl2 · 4 H2O) mit H2O zu 1000 ml lösen

Alkalische Kaliumiodidlösung: 360 g Natriumhydroxid reinst, 200 g Kaliumiodid und 5 g Natriumazid mit H2O zu 1000 ml lösen, die Lösung durch Glaswolle filtrieren Phosphorsäure, 85 % (ρ = 1,70 g/ml) Iodzinkstärkelösung (z.B. Merck oder Riedel de Haën) Natriumthiosulfatlösung, 0,01 N Ausführung - Wasser mittels Gummischlauch, der bis auf den Boden der Sauerstoffflasche reicht, in Flasche langsam einfließen und dann einige min überlaufen lassen - ohne den Wasserzulauf zu unterbrechen, Schlauch langsam herausziehen - mit Pipetten, die bis auf den Boden der Flasche eingetaucht werden, 2 ml Mangan(II)chloridlösung und 2 ml kaliumiodidhaltige Natronlauge zusetzen (ohne Rücksicht auf das Überlaufen der Flasche) - Flasche unter Vermeidung von Luftblasen verschließen und umschütteln - Niederschlag absetzen lassen - einen Teil der überstehenden klaren Flüssigkeit abgießen oder absaugen - durch Zusatz von 2 ml Phosphorsäure Niederschlag lösen und verschlossen 10 min im Dunkeln stehen lassen - Lösung in einen 600 ml-Erlenmeyerkolben überführen - mit 0,01 N Natriumthiosulfatlösung auf hellgelb titrieren - 1 ml Iodzinkstärkelösung zugeben und weitertitrieren bis zur Farblosigkeit

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Berechnung

O 2 (mg / l) =

a ⋅ 0,08 ⋅ 1000 V−4

a = Verbrauch an 0,01 N Natriumthiosulfatlösung V = Inhalt der Flasche in ml Angabe der Ergebnisse In mg/l mit einer Dezimalen Bemerkungen Störend wirken oxidierende und reduzierende Stoffe, z.B. aktives Chlor, Eisen, Nitrit, organische Stoffe. Diese Störungen können mit dem Iod-Differenzverfahren völlig ausgeschaltet werden (siehe DEV, G2) Hinweis Schnelltests (Merck, Macherey-Nagel, Dr.Lange) mit verschiedenen Abstufungen sind verfügbar. Literatur K. Höll, Wasser, Walter de Gruyter, Berlin, New York, 7. Aufl. 1986 E. Merck, Die Untersuchung von Wasser, Darmstadt

1.1.31.2

Sauerstoffmessung mit Clark-Elektroden

Prinzip Polarisiert man unter geeigneten Bedingungen ein Elektrodensystem, meist bestehend aus Goldkathode und Silberanode, so wird vorhandener Sauerstoff reduziert, wobei die dabei auftretende Änderung des Polarisationsstromes direkt proportional dem Sauerstoffpartialdruck ist (Prinzip nach Clark). Zwischen dem Partialdruck eines Gases und dessen Volumen besteht ebenfalls Proportionalität.

1.1.31.2.1

Sauerstoffmessung mit dem Meßgerät WTW

Geräte Messgerät mit Elektrode der Firma WTW, Weilheim Reagenzien Natriumsulfit, 3% (Nulllösung); vor Gebrauch ca. 2 Stunden stehen lassen Ausführung - Gerät mit Nulllösung und luftgesättigtem Wasser nach der dem Gerät beigefügten Firmenvorschrift kalibrieren - Sauerstoffgehalt nach Vorschrift messen

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Berechnung O2 (mg/l) = Ablesewert am Meßgerät Angabe der Ergebnisse In mg/l mit zwei Dezimalen Bemerkungen Zur Erzielung reproduzierbarer Messergebnisse ist die Firmenvorschrift genau einzuhalten. Der Vorschrift ist eine Tabelle zur Ermittlung der Sauerstoffsättigung und ein Diagramm zur Luftdruckkorrektur beigegeben, so dass hier auf die Wiedergabe verzichtet werden kann. Literatur Wissenschaftlich-technische Werkstätten, Bedienungsanleitung zum Sauerstoffmessgerät, Weilheim

1.1.31.2.2

Sauerstoffmessung mit dem Meßgerät Orbisphere

Siehe 1.3.1.3.2

1.2

Brauwasser

Zusätzlich zu den unter 1.1 genannten Methoden sind die nachfolgend aufgeführten Verfahren erforderlich. Hinsichtlich der Wirkung der Wasser-Ionen auf die Würze- und Bierherstellung werden neben chemisch neutralen lonen aciditätsfördernde und aciditätsverringernde lonen unterschieden. Aciditätsverringernde lonen sind die Hydrogencarbonat-lonen (HCO3-), da sie bei chemischen Umsetzungen H+ verbrauchen, aciditätsfördernd sind Calcium- und in geringerem Maße Magnesium-lonen. Die aciditätsverändernden Eigenschaften eines Wassers werden nach Kolbach durch den Begriff "Restalkalität'' charakterisiert.

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1.2.1

Restalkalität

Ca − H + 0,5 ⋅ Mg − H 3,5 RA = Restalkalität in °d GA = Gesamtalkalität in °d (gleichbedeutend mit dem m-Wert · 2,8) Ca − H = Calcium- oder Kalkhärte in °d Mg − H = Magnesiumhärte in °d RA = GA −

1 mval entspricht 2,8°d Die aciditätsvernichtende Wirkung von 1 °d GA wird also durch 3,5 °d Kalkhärte oder 7,0 °d Magnesiumhärte kompensiert. Bemerkungen Eine Restalkalität von mehr als 5 °d macht für die Herstellung heller Biere eine Aufbereitung des Wassers notwendig. Für dunkle Biere ist eine Restalkalität von 10 °d unbedenklich oder sogar erwünscht. Literatur P. Kolbach, Wschr. Brauerei 58, 231 (1941)

1.2.2

Enthärtungsversuch mit Kalkwasser

Prinzip/Chemismus Durch Zusatz von Kalkwasser oder Kalkmilch werden die Hydrogencarbonate und freies Kohlendioxid in Carbonate übergeführt und weitgehend zur Ausfällung gebracht:

Ca(HCO3)2

+ Ca(OH)2 → 2 CaCO3 + 2 H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → MgCO3 + CaCO3 + 2 H2O CO2

+ Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Calciumcarbonat ist unlöslich und fällt aus, dagegen ist das Magnesiumcarbonat weitgehend löslich. Ein weiteres Äquivalent Ca(OH)2 führt das Magnesiumcarbonat in unlösliches Magnesiumhydroxid über: MgCO3

+ Ca(OH)2 → CaCO3 + Mg(OH)2

Die rechnerisch ermittelte Menge würde aber in der Praxis zum Überkalken des Wassers (zu hoher pH-Wert) führen, weil für die quantitative Ausfällung des Magnesiumhydroxids eine sehr hohe Alkalität nötig ist, weshalb man das sog. "splittreatment''-Verfahren bevorzugt, d.h. man setzt die für die Gesamtmenge berechnete Menge an Kalkwasser zu ca. 2/3 des Rohwassers zu, überkalkt also sehr stark und bringt damit auch das Magnesiumhydrogencarbonat zur Ausscheidung. Der Zusatz von ca. 1/3 des Rohwassers stumpft den Kalküberschuss ab und bewirkt die vollständige Ausfällung des Calciumhydrogencarbonates. Auf diese Weise entfernt man die dem Calcium äquivalente Carbonathärte vollständig und die vom Magnesium herrührende Carbonathärte zum größeren Teil.

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Zur Berechnung der Kalkwassermenge nötige Analysenwerte 1. Gehalt des Kalkwassers an CaO Reagenzien Salzsäure, 0,1 N

Phenolphthalein, 1% (alkoholisch) Ausführung - 20 ml klares (ev. vorher filtriertes) gesättigtes Kalkwasser mit Phenolphthalein versetzen - mit 0,1 N Salzsäure auf farblos titrieren Berechnung CaO (g/l) = ml 0,1 N Salzsäure · 0,14 (Wert a)

2. Bestimmung der Carbonathärte Siehe 1.1.10.3 (Wert b) 3. Bestimmung der zur Ausfällung des freien Kohlendioxids notwendigen Kalkwassermenge Reagenzien Salzsäure, 0,1 N

Phenolphthalein, 0,0375% (alkoholisch) klares, gesättigtes Kalkwasser (wie unter 1.) Ausführung - 200 ml zu enthärtendes Brauwasser in Kugelhalskolben mit 1 ml Phenolphthaleinlösung versetzen - mit Kalkwasser unter vorsichtigem Umschwenken bis zur schwachen 3 min bestehen bleibenden Rosafärbung titrieren (Wert c)

4. Bestimmung der Magnesiumhärte Reagenzien und Ausführung Siehe 1.1.14 Berechnung Mg-Härte (°d) = Mg2+ (mg/l) · 0,2303 (Wert d)

5. Gewünschte Rest-Carbonathärte (Wert e) Berechnung der pro hl Brauwasser zuzusetzenden Kalkwassermenge

Kalkwasser(l / hl) =

b+d−e +c a

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Bemerkungen Unter Kalkwasser versteht man eine klare, gesättigte Lösung aus Calciumhydroxid. Die Löslichkeit hängt von der Temperatur des Wassers ab und ist insgesamt gering. Bei 10 °C sind 1,38, bei 30 °C 1,20 g/l maximal gelöst (pH-Wert 12,4).

1.2.3

Kontrolle der Entcarbonisierung

Durch Entnahme von Proben am Auslauf der Entcarbonisierungsanlage oder an den Verbraucherstellen ist das Wasser auf die richtige Enthärtung zu prüfen. Reagenzien, Ausführung und Berechnung Siehe 1.1.11 Soll- oder Grenzwerte (Brauwasser zur Herstellung heller Biere) p-Wert < 0,3 mval/l m-Wert < 1 mval/l

1.3

Kesselspeisewasser und Kesselwasser

Die Untersuchung des Kesselspeise- und Kesselwassers dient dazu, einen einwandfreien Betrieb des Dampfkessels und eine ausreichende Reinheit des Dampfes zu gewährleisten und Ablagerungen sowie Korrosionen im Kessel zu vermeiden. Soweit vorhanden, werden weiterhin die Kesselspeisewasseraufbereitungsanlagen kontrolliert. Die Anforderungen an Kesselspeise- und Kesselwasser sind vom Dampfkesseltyp abhängig. Sie nehmen mit zunehmenden Kesseldruck zu Probenahme erfolgt wie unter 1.1.3 beschrieben. Literatur R. Freier, Kesselspeisewasser, Kühlwasser, 2. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1963 K. Höll, Wasser, 7. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin, New York, 1986

1.3.1

Kesselspeisewasser

1.3.1.1

Allgemeine Anforderungen

Vollkommene Klarheit Freiheit von sichtbaren Schweb- und Trübstoffen Farblosigkeit

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1.3.1.2

Härte

Enthält das Speisewasser eine Resthärte, so besteht die Gefahr von Kesselstein- oder Schlammbildung, wodurch es zum Schäumen des Kesselwassers kommen kann.

1.3.1.2.1

Gesamthärte

Prinzip Komplexometrische Titration mit Dinatriumdihydrogenethylendiamintetraacetat Reagenzien und Ausführung Siehe 1.1.10.2 Richtwerte bei Drücken bis 40 bar bei Drücken über 40 bar

1.3.1.2.2

0,05 °d

Bemerkungen In Gegenwart von Sulfiden kann bei weitgehend härtefreiem Wasser ein grüner Farbton auftreten, ohne dass es sich um ein vollkommen enthärtetes Wasser handelt. Diese Störung lässt sich durch Ansäuern des Wassers und Aufkochen beseitigen, wodurch die Sulfide als Schwefelwasserstoff ausgetrieben werden. Nach Neutralisation mit Natronlauge wird die Schnellprüfung wie beschrieben durchgeführt. Bei Anwesenheit von Kupfer muss das Wasser (100 ml) zunächst mit 1 ml Ammoniak und etwas Kaliumcyanid (Spatelspitze) versetzt werden. Nach Auflösung einer Puffertablette werden 1 - 2 Tropfen Formaldehyd-Lösung zugefügt und hierauf die Färbung beurteilt.

1.3.1.3

Sauerstoff

Sauerstoff im Speisewasser kann bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte zu Korrosionen im Dampfkessel führen. Höhere pH-Werte verringern die Korrosionsgefahr.

1.3.1.3.1

Maßanalytische Bestimmung nach dem Differenzverfahren

Prinzip/Chemismus Siehe 1.1.31. Wegen der geringen Sauerstoffkonzentration empfiehlt sich das Differenzverfahren. Dabei wird durch Titration einer Mn2+-freien Probe ("Red") der Reagenzienblindwert berücksichtigt. Geräte Sauerstoffflaschen: 550 - 650 ml fassende, auf Inhalt genau (0,1 ml) kalibrierte Flaschen mit abgeschrägtem Stopfen; die eine mit "Ox", die andere mit "Red" bezeichnen

Messpipetten mit langem Auslaufrohr (Sauerstoffpipetten), 2 ml, Einteilung in 0,02 ml oder besser Injektionsspritzen mit Kanülen aus nichtrostendem Stahl, etwa 140 mm lang, Inhalt 2 oder 5 ml, Einteilung in 0,05 ml Mikrobürette

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Reagenzien Mangan(ll)-chlorid: 800 g Mangan(ll)-chlorid mit H2O zu 1000 ml lösen

Natriumacetat: 450 g Natriumacetat krist. mit H2O zu 1000 ml lösen Iod, 0,001 N: 10 ml 0,1 N Iodlösung mit H2O auf 1000 ml verdünnen; bei Bedarf frisch herstellen Natriumthiosulfat, 0,00625 N: 62,5 ml 0,1 N Natriumthiosulfatlösung mit H2O auf 1000 ml verdünnen Schwefelsäure (ρ = 1,53 g/ml): 100 ml Schwefelsäure (ρ = 1,84 g/ml) vorsichtig mit 100 ml H2O verdünnen Alkalische Kaliumiodidlösung: 700 g Kaliumhydroxid in 550 ml H2O und 150 g Kaliumiodid in 150 ml H2O lösen, Kaliumiodidlösung zur abgekühlten Kalilauge geben und vermischen. Die Mischung darf nach Ansäuern keine Iodausscheidung zeigen Stärke: 500 ml Glyzerin und 500 ml H2O mischen und zum Sieden erhitzen. 10 g Stärke löslich in 20 - 30 ml H2O anrühren, zur erhitzten Glyzerin-Wasser-Mischung geben und das Ganze noch 3 min kochen. Die Lösung ist längere Zeit haltbar Kaliumiodid, iodatfrei Ausführung - Probenahme mit größter Sorgfalt durchführen, damit keine Luft in die Wasserprobe eindringt - Probe am Kühler entnehmen, der von einer Blechkapsel umschlossen ist, welche bis oberhalb der Stopfbüchse des Ventils mit Glyzerin oder einem dickflüssigen Öl ausgefüllt ist (ist in der Rohrleitung ein Absperrschieber vor dem Kühler angebracht, so soll der Schieber in dem waagrechten Strang liegen) - Flasche "Ox" zur Probenahme in Metallgefäß (Eimer) stellen (Gefäßrand soll die Halsoberkante der Flasche etwa 5 - 6 mm überragen) - Flasche mit Bleiring beschweren, um sicheren Stand zu gewährleisten - zu untersuchendes Wasser durch Glasrohr, das mittels Gummischlauch mit dem Kühler verbunden ist, auf den Boden der Flasche leiten - nach Überlaufen der Flasche noch 10 min weiterlaufen lassen - Glasrohr vorsichtig aus der Flasche herausziehen, ohne den Wasserzufluss zu unterbrechen - durch die über der Flaschenöffnung stehende Wasserschicht hindurch mittels Sauerstoffpipetten oder Injektionsspritzen nacheinander je 1,5 ml Mangan(ll)-chlorid und alkalische Kaliumiodidiösung in die Flasche einpipettieren - nach Aufsetzen des Stopfens unter Wasser Flasche aus Eimer nehmen, umschütteln - für etwa 10 min wieder in den Eimer zurückstellen zum Absetzen des Niederschlages - Flasche etwas unterhalb des Wasserspiegels mit 5,5 ml Schwefelsäure versetzen, sofort wieder verschließen und umschütteln

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-

mittels Messzylinder 500 ml des Flascheninhalts in 1000 ml-Erlenmeyerkolben geben, in dem sich bereits 20 ml Natriumacetatlösung befinden nacheinander 1 g Kaliumiodid, 10 ml 0,001 N Iodlösung (bei Wässern mit höherem Gehalt an reduzierenden Substanzen mehr) und 2 ml Stärkelösung zufügen Probe mit 0,00625 N Natriumthiosulfatlösung aus Mikrobürette auf farblos titrieren (Wert a) Flasche "Red" nach gründlichem Spülen mit dem Probewasser außerhalb des Eimers füllen und mit Glasstopfen verschließen mittels Messzylinder 500 ml aus Flasche "Red" in 1000 ml Erlenmeyerkolben geben, der bereits 20 ml Natriumacetat enthält nacheinander 3,5 ml Schwefelsäure, 1 g Kaliumiodid, 10 ml 0,001 N Iodlösung (bei Bedarf mehr) und 2 ml Stärkelösung zusetzen mit 0,00625 N Natriumthiosulfat (aus Mikrobürette) auf farblos titrieren (Wert b)

Berechnung

O 2 (µg / l) =

(a − b) ⋅ 50 ⋅ 1000 = (a − b) ⋅ 100 500

a = Verbrauch an 0,00625 N Natriumthiosulfat bei Flasche "Ox" in ml b = Verbrauch an 0,00625 N Natriumthiosulfat bei Flasche "Red" in ml Angabe der Ergebnisse In µg/l ohne Dezimalen Richtwerte < 20 µg/l bei alkalischem Wasser

1.3.1.3.2

Sauerstoffmessung mit dem Meßgerät Orbisphere

Prinzip Eine elektrochemische Zelle, die aus zwei Elektroden und Elektrolyten besteht und mit einer Sauerstoff-durchlässigen Membran bedeckt ist, erzeugt einen elektrischen Strom, dessen Größe proportional der Durchlässigkeit der Membran für Sauerstoff ist, d.h. proportional dem SauerstoffPartialdruck im Messmedium. Sauerstoff reagiert an der Kathode der Zelle, die im allgemeinen aus einem Edelmetall besteht, z.B. Gold, nach folgender Gleichung: O2 + H2O + 4 e- → 4 OH-

wobei e ein Elektron im Metall bedeutet. Der Fluss der Elektronen im Ablauf dieser Reaktion erzeugt den gemessenen Strom. Die Temperatur beeinflusst ebenfalls die Größe des Stroms, dies kann jedoch elektronisch kompensiert werden.

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Geräte Sauerstoffmessgerät MOCA 3600 mit Sauerstoffelektrode 31110 A.02 und Durchflusskammer 32007 B

oder Sauerstoffmessgerät Micro-Logger 3650 mit Sauerstoffelektrode 31121.01 und Durchflusskammer 32001.010 (Hersteller für beide Geräte: Orbisphere Laboratories, Genf, Deutsche Niederlassung: Orbisphere GmbH, Gießen) Ausführung Kalibrierung und Messung gemäß Gebrauchsanleitungen

Messbereiche (Digitale Anzeige Autoranging) 0 - 19,99 µg/l 0 - 199,9 µg/l 0 - 1,999 mg/l 0 - 19,99 mg/l Genauigkeit s ± 1 µg/l bzw. ± 1 % über den gesamten Messbereich Der Nullpunkt von ± 1 µg/l wird unabhängig von der Kalibrierung erreicht Ansprechzeit 7,2 sec auf 90% des Endwertes Druckabhängigkeit Druckunabhängig im Bereich 0 - 20 bar Temperatur des Messgutes 0 - 70 °C Stabilität ± 1% pro Monat Durchfluss 150 - 600 ml/min Wartungsintervall alle 3 Monate Literatur J.M. Hale, Technical Note, Orbisphere Laboratories 1978 J.M. Hale, Technical Note, Orbisphere Laboratories 1981 R. Mitchell, J. Hobson, N. Turner und J. Hale, J. ASBC 41, 68 (1983)

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1.3.1.4

Gesamtkohlendioxid

Unter Gesamtkohlendioxid ist die Summe von freiem CO2, Hydrogencarbonat und Carbonat (berechnet als CO2) zu verstehen. Kohlendioxid im Dampf führt zu Korrosionen bei nachgeschalteten Anlageteilen und soll daher mit dem Speisewasser nicht in den Kessel gelangen.

1.3.1.4.1

Freies Kohlendioxid

Siehe 1.1.12.2

1.3.1.4.2

Gebundenes Kohlendioxid

Siehe 1.1.10.3 Richtwerte (Gesamtkohlendioxid) Bei nicht alkalischem Wasser < 1 mg/l, sonst < 5 mg/l

1.3.1.5

pH

Niedrige pH-Werte beeinträchtigen die Lebensdauer des Dampfkessels. Je höher der Salzgehalt des Kesselspeisewassers ist, desto höher muss auch der pH-Wert eingestellt werden.

1.3.1.5.1

Kolorimetrisch

1.3.1.5.1.1

Mit Universalindikator flüssig (pH 4 - 10)

Reagenzien Universalindikator flüssig mit Farbskala, pH 4 - 10 (Merck 9175) Ausführung - in einem flachen Porzellanschälchen etwa 8 ml Wasser mit 2 Tropfen Universalindikator versetzen - Farbe mit beigegebener Farbskala vergleichen (Abstufung in halben pH-Einheiten)

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1.3.1.5.1.2

Mit pH-lndikatorstäbchen "nichtblutend"

Reagenzien Spezialindikatorstäbchen, nichtblutend, Abstufungen 0,2 - 0,3 pH-Einheiten (Merck 9540 - 9545) Ausführung - Indikatorstäbchen solange in die Wasserprobe eintauchen bis keine Farbänderung mehr eintritt (bei schwach gepufferten Wässern mehrere min) - kurz abspülen und Farbe mit Farbskala vergleichen Hinweis Reagenziensatz "Aquamerck", Merck 8038

1.3.1.5.2

Potentiometrisch

Siehe 1.1.8.1 Richtwerte bei hohem Salzgehalt: 9 - 9,5 salzfrei und entgast: 7,0

1.3.1.6

Alkalität, p- und m-Wert

Siehe 1.1.11

1.3.1.7

Kaliumpermanganatverbrauch (Permanganat-Zahl)

Organische Substanzen können zum Schäumen des Kesselwassers führen. Wesentlichen Einfluss haben jedoch die Art dieser Substanzen sowie die Konstruktion des Kessels. Allgemeine Richtwerte können daher nicht gegeben werden. Reagenzien und Ausführung Siehe 1.1.30.1 oder 1.1.30.3

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1.3.1.8

Öl

Öl kann zusammen mit Härtebildnern zu Belägen im Kessel führen. Reagenzien und Ausführung Siehe 1.1.28 Richtwert bei Kesseldruck bis 80 bar < 1 mg/l

1.3.1.9

Kupfer

Kupfer kann zur Bildung von Belägen führen, es scheidet sich dabei besonders an Stellen hoher Wärmebelastung ab. Prinzip/Chemismus Kupfer bildet mit Natriumdiethyldithiocarbaminat einen Komplex mit einem Absorptionsmaximum bei 436 nm. Geräte Spektralphotometer

Küvetten, 5 cm Reagenzien Citronensäure, 20%

Ammoniak, 10% Ammoniumchlorid, 20% Natriumdiethyldithiocarbaminat-Trihydrat, 1% Ausführung - in 100 ml Wasser 1 ml Citronensäure, 2 ml Ammoniak, 0,5 ml Ammoniumchlorid und 1 ml Natriumdiethyldithiocarbaminat geben - innerhalb von 1-15 min Extinktion bei 436 nm mit 5 cm-Küvette gegen Reagenzienblindwert messen Berechnung Cu (mg/l) = E436 · 1,557 Angabe der Ergebnisse In mg/l mit zwei Dezimalen

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Bemerkungen Bei höheren Kupfergehalten treten Trübungen auf; in diesem Fall muss verdünnt werden. Die Methode eignet sich für Kupfergehalte bis 1 mg/l. Zur Bestimmung sehr niedriger Kupfergehalte muss eine Extraktion durchgeführt werden. Ausführung (Extraktion) - 100 ml Wasser nach Zugabe der Reagenzien (ohne Dithiocarbaminat) mit 10 ml Chloroform versetzen - 5 min schütteln, nach Phasentrennung Chloroform ablassen und verwerfen - zur wässrigen Phase 1 ml Natriumdiethyldithiocarbaminat und nochmals 25 ml Chloroform zugeben - 5 min schütteln, nach Phasentrennung Chloroform ablassen - Chloroformphase durch trockenes Filter filtrieren - Lösung in Küvette füllen, Küvette verschließen - Extinktion bei 436 nm gegen gleichbehandelte Blindprobe aus 100 ml Cu-freiem Wasser messen Berechnung Cu (mg/l) = E436 · 0,248 Nachweisgrenze 1 - 2 µg/l Richtwerte < 5 µg/l

1.3.1.10

Eisen

Eisen kann zur Bildung von Belägen führen. Prinzip/Chemismus Fe(Ill)-lonen bilden mit Sulfosalicylsäure einen in saurer Lösung rot, in alkalischer Lösung gelb gefärbten Komplex. Da Fe(Il)-lonen in alkalischer Lösung oxidiert werden, erfasst man sie mit und erhält den Wert für Gesamteisen. Geräte Spektralphotometer

Küvetten, 1 - 5 cm Reagenzien HCI, 0,1 N

Sulfosalicylsäure, 20% Ammoniumpersulfat, 10% Ammoniak, 25% Standardlösung, 1 mg/ml Fe Seite 101 von 327

Ausführung Fe (Ill)-lonen - zu 50 ml Probe nacheinander 5 ml Salzsäure und 5 ml Sulfosalicylsäure geben - nach 5 min Extinktion bei 460 nm in 1 - 5 cm Küvette gegen Reagenzienblindwert (mit eisenfreiem Wasser) messen - Kalibrierkurve mit entsprechend verdünnter Standardlösung aufstellen Gesamteisen - zu 50 ml Probe 5 ml Sulfosalicylsäure, 2,5 ml Ammoniumpersulfat und 5 ml Ammoniak geben - nach 5 min Extinktion bei 430 nm in 1 - 5 cm Küvette gegen Reagenzienblindwert (mit eisenfreiem Wasser) messen - Kalibrierkurve mit entsprechend verdünnter Standardlösung aufstellen Angabe der Ergebnisse In µg/l ohne Dezimalen Richtwerte < 80 µg/l bei pH = 7 < 30 µg/l bei höherem pH

1.3.2

Kesselwasser

1.3.2.1

Alkalität (p-Wert)

Die Alkalität des Kesselwassers ist für den Korrosionsschutz von Bedeutung. Wegen der erforderlichen Reinheit des Dampfes, und da stark alkalische Wässer zum Schäumen neigen, ist die mögliche Alkalität jedoch begrenzt. Reagenzien und Ausführung Siehe 1.1.11 Richtwerte nach Druck unterschiedlich: bei 10 bar < 20 mval/l bei 20 bar < 15 mval/l bei 40 bar < 12 mval/l

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1.3.2.2

Gesamtsalzgehalt

Der zulässige Gesamtsalzgehalt hängt von der Konstruktion des Kessels ab. Bei höherem Salzgehalt ist eine höhere Alkalität zum Schutz des Kessels erforderlich. Der Salzgehalt wird am besten mit Hilfe der Leitfähigkeitsmessung bestimmt. Auch der Abdampfrückstand nach Kapitel 1.1.9.3 lässt sich zur Beurteilung heranziehen. Ausführung und Berechnung Nach Herstellerangaben Zur Kalibrierung sind besondere Lösungen herzustellen. Richtwerte bei 10 bar < 5 g/l bei 20 bar < 4 g/l bei 40 bar < 3 g/l

1.3.2.3

Phosphat

Phosphat wird dem Kessel über das Kesselspeisewasser zugesetzt, um unvorhergesehene Härteeinbrüche durch das Kesselspeisewasser aufzufangen. Daraus ergibt sich, dass der Phosphatzusatz um so niedriger sein kann, je besser und sicherer die Speisewasseraufbereitung durchgeführt wird. Je höher die Heizflächenbelastung ist, desto niedriger muss der Phosphatzusatz sein.

1.3.2.3.1

Orthophosphate

Siehe 1.1.23

1.3.2.3.2

Gesamtphosphate und polymere Phosphate

Zur Erfassung polymerer Phosphate ist eine Vorbehandlung notwendig. Reagenzien HCI (ρ = 1,19 g/ml), 1 + 1 verdünnt

NaOH, 30% Ausführung - 100 ml Wasser in Becherglas mit 5 ml HCI versetzen - 60 min kochen, verdampftes Wasser mit H2O ersetzen (Volumen der Lösung auf etwa 50 ml halten) - mit ca. 3 ml NaOH neutralisieren - mit H2O in 100 ml-Messkolben überspülen und zur Marke auffüllen - weiter verfahren wie unter Orthophosphate

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Berechnung Polymere Phosphate = Gesamtphosphate - Orthophosphate Richtwerte bis 40 bar < 30 mg/l

1.3.2.4

Kieselsäure

Kieselsäure führt zu besonders hartnäckigen und daher für den Dampfkesselbetrieb schädlichen Ablagerungen im Kessel. Das gilt auch für nachgeschaltete Anlagen, wie z.B. Turbinen. Die höchstzulässigen Kieselsäuregehalte sind vom p-Wert des Kesselwassers abhängig. Reagenzien Natriumhydrogencarbonat

HCI, 0,1 N Phenolphthalein, 0,1% (alkoholisch) Ausführung - 200 ml Wasser in einer Platinschale mit ca. 0,2 g NaHCO3 1 h kochen - mit HCI gegen Phenolphthalein neutralisieren - verdampftes Wasser durch H2O (SiO2- frei) ersetzen - weiter verfahren wie unter 1.1.24 Richtwerte Der höchstzulässige Kieselsäuregehalt des Kesselwassers hängt ab von den Reinheitsanforderungen an den Dampf, der Druckstufe des Kessels und (bei Drücken unter 80 bar) von der Alkalität des Kesselwassers. Der durch Eindickung des Kesselwassers erreichte Kieselsäuregehalt darf in mg/l den Wert p x 12 nicht überschreiten. Diese Angabe gilt nur für Kessel mit einem Betriebsdruck unter 42 bar, z.B. Flammrohrkessel, Dreizugkessel etc. Wenn der Kieselsäuregehalt des Dampfes kleiner als 0,02 mg SiO2/kg sein soll, gelten folgende Richtwerte für Kesselwasser:

Kesseldruck in bar SiO2 mg/l

20 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 3,5 3,5 3,5 3,5 3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 1,5

R > 19 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5

Normwerte Gute, einwandfrei getrocknete Braugerste mind. 95 % Literatur 1. A - EBC, 35 2. M. Benard, MBWiss 49, 119 (1996)

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2.4.1.2

Wasserstoffperoxidmethode (EBC-Methode)

Durch die Einwirkung von Sauerstoff wird die Keimruhe aufgehoben, das Korn zu jedem beliebigen Zeitpunkt zur Keimung gebracht. Diese Methode benötigt im Gegensatz zur vorbeschriebenen Schnellmethode (Vitascope) 3 Tage Zeit, weshalb sie für den Gersteneinkauf nur bedingt herangezogen werden kann, sehr wohl jedoch für Nachuntersuchungen (1). Geräte Probenteiler nach EBC

Seziernadel Sieb aus rostfreiem Stahlnetz oder Plastik Weißbandfilter Ø 85 mm Petrischale mit Deckel Reagenzien H2O2, 0,75 %: 5 ml 30 %iges H2O2 mit Leitungswasser auf 200 ml auffüllen, stets frisch herstellen (Konzentration iodometrisch überprüfen) Ausführung - 2 Muster à 200 Körner mit Probenteiler ziehen - Halbkörner und Fremdkörner aussortieren und durch ganze Körner ersetzen - jede Probe 2 Tage in 200 ml H2O2-Lösung bei 19,5 ± 1,5 °C weichen - Flüssigkeit über Sieb abgießen - nach Zugabe von weiteren 200 ml H2O2-Lösung nochmals 1 Tag bei 19,5 ± 1,5 °C weichen - Flüssigkeit über Sieb entfernen und die nicht gekeimten Körner auszählen - haben mehr als 95 % der Körner gekeimt, Berechnung vornehmen - haben weniger als 95 % der Körner gekeimt, die ungekeimten Körner mittels Seziernadel von der Spelze befreien - die dünne, darunter liegende Haut vorsichtig mit dem Finger entfernen, wodurch der Keimling bloßgelegt wird - die geschälten und enthäuteten Körner weitere 24 h auf 2 Weißbandfiltern, befeuchtet mit 4 ml H2O, in Petrischale bei 18 - 21 °C aufbewahren - anschließend die nicht gekeimten und die verletzten Körner auszählen Als verletzt werden diejenigen Körner eingestuft, deren Blattkeim oder Wurzelkeim unvollständiges Wachstum zeigt.

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Berechnung

v 200 − n (incl. verletzte Körner ) 2 2 n = Zahl der nicht gekeimten Körner v = Zahl der verletzten Körner Keimfähigkeit (%) =

Angabe der Ergebnisse Keimfähigkeit (H2O2-Methode) in % ohne Dezimalen Genauigkeit (2) Keimfähigkeit % (H2O2-Methode) < 85,0 85,0 85,5 – 86,0 86,5 – 87,0 87,5 – 88,0 88,5 – 89,0 89,5 – 90,0 90,5 – 91,0 91,5 – 92,0 92,5 – 93,0 93,5 – 94,0 94,5 – 95,0 95,5 – 96,0 96,5 – 97,0 97,5 – 98,0 98,5 – 99,0 > 99,0

r > 5,0 5,0 5,0 4,5 4,5 4,5 4,0 4,0 3,5 3,5 3,0 3,0 2,5 2,0 2,0 1,5 1,0

R > 16 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 2

Normwerte mindestens 96 % Literatur 1. A - EBC, Nachtrag im Druck, MBWiss 2. M. Benard, MBWiss 49, 119 (1996)

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2.4.2

Keimenergie

Unter Keimenergie versteht man den Prozentsatz an Körnern, welche zum Zeitpunkt der Untersuchung unter normalen Mälzungsbedingungen keimen. Eine gute Keimenergie gibt einen Hinweis auf den Gesundheitszustand der Gerste und damit auch für den Mälzungserfolg.

2.4.2.1

Keimkastenmethode nach Aubry (EBC-Methode)

Geräte Probenteiler nach EBC

Temperaturgeregelter Trockenschrank mit Kühlungs- und Lüftungseinrichtungen: Temperatur 20 ± 1 °C, relative Luftfeuchtigkeit 95 ± 5 % Der Abstand zwischen den Platten beträgt mindestens 4 cm Keimplatten aus rostfreiem Stahl mit 1 cm aufgebogener Kante und Löchern mit 8 - 10 mm Durchmesser, so dass eine freie Durchgangsfläche von 40 bis 60% entsteht. Die Platten sollten im Trockenschrank nicht zu fest eingespannt sein, damit die Luft zwischen Platten und Wandungen zirkulieren kann Watte, Verbandsqualität, 30 cm breit und 1 cm dick Filterpapier, 30 x 40 cm, Schleicher & Schuell Ref. 598 (140 g/m²) oder vergleichbare Spritzflasche Reagenzien Leitungswasser mit weniger als 0,2 mg/l freiem Chlor oder destilliertes Wasser Ausführung - eine Wassermenge, bezogen auf das vierfache Gewicht von 2 Filterpapierbögen und einer Lage Watte, vorbereiten (diese Wassermenge reicht aus, um 2 Befeuchtungsschritte durchzuführen) - eine Lage Watte in der Größe des Filterpapiers ausschneiden und auf Keimplatte ausbreiten - mittels der Spritzflasche die Watteunterlage mit ¾ der Wassermenge befeuchten - Probennummer an 2 Filterpapierbögen mit wasserfester Tinte anschreiben und einen Bogen auf die befeuchtete Watte legen - mittels Probenteiler ca. 50 g Gerstenmuster ziehen - 500 Körner abzählen - 500 Körner auf die Oberfläche des Papiers verteilen, die Körner mit dem 2. Bogen Keimpapier bedecken - die auf diese Weise vorbereitete Platte mit dem Rest des Wassers befeuchten und in den Keimschrank geben

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nach 72 h die gekeimten Körner entfernen und nicht gekeimte auszählen die Keimplatte sofort wieder in den Keimschrank legen - nach 48 Stunden die nicht gekeimten Körner zählen. Ein Korn gilt gekeimt, wenn sich Wurzeln und/oder Blattkeim sichtbar entwickelt haben.

-

-

Berechnung

500 − n 5 n = Zahl der nicht gekeimten Körner nach 3 bzw. 5 Tagen Keimenergie (%) =

Berechnungsbeispiel Nach 3 Tagen sind 460 gekeimte und 40 ungekeimte Körner vorhanden. Von diesen 40 Körnern keimen nach 5 Tagen weitere 30.

Keimenergie nach 3 Tagen: Keimenergie nach 5 Tagen:

460 Körner = 92 % 490 Körner = 98 %

Angabe der Ergebnisse Keimenergie (Aubry-Methode) in % ohne Dezimalen

Genauigkeit (2)

Keimenergie % nach 3 Tagen < 85,0 85,0 85,5 – 86,5 87,0 – 87,5 88,0 – 88,5 89,0 – 89,5 90,0 – 90,5 91,0 – 91,5 92,0 – 92,5 93,0 – 93,5 94,0 – 94,5 95,0 – 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0 98,5 99,0 > 99,0

r

R

> 6,0 6,0 5,5 5,5 5,0 5,0 4,5 4,5 4,0 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 1,5 1,0

> 10 10 10 9 9 8 8 7 7 6 6 5 4 4 3 3 3 2 2

Keimenergie % nach 5 Tagen < 85,0 85,0 – 85,5 86,0 – 86,5 87,0 – 88,5 89,0 – 90,5 91,0 – 91,5 92,0 – 92,5 93,0 – 94,0 94,5 – 95,0 95,5 – 96,0 96,5 – 97,0 97,5 – 98,0 98,5 – 99,0 > 99,0

r > 5,5 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0

R > 13 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 2

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Beurteilung Nach 5 Tagen soll die Keimenergie betragen: Für durchschnittliche Braugerste mind. 95 % Für feine Braugerste mind. 98 % Für Ausstichbraugerste mind. 98 % Bemerkungen Die Aubry-Methode liefert geringfügig höhere Werte als die nachfolgend beschriebene SchönfeldMethode und hat den Vorteil der einfacheren Versuchsdurchführung. Literatur 1. A - EBC, D 41 2. M. Benard, MBWiss 49, 118 (1996)

2.4.2.2

Methode Schönfeld (EBC-Methode)

Bei dieser Methode wird ein Weichverfahren, gegliedert in Nass- und Trockenweiche, simuliert. Die Weich- und Keimzeit dauert bei dieser Methode 3 Tage (bzw. 5 Tage). Geräte Probenteiler nach EBC

Petrischalen Rostfreies Drahtnetz Glastrichter mit 85 mm Durchmesser Filterpapier Gekröpfte Glasstäbe zum Verschluss der Trichterausläufe derart, dass zwar das Wasser ablaufen kann, jedoch keine Körner in den Ablauf gelangen Kurze Gummischläuche mit Klemmen, zum Verschluss der Trichterausläufe Reagenzien Leitungswasser mit weniger als 0,2 mg/l freiem Chlor oder destilliertes Wasser Ausführung - 2 Muster von ca. 500 Körnern mit Probenteiler ziehen - Halbkörner und Fremdkörner entfernen - gekröpften Glasstab in Glastrichter stecken und das Schlauchstück mit Klemme am Trichterauslauf befestigen - je 500 Körner in Glastrichter geben - Trichter mit Wasser von 18 - 20 °C füllen und Körner 3 h weichen - durch Öffnen der Klemme Weichwasser abfließen lassen

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-

Klemme schließen, Körner mit befeuchtetem Filterpapier bedecken, Trichter mit Deckel verschließen Weichverfahren nach 18 - 20 h vom Beginn der Prüfung an für 2 h wiederholen und wie vorstehend weiterverfahren 72 h vom Beginn der Prüfung an Trichter entleeren und die nicht gekeimten Körner auszählen (3 Tage) die nicht gekeimten Körner wieder in den Trichter bringen, 30 min weichen und gegen Austrocknen wie vorstehend beschrieben schützen die nicht gekeimten Körner nach 120 h erneut auszählen (5 Tage)

Berechnung

500 − n 5 n = Zahl der nicht gekeimten Körner nach 3 Tagen bzw. 5 Tagen Verletzte Körner, welche gekeimt haben, werden mit eingerechnet Keimenergie (%) =

Angabe der Ergebnisse Keimenergie (Schönfeld-Methode) in % ohne Dezimalen Normwerte Mindestens 95 % Literatur A - EBC, D 45

2.4.2.3

Modifizierte Schönfeldmethode

Ein praxisnäheres Verfahren (2 und 4 Tage Keimzeit) hat sich für die kürzeren modernen Keimverfahren bewährt. Geräte Siehe 2.4.2.2 Reagenzien Siehe 2.4.2.2

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Ausführung - 2 Muster von ca. 500 Körnern mit Probenteiler ziehen - Halbkörner und Fremdkörper entfernen - gekröpften Glasstab in Glastrichter stecken und das Schlauchstück mit Klemme am Trichterauslauf befestigen - je 500 Körner in Glastrichter geben - Trichter mit Wasser von 18 - 20 °C füllen und Körner 5 h weichen - Weichwasser ablaufen lassen, Trichter mit Deckel, ausgelegt mit befeuchtetem Filterpapier, abdecken (Trockenweiche) - Weichverfahren nach 24 h vom Beginn der Prüfung an für 4 h wiederholen und wie vorstehend weiterverfahren (Trockenweiche) - nach 48 h vom Beginn der Prüfung an die nicht gekeimten Körner auszählen (2 Tage) - die nicht gekeimten Körner wieder in den Trichter bringen und 30 min weichen und wie vorstehend weiterverfahren (Trockenweiche) - nach 72 h vom Beginn der Prüfung an nochmals 30 min weichen und wie vorstehend weiterverfahren (Trockenweiche) - die nicht gekeimten Körner nach 96 h erneut auszählen (4 Tage) Berechnung

500 − n 5 n = Anzahl der nicht gekeimten Körner nach 2 bzw. 4 Tagen Keimenergie (%) =

Angabe der Ergebnisse Keimenergie (mod. Schönfeld-Methode) in % ohne Dezimalen Normwerte Mindestens 95% Literatur E. Reicheneder und L. Narziß, BWelt 128, 1994 (1988)

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2.4.2.4

BRF-Methode (EBC-Methode)

Prinzip Unter Verwendung von 4 ml und 8 ml Wasser werden 2 Versuche mit je 100 Körnern durchgeführt (1). Geräte Petrischalen, 90 mm

Probenteiler nach EBC Filterpapier, weiß, Whatman Nr. 1, 85 mm oder vergleichbare Dunkelkammer, wärmegeregelt auf 19,5 ± 1 °C Reagenzien Leitungswasser mit weniger als 0,2 mg/l freiem Chlor oder destilliertes Wasser Ausführung 2 Filterpapiere auf dem Boden der Petrischale ausbreiten 4 oder 8 ml Wasser zufügen 100 Körner, probengeteilt, so auf das Papier bringen, dass jedes mit dem Papier in guten Kontakt kommt beim 8 ml-Versuch Körner mit der Bauchseite auf das Papier legen, um ein Inhibieren des Keimlings zu vermeiden die Schale mit dem Deckel fest verschließen um Austrocknen zu verhindern, alle Schalen in einen Polyethylensack bringen in der Dunkelkammer keimen lassen und nach 24, 48 und 72 h vom Beginn des Weichens gekeimte Körner entfernen, um eine übermäßige Wasseraufnahme durch früh keimende Körner zu verhindern Berechnung Prozentsatz aller gekeimten Körner aus dem 4 ml- bzw. 8 ml- Versuch nach insgesamt 72 h als Keimenergie berechnen. Der 4 ml-Test gibt die Keimenergie wieder, der 8 ml- Test die Wasserempfindlichkeit. Angabe der Ergebnisse Keimenergie (BRF - 4 ml) bzw. Keimenergie (BRF - 8 ml) in % ohne Dezimalen

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Genauigkeit (2) Keimenergie % (BRF, 4 ml) < 85,0 85,0 – 87,0 87,5 – 88,5 89,0 – 90,5 91,0 – 91,5 92,0 – 92,5 93,0 – 93,5 94,0 – 94,5 95,5 – 96,0 96,5 – 97,0 97,5 98,0 98,5 – 99,0 > 99,0

Keimenergie % r > 8,0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,0

R

(BRF, 8 ml)

> 12 11 10 9 9 8 8 7 6 5 5 4 3 2

< 85,0 85,0 – 86,5 87,0 – 88,5 89,0 – 90,0 90,5 – 92,0 92,5 – 93,0 93,5 – 94,0 94,5 – 95,0 95,5 – 96,5 97,0 – 97,5 98,0 98,5 99,0 > 99,0

r > 8,5 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,0

R > 15 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3

Literatur 1. A - EBC, D 43 2. M. Benard, MBWiss 49, 119 (1996)

2.4.2.5

Keimungsprozentsatz und Keimindex „Germination Percentage and Germination Index“ (EBC-Methode)

Beurteilung der prozentualen Keimung unter normalen, mälzungsähnlichen Bedingungen. Bei Gersten, die ihre Keimruhe überwunden haben, gibt der Keimindex einen guten Hinweis auf die Keimkraft (1 - 3). Prinzip Die Methode beruht auf dem 4 ml - BRF-Test mit 4 x 100 Körnern Geräte Kunststoff-Petrischalen:

Innendurchmesser 85 mm Außendurchmesser 90 mm

Reagenzien Leitungswasser mit weniger als 0,2 mg/l freiem Chlor oder destilliertes Wasser

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Ausführung - Boden von je 4 Petrischalen mit 2 Filterpapieren auslegen - 100 Körner, probengeteilt, in jeder Petrischale auf dem Papier so verteilen, dass jedes Korn einen guten Kontakt mit dem Papier hat - 4 ml Wasser zufügen - Schale mit dem Deckel gut verschließen - Petrischalen in Kunststoffbeutel geben, um Wasserverlust zu vermeiden - Petrischalen im Wärmeschrank bebrüten - die jeweils nach 24 h ± 0,5 h, 48 h ± 1 h und 72 h ± 1 h gekeimten Körner entfernen und zählen - die gekeimten Körner wie folgt feststellen - Petrischale schütteln, bis alle Körner vom Filterpapier abgelöst sind - die als gekeimt erkannten Körner entfernen, wobei ein Korn als gekeimt angesehen wird, wenn es spitzt oder eine Wurzelkeimentwicklung stattgefunden hat. Kann ein „Spitzen“ des Korns nicht erkannt werden, wenn es waagrecht auf dem Filterpapier liegt, oder hat sich nur der Blattkeim entwickelt, wird das Korn als nicht gekeimt angesehen Berechnung

Keimungsprozentsatz (%) =

n 24 + n 48 + n 72 ⋅ 100 400

n24, n48 und n72 = Gesamtanzahl der gekeimten Körner der 4 Petrischalen nach 24 h bzw. 48 h und 72 h Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen Genauigkeit Keimungsprozentsatz, % 84 97 100

r 6,3 2,6 0,5

R 8,7 3,2 0,5

Berechnung des Keimindex Es wird die mittlere Keimzeit (MGT) für das gekeimte Saatgut berechnet:

MGT =

(n 24 + 2n 48 + 3n 72 ) ⋅ 100 n 24 + n 48 + n 72

n24, n48 und n72 = Anzahl der gekeimten Körner nach 24 h bzw. 48 und 72 h Kei min dex (%) =

10 MGT

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Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Keimindex 5,6 7,5 9,4

r 0,29 0,74 0,70

R 1,12 1,20 0,87

Literatur 1. P. Riis, K. Bang-Olsen, Proc. Eur. Brew Conv. Congr., 23, 101 (1991) 2. P. Riis, E. Meiling, J. Peetz, J. Inst. Brew., 101, 171 (1995) 3. A - EBC, Nachtrag MBWiss 95, 245 (1995)

2.4.3

Wasserempfindlichkeit

Der 4 ml-Versuch erfasst die normale Keimenergie. Der 8 ml-Versuch gibt einen Hinweis auf die Wasserempfindlichkeit. Die Wasserempfindlichkeit muss für die Weicharbeit berücksichtigt werden. Mit steigender Empfindlichkeit ist die Trockenweichzeit zu verlängern. Prinzip Die Wasserempfindlichkeit ergibt sich aus der Differenz der Keimenergien, bestimmt im 4 ml- und 8 ml-Test. Geräte Probenteiler nach EBC Thermostatenschrank, 15 - 17 °C 2 Petrischalen Filterpapier, Ø 90 mm Ausführung - 2 Petrischalen mit je 1 Rundfilter auslegen - 2 Muster à 100 Körner mit Probenteiler ziehen - je 100 Körner gleichmäßig auf Filterpapier verteilen - in die erste Schale 4 ml Wasser mit Pipette gleichmäßig einbringen, in die zweite Schale 8 ml Wasser - Körner mit Filterpapier abdecken - 5 Tage bei 15 - 17 °C in einem Thermostatschrank aufbewahren - auszählen Berechnung Wasserempfindlichkeit (%) = (Keimenergie 4 ml-Test) – (Keimenergie 8 ml-Test)

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Beurteilung bis 10 % 11 - 25 % 26 - 45 % über 45 %

sehr wenig wasserempfindlich wenig wasserempfindlich etwas wasserempfindlich sehr wasserempfindlich

Beispiel

4 ml-Test nach 5 Tagen 8 ml-Test nach 5 Tagen Wasserempfindlichkeit

Probe A 100 % 92 % 8% sehr wenig wasserempfindlich

Probe B 98 % 31 % 67 % sehr wasserempfindlich

Bemerkungen Krauß und Djalali fanden, dass der 4 ml-Test allein besser korrelierende Werte mit den gängigen Bestimmungen der Keimenergie liefert als der Kombinationstest 4 ml/8 ml. Auf diese Weise werden auch die manchmal auftretenden „Minus“-Werte vermieden. Der 4 ml-Test allein erlaubt aber keine Aussage über die Wasserempfindlichkeit. Literatur I.R.A. Pollock, B.H. Kirshop u. R.E. Essery, J. Inst. Brew. 60, 473 (1954) G. Krauß u. M.A. Djalali, MB 19, 287 (1966) Der Brauereitechniker 175, Nr. 10 (1965)

2.4.4

Wasseraufnahmevermögen (Quellvermögen)

Die Wasseraufnahmefähigkeit von Gerste wird durch die bei der Nachreife bzw. Keimruhe erfolgenden enzymatischen Vorgänge beeinflusst. Je enzymkräftiger eine Gerstensorte ist, umso größer das Wasseraufnahmevermögen, umso günstiger der Brauwert der Gerste. Quellstarke Braugerste kann auch am dritten Weichtag nochmals kräftig Wasser aufnehmen. Das Prinzip einer optimalen Weicharbeit geht dahin, das natürliche Wasseraufnahmevermögen einer Gerste durch ein Minimum an Wasserweichzeit für eine höchstmögliche Wasseraufnahme zum richtigen Zeitpunkt zu nützen.

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Geräte Probenteiler nach EBC

Thermostatenschrank 15 - 17 °C Dreifuß mit Siebkorb aus 1 mm Messinggewebe Weichbehälter aus Polyethylen Faltenfilter, Ø 320 mm zum Einlegen in den Siebkorb, um einer Randaustrocknung zu begegnen Waage, Genauigkeit 0,1 g Ausführung - mit Probenteiler ca. 60 g Gerstenmuster ziehen - 50 g Gerste in den Siebkorb einwiegen - nach folgendem Schema bei 15 - 17 °C weichen

Wasserweiche:

1. Tag 2. Tag 3. Tag Gesamt

6h 3h 3h 12 h

Luftweiche:

1. Tag 2. Tag 3. Tag Gesamt

18 h 21 h 21 h 60 h 72 h

Gesamtweichzeit: -

nach jeweils 24 h durch Wiegen den Weichgrad ermitteln Haftwasser von wasserempfindlichen Gersten vorher mittels Fließpapier aufnehmen, um das Ergebnis nicht zu verfälschen

Berechnung Gesamtwasser = Gesamtgewicht - Trockengewicht

Weichgrad (%) =

Gesamtwasser ⋅ 100 Gesamtgewicht

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Berechnungsbeispiel

Wassergehalt der Gerste Einweichgerste Trockengerste

A quellschwach 14,8 % 50,0 g 42,6 g

B quellkräftig 12,0 % 50,0 g 44,0 g

Gesamtgewicht nach 24 h nach 48 h nach 72 h

64,8 g 74,0 g 78,4 g

65,6 g 76,8 g 87,8 g

Gesamtwasser nach 24 h nach 48 h nach 72 h

22,2 g 31,4 g 35,8 g

21,6 g 32,8 g 43,8 g

Weichgrad nach 24 h nach 48 h nach 72 h Quellvermögen

34,3 % 42,4 % 45,7 % befriedigend

Beurteilung unter 45 % 45 - 47,5 % 47,6 - 50,0 % über 50 %

32,9 % 42,7 % 49,9 % gut

unzureichend befriedigend gut sehr gut

Literatur B.D. Hartong u. K.D. Kretschmer, BWelt 109, 1785 (1969)

2.4.5

Auswuchs (Anzahl gekeimter Körner)

Feuchte Witterung während der Endreife kann Ursache für ein Auswachsen der Körner bereits auf dem Felde sein, d.h. Blatt- und Wurzelkeime entwickeln sich, Enzymbildung findet statt; somit ist ein Stärkeverlust (Extraktverlust) und bei notwendiger Trocknung eine Verminderung der Keimfähigkeit gegeben. Schwimm- und Schnittprobe geben gewissen Aufschluss, besser lassen jedoch Färbemethoden den Grad eines versteckten Auswuchses erkennen. Zudem kann man im Malz den Anteil von Ausbleibern bzw. Gerstenrohfrucht feststellen.

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2.4.5.1

Kupfersulfat-Methode

Prinzip Sichtbarer Auswuchs ist am Wurzelkeim erkennbar und zu beanstanden. Nach Putzen der Gerste und Entfernung des Wurzelkeimes kann der sog. versteckte Auswuchs durch die nachfolgend beschriebene Färbemethode sichtbar gemacht werden. Körner mit Verdacht auf Auswuchs werden ½ - 1 min in einer 20 %igen Lösung von Kupfersulfat gekocht, 30 min in der heißen Lösung belassen und anschließend mit Wasser gespült. Der grün gefärbte Blattkeim wird deutlich sichtbar. Geräte Probenteiler nach EBC Reagenzien Kupfersulfat, 20 % Ausführung - mit Probenteiler 2 mal 100 Körner ziehen - die Körner 30 sec in der 20 %igen CuSO4-Lösung kochen - 30 min weichen lassen - mit Wasser auswaschen - Körner auf Blattkeimentwicklung prüfen Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen Sollwert Körner mit Blattkeimentwicklung ≤ 3% Bemerkungen Die Kupfersulfat-Methode erlaubt einen raschen Nachweis von Gerstenbeimischungen in Malz Literatur P - Sch, S. 126

2.4.5.2

Kochmethode

Ausführung - 100 Körner 20 min in Wasser mäßig kochen - Wasser abgießen - kaltes Wasser zugeben, einige Zeit stehen lassen

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Der hellgelbe Keimling mit dem evtl. vorhandenenen Blattkeim wird durch die durchscheinend gewordene Spelze sichtbar. Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen

2.4.5.3

Fluorescein-Dibutyrat-Methode (EBC-Methode)

Abschätzung des Anteils der vorgekeimten Gerstenkörner bei der Ernte, vor dem Einlagern ins Silo. Prinzip Der Keimbeginn zeigt sich in der Synthese von Enzymen, die mit Fluoresceindibutyrat (FDB) sichtbar gemacht werden können. Das Reagens fluoresziert in Gegenwart von Lipasen. Zum Sichtbarmachen der Enzymaktivität werden die halbierten Körner zuerst mit dem FDBReagens bedeckt und anschließend im UV-Messgerät-Sytem Carlsberg - geprüft. Eine stark gelbe Fluoreszenz ist in den Kornteilen zu sehen, wo sich die Enzymaktivität entfaltet hat Geräte Carlsberg Seed Fixation System, bestehend aus Presse, mit Schablone und Abschleifvorrichtung (Danbrew Consult Ltd., Rahbeks Allé 21, DK-1801 Copenhagen V, Dänemark).

„Clay“-Blöcke (Danbrew Consult Ltd.) Gerät zur Messung der Malzlösung (Malt Modification Analyser) System Carlsberg (Danbrew Consult Ltd.) mit Gelbfilter Reagenzien Fluoresceindibutyrat (FDB) in 50 : 50 % (v/v) Aceton: H2O Stammlösung, Fluoresceindibutyrat (Serva, BRD) 0,1 % (m/v): 200 mg FDB in 200 ml analysereinem Aceton lösen. Lösung in brauner Glasflasche bei Zimmertemperatur aufbewahren (mehrere Monate haltbar)

Färbelösung, Fluoresceindibutyrat 0,05 % [ 50 : 50 % (v/v) Stammlösung: H2O]: Unter ständigem Rühren 50 ml der Stammlösung zu 50 ml H2O zufügen. Die Lösung ist 1 Tag haltbar. Ausführung Probenvorbereitung - Gerstenprobe auf 600 Körner probeteilen - mit Schablone 3 x 150 Körner entnehmen

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Durchführung Fixieren und Abschleifen - 3 Blöcke zu 150 Kornhälften vorbereiten - 150 Körner mittels Schablone in die Pressform bringen - Körner mit Hilfe der Presse bis etwa zur Hälfte in den Clay-Block eindrücken - Körner bis auf die Hälfte ihrer Dicke mit Schleifscheibe oder Bandschleifer abschleifen

Färbung - Halbkörner mit einer Pipette mit Dibutyratlösung übergießen - Block während 10 min bei Zimmertemperatur stehen lassen Prüfung - Block in Malt Modification Analyser mit Gelbfilter bringen und UV-Lampe einschalten - die gekeimten Körner sind an der starken, gelben Fluoreszenz des Endosperms neben dem Embryo zu erkennen, ungekeimte Körner geben keine Fluoreszenz, können aber weiße Zonen aufweisen Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen Genauigkeit

Bei Mittelwert von 1,8 Bei Mittelwert von 7,0

r 1,33 2,84

R 1,75 4,15

Die Werte für Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit stammen aus einem EBC-Ringversuch mit 13 Laboratorien. Literatur S. Aastrup, G.C. Gibbons und L. Munck, Carlsberg Res. Commun., 46, 77 (1981) F. Heltved, S. Aastrup, O. Jensen, G.C. Gibbons und L. Munck, Carlsberg Res. Commun., 47, 291 (1982) S. Aa. Jensen und F. Heltved, Carlsberg Res. Commun., 48, 1 (1983) S. Aa. Jensen und S. Aastrup, Cerevisia, 10, 113 (1985) A - EBC, D 47

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2.4.5.4

Methylenblau-Methode (EBC-Methode)

Abschätzung des Anteils der vorgekeimten Gerstenkörner bei der Ernte, vor dem Einlagern ins Silo. Prinzip Eine Methylenblaulösung dringt in das bei gekeimten Körnern teilweise gelöste Endosperm ein. In nicht gekeimten Körnern nimmt nur der Embryo den Farbstoff auf. Geräte Kornzähler

Bandschleifmaschine Sandpapier, Nr. 80 Glasplatten, 7 x 7 cm, 2 mm dick Pinsel Fön Reagenzien Methylenblaulösung (C.I. 52015, Merck 1287): 10 g/l in Alkohol 96 % (v/v)

Durchsichtiger Leim, Zweikomponentenkleber (Araldit rapid) oder durchscheinendes Kunstharz Ausführung - 2 Muster von 100 Körnern abzählen - mit einem Spatel eine etwa 1 mm dicke Schicht von Leim oder Kunstharz auf 2 Glasplatten ausstreichen - auf jede Platte etwa 100 Körner ausbreiten und in die Leimschicht eindrücken - Kleber durch Erwärmen auf etwa 50 °C zum Aushärten bringen - mit der Bandschleifmaschine ein Viertel der Korndicke abtragen - die Platten während 30 min in der Methylenblaulösung weichen und im Trockenschrank bei knapp 50 °C oder unter dem Fön trocknen lassen - mit Bandschleifer noch einmal ein Viertel der Korndicke abnehmen - das Mehl mit dem Pinsel entfernen Berechnung Auf jeder Platte die gekeimten Körner, deren Endosperm teilweise oder ganz blau gefärbt ist, zählen. Mittel der beiden Ergebnisse berechnen Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen

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Genauigkeit

Bei Mittelwert von 2,3 Bei Mittelwert von 7,3

r 1,61 2,73

R 2,36 6,38

Die Werte für Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit stammen aus einem EBC-Ringversuch mit 13 Labors. Literatur

1. 2. 3.

A - EBC, D 49 M. Baumer, O. Großmann, H. Miedaner und H. Graf: Kornanomalien bei Braugerste – Begriffsbestimmungen und Bewertung, Bwelt 138, Nr. 33-34, S. 1496-1502 M. Baumer, O. Großmann, H. Miedaner und H. Graf: Kornanomalien bei Braugerste – Begriffsbestimmungen und Bewertung, MBWiss 51, Heft 11/12, S. 176-188 (1998)

2.4.6

Aufgeplatzte Körner (Premalting)

Prinzip

Der Nachweis der geplatzten Körner beruht auf der Iod-Stärke-Reaktion. Die in den Rissen ungeschützt gelagerten Stärkekörner färben sich mit Iod intensiv blau. Die angefärbten Risse sind dadurch leicht zu erkennen. (siehe 2.2.7) Geräte

Transparente Plastikbeutel Reagenzien

Iodlösung 0,02 N Ausführung -

200 Gerstenkörner oder ca. 8 g im Plastikbeutel mit etwa 20 ml Iodlösung versetzen und schütteln, so dass alle Körner benetzt sind nach 1 min Einwirkungszeit die überschüssige Iodlösung entfernen nach einer weiteren Minute Körner gegen einen weißen Hintergrund auszählen

Dokumentation

Zur Dokumentation werden die Körner schonend bei 30 °C getrocknet Angabe der Ergebnisse

In % ohne Dezimalen Normwerte

Die Stoßgrenze wurde mit > 2 % festgelegt Literatur

1. S. Hoffmann und G. Zanker, BWelt 133, 583 (1993) 2. M. Baumer, O. Großmann, H. Miedaner und H. Graf: Kornanomalien bei Braugerste – Begriffsbestimmungen und Bewertung, Bwelt 138, Nr. 33-34, S. 1496-1502 3. M. Baumer, O. Großmann, H. Miedaner und H. Graf: Kornanomalien bei Braugerste – Begriffsbestimmungen und Bewertung, MBWiss 51, Heft 11/12, S. 176-188 (1998) Seite 164 von 327

2.5

Chemisch-technische Untersuchungen

2.5.1

Wasser

Der Wassergehalt ist für die Lagerfähigkeit von Getreide von Bedeutung. Günstig sind Wassergehalte unter 14 %, besser unter 12 %.

2.5.1.1

Trockenschrank-Methode (EBC-Methode)

Prinzip Die Ermittlung des Wassergehaltes in der Gerste erfolgt nach ISO 712, 1985, d.h. Gerstenschrot wird bei definierter Temperatur innerhalb einer festgelegten Zeit in einem elektrisch beheizten Lufttrockenschrank getrocknet. Der Wassergehalt wird durch Differenzwägung ermittelt. Bei Gersten über 17 % Wassergehalt muss eine Vortrocknung der ganzen Körner erfolgen. Die Methode ist für Malz nicht geeignet. Geräte Probenteiler nach EBC

DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Analysenwaage, Genauigkeit 0,001 g Trockenschrank, Temperatur im Trockenschrank 132 ± 2 °C während 2 h. Der Trockenschrank soll in einem Raum stehen, in welchem keine Wasserverdunstung stattfindet. Empfohlen werden elektrisch beheizte Lufttrockenschränke mit gleichmäßiger Verteilung der Heizkörper. Die Tragflächen sollen aus 3 - 5 mm dicken, gelochten Metallplatten bestehen und eine ebene Oberfläche besitzen, um eine gute Wärmeübertragung auf die Trockengefäße zu ermöglichen. Die Temperatur des auf 132 °C aufgeheizten Trockenschrankes muss nach Einbringen der maximal möglichen Zahl von Trockenschalen mindestens innerhalb von 45 min, besser innerhalb von 30 min wieder erreicht werden. Kontrolle der Heizleistung eines Trockenschrankes: Die Heizleistung gilt als befriedigend, wenn der Wassergehalt von käuflichem Hartweizengrieß, Korngröße ≤1 mm, ermittelt nach 2 h Trocknung bei 132 ± 2 °C, sich um nicht mehr als 0,15 g bezogen auf 100 g Probe von dem nach weiterer einstündiger Trocknung unterscheidet. Der Trockenschrank muss dabei mit der maximal aufnahmefähigen Zahl von Trockenschalen beschickt werden. Trockenschalen Die Schalen sollten aus Metall bestehen und mit einem gut abdichtenden Deckel versehen sein. Der Durchmesser soll ungefähr 50 mm, die Höhe nicht mehr als 20 mm betragen.

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Exsikkator Die Abkühlzeit im Exsikkator soll mindestens 30 min betragen. Als Trocknungsmittel eignet sich Silicagel mit einem Indikator oder vergleichbares. Ausführung - mit Probenteiler ca. 30 g Gerste ziehen - in einen Becher schroten und gut durchmischen - in tariertes Wägegefäß ca. 5 g einbringen, mit Deckel verschließen und auf 0,001 g genau wiegen (m0) - Trockenschale offen mit untergelegtem Deckel in den vorgeheizten Trockenschrank stellen - 2 h bei 132 ± 2 °C trocknen, Startzeit ist hierbei, wenn die Temperatur des Trockenschrankes wieder 132 ± 2 °C erreicht hat - danach Schalen verschließen, aus dem Trockenschrank nehmen und im Exsikkator mindestens 30 min abkühlen - Schale auf 0,001 g genau zurückwiegen (m1) - wird ein höherer Wassergehalt als 17 % gefunden, Vermahlung und Feuchtigkeitsbestimmung nach Vortrocknen der ganzen Körner vornehmen - dazu ca. 6 g nicht geschrotete Gerste in austarierte Trockenschale auf 0,001 g genau einwiegen (m2) - 10 min (ohne Deckel) in Trockenschrank bei 132 ± 2 °C trocknen - mindestens 2 h offen (nicht im Exsikkator) abkühlen lassen - auf 0,001 g zurückwiegen (m3) - schroten und weiterverfahren wie bei nicht vorgetrockneter Gerste Berechnung

Wassergeha lt (%) =

m0 − m1 ⋅ 100 m0

m0 = Einwaage vor dem Trocknen m1 = Auswaage nach dem Trocknen Wurde vorgetrocknet, so errechnet sich der Wassergehalt der Gerste wie folgt:

 m ⋅m Wassergehalt (%) = 100 ⋅  1 − 1 3 m0 ⋅ m 2 

  

m2 = Einwaage vor dem Vortrocknen m3 = Auswaage nach dem Vortrocknen

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Berechnungsbeispiel Trockenschale mit Gerstengewicht vor dem Trocknen Trockenschale leer Eingewogenes Gerstenschrot Trockenschale mit Gerstenschrot nach dem Trocknen Wasserverlust (m0 - m1)

Wassergehalt =

25,4222 g 20,2111 g 5,2111 g 24,8242 g 0,5980 g

0,5980 ⋅ 100 = 11.5 % 5,2111

Die Gerste enthält 11,5 % Wasser und 88,5 % Trockensubstanz Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Wassergehalt, % 11 - 13 21,7

r 0,14 0,27

R 0,75 2,6

Normwerte < 14 % Grenzwerte 10 - 20 % Literatur A - EBC, Nachtrag, MBWiss 48, 199 (1995) ISO 712, 1985 (Cereals and ceral products. Determinations of moisture content)

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2.5.1.2

Schnellmethoden

2.5.1.2.1

Infrarot-Trocknung

Prinzip Das klassische Verfahren durch Trocknen im Trockenschrank ist sehr zeitaufwendig. Durch Trocknen mit Infrarotstrahlen lässt sich die Trockenzeit bedeutend verkürzen, da die Infrarotstrahlung unmittelbar in die zu trocknende Gerste eindringt und einen Teil der in ihr enthaltenen Energie abgibt, wodurch sich der bestrahlte Körper erwärmt. Bei Infrarot-Trocknern ist eine regelbare Wärmequelle mit einer elektronischen Waage verbunden. Der beim Trocknen auftretende Masseverlust wird von der Waage kontinuierlich registriert. Die Geräte sind mit einem eingebauten Mikroprozessor ausgestattet und lassen sich mit zuvor empirisch ermittelten optimalen Trocknungsbedingungen programmieren. Geräte Mikroprozessor-gesteuerter Infrarot-Trockner mit elektronischer Waage Hersteller und Vertrieb: z.B. Fa. Sartorius; Fa. Pfeuffer Ausführung Gemäß Herstellerangabe Berechnung Der Wassergehalt wird vom Gerät über eine Differenzwägung vollautomatisch ermittelt. Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit r = 0,35; Vkr = 0,9 % Literatur W. Hagen und F. Drawert, BWiss 40, 240 (1987)

2.5.1.2.2

Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR)

Prinzip, Ausführung und Angaben zur Analysengenauigkeit siehe 2.5.2.3

2.5.1.2.3

Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT)

Prinzip, Ausführung und Angaben zur Analysengenauigkeit siehe 2.5.2.4

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2.5.1.2.4

Mikrowellen-Trocknung

Prinzip Die Probe wird auf der Waagschale direkt im Mikrowellenprobenraum erwärmt. Das verdampfte Wasser wird durch ein Gebläse abgesaugt. Um den Wägevorgang nicht zu stark zu stören, wird die Probe durch eine poröse Abdeckung vor der Gasströmung geschützt. Die Gewichtsänderung wird direkt erfasst und nach Erreichung einer Konstanz abgebrochen und ausgewertet. Bei der Variante der Mikrowellen-Vakuum-Trocknung können durch Erniedrigung der Verdampfungstemperatur eine schonendere Trocknung erreicht und durch permanente Rotation der Proben Zersetzungen und Verbrennungen verhindert werden. Geräte Mikroprozessor-gesteuerter Mikrowellen- oder Mikrowellen-Vakuum-Trockner mit elektronischer Waage Hersteller und Vertrieb: z.B. MLS Mikrowellen-Labor-Systeme, Auenweg 37, 88299 Leutkirch Ausführung Gemäß Herstellerangabe Berechnung Der Wassergehalt wird vom Gerät über eine Differenzwägung vollautomatisch ermittelt. Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit r = 0,13 % (Mikrowellen-Vakuum-Trocknung)

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2.5.1.2.5

Kapazitätswert

Prinzip Messung des elektrischen Kapazitätswertes der unvermahlenen Messgutprobe. Die Geräte enthalten drei Sensoren: 1. Kapazität Die Feuchtigkeit in einer Probe absorbiert die elektrische Energie zwischen den Wänden des Probenbehälters. Das elektrische Signal, die „Kapazität“, erhöht sich mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Probe und der Probengröße. 2. Schwingwaage Die Schwingwaage benutzt eine Frequenzmessung zur Ermittlung der Masse. 3. Temperaturkorrektur Die Kapazität der Probe erhöht sich mit der Temperatur. Ein Thermistortemperaturfühler ist im Probenbehälter eingebaut. Der Mikroprozessor führt eine automatische Korrektur des Feuchtegehaltes durch. Geräte Schnellfeuchtigkeitsmesser der Sinar Baureihe, Fa. Perstorp Analytical oder vergleichbare Ausführung Gemäß Herstellerangabe Genauigkeit Angaben zur Genauigkeit der Messgeräte laut Hersteller.

2.5.1.2.6

Leitfähigkeitsmessung

Prinzip Messung des elektrischen Widerstandes der zermahlenen und gepressten Messgutprobe. Geräte HOH-Express und HE-Baureihe der Fa. Pfeuffer oder vergleichbare Ausführung Gemäß Herstellerangabe Genauigkeit Es sind Feuchtigkeitsschnellbestimmungsgeräte mit unterschiedlicher Genauigkeit im Handel. Angaben zur Genauigkeit und Eichfähigkeit der Messgeräte laut Hersteller.

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2.5.2

Stickstoff (Roheiweiß)

Der Stickstoffgehalt der Braugerste spielt für die Bierherstellung eine wesentliche Rolle. Eiweißreiche Gersten lassen sich schwieriger und mit höherem Mälzungsschwand verarbeiten. Eiweißarme Gersten sind besonders für helle Biere erwünscht. Die Zunahme des Eiweißgehaltes geht mit einer Verminderung des Extraktgehaltes einher.

2.5.2.1

Methode Kjeldahl (EBC-Methode)

Prinzip Die Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl wird in folgende Schritte eingeteilt: a) Aufschluss der Probe (Oxidation der Substanz zu H2O, CO2, NH3) b) Destillation (Überdestillieren des NH3 in eine Borsäurelösung) c) Titration (Ermittlung der nach der Destillation in der Vorlage vorhandenen Menge an NH3) Chemismus a) Aufschluss → 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 b) (NH4)2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 NH3 + 2 H2O b) 3 NH3 + H3BO3 → (NH4)3BO3 c) 2 (NH4)3BO3 + 3 H2SO4 → 3 (NH4)2SO4 + 2 H3BO3 Geräte Kjeldahl-Aufschlussapparatur mit Absaugrohr

Kjeldahl-Kolben, 500 ml Kjeldahl-Destillationsapparatur nach Rhodin Erlenmeyerkolben, 250 ml Analysenwaage, Genauigkeit 0,1 mg DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Reagenzien Schwefelsäure, 98 %, stickstofffrei

Reaktionsgemisch (K2SO4 + CuSO4 · 5 H2O + TiO2 = 100 + 3 + 3) (das angegebene Reaktionsgemisch ist weniger toxisch und abwasserbelastend als das früher gebräuchliche Selen-Reaktionsgemisch; dafür sind etwas längere Aufschlusszeiten in Kauf zu nehmen)

Natronlauge, 33 %mas (d = 1,36) Zink, granuliert Borsäurelösung, 20 g/l Schwefelsäure 0,1 N oder Salzsäure 0,1 N

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Bromkresolgrün-Indikator: 0,1 g Bromkresolgrün in 100 ml Ethanol (96 %) lösen, 0,1 g Methylrot in 100 ml Ethanol (96 %) lösen. Beide Lösungen im Verhältnis 10 + 4 mischen. Der Indikator ist im sauren Bereich rosa, im neutralen Bereich grau und im alkalischen Bereich blau. Alternativ: Mischindikator: 0,1 g Methylrot + 0,05 g Methylenblau in 100 ml Ethanol (96 %) lösen Der Indikator ist im sauren Bereich violett, im alkalischen Bereich grün. Acetanilid p.a., vakuumgetrocknet bei 80 °C Saccharose p.a. Ausführung - von dem für die Wassergehaltsbestimmung vorbereitetem Schrot 2 Proben von ca. 1,0 bis 1,5 g entnehmen, rasch und genau auf 0,001 g wiegen und in trockene Kjeldahl-Kolben überführen (bei Eiweißgehalten über 15 % muss die Einwaage vermindert werden) - ca. 10 g Reaktionsgemisch zugeben und gut mischen - 20 ml konz. Schwefelsäure unter Drehen des Kolbens zulaufen lassen, mischen - Kolben in Aufschlussapparatur bringen, zunächst schwach erhitzen bis Schäumen nachlässt, dann kräftig, bis die braune Farbe in hellgrün übergeht, anschließend noch 30 min - abkühlen lassen und mit ca. 250 ml H2O stufenweise unter laufendem Umschwenken verdünnen - mit 70 ml konz. Natronlauge vorsichtig unterschichten - einige Körnchen Zink gegen Siedeverzug zugeben - Kolben mit Destillationsapparatur dicht verbinden, vorsichtig umschütteln, sofort zum Sieden erhitzen und den gebildeten Ammoniak in eine vorbereitete Vorlage mit 25 ml Borsäurelösung und 0,5 ml Indikatorlösung destillieren (Destillationsrohr eintauchen lassen) - sind ca. 150 ml überdestilliert, Kolben mit Vorlage etwas tiefer stellen, damit das Destillationsrohr nicht mehr eintaucht - weiter destillieren bis ca. 180 ml Destillat in der Vorlage sind, Destillationsrohr mit H2O nachspülen und Destillation beenden - mit 0,1 N Säure bis zum Umschlag des Indikators nach grau (violett bei Mischindikator) titrieren Blindversuch - zur Erfassung der in den Reagenzien eventuell vorhandenen N-Verbindungen ReagenzienBlindwert unter Zusatz von 1,000 g Saccharose anstelle der Probe nach der gleichen Methode bestimmen

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Kontrolle der Methode - 2 Proben zu je 0,200 g Acetanilid einwiegen und 1,000 g Saccharose zusetzen - Aufschluss, Destillation, Titration wie vorher beschrieben durchführen - aus dem Ergebnis unter Berücksichtigung des Blindwertes den prozentualen Stickstoffgehalt des Acetanilides berechnen Die Wiederfindungsrate sollte 99,5 bis 100,5 % des vorhandenen Stickstoffgehaltes von 10,36 % betragen. Berechnung

Stickstoff in TrS (%) = H B E F W

(H − B) ⋅ 14 ⋅F E ⋅ (100 − W )

= verbrauchte ml 0,1 N Säure im Hauptversuch = verbrauchte ml 0,1 N Säure im Blindversuch = Einwaage in g = Faktor der 0,1 N Säure = Wassergehalt in %

Berechnungsbeispiel Wassergehalt der Gerste: Einwaage: Titrationswert (- Blindwert):

Stickstoff in TrS (%) =

12,8 % 1,0230 g 10,7 ml

10,7 ⋅ 14 = 1,68 % 1,0230 ⋅ 87,2

Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Umrechnung auf Roheiweiß Stickstoff in TrS · 6,25

Beispiel 1,68 · 6,25 = 10,5 % Roheiweiß in TrS Der Faktor 6,25 ergibt sich aus dem durchschnittlichen N-Gehalt der Gerstenproteine von 16%. Dieser Umrechnungsfaktor gilt im brauereitechnischen Bereich auch für Weizen (1). Genauigkeit Stickstoff in TrS: r = 0,04; R = 0,10

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Normwerte Da der Eiweißgehalt abhängig ist von Sorte, Düngung und Witterungsverhältnissen, können Normalwerte nur unter Vorbehalt angegeben werden. Gute Braugersten sollten 10 - 11 % Roheiweiß haben. Grenzwerte: 8,5 - 14,0 % in TrS Mittelwerte: 10,5 - 11,5 % in TrS Bemerkungen Neben der oben beschriebenen klassischen Kjeldahl-Methode werden eine Reihe von halb- oder vollautomatischen Kjeldahl-Verfahren (z.B. Kjeltec der Fa. Tecator; Kjelfoss der Fa. Foss Electric; Fa. Büchi usw.) in der Praxis eingesetzt, die in der Genauigkeit dem klassischen Verfahren ebenbürtig sind. Literatur 1. Tgztg. Brauerei 69, 245 (1972) A-EBC

2.5.2.2

Verbrennungsmethode nach Dumas (EBC-Methode)

Bestimmung des Gesamtstickstoffs in Cerealien und Malz Prinzip Nach Verbrennung der Probe in Sauerstoffatmosphäre bei ca. 1000 °C werden die entstandenen Stickoxide zu N2 reduziert und nach Abtrennung anderer Verbrennungsprodukte über einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor gemessen. Methode Die zu untersuchende Substanz wird in einem Verbrennungsrohr in mit Sauerstoff angereicherter CO2- oder Helium-Atmosphäre verbrannt, wobei die gasförmigen Zersetzungsprodukte in einem geschlossenen System anfallen. Das entstehende Verbrennungsgas wird in einem nachgeschalteten Verbrennungsrohr mit einem Katalysator quantitativ umgesetzt. Die sich bildenden Stickoxide werden zu elementarem Stickstoff reduziert, wobei gleichzeitig überschüssiger Sauerstoff absorbiert wird. Das bei der Verbrennung entstehende Wasser wird über ein Kühl- und Trocknungssystem ausgeschieden. Die die Bestimmung störenden Substanzen, wie zum Beispiel flüchtige Halogen- und Schwefelverbindungen, werden an geeigneten Adsorbentien, wie Bleichromat, Quarz- und Silberwolle, aus dem Gasstrom entfernt. Das so entstandene Mischgas wird nun gegen das Referenzgas in einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor vermessen und mit dem entstehenden Messintegral der Stickstoffgehalt der Probe bestimmt.

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Geräte Stickstoffanalysator nach dem Verbrennungsprinzip von Dumas z.B. macro-N (Hersteller: Elementar Analysensysteme, Postfach 1502, 63405 Hanau) oder vergleichbare

Analysenwaage, Genauigkeit 0,1 mg DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Reagenzien Kohlendioxid, Reinheit 99,995 %

Sauerstoff, Reinheit 99,995 % Helium, N2-frei, Reinheit 99,99 % Sonstige Reagenzien nach Geräteherstellervorschrift Asparaginsäure oder Ethylendiamintetraessigsäure, p.a. (zur Kalibrierung des Gerätes) Ausführung - ca. 20 g Probe schroten (für Wassergehalts- und Stickstoffbestimmung) - eine gemäß Gerätehersteller geeignete Menge Feinschrot auf 0,001 g einwiegen und nach Betriebsanleitung weiterverfahren - zur Überprüfung des Gerätes eine Serie von 10 Bestimmungen durchführen - der Variationskoeffizient muss unter 2 % liegen Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Genauigkeit Stickstoff i. TrS. %: r = 0,063; R = 0,116 Bemerkungen Die Genauigkeit der Bestimmung kann mit einer Serie von je 10 Bestimmungen des Stickstoffs in Nicotinsäure und Lysin · HCl nachgewiesen werden. Der Mittelwert muss ± 0,15 % abs. des theoretischen Wertes betragen, mit einer Standardabweichung ≤ 0,15. Lysin · HCl kann durch Tryptophan ersetzt werden. Die Resultate nach der Verbrennungsmethode, die in der Regel höher ausfallen, lassen sich auf die Werte nach Kjeldahl zurückrechnen. Dazu müssen für jede Probenmatrix die jeweiligen Umrechnungsfaktoren Verbrennungsmethode → Kjeldahl ermittelt werden. Literatur Elementar Analysensysteme. Nr. B 002 D Applikationsnotiz S. Donhauser, E. Geiger und F. Briem, BWelt 132, 400 (1992) A-EBC, Nachtrag, MBWiss 49, 329 (1996)

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2.5.2.3

Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR) (EBC-Methode)

Prinzip Eine physikalische Methode zur Bestimmung von Getreideinhaltsstoffen stellt die Reflektionsmessung im Nah-Infrarotbereich (NIR) dar. Sie beruht auf der Tatsache, dass verschiedene Substanzen, wie z.B. Stickstoff, im Wellenlängenbereich von etwa 800 - 2500 nm typische Absorptions- bzw. Reflektionsspektren besitzen. Licht definierter Wellenlänge wird auf die (vermahlene) Probe in einer Messzelle gelenkt und diffus reflektiert. Detektoren messen die Intensität des zurückgeworfenen Lichtes. Anhand der gemessenen Absorption wird im integrierten Rechner der Gehalt an Protein errechnet. Um diese Berechnungen ausführen zu können, muss der NIR-Spektrometer für das jeweilige Produkt (z.B. Gerste, Weizen, Gerstenmalz, Weizenmalz) sowie für jeden Inhaltsstoff (hier: Protein) gesondert kalibriert werden. Die Kalibrierung entsteht durch Aufnahme von Spektralinformationen von Mustern. Der Proteingehalt der einzelnen Muster wird durch eine Referenzmethode, beispielsweise mit der Kjeldahl-Methode chemisch bestimmt und mit der jeweiligen Spektralinformation in Bezug gesetzt. Durch Vergleich der Spektralinformation der zu messenden Probe mit den Kalibriermustern wird der Proteingehalt ermittelt. Da jahrgangsbedingte Veränderungen im Getreidekorn Angleichungen der Spektralinformationen zu den chemisch ermittelten Daten notwendig machen, muss die Kalibrierung überprüft und angepasst werden. Die Gerätehersteller liefern in der Regel eine Standardkalibrierung mit. Vorteil der Methode sind die Geschwindigkeit (2-3 min/Probe) und der Verzicht auf Chemikalien. Gegebenenfalls ist ein definiertes Vermahlen der Probe vor der Messung notwendig, ein Einwiegen der Probe ist nicht erforderlich. Bei der neuen Generation von NIR-Geräten entfällt die Vermahlung. Die Genauigkeit der Messwerte ist von der Qualität der Kalibrierung abhängig. Dabei sind Standardabweichungen von 0,1 % erreichbar. Geräte Perten Instruments; Bran + Luebbe oder vergleichbare Ausführung - gemäß Herstellerangaben verfahren Kalibrierung - mit mindestens 50, besser 100 Proben von bekanntem Wasser- und Stickstoffgehalt, deren Konzentration den zu erwartenden Bereich abdeckt, kalibrieren - die Kalibrierung mit mindestens 20 unabhängigen Proben überprüfen Literatur Ph.C. Williams, Am. Ass. Cer. Chem. Juli/August 561 (1975) A-EBC, Nachtrag, MBWiss 49, 249 (1996)

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2.5.2.4

Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT) (EBC-Methode)

Prinzip Im Gegensatz zur NIR-Methode werden bei der neueren NIT-Methode die durch die Probe hindurchgehenden Strahlen erfasst. Bei dieser Technik werden die Proben ohne jegliche Vorbehandlung gemessen, womit eine große Fehlerquelle ausgeschaltet wird. Die große Probenmenge von ca. 300 g führt zu hohen Messgenauigkeiten. Gemessen wird meist im Wellenlängenbereich von 850-1050 nm. Die Kalibrierarbeit und die Errechnung des Gehalts der jeweiligen Inhaltsstoffe der Probe geschieht analog zur NIR-Methode. Für die Erstellung der Kalibrierungen kann spezielle Software auf Personal-Computer eingesetzt werden, welche die in den NIT-Geräten erzeugten und abgelegten Datenstrukturen für die Berechnung zugrundelegt. Vorteil der Methode sind die Geschwindigkeit (ca. 45 sec) und der Verzicht auf Chemikalien. Geräte Infratec 1221, 1225 oder 1226 der Fa. Perstorp Analytical; Grainspec der Fa. Foss Electric oder vergleichbare Ausführung gemäß Herstellerangaben verfahren Kalibrierung siehe 2.5.2.3 Genauigkeit Vergleich Nahinfrarot-Spektroskopie - Chemische Analyse (Gerste)

Vergleichsprobenanzahl (1) Vergleichsprobenanzahl (2) Korrelation NIT - chem. Analyse (1) Korrelation NIT - chem. Analyse (2) Bereich chem. Analyse mittl. Abweichung NIT - chem.Analyse max. Abweichung NIT - chem. Analyse Referenzmethode MEBAK

Wasser g/100 g 46 179 0,94 0,98 9,0 – 16,0 0,22 0,4 2.5.1.1

Rohprotein g/100 g TrS 46 179 0,96 0,97 7,5 – 15,0 0,21 0,4 2.5.2.1

Extraktvorhersage 46 0,85 2.5.3.1

β-Glucan 46 0,89 2.5.7

In einer Ringanalyse der EBC 1995 mit 4 Gersten wurden folgende Daten ermittelt: Wassergehalt (7 Teilnehmer) zwischen 12,7 - 15,8 %: r = 0,3; R = 1,5 Stickstoffgehalt (19 Teilnehmer) zwischen 1,57 - 2,14 %: r = 0,1; R = 0,3

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Literatur BWelt 129, 1666 (1989) W. Stempfl, F. Briem, D. Nast, W. Birk und M. Tavera, BWelt 136, 807 (1996) A-EBC, Nachtrag, MBWiss 49, 249 (1996)

2.5.2.5

Weitere Methoden

Neben den genannten Methoden sind diverse Schnellmethoden im Gebrauch, welche mit ausreichender Gleichwertigkeit und Reproduzierbarkeit bezogen auf die Kjeldahl-Methode eine rasche Überprüfung und Abfertigung der angelieferten Gerstenpartien gestatten. Beim Udy-Protein-Analyzer handelt es sich um eine Farbbindungsmethode. Der bei der Reaktion gebildete Farbstoff-Eiweißkomplex wird durch Filtration abgetrennt und die Farbintensität des Filtrates kolorimetrisch bestimmt. Dauer der Untersuchung ca. 5 min. Aus einer Tabelle kann der lufttrockene Roheiweißgehalt der Gerste abgelesen werden. Bei einigen Schnellmethoden wird beim Aufschluss der Probe zum Reaktionsgemisch Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid oder Perchlorsäure gegeben. Die Ammoniakbestimmung wird auch kolorimetrisch oder mit ionenselektiven Elektroden durchgeführt. Literatur J. Frank, E. Mikschik und W. Lidauer, Mitt.Gärungsgew. (Wien) 23, 105 (1969) W. Lidauer, Mühlenmarkt 71, 1173 (1970) W. Lidauer, BWiss. 25, 153 (1972)

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2.5.3

Extrakt

Die Methode der Kleinmälzung nach einem standardisierten Verfahren besitzt eine wesentlich bessere Aussagekraft als die analytische Ermittlung des Extraktes.

2.5.3.1

Kleinmälzung

Zur Vorhersage des Extraktgehaltes und Vorausbestimmung der Verarbeitbarkeit und des Brauwertes einer Gerste wurde am 6. April 1971 von der MEBAK ein Kleinmälzungsverfahren als Standardverfahren genehmigt und verabschiedet. Arbeitsschema der Standard-Kleinmälzung 1. Verarbeitung je Charge 1 kg lufttrockene Gerste 2. Es darf nur Vollgerste - 2,8 + 2,5 mm Siebblech - verwendet werden. Ausputz ist auszusortieren. Das Verarbeitungsgewicht von 1 kg ist nach Entfernung der Fremdstoffe durch Aufwiegen mit Vollgerste sicherzustellen. 3. Es ist eine kombinierte Nass/Trockenweiche durchzuführen. Wasser- und Lufttemperatur hierbei 14 ± 0,1 °C. Weichzeit 72 h. Der Weichgrad ist auf 45 % einzustellen. 4. Weichschema 1. Tag 5 h Nassweiche 19 h Trockenweiche 2. Tag 4 h Nassweiche 20 h Trockenweiche 3. Tag Nassweiche bis Weichgrad von 44,5 % (der durch Wägung festgestellte Weichgrad muss dabei 45,5 % betragen, da mit 1 % Haftwasser gerechnet wird) Rest des Tages Trockenweiche Stellt sich nach 48 h Gesamtweichzeit beim Wiegen der Probe heraus, dass die Gerstenpartie eine dritte Nassweichperiode nicht mehr verträgt, ist der Weichgrad von 45 % durch Spritzen einzustellen.

5. Als Keimverfahren sind „stille“ oder pneumatische Verfahren zugelassen. Keimdauer: 4 Tage Temperatur der befeuchteten Keimluft: 14 ± 0,1 °C Haufentemperatur: 14,5 ± 0,5 °C (gleichbleibend) Relative Feuchte der Keimluft: Bei stiller Keimung: 95 - 98 % Bei pneumatischer Keimung: Übersättigung 6. Wenden des Keimgutes: Bei „stiller“ Keimung: Täglich 1 - 2 mal Bei Trommelmälzerei: Wendehäufigkeit angeben 7. Der Wassergehalt des Grünmalzes muss bei Darrbeginn 45 - 45,5 % betragen.

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8. Darrschema Schwelken: 16 h bei 50 °C (H2O < 10 %) 1 h bei 60 °C 1 h bei 70 °C 5 h bei 80 °C Die Aufheizzeit ist in den Zeitangaben mit eingeschlossen. Temperaturen sind unter der Horde zu messen. Temperaturtoleranz: ± 1 °C. Das Darren mit schwefelhaltiger Luft ist nicht zulässig. 9. Malzputzen derart, dass ohne Spelzenbeschädigung alle Keime sorgfältig entfernt werden. 10. Gesamte Mälzungsdauer: Weichzeit: 72 h 3 Tage Keimzeit: 96 h 4 Tage Darrzeit: 23 h ca. 1 Tag Gesamtdauer: 191 h ca. 8 Tage Folgende Systeme sind in Anwendung: 1. System Heil, VLB Berlin (1) 2. System Weihenstephan (1) 3. Weihenstephaner Klimakammer für Weichen und Keimen (1) 4. Trommelmälzerei des Österreichischen Getränkeinstitutes (2) Literatur 1. D. Kuhn, BWiss. 7, 238 (1971) 2. Mitt. Gärungsgew. (Wien) 7, 32 (1953)

2.5.3.2

Extraktbestimmung mittels Malzauszug

Unter dem Begriff Gerstenextrakt versteht man alle jene Gersteninhaltsstoffe, die sich unter definierten Bedingungen beim Maischen lösen. Zwischen dem Extraktgehalt der Gerste und dem des daraus hergestellten Malzes können bei Verarbeitung sortenreiner Partien innerbetriebliche Relationen aufgestellt werden. Die Bestimmung des Extraktgehaltes der Gerste erfolgt am besten mit Hilfe eines Malzauszuges. Bei ausschließlicher Verwendung von derzeit erhältlichen Enzympräparaten anstelle eines Malzauszuges zum Maischen von Gerstenschrot lässt sich erfahrungsgemäß kein ausreichender Stoffabbau erzielen. Aus diesem Grund resultieren dabei in der Regel zu niedrige Extraktwerte. Außerdem sind die bisher erhältlichen Enzympräparate zu wenig standardisiert.

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Geräte DFLU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Maischbad Sandbad Analysenwaage Pyknometer oder anderes geeignetes Dichtemessgerät Ausführung Herstellung des Malzauszuges - 50 g Malz-Feinschrot mit 250 ml H2O ansetzen - 2 h im Maischbad bei 20 °C rühren, anschließend filtrieren - im Filtrat Gewichtsverhältnis sL20/20 °C bestimmen und gemäß Tafel I von Goldiner-KlemannKämpf GV-% entnehmen (für ausgeschiedenes Eiweiß 0,09 % abziehen)

Extraktbestimmung - 25 g Gerstenfeinschrot mit 25 ml Malzauszug (s. oben) und 50 ml H2O im Maischbecher vermischen und über Nacht stehen lassen - anderntags Maische auf dem Sandbad zum Kochen bringen und 10 min sieden lassen unter ständigem Ersatz des verdampften Wassers (oder Rückflusskühler) - abkühlen auf 50 °C - 75 ml Malzauszug zugeben - Becher in Maischbad stellen und auf 75 °C (1 °/min) aufheizen - diese Temperatur bis zur Iodnormalität der Maische halten, anschließend noch weitere 30 min - abkühlen und den Inhalt auf 225 g aufwiegen - filtrieren, im Filtrat Gewichtsverhältnis sL20/20 °C bestimmen; GG-% aus Tafel entnehmen Berechnungsbeispiel Wassergehalt der Gerste: Malzauszug: Würze:

14,0 % sL20/20 °C 1,01550 = 4,00 GV-% sL20/20 °C 1,03838 = 9,60 GG-%

Berechnung der Gesamt-TrS im Maischbecher 14 25 − = 21,5 g TrS aus der Gerste 4 25 + 75 ml = 100 ml mit 4,00 GV-% = 4,00 g Extrakt aus Malzauszug Gesamt-TrS im Maischbecher 25,5 g Aufgewogen auf 225,0 g Gesamt-Wasser im Maischbecher 199,5 g Ges. Extrakt im Maischbecher = EB (aus 25 g Gerste und 100 ml Malzauszug)

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EB =

199,5 ⋅ 9,60 1915,20 = = 21,19 g (100 − 9,60) 90,4

Abzug für den Malzextrakt: 4,00 - 0,09 = 3,91 g Extrakt Gesamt-Extrakt der Gerste in TrS E Ges =

(21,19 − 3,91) ⋅ 400 17,28 ⋅ 400 = = 80,4 % 100 − 14 86

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Normwerte 75 - 82 % in TrS Literatur P - Sch, S. 61

2.5.4

Rohfaser

Unter dem Begriff Rohfaser wird ein Gemisch weitgehend unverdaulicher Ballaststoffe pflanzlichen Ursprungs zusammengefasst, das nach Anwendung eines genau definierten Aufschlussverfahrens mit Essig-Salpeter-Trichloressigsäure als Rückstand verbleibt und hauptsächlich aus Zellulose und anderen pflanzlichen Gerüststoffen besteht (1). Prinzip Das Untersuchungsmaterial wird mit einem Säuregemisch aufgeschlossen, der Rückstand mit Essigsäure behandelt und nach dem Auswaschen mit heißem Wasser bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen. Durch Veraschen des Filters und Abziehen des Glührückstandes von dem Gewicht der nach Aufschluss ungelöst gebliebenen Substanz erhält man die Rohfaser (2). Geräte Acetylierungskölbchen mit Steigrohr

Trockenschrank Analysenwaage DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Exsikkator

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Reagenzien Aufschlussflüssigkeit: 75 ml 70%ige Essigsäure mit 5 ml konz. Salpetersäure (ρ = 1,40 g/ml) mischen und darin 2 g Trichloressigsäure lösen

Essigsäure, 70 % Ether Aceton Ausführung - 1 g feingemahlene Gerste mit 25 ml Aufschlussflüssigkeit in einem Acetylierungskölbchen mit eingeschliffenem Steigrohr 30 min lang kochen - sodann Kölbchen unter der Wasserleitung abkühlen und Inhalt durch ein Weißband-Rundfilter (z.B. Schleicher & Schuell, Nr. 589/2), das man zuvor in einem Wägegläschen bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet hat, abfiltrieren - nach dem Abtropfen der Aufschlussflüssigkeit Filter einmal mit 70 %iger Essigsäure füllen und Kölbchen und Niederschlag gründlich mit heißem H2O unter Aufwirbeln der Rohfaser so lange waschen, bis das abfließende H2O neutral reagiert - Filter dreimal mit Aceton und darauf dreimal mit Ether waschen (ev. Vakuum) - Filter aus dem Trichter herausnehmen, zusammenfalten, vorsichtig ausdrücken und im gleichen Wägegläschen trocknen (1 h bei 130 °C) und wiegen - anschließend Filter mit seinem Inhalt veraschen und Glührückstand wiegen Berechnung

a − (b + c ) ⋅ 100 E Gewicht des Filters mit Rückstand nach Trocknung in g Gewicht des Filters in g Gewicht der Asche in g Einwaage in g

Aschefreie Rohfaser (%) = a b c E

= = = =

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Durchschnittswert 4,0 % Grenzwerte 3,0 - 6,0 %

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Beurteilung bis 4,0 % 4,0 - 4,5 % 4,5 - 5,5 % über 5,5 %

sehr gut gut befriedigend schlecht

Literatur 1. M. Rothe, L. Tunger und H.J. Siebert, Ernährungsforsch. 13, 635 (1968), vgl. E. Krüger und G. Baron, MB 23, 354 (1970) 2. K. Rauscher, R. Engst und K. Freimuth, Untersuchung von Lebensmitteln, S. 139, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1. Aufl., 1972

2.5.5

Spelzen (EBC-Methode)

Die Spelzen sind aufgrund ihres Anteiles an phenolischen Verbindungen für die Farbe, den Geschmack und die Stabilität eines Bieres von Bedeutung. Für helle Qualitätsbiere werden zartspelzige Gersten bevorzugt. Für dunklere Biere sind stärkere Spelzen durchaus erwünscht. Prinzip Die Spelzen werden durch eine Behandlung mit Natriumhypochloritlauge abgelöst. Aus dem durch die Entspelzung entstandenen und auf Trockensubstanz bezogenen Gewichtsverlust wird der Spelzenanteil berechnet. Geräte DLFU -Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Trockenschalen (Metall wie 2.5.1) Präzisionswaage, Genauigkeit 0,01 g Trockenschrank Becherglas, 1 l, hohe Form Reagenzien Natriumhypochlorit, NaClO, 200 g/l. Diese Lösung enthält 95,2 g/l Cl

Natronlauge, 125 g/l Ausführung - Wassergehalt der Probe gemäß 2.5.1 bestimmen - etwa 20 g Gerste auf 0,01 g genau einwiegen, keine beschädigten Körner verwenden - in 1 l-Becherglas 80 ml Hypochlorit-Lösung und 20 ml Natronlauge zum Kochen bringen und eine halbe Minute nach Kochbeginn gewogene Probe zufügen, Gasbrenner so regulieren, dass die Kochtemperatur nach 20 sec wieder erreicht ist

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-

80 sec nach erneutem Kochbeginn Flamme abstellen nach weiteren 10 sec kaltes Leitungswasser zusetzen und mit Wasserstrahl durchwirbeln Wasser mit abgelösten Spelzenresten abgießen und erneuern Auswaschen solange wiederholen, bis im überstehenden Wasser keine losen Spelzenreste mehr zu erkennen sind anschließend Körner auf saugendem Papier ausbreiten, bei Raumtemperatur über Nacht vortrocknen und im Trockenschrank 3 h bei 50 °C weitertrocknen so behandelte Probe auswiegen, mahlen und Wassergehalt bestimmen (siehe 2.5.1)

Berechnung Die Einwaage an Gerste sowie die Auswaage nach der Behandlung auf Trockensubstanz umrechnen.

E−A ⋅ 100 E E = Einwaage an Gerstentrockensubstanz in g A = Auswaage an Trockensubstanz der entspelzten Körner in g Spelzengehalt in TrS (%) =

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Vkr = 4,3 % VkR = 7,3 % Literatur A - EBC, D 53

2.5.6

Fett

Siehe 3.5

2.5.7

Hochmolekulares β-Glucan

Das hochmolekulare ß-Glucan umfasst (1-3)(1-4)-β-D-Glucan. Der β-Glucangehalt der Gerste beeinflusst die Lösungsvorgänge beim Mälzen und somit die Malzqualität.

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2.5.7.1

Enzymatische Methode (EBC-Methode)

Prinzip Gerste, fein vermahlen, wird zuerst durch Kochen in Pufferlösung aufgeschlossen, um eine bessere enzymatische Angreifbarkeit des β-Glucans zu erreichen. Auf die auf 40 °C abgekühlte Aufschlämmung lässt man Lichenase [Endo (1-3)(1-4)-β-D-Glucanase, EC. 3.2.1.73] einwirken, die spezifisch die Polysaccharide hauptsächlich zu Tri- und Tetrasacchariden neben geringen Anteilen höhermolekularer Oligosaccharide abbaut. Diese Oligosaccharide werden dann mit hochgereinigter β-Glucosidase quantitativ zu Glucose gespalten und die gebildete Glucose mit GlucoseOxidase/Peroxidase-Reagenz bestimmt. Die verwendeten Enzyme sind infolge ihrer Reinheit absolut spezifisch für aus β-1,4- und β-1,3-Bindungen aufgebaute β-Glucane. Geräte Polypropylen-Zentrifugengläser mit Deckel, 35 ml Inhalt

Kolbenhubpipette, 100 µl, 200 µl Dispensoren, 0 - 5 ml, 0 - 25 ml Analysenwaage, Genauigkeit 0,1 mg oberschalige Waage, Genauigkeit 0,1g Spektralphotometer, 500 nm Wasserbad, 40 °C Reagenzglas-Schüttler Stoppuhr Rundfilter, Whatman Nr. 41 (Schleicher und Schuell, Nr. 589/1, Schwarzband) Zentrifuge, 3000 Upm DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Wasserbad, kochend Reagenzien β-Glucan Test Kit (Biocon; Novo Nordisk Biotechnologie GmbH, Gonsenheimer Straße 56 a, 56126 Mainz) mit Lichenase und β-Glucosidase als Ammoniumsulfat-Suspension und Gerstenmehl

Phosphat-Puffer, 0,02 mol/l, pH 6,5: 3,12 g Natriumdihydrogenphosphat-Dihydrat (NaH2PO4 · 2 H2O) in 900 ml H2O lösen, pH-Wert mit 0,1 mol/l Natriumhydroxid-Lösung (4 g/l) auf 6,5 einstellen (etwa 50 ml nötig) und in 1 l-Messkolben mit H2O zur Marke auffüllen. Bei +4 °C aufbewahren Acetat-Puffer, 0,05 mol/l, pH 4,0: 1,2 g Natriumacetat-Trihydrat (CH3COONa 3 H2O) in 998 ml H2O lösen, 2,4 ml Eisessig zufügen und pH-Wert kontrollieren. Bei +4 °C aufbewahren

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Ethanol-Wasser-Mischung, 50% vol: Ethanol + H2O = 1+1 mischen. Bei Raumtemperatur aufbewahren Lichenase, 50 U/ml. Gesamten Inhalt eines Fläschchens (1 ml, 1000 U/ml) aus dem Biocon-TestKit mit 0,02 mol/l Phosphat-Puffer pH 6,5 auf 20 ml verdünnen. Auf 5 ml-Aliquote aufteilen und einfrieren. Alternativ kann Lichenase wie von McCleary und Nurthen (1986) beschrieben isoliert werden β-Glucosidase, 2 U/ml. Gesamten Inhalt eines Fläschchens (0,5 ml, 80 U/ml) aus dem BioconTest-Kit mit 0,05 mol/l Acetatpuffer pH 4,0 auf 20 ml verdünnen. Auf 5 ml-Aliquote aufteilen und einfrieren. Alternativ kann β-Glucosidase wie von McCleary und Harrington (1988) beschrieben isoliert werden Glucose Test-Kit mit Pufferkonzentrat, gefriergetrockneten Enzymen (GlucoseOxidase/Peroxidase) und Glucose-Standard Phosphat-Puffer (0,1 mol/l, pH 7,4) mit 6,3 mmol/l Phenol und 0,002 % Natriumazid: Das PufferKonzentrat aus dem Biocon Glucose-Kit (25 ml) mit H2O auf 250 ml verdünnen Glucose-Oxidase/Peroxidase, 4-Aminoantipyrin-Lösung: Das Biocon Glucose-Kit enthält gefriergetrocknete Glucose-Oxidase (> 3000 U), Peroxidase (> 160 U) und 4-Aminoantipyrin (0,1 mmol). Dieses Pulvergemisch in 250 ml obigem Phosphat-Puffer lösen. In brauner Flasche bei 2 8 °C 3 Monate haltbar Glucose-Standardlösung, 1mg/ml: 100 mg getrocknete Glucose wasserfrei in 90 ml H2O lösen. 0,2 g Benzoesäure zusetzen und unter Rühren lösen. Mit H2O zu 100 ml auffüllen und gut verschlossen bei Raumtemperatur aufbewahren Ausführung Glucose-Standard - bei jeder Untersuchungsserie Blindwert, Glucose-Standardlösungen mit 50 mg und 100 mg als Doppelbestimmungen mitlaufen lassen - der Reagenzien-Blindwert besteht aus 0,1 ml H2O, 0,1 ml Acetat-Puffer (0,05 mol/l, pH 4,0) und 3 ml Glucose-Oxidase/Peroxidase-Reagenz - die Glucose-Standards bestehen aus 0,1 ml Acetat-Puffer, 0,1 ml Glucose-Standardlösung (50 µg/0,1 ml bzw. 100 µg/0,1 ml) und 3 ml Glucose-Oxidase/Peroxidase-Reagenz

Gersten-Standard - in jede Untersuchungsserie mindestens 1 Gersten-Standard einbeziehen Farbentwicklung - bei jeder neuen Lieferung von Glucose-Oxidase/Peroxidase-Reagenz die Zeit für die maximale Farbentwicklung mit 100 µg/0,1 ml Glucose-Standard prüfen Vermahlen und Einwiegen - Gerste fein vermahlen - etwa 0,5 g Probe, deren Wassergehalt bekannt sein muss, auf 0,001 g genau in PolypropylenRöhrchen einwiegen

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Aufschließen - zu jeder Probe zur Verbesserung der Dispersion 1,0 ml 50% vol Ethanol zusetzen - 5 ml Phosphat-Puffer (0,02 mol/l, pH 6,5) zufügen und auf Reagenzglas-Schüttler mischen - die Röhrchen für etwa 2 min in das kochende Wasserbad stellen - nochmals auf Schüttler kräftig mischen und für weitere 3 min kochen (Mischen nach 1-2 min verhindert die Bildung einer viskosen Masse) Inkubation mit Lichenase - Röhrchen auf 40 °C abkühlen und jeweils 0,2 ml Lichenase zugeben - Röhrchen verschließen, mischen und 1 h bei 40 °C inkubieren. Volumeneinstellung und Filtration - durch Zugabe von H2O auf ein Volumen von 30,0 ml bringen - Inhalt gut mischen und über Rundfilter Whatman Nr. 41 filtrieren oder 5 min bei 1000 g zentrifugieren Inkubation mit β-Glucosidase - von jedem Filtrat 0,1 ml-Aliquote auf den Boden von 3 Reagenzgläsern pipettieren - zu einem (Blindwert) 0,1 ml Acetat-Puffer (0,05 mol/l, pH 4,0), in die beiden anderen jeweils 0,1 ml β-Glucosidase (0,2 U in 0,05 mol/l Acetat-Puffer, pH 4,0) geben und 20 min bei 40 °C inkubieren Glucose-Bestimmung - zu jedem der Reagenzgläser in Abständen von 30 sec 3,0 ml Glucose-Oxidase/PeroxidaseReagenz zugeben und jeweils 15 min bei 40 °C inkubieren - in der Reihenfolge der Enzymzugabe die Extinktion der Ansätze bei 500 nm messen Berechnung

BS = ∆E ⋅ F ⋅ 300 ⋅

= ∆E ⋅

1 100 162 ⋅ ⋅ 1000 W 180

F ⋅ 27 W

BS = β-Glucangehalt der Probe in % Trockensubstanz ∆E = Extinktion Hauptwert - Extinktion Blindwert 100 (µg Glu cos e) F = Extinktion von 100 µg Glu cos e 300 = Volumen-Korrekturfaktor (0,1 ml von 30 ml)

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1 1000

=

Umrechnung von µg auf mg

100 W

=

Umrechnungsfaktor auf % in Trockensubstanz

W

=

Trockenmasse der Probe in mg

162 180

=

Umrechnung von freier Glucose auf Anhydroglucose (als Baustein des β-Glucans)

Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Genauigkeit für Gerste Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit wurden in einem EBC-Ringversuch mit 14 Teilnehmern ermittelt.

Bei einem β-Glucanmittelwert von 4,00 % r 0,322 ± 2,8 % Vkr R 1,330 ± 11,7 % VkR Bemerkungen Enzymkontamination Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die Lichenase nicht mit β-Glucosidase kontaminiert wird (umgekehrt spielt es keine Rolle).

Extinktionsmessung Bei großen Probenserien empfiehlt sich zur Zeitersparnis ein Spektralphotometer mit Durchflussküvette. Volumeneinstellung Nach der Reaktion mit Lichenase wird die Reaktionslösung durch Zusatz von 24 ml H2O aus einem Dispensor auf 30 ml gebracht, wobei man davon ausgeht, dass das Ausgangsvolumen zu diesem Zeitpunkt 6,0 ml beträgt, weil etwa 0,2 ml während des Erhitzens verloren gehen. Viskose Proben Gerstenproben können im ersten Kochprozess nach 5 min Kochdauer viskos werden. Es werden dann weitere 5 ml H2O zugesetzt und auf dem Reagenzglas-Schüttler kräftig vermischt. Bei sehr viskosen Lösungen wird die Diffusion der Lichenase problematisch, so dass eine darüber hinausgehende Wasserzugabe notwendig sein wird. Das Endvolumen muss in jedem Fall 30,0 ml betragen.

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Zentrifugengläser Werden Zentrifugenröhrchen aus Glas (an Stelle der empfohlenen aus Polypropylen) beim Aufschluss von Gerste eingesetzt, so ist die Kochdauer im Wasserbad zuerst auf 45 sec zu vermindern, der Inhalt auf dem Mixer zu schütteln und nochmals 45 sec zu kochen (insgesamt 1½ min). Literatur B.V. McCleary und E. Nurthen, J. Inst. Brew., 92, 186(1986) B.V. McCleary und M. Glennie-Homes, J. Inst. Brew., 91, 285(1985) B.V. McCleary und Methods in Enzymology, 160, 572 (1988) B.V. McCleary und J. Harrington, Methods in Enzymology, 160, 575 (1988)

2.5.7.2

Fluorimetrische Methode (EBC-Methode)

Prinzip Durch Komplexbildung des Fluorochroms Calcofluor mit hochmolekularem β-Glucan (Molekulargewicht über 10 000) kommt es zu einem Anstieg der Fluoreszenz, deren Stabilität durch photochemische Umsetzung aber sehr gering ist. Durch Messung in einem automatischen System auf der Basis der Fließinjektions-Analyse (FlowInjection-Analysis) gelingt die reproduzierbare Erfassung der Fluoreszenz und Bestimmung des βGlucangehaltes. In Gerste ist vorgängig eine Solubilisation des β-Glucans durch teilweisen Abbau mittels milder Säurehydrolyse notwendig. Das Gerät wird mit Standardlösungen von gereinigtem Gersten-β-Glucan geeicht. Geräte Beta-Glucan-Analyzer, System Carlsberg oder vergleichbare Fließinjektionsapparatur, Prinzip siehe Abbildung

DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Waage, Genauigkeit 0,1 mg Wasserbad, kochend, 5 l Inhalt Zentrifuge, 3000 Upm Reagenzglas-Mischer Pyrex-Reagenzgläser (26 x 100 mm) mit Teflon-Schraubkappen Dispensor, 10 ml Pipetten, 100 µl Stoppuhr Einmal-Kunststoff-Reagenzgläser, 10 ml (15 x 100 mm)

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Reagenzien Zur Probenaufbereitung Thermostabile α-Amylase, Termamyl 300 L, Novo Industrie, Dänemark. Vertrieb in Deutschland: Novo Nordisk, Biotechnologie GmbH, Gonsenheimer Straße 56a, 55126 Mainz

Schwefelsäure, 0,075 mol/l: 75 ml 1 mol/l H2SO4 mit H2O auf 1 l verdünnen. Herstellung der 1 mol/l H2SO4 : 500 ml H2O in 1 l-Messkolben geben, vorsichtig 50 ml konzentrierte H2SO4 (96 - 98%) zufügen, mischen, abkühlen und mit H2O auf 1 l auffüllen Zur Herstellung von Standardlösungen Gersten-β-Glucan-Standardlösung mit 300 mg/l Gersten-β-Glucan, erhältlich vom CarlsbergForschungszentrum, Abt. Biotechnologie; kann auch wie folgt selbst hergestellt werden: Konservierungsmittel, 200 mg/l Thiomersal (2-[Ethyl-mercurio)-thio]-benzoesäure Natriumsalz: 1000 ml H2O durch Glasfaserfilter Whatman GF/C filtrieren, 200 mg Thiomersal zufügen und durch vorsichtiges Mischen lösen. Gersten-β-Glucan-Stammlösung: 200 mg gereinigtes Gersten-β-Glucan (erhältlich von Novo Industrie, Dänemark oder Biocon, Irland) in 200 ml-Messkolben einwiegen, mit 5 - 10 ml Ethanol absolut durchfeuchten (zur Vermeidung der Klumpenbildung beim Lösen) und nach Zugabe von 150 ml H2O im kochenden Wasserbad lösen. Nach Abkühlen und Auffüllen mit H2O zur Marke durch Glasfaserfilter Whatman GF/C filtrieren. Den tatsächlichen β-Glucan-Gehalt mit einer unabhängigen Methode ermitteln, z.B. enzymatisch oder als Glucose nach Säurehydrolyse (da die gesamte Glucose nur aus β-Glucan stammen kann). Die filtrierte β-Glucanlösung mit Konservierungsmittel so verdünnen, dass eine Konzentration von 300 mg/l resultiert. Diese Stammlösung bei 4 - 10 °C aufbewahren Gersten-β-Glucan-Eichlösungen, 300 mg/l, 150 mg/l, 75 mg/l: Aliquote der Stammlösung mit filtriertem H2O auf 150 mg/l und 75 mg/l verdünnen. Diese Verdünnungen jeden Tag frisch ansetzen Zur Herstellung des Calcofluor-Reagenz Das für die Bestimmung von β-Glucan notwendige Calcofluor-Reagenz muß für den Einsatz im Beta-Glucan-Analyzer optimiert sein, d.h. angepasst an Fließgeschwindigkeit, Einspritzvolumen, Länge und Form der Mischschleife, Messküvette etc. Das nachstehend beschriebene Verfahren ist für den Carlsberg-Betaglucan Analyzer optimal. Calcofluor-Reagenz, stabilisiert, erhältlich vom Carlsberg Forschungszentrum, Abt. Biotechnologie; kann auch wie folgt selbst hergestellt werden: HCl, 1 mol/l: 82,8 ml 37 %mas HCl mit H2O auf 1000 ml verdünnen Tris-Puffer, 0,1 mol/l, pH 8,0 ± 0,2: 12,1 g Tris(hydroxymethyl)-aminomethan in 2 l-Becherglas einwiegen und in 800 ml H2O lösen. 40 ml HCl (1 mol/l) zufügen und unter Rühren pH mit 1 mol/l HCl auf 8,0 einstellen. Puffer in 1000 ml-Messkolben überführen und mit H2O zur Marke auffüllen. Puffer durch Glasfaserfilter Whatman GF/C filtrieren und unter Vakuum entgasen

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Triton X 100, 100 g/l: 10 g Triton X 100 in 100 ml-Messkolben mit 75 ml H2O unter ständigem Rühren zur Lösung bringen und mit H2O zur Marke auffüllen Calcofluor-Stammlösung, 3,5 g/l Calcofluor in 10 g/l wässriger Triton X 100-Lösung: 350 mg Calcofluor (Polyscience Inc., Warrington, PA 19976, USA; wird auch mit Cellufluor bezeichnet) in 100 ml-Messkolben mit 70 ml H2O unter Zugabe einiger Tropfen NaOH (40 g/l) lösen, 10 ml Triton X 100 (100 g/l) zusetzen und mit H2O zur Marke auffüllen. Diese Stammlösung in leicht verschlossener Flasche kühl aufbewahren (4 - 10 °C) Calcofluor-Reagenz, 35 mg/l Calcofluor + 100 mg/l Triton X 100 in entgastem 0,1 mol/l Tris-Puffer, pH 8,0: 5 ml Calcofluor-Stammlösung und 495 ml entgasten Tris-Puffer mischen und in leicht verschlossener Flasche aufbewahren. Calcofluor-Reagenz am Tag der Herstellung verbrauchen, wenn nicht das Fernhalten von Licht und Luft gewährleistet ist; sonst bei Raumtemperatur mehrere Monate haltbar

3

Calcofluor Reagenz

2

4

1

Probe

Messprinzip der β-Glucan-Bestimmung. (1) Schlauchpumpe für Durchfluss von 2ml/min CalcofluorReagenz. (2) Injektionsventil, Volumen 5 µl. (3) Mischschleife, 25 cm lang, Abmessungen 1 x 0,5 mm. (4) Fluoreszenzdetektor, mit Fluoreszenzlampe für Licht von 360 nm und Messung der Emission bei 425 nm. Ausführung Einzel- bzw. Doppelbestimmungen - bei Gerste zweckmäßig Doppelbestimmungen durchführen Gerste oder Malz als Standard - bei jeder Analysenserie wenigstens 1 Gersten-Standard mitlaufen lassen

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Probenvorbereitung Vermahlen 25 g Gerste fein mahlen und Mehl gut mischen -

bei Umrechnung auf Trockensubstanz Wassergehalt wie üblich bestimmen

Extraktion etwa 100 mg Gerstenmehl auf 0,1 mg genau in Pyrex-Reagenzglas einwiegen 9,9 ml H2O sowie 100 µl Termamyl α-Amylase zufügen und fest verschließen (Wasserzugabe kann mittels Dispensor erfolgen) auf Reagenzglas-Mischer mischen und für 1 h in kochendes Wasserbad stellen anschließend unter Leitungswasser innerhalb 5 – 10 min auf Raumtemperatur abkühlen Gläser aufschrauben und 10 ml Schwefelsäure (0,075 mol/l) zugeben wieder fest verschrauben und auf Reagenzglas-Mischer klumpenfrei vermischen zur vollständigen Extraktion und Freisetzung unlöslicher β-Glucane 10 min (Stoppuhr) im Wasserbad kochen mit Leitungswasser auf Raumtemperatur abkühlen weil das gelöste β-Glucan nach der Säurehydrolyse ungleichmäßig im Reagenzglas verteilt ist, nochmals sorgfältig auf Reagenzglas-Mischer mischen -

Abscheidung von Partikeln Teilchen, welche die Kanäle des Analyzers verstopfen könnten,entfernen dazu 10 ml in Einmal-Reagenzglas aus Kunststoff 10 min bei 3000 Upm zentrifugieren oder über Nacht bei 4 - 10 °C halten Extrahiertes β-Glucan kann verschlossen bei 4 °C 3 - 4 Wochen aufbewahrt werden. -

Durchführung Eichung Wasser als Blindwert und die Standardlösungen mit 75, 150 und 300 mg/l Gersten-β-Glucan analysieren den Anstieg der Fluoreszenz-Intensität gegenüber der Grundlinie der Calcofluorlösung messen jede Standardlösung dreimal einspritzen und Mittelwert bilden

Bestimmung jede Probe zweimal einspritzen und Mittelwert bilden

-

Berechnung Aus den Fluoreszenz-Intensitäten gegenüber den β-Glucan-Konzentrationen Regressionsgerade ermitteln. Mit nachstehenden Formeln β-Glucan-Konzentration der Probe errechnen.

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Regressionsgleichung: BL = A · F + B BL = β-Glucan in mg/l A = Steigung der Regressionsgeraden (mg/l pro Fluoreszenz-Einheit) B = Schnittpunkt der Eichgeraden mit der mg/l-Achse F = Fluoreszenzwert der Probe BS =

BL ⋅ V ⋅ 100 ⋅ 100 1000 ⋅ E ⋅ (100 − W )

BS =

BL ⋅ V ⋅ 10 E ⋅ (100 − W )

BS V W E 100 100 1000

= β-Glucangehalt in %mas der Probe in Trockensubstanz = Extraktionsvolumen in ml (20 ml) = Wassergehalt in % = Einwaage der Probe in mg = Umrechnung auf % = Umrechnung auf Trockensubstanz = Umrechnung von mg/ml auf mg/l

Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Genauigkeit für Gerste Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit wurden in einem EBC-Ringversuch mit 14 Teilnehmern ermittelt. Bei einem β-Glucanmittelwert von 4,00 % r 0,396 ± 3,5 % Vkr R 1,313 ± 11,6 % Vkr Bemerkungen Termamyl-α-Amylase Weil die Termamyl-α-Amylase β-Glucanase-Aktivität aufweist (inaktiv im kochenden Wasserbad), die Proben bald nach Zugabe der α-Amylase (längstens nach 10 - 15 min) ins kochende Wasserbad bringen.

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Extraktion Nach der vorgenannten Extraktion beträgt das Endvolumen 20 ml. Mit dieser Menge können bis zu 500 mg Mehl extrahiert werden, doch werden in Anbetracht des Messbereiches des Beta-GlucanAnalyzers die geringeren Einwaagen empfohlen; es muss dann auch nicht verdünnt werden. Der erste Extraktions- und Homogenisierungsschritt mit Wasser und α-Amylase ist nicht sehr zeitabhängig. Die 2. Extraktion bewirkt eine teilweise Degradation der β-Glucane und soll nur bis zu löslichen Fraktionen führen, nicht jedoch die Polymere soweit abbauen, dass sie nicht mehr vollständig mit Calcofluor reagieren. Der Grad der Hydrolyse ist abhängig von 1. Inhalt des Wasserbades, 2. Wärmeübergang (Reagenzglas-Typ), 3. Schwefelsäurekonzentration, 4. Zeit. Unter den oben gemachten Empfehlungen sind 8-12 min Extraktion geeignet. Die Zeit sollte aber bei erstmaliger Durchführung der Analyse überprüft werden. Literatur S. Aastrup und K.G. Jørgensen, J. Am.Soc.Brew.Chem., 46, 3, 76 (1988) K.G. Jørgensen, Carlsberg Res. Commun., 53, 277 (1988) K.G. Jørgensen und S. Aastrup, Carlsberg Res. Commun., 53, 3, 287 (1988) K.G. Jørgensen und S. Aastrup, in: Linskens H.F., Jackson J.F., Modern methods of plant analysis, Springer, 7, 88 (1988) K.G. Jørgensen, S. Kragh-Andersen, L. Munck, P. Haagensen und J.N. Rasmussen, Proceedings EBC Congress, Madrid, 361 (1987) K.G. Jørgensen, S.A. Jensen, P. Hartlev und L. Munck, Proceedings EBC Congress, Helsinki, 403 (1985).

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2.6.

Mikrobiologische Beschaffenheit

2.6.1.

Nachweis von Fusarium graminearum

Prinzip Ein Befall von Gersten und Weizen mit Fusarium graminearum kann auf Mannitagar bereits nach 3 bis 5 Inkubationstagen mit bloßem Auge erfasst werden. Geräte Autoklav Brutschrank Gewebekulturschälchen, (Nunc) Reagenzien Aureomycin (Serva) Streptomycinsulfat (Serva) PCNB (Pentachloro-nitro-benzol) oder Dicloran (2,6-dichloro-4-nitro-anilin) (Merck) NaOCl-Lösung (1% aktiver Chlorgehalt) steriles Leitungswasser

Mannitagar: 2 g Mannit, 20 g Agar in 1000 ml H2O 15 min bei 120 °C autoklavieren Nach dem Autoklavieren zum etwa 60 °C warmen Agar als Antibiotika 0,03 g/l Aureomycin und Streptomycinsulfat sowie als Fungizid entweder 1 g/l PCNB (Pentachloro-nitro-benzol) oder 2 mg/l Dicloran (2,6-dichloro-4-nitro-anilin) steril zugeben. Ausführung ca. 50 g Getreidekörner mit 100 ml NaOCl (1% aktiver Chlorgehalt) 10 min oberflächendesinfizieren die Getreideprobe anschließend zweimal mit sterilem Leitungswasser waschen, Körner abtropfen lassen oder evtl. mit Kleenex trockentupfen 100 Körner jeweils einzeln in Gewebekulturschälchen geben und mit handwarmem Mannitagar überschichten die Proben bei 30 °C im Dunklen inkubieren Auswertung Eine Fusarium graminearum-Infektion kann mit bloßem Auge anhand der Bildung eines kirschroten Farbpigmentes im Agar - ohne Zuhilfenahme eines Mikroskops - festgestellt werden.

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Bemerkung Auf Mannitagar können die meisten auf dem Getreide vorkommenden Schimmelpilze wachsen; aber nur Fusarium graminearum kann auf diesem Medium den beschriebenen kirschroten Farbstoff produzieren. Literatur M. Böhm-Schraml, L. Niessen, S. Donhauser, G. Engelhard und P. Wallnöfer, Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 89, 152 (1993)

2.6.2.

Nachweis von Fusarium culmorum

Prinzip Ein Befall von Gersten und Weizen mit Fusarium culmorum kann auf Mannitagar mit Zusatz von Malachitgrün bereits nach 3 bis 5 Inkubationstagen mit bloßem Auge erfasst werden. Geräte Autoklav

Brutschrank Gewebekulturschälchen (Nunc) Reagenzien Aureomycin (Serva) Streptomycinsulfat (Serva) Malachitgrün (Merck) NaOCl-Lösung (1% aktiver Chlorgehalt) steriles Leitungswasser

Mannitagar: 2 g Mannit, 20 g Agar in 1000 ml H2O 15 min bei 120 °C autoklavieren. Nach dem Autoklavieren zum etwa 60 °C warmen Agar als Antibiotika 0,03 g/l Aureomycin und Streptomycinsulfat sowie als Fungizid 15,6 mg/l Malachitgrün steril zugeben. Ausführung - ca. 50 g Getreidekörner mit 100 ml NaOCl (1% aktiver Chlorgehalt) 10 min oberflächendesinfizieren - die Getreideprobe anschließend zweimal mit sterilem Leitungswasser waschen - Körner abtropfen lassen oder evtl. mit Kleenex trockentupfen - 100 Körner jeweils einzeln in Gewebekulturschälchen geben und mit handwarmem Mannitagar mit Zusatz von Malachitgrün überschichten - die Proben bei 25 °C im Dunklen inkubieren

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Auswertung Eine Fusarium culmorum-Infektion kann mit bloßem Auge, ohne Zuhilfenahme eines Mikroskops anhand von Mycelbildung festgestellt werden. Bemerkung Auf Mannitagar mit Zusatz von Malachitgrün kann nur Fusarium culmorum wachsen. Die Auswertung sollte nach fünf Tagen abgeschlossen werden. Wird das Probenmaterial länger als sieben Tage inkubiert, kann u. U. das Aufkommen weiterer Schimmelpilzarten beobachtet werden.

2.7

Sortendifferenzierung

2.7.1

Sortendifferenzierung mittels Elektrophorese (EBC-Methode)

Prinzip Auftrennung und Identifikation der Protein-(Hordein-)fraktion einer Gerste oder eines Gerstenmalzes mittels Gel-Elektrophorese. Die Methode eignet sich für alle Gerstensorten, soweit Referenzmaterialien vorhanden sind, versagt aber bei Malzen, die so stark gelöst sind, dass die Proteinfraktion fast vollständig abgebaut ist. Geräte Flachgel-Elektrophorese-Apparat

Einrichtung zum Zerkleinern der Körner Reagenzien Extraktionslösung: 180 g Harnstoff, 10 ml 2-Mercaptoethanol, 200 ml 2-Chlorethanol und 0,1 g Methylgrün mit H2O zu 1 l lösen

Eisen(II)-sulfatlösung: 5 g Eisen(II)-sulfat in 1 l H2O lösen Gelstammlösung: 100 g Acrylamid, 4 g Bis-acrylamid, 60 g Harnstoff, 20 ml Eisessig, 1 g Glycerin, 3 ml Eisen(II)-sulfatlösung und 1 g Ascorbinsäure mit H2O zu 1 l lösen. (Anmerkung: Bei Acrylamid ist die Qualität „purum“ ausreichend) Peroxidlösung: 2 ml Perhydrol (30 %) mit H2O zu 100 ml verdünnen Pufferlösung: 20 ml Eisessig und 2 g Glycerin mit H2O zu 5 l lösen Serva-Blau-Lösung: 1 g Serva Blau R 35051 oder Coomassie Blue R 250 in Ethanol zu 100 ml lösen Trichloressigsäure-Lösung: 100 g Trichloressigsäure mit H2O zu 1 l lösen Färbe-Lösung: 5 ml Serva-Blau-Lösung in Trichloressigsäure-Lösung zu 200 ml lösen

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Ausführung - 50 bis 100 Körner zu dieser Bestimmung heranziehen Hordein-Extraktion - jedes Korn einzeln zerkleinern und mit 400 µl (bei Malz zur Konzentrationserhöhung ggf. weniger) Extraktionslösung versetzen, die Hordeine sollen während 16 h in Lösung gehen können Gel-Gießen Das Gel soll eine Dicke von 1,5 mm und eine Länge von 10 - 15 cm haben - die auf 4 °C abgekühlte und entlüftete Gel-Stammlösung mit 150 µl Peroxidlösung versetzen (die gut gerührte Lösung polymerisiert innerhalb weniger min) - mit einem Kamm (slot former) im Gel Taschen zur Probeaufnahme formen. Der Kamm soll korrekt in der erstarrenden Lösung stecken, man bringt ihn unmittelbar nach dem Gießen an Elektrophorese - Kamm entfernen und 10 - 20 µl Extraktlösung in eine Tasche des Gels pipettieren - jede Tasche mit Probelösung füllen - Glasplatten mit dem Gel senkrecht in die Pufferlösung stellen mit den Taschen nach oben - diese Lösung durch Leitungswasser über den Kühlmantel des Elektrophoreseapparates auf 10 20 °C kühlen - bei 200 V 10 min laufen lassen und dann bei 500 V die zweifache Zeit, welche die farbige Zone (Methylgrün) benötigt, um durch das Gel zu wandern Färben des Gels - das Gel sofort nach dem Lauf in die Färbelösung tauchen, es kann über Nacht darin bleiben Auswertung Eine qualitative Aussage über die Sortenzusammensetzung des Musters ergibt sich durch den Vergleich mit reinen Sorten. Diese lässt man jedes Mal als Standard mitlaufen. Eine quantitative Aussage ergibt sich durch Division der Anzahl identifizierter Körner durch die Gesamtzahl der eingesetzten Körner. Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen Bemerkungen Für die Elektrophorese werden Auswerteautomaten angeboten. Für den Vergleich mit Standardsorten können auch die in einer Datenbank gespeicherten Elektrophorese-Banden herangezogen werden. Dies empfiehlt sich besonders bei vermuteten Gersten- oder Malzmischungen.

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Literatur A-EBC, D 55

2.7.2

Polymerase Chain Reaction-Methode

Prinzip Unterschiedliche Eigenschaften der verschiedenen Gerstensorten sind im Erbgut (DNA) der Pflanzen festgelegt. Diese Unterschiede in den DNA-Sequenzen können mit der Polymerase Chain Reaction (PCR)-Methode zur Differenzierung von verschiedenen Sorten bzw. Gruppierungen (Sommergerste-Wintergerste) genutzt werden: Bestimmte Abschnitte der DNA werden in vitro vermehrt und mittels Elektrophorese ausgewertet. Verschiedene Sorten können durch Vergleich mit bekannten Sortenmustern entweder über die Bildung (ja/nein) oder über die Länge der gebildeten Amplifikate unterschieden werden. Geräte Pinzette

Nassschleifpaper mit Körnung 120 Lochzange oder alternativ: spezielle Vorrichtung für die Parallelbearbeitung von bis zu 94 Körnern im Mikrotiterplatten-Format Eppendorf-Reaktionsgefäße, 1,5 ml Microtiterplatten für die PCR Mikroliterpipetten, variabel einstellbar (2-10 µl, 20-100 µl, 100-1000 µl) Reagenzglas-Schüttelgerät Wasserbad Mikroliter-Zentrifuge PCR-Thermocycler (frei programmierbar für bestimmte Temperaturzyklen, die die Probe während der PCR-Reaktion durchlaufen soll) Elektrophorese-Apparatur evtl. UV-Transilluminator und Kamera Alle Geräte, die direkt mit der Probe in Kontakt kommen, sollten sterilisiert sein. Reagenzien Lysepuffer: 0,5 M Tris-HCl + 0,35 M NaCl + 2,0 % Tween 20: 30 g Tris-(hydroxymethyl)aminomethan und 10 g NaCl in 400 ml H2O lösen, mit Salzsäure (25 %) auf pH-Wert 8,0 einstellen, 10 ml Tween 20 zugeben, mit H2O bidest. auf 500 ml auffüllen

Phenol/CIA: 100 ml Phenol mit 96 ml Chloroform und 4 ml iso-Amylalkohol mischen, mit ca. 15 ml Lysepuffer überschichten

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Mikrotiterplatten für die PCR mit PCR-Mix (zu beziehen beim Lehrstuhl für Technologie der Brauerei II, TU München-Weihenstephan, 85350 Freising) Elektrophorese-Gele und -Puffer für die DNA-Analyse (z.B. Pharmacia LKB, Freiburg, oder ETC, Kirchentellinsfurt) Für Polyacrylamid-Gele: Silberfärbe-Kit (z.B. Pharmacia, s.o.) Für Agarose-Gele: Ethidiumbromid Alle Chemikalien in p.A.-Qualität; Lysepuffer nach der Herstellung 15 min bei 121 °C autoklavieren; das Schleifpapier trockensterilisieren. Ausführung Probenaufschluß - Untersuchung von 46 oder 94 Gersten- oder Malzkörnern - Körner 1 min in Lysepuffer einlegen - Schleifpapier in Lysepuffer tränken und abtropfen lassen - einzelnes Korn mit Pinzette festhalten und den Keimling auf einer möglichst kleinen Papierfläche komplett abschleifen alternativ: spezielle Vorrichtung für die Parallelbearbeitung von bis zu 94 Körnern im Mikrotiterplatten-Format verwenden (zum Gebrauchsmuster angemeldet) - bemehlte Fläche ausstanzen (Lochzange bzw. Vorrichtung s.o.) und in Eppendorf-Gefäß geben - 250 µl Lysepuffer zugeben - 30 sec auf Reagenzglas-Schüttelgerät mixen - 20 min im Wasserbad kochen - 200 µl Phenol/CIA zugeben - 1 min auf Vortex-Mischer mixen - zur Phasentrennung 10 min bei 10.000 g (Raumtemperatur) abzentrifugieren - 100 µl der oberen Phase mit Mikroliter-Pipette abnehmen, untere Phase verwerfen - 100 µl H2O bidest. zur oberen Phase zugeben - 5,0 µl zur PCR-Analyse verwenden

PCR-Analyse - je 5,0 µl Probe in ein Gefäß mit PCR-Mix pipettieren, Gefäße fest verschließen - PCR-Mix mit der Probe im Thermocycler inkubieren (die Programmierung des Thermocyclers ist abhängig vom verwendeten PCR-Mix) - Proben nach der PCR mittels Elektrophorese und Färbung detektieren (s. Herstellerangaben)

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Bemerkungen Mit der PCR-Methode können sowohl Gersten- als auch Malzproben untersucht werden. Bei der Untersuchung von Malzen sollte evtl. das bei der PCR einzusetzende Probenvolumen reduziert werden. Die Auswertung ist einfach und eindeutig. Eine Differenzierung von Sommer- und Wintergersten ist mit wenigen Ausnahmen für alle gehandelten deutschen Sorten möglich. Untersuchte Gerstenproben können Sortengruppen zugeordnet werden, ein Großteil der Sorten kann eindeutig identifiziert werden. Literatur M.A. Innis, D.H. Gelfand, J.J. Sninsky und T.J. White, PCR Protocols. A Guide to Methods and Applications. Academic Press, Inc. San Diego, California, 1991, S. 13 ff J. Sambrook, E.F. Fritsch und T. Maniatis, Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2. Aufl., 1989, Kap. 14

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3

Rohfrucht

Für Biere, die nicht nach dem Reinheitsgebot gebraut werden, kann auch Rohfrucht - entsprechend den nationalen Regelungen für die Herstellung - zum Einsatz kommen. Die nachstehend angeführten Untersuchungen sind für alle Getreidearten, Reis, Maisgrieß, Stärkeprodukte und Hirse geeignet sowie für Zucker und Sirupproben.

3.1

Probenahme

Erfolgt wie bei Gerste angegeben (siehe 2.1)

3.2

Wasser (EBC - Methode)

Erfolgt wie bei Gerste angegeben (siehe 2.5.1) Bei Mais erfolgt die Bestimmung des Wassergehaltes gemäß ISO-Norm 6540. Bei einem Wassergehalt zwischen 9 - 15 % wird bei 130 - 133 °C 4 Stunden getrocknet bei einer Einwaage von ca. 5 g auf 1 mg genau. Liegt der Wassergehalt über 15 % ist bei 60 - 80 °C vorzutrocknen bei einer Einwaage von ca. 50 g auf 10 mg genau. Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Bei Wassergehalten zwischen 12 und 15 %: r = 0,13 R = 0,60. Literatur ISO-Norm 6540 A-EBC, Nachtrag MBWiss 140, 334, 1996

3.3

Extrakt

Die Methode eignet sich für alle Getreidearten: Reis, Maisgrieß, Hirse, Gerste und Stärkeprodukte.

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3.3.1

Methode nach De Clerck (EBC-Methode)

Prinzip Nach vollkommener Verkleisterung der Rohfruchtstärke wird diese verflüssigt und verzuckert. Anschließend ist der Extraktgehalt wie bei der Malzanalyse zu bestimmen. Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Maischbad Verzuckerungsmittel Braumalz mit mindestens 250 Windisch-Kolbach-Einheiten (WK) sowie einer Verzuckerungszeit von weniger als 10 min. Ausführung - mit Probenteiler Probe ziehen und mahlen - 25 g gemahlene Probe abwiegen - 25 g geschrotetes Malz abwiegen (Feinschrot) - 25 g gemahlene Probe mit 200 ml H2O im Maischbecher anrühren - Becher auf Keramikdrahtnetz über Gasbrenner oder direkt auf Heizplatte stellen und unter Rühren auf 90 °C erhitzen - Temperatur solange halten, bis die Stärke vollständig verkleistert ist - kaltes H2O zugießen, bis Temperatur auf 70 - 75 °C abgesunken ist - 1 g Malzschrot zugeben und Verflüssigung abwarten (ca. 5 min) - anschließend 5 - 10 min kochen - Becher ins Maischbad stellen, Rührer einsetzen, auf 45 °C abkühlen - restliches Malzschrot sowie 100 ml H2O von 45 °C zugeben - weiter verfahren wie bei der Malzanalyse (siehe 4.1.4.2.2) Berechnung P ⋅ (1600 + WM + WR ) ER = − EM 100 − P

ER in TrS (%) = WM WR P EM ER

ER ⋅ 100 100 − WR

= Wassergehalt des Malzes in % = Wassergehalt der Rohfrucht in % = Extraktgehalt der Würze in GG-% (Plato) = Extraktgehalt des Malzes lftr. in % = Extraktgehalt der Rohfrucht lftr. in %

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Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Beispiel WM = 4,2 %; WR = 12,8 %; P = 8,70 GG-%; EM = 74,6

ER =

8,70 ⋅ (1600 + 4,2 + 12,8) − 74,6 = 79,48 % 100 − 8,70

ER in TrS =

79,48 ⋅ 100 = 91,1% 100 − 12,8

Genauigkeit Bei Extraktgehalten zwischen 77 und 91 %: r = 0,85 R = 2,0 Bemerkungen Mais- oder Reisflocken Da die Stärke in den Flocken bereits verkleistert ist, brauchen diese vorher nicht gekocht zu werden. Man vermischt daher 25 g Flocken mit 25 g Malzmehl und maischt wie bei der Malzanalyse (siehe 4.1.4.2.2). Literatur A-EBC, D 97

3.3.2

ASBC-Methode (EBC-Methode)

Prinzip Nach Verkleisterung der Rohfruchtstärke wird diese durch Malzzusatz verzuckert und der Extraktgehalt in Analogie zur Malzanalyse bestimmt. Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Maischbad Verzuckerungsmittel Braumalz mit einer diastatischen Kraft von 300 - 400 WK-Einheiten, von dem Wasser- und Extraktgehalt bekannt sind. Reagenzien Iod, 0,02 N: 1,27 g Iod und 2,5 g Kaliumiodid in H2O zu 500 ml lösen; jeden Monat frisch herstellen und im Dunkeln aufbewahren; die tägliche Menge in dunkle Tropfflasche abfüllen

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Ausführung - mit Probenteiler Probe ziehen und mahlen - 20 g (± 0,05 g) gemahlene Rohfruchtprobe und 5 g (± 0,05 g) Malz-Feinschrot mit 200 ml H2O von 45 - 46 °C im Maischbecher einmaischen - Becher auf Drahtnetz über Flamme oder auf Heizplatte in 10 - 15 min unter ständigem Rühren zum Kochen erhitzen - Grieße und Reis 30 min, speziell aufbereitete Grieße 10 min unter Rühren schwach kochen (Anbrennen, Spritzen und übermäßiges Schäumen vermeiden, Wasserverlust durch Zusatz von heißem H2O im Abstand von 15 min ausgleichen) - nach dem Kochen Becher in Maischbad stellen, Rührer einsetzen und auf 46 °C abkühlen - 25 g (± 0,05 g) Malz-Feinschrot zusetzen und gut vermischen (Innenwand des Maischbechers mit etwas Wasser abspülen) - weiterverfahren wie bei der Kongressmaischmethode (siehe 4.1.4.2.2) Verzuckerung - 15 min nach Erreichen der Temperatur von 70 °C mit 0,02 N Iodlösung auf Verzuckerung prüfen - bis zum Erreichen der Iodnormalität in Abständen von 15 min wiederholen (die Farbe genau 2 min nach dem Zusatz der Iodlösung beurteilen) - die Verzuckerungszeit wie folgt angeben: unter 15 min, 15 - 30 min, 30 - 45 min, 45 - 60 min, unvollständig in 60 min Berechnung

EMR (%) =

ER (%) =

P ⋅ (800 + 0,60 ⋅ WM + 0,40 ⋅ WR ) 100 − P

(EMR − 0,60 ⋅ EM ) ⋅ 100 40

ER in TrS (%) = EMR P WM WR ER EM

ER ⋅ 100 100 − WR

= Extraktgehalt der Malz-Rohfrucht-Mischung lftr. in % = Extraktgehalt der Würze in GG-% (Plato) = Wassergehalt des Malzes in % = Wassergehalt der Rohfrucht in % = Extraktgehalt der Rohfrucht lftr. in % = Extraktgehalt des Malzes lftr. in %

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimale

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Beispiel Wassergehalt des Malzes (WM) = 5,0 % Wassergehalt der Rohfrucht (WR) = 10,0 % Gewichtsverhältnis der Würze sL 20/20 °C = 1,03400 entspricht P = 8,54 % Extraktgehalt des Malzes (EM) = 70,7 %

EMR =

ER =

8,54 ⋅ (800 + 0,60 ⋅ 5 + 0,40 ⋅ 10) = 75,4 % 100 − 8,54

(75,4 − 0,60 ⋅ 70,7) ⋅ 100 = 82,5 % 40

ER in TrS =

82,5 ⋅ 100 = 91,7 % 100 − 10

Genauigkeit Bei Extraktgehalten zwischen 78 und 91%: r = 0,85 R = 3,2 Normwerte Mais 81 - 90 % in TrS Reis 91 - 97 % in TrS Maismehl (Maisstärke), Reisstärke 101 - 103 % in TrS Bemerkungen Mais- oder Reisflocken Da die Stärke in Mais- oder Reisflocken bereits weitgehend verkleistert ist, brauchen diese nicht geschrotet und gekocht zu werden. In solchen Fällen - 20 g der ungemahlenen Probe und 30 g Malz-Feinschrot mit 200 ml H2O von 45 - 46 °C im Maischbecher einmaischen und wie bei der Extraktbestimmung im Malz weiterverfahren (4.1.4.2.2) Verzuckerung siehe oben Literatur A-EBC, D 95

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3.3.3

Enzymatische Methode für Mais (EBC-Methode)

Ein gewisser Nachteil der beiden vorgenannten Methoden (3.3.1 und 3.3.2) ist darin zu sehen, dass der Fehler der Extraktgehaltsbestimmung des Malzes, welches als Verzuckerungsmittel verwendet wird, mit eingeht. Ringanalysen des Analysenkommittees der EBC haben gezeigt, dass genauere Ergebnisse erzielt werden, wenn zum Stärkeabbau ein technisches Enzym (Termamyl®) eingesetzt wird. Diese enzymatische Methode wird vorerst allerdings nur für Mais und Maisprodukte empfohlen, da bei verschiedenen Reissorten Probleme auftreten können, und bei Gerste als Rohfrucht eine Verlängerung der Filtrationszeit festgestellt wurde. Prinzip Nach Abbau der Maisstärke durch Zusatz gereinigter hitzestabiler α-Amylase während eines 15minütigen Kochprozesses und dem sich daran anschließenden Kongressmaischverfahren wird der Extraktgehalt bestimmt. Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Maischbad Reagenzien Termamyl® 60 L Novo (zu beziehen von Novo Industri AS, Enzyme Division, Novo Allé, DK-2880 Bagsvaerd, Denmark oder allen Novo-Vertretungen, Vertrieb in Deutschland: Novo Nordisk Biotechnologie GmbH, Gonsenheimerstraße 56 a, 55126 Mainz)

Calciumchlorid: 22,0 g CaCl2 · 2 H2O in H2O lösen und mit H2O auf 1000 ml auffüllen Ausführung - mit Probenteiler Probe ziehen und mahlen - 50,0 g Mais-Feinschrot mit 290 ml H2O und 10 ml Calciumchloridlösung einmaischen - 0,2 ml Termamyllösung zusetzen, mischen - auf Heizplatte oder über Gasbrenner unter Rühren innerhalb von 10 - 15 min zum Kochen bringen - 15 min schwach kochen (gelegentlich rühren) - auf 46 °C abkühlen - 1 ml Termamyllösung zusetzen und das übliche Kongressmaischverfahren (4.1.4.2.2) zur Extraktgehaltsbestimmung durchführen

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Blindwert - zur Korrektur bei der Berechnung als Blindwert 1,2 ml Termamyllösung und 10 ml Calciumchloridlösung mit H2O auf 100 g aufwiegen und Extraktgehalt bestimmen (P1). Berechnung

E (%) =

P ⋅ (800 + W − 2 ⋅ P1 ) ⋅ P − 2 ⋅ P1 100 − P

E in TrS (%) = E P P1 W

E ⋅ 100 100 − W

= Extraktgehalt von Mais lftr. in % = Extraktgehalt der Kongresswürze in GG-% (Plato) = Extraktgehalt des Blindwertes in GG-% (Plato) = Wassergehalt von Mais in %

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Beispiel Wassergehalt von Mais (W) = 13,1 % Gewichtsverhältnis der Kongresswürze sL 20/20 °C = 1,03581 entspricht P = 8,98 % Gewichtsverhältnis des Blindwertes sL 20/20 °C = 1,00390 entspricht P1 = 1,00 %

E=

8,98 ⋅ (800 + 13,1 − 2 ⋅ 1,00) − 2 ⋅ 1,00 = 78,0 % 100 − 8,98

E in TrS =

78,0 ⋅ 100 = 89,8 % 100 − 13,1

Genauigkeit Bei Extraktgehalten zwischen 77 und 91 %: r = 0,53 R = 1,9 Literatur A-EBC, D 99

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3.3.4

ASBC-Methode für flüssige Malzersatzstoffe (EBC-Methode)

Prinzip Bestimmung des Gewichtsverhältnisses sL 20/20 °C mit Pyknometer oder anderem geeignetem Dichtemessgerät Geräte Analysenwaage, Genauigkeit 1 mg

Pyknometer oder sonstiges geeignetes Dichtemessgerät Ausführung - etwa 50 g der gut gemischten repräsentativen Materialprobe auf 1 mg genau abwiegen - in warmem H2O lösen - Lösung quantitativ in 500 ml-Messkolben bringen und bei 20 °C mit H2O zur Marke auffüllen. - mischen bis vollständig homogen - von dieser "10%-Lösung" Gewichtsverhältnis sL 20/20 °C bestimmen Berechnung

Extrakt (%) =

P ⋅ D ⋅ 500 Einwaage

P = Extraktgehalt der "10%-Lösung" in GG% (Plato) D = Gewichtsverhältnis sL 20/20 °C der "10%-Lösung" Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Literatur A-EBC, D 101

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3.4

Eiweiß

Erfolgt wie bei Gerste angegeben (2.5.2)

3.5

Fett (freies Rohfett) (EBC-Methode)

Der Fettgehalt kann insbesondere bei Mais eine Rolle spielen (Schaum, Gushing). Prinzip Die Probe wird mit Petroleumbenzin in einer Soxhletapparatur am Rückflusskühler extrahiert, das Lösungsmittel verdampft und das zurückbleibende Rohfett gewogen.

Geräte Probenteiler nach EBC DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Soxhlet-Extraktionsapparatur (Schliffe nicht fetten) Extraktionskolben, 250 ml Sandbad oder elektr. Heizplatte (explosionsgeschützt). Heizleistung so eingestellt, dass 8 - 10 Abläufe/h gewährleistet sind Analysenwaage, Genauigkeit 1 mg Trockenschrank 105 ± 2 °C Extraktionshülsen, so dimensioniert, dass 10 g Probe aufgenommen werden und die Hülse vollständig vom Lösungsmittel bedeckt wird Glaswolle Exsikkator Reagenzien Petroleumbenzin, Siedebereich 40 - 60 °C, reinst DAB Ausführung - einen bis zu Gewichtskonstanz getrockneten Extraktionskolben auf 0,001 g auswiegen - mit Probenteiler Probe ziehen und schroten (Mehle und Stärkepräparate bedürfen keiner Vorbehandlung) - 10,0 ± 0,001 g Probe in Extraktionshülse einwiegen - Probe mit lösungsmittelgewaschener Glaswolle abdecken und in Soxhletapparatur einbringen - Extraktionskolben anschließen

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-

durch Hülse soviel Petroleumbenzin geben, dass in der Extraktionsapparatur zweimal abgehebert wird Rückflusskühler aufsetzen Heizung einschalten und Probe etwa 3 h extrahieren (ungefähr 30 Abheberungen) Lösungsmittel aus dem Extraktionskolben abdampfen Rückstand ca. 1 h bei 105 °C trocknen Kolben im Exsikkator abkühlen Rückstand auswiegen Trocknen wiederholen, bis die Gewichtsdifferenz zwischen zwei Wägungen ≤ 0,01 % abs. ist Wassergehalt wie bei der Gerste (2.5.1) bestimmen

Berechnung Fett in TrS (%) =

( A − B) ⋅ 100 ⋅ 100 G ⋅ (100 − W )

A = Gewicht des Kolbens mit Rückstand in g B = Gewicht des Kolbens in g G = Einwaage in g W = Wassergehalt in % Angabe der Ergebnisse In % in TrS mit einer Dezimalen Genauigkeit Bei Fettgehalten zwischen 0,3 und 0,9 %: r = 0,06 m + 0,02 R = 0,14 m + 0,09 m = Mittelwert Normwerte Rohmais 3 - 7 % in TrS, entkeimter Mais unter 1,3 % in TrS Bemerkungen Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit Petroleumbenzin sind zu beachten. Maisgrieß bzw. Maisflocken sollten nicht mehr als 1,3 % Rohfett in TrS enthalten, um ein Ranzigwerden beim Lagern zu vermeiden. Literatur A-EBC

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3.6

Farbe (EBC-Methode)

Farbmessung in flüssigen Malzersatzstoffen Prinzip Spektralphotometrische Farbmessung in der vorher verdünnten Probe ("10%-Lösung", s. 3.3.4). Gerät Präzisions-Spektralphotometer mit einer Bandbreite von 1 nm oder weniger, Wellenlänge 430 nm

Glasküvetten, 1 cm Ausführung - "10%-Lösung" verwenden, die für den Extraktgehalt (gemäß 3.3.4) hergestellt worden ist - wenn nötig, über Membranfilter filtrieren, bis "frei von Trübung" (siehe Farbbestimmung in der Kongresswürze) - Glasküvetten füllen und Extinktion bei 430 nm gegen H2O ablesen Berechnung Farbe (EBC-Einheiten) = 25,0 · f · E430

f = Verdünnungsfaktor E430 = Extinktion bei 430 nm in der 1 cm-Küvette Angabe der Ergebnisse Unter 10 EBC-Einheiten mit halben Einheiten, ab 10 EBC-Einheiten in ganzen Zahlen Literatur A-EBC, D 103

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4

Malz

4.1

Gerstenmalz

4.1.1

Probenahme

Sie erfolgt wie bei Gerste angegeben (2.1).

4.1.2.

Handbonitierung

4.1.2.1

Geruch

Gewünschter Zustand: rein, frisch; je nach Malzsorte mehr oder weniger aromatisch. Dumpfer oder säuerlicher Geruch lässt auf feuchte, schlechte Lagerung schließen. Nach Rauch soll nur ein absichtlich geräuchertes Malz riechen.

4.1.2.2

Geschmack und Aroma

Gewünschter Zustand: helles Malz: dunkles Malz:

süßlich, mehlig aromatisch

Brenzliger, kaffeeartiger Geschmack rührt von zu hohen Abdarrtemperaturen her.

4.1.2.3

Farbe und Glanz

Gewünschter Zustand: einheitlich blass bis semmelgelb. Dunkle Farbe deutet auf zu hohe Abdarrtemperaturen. Glanz: Scharf poliertes Malz glänzt. Mattgraues, glanzloses Aussehen rührt meist von eisenhaltigem Weichwasser her. Grüne, schwarze, rote Flecken, besonders im Bereich des Keimlings, in der Bauchfalte oder an der Kornseite, deuten auf Schimmelbefall. Rot-violette Färbungen am Korn geben einen Hinweis auf Fusarienbefall. Hieraus resultieren überlöste Körner und ein inhomogenes Malz. Malze von auffallend heller Farbe können geschwefelt sein. Getigerte Körner rühren von der Verwendung schwefelhaltigen Heizöls beim Darren her.

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4.1.2.4

Grad der Verunreinigungen (Reinheit)

Malz sollte nicht enthalten: Halbe, zerdrückte, schimmelige Körner, Samen von Unkraut und Fremdgetreide, Staub, Steine, Spelzentrümmer, Keimlinge.

4.1.2.5

Form und Größe der Körner

Siehe Gerste (2.2.8)

4.1.3

Mechanische und physiologische Untersuchungen

4.1.3.1

Sortierung

Sie erfolgt wie bei Gerste angegeben (2.3.1), jedoch ohne gesondertes Auslesen der Halbkörner. Normwerte mindestens 85 % I. Sorte (2,8 und 2,5 mm) Der Anteil an Ausputz soll 1,0 % nicht übersteigen.

4.1.3.2

Tausendkorngewicht

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste angegeben (2.3.2). Normwerte 28 - 44 g bei lufttrockenem Malz 25 - 35 g auf Malztrockensubstanz berechnet

Dunkle Malze haben geringere 1000-Korngewichte als aus derselben Gerste hergestellte helle Malze.

4.1.3.3

Hektolitergewicht (HG)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste angegeben (2.3.3), in Abweichung dazu wird das Hektolitergewicht aber nicht der Tabelle entnommen, sondern durch Multiplikation des Gewichts von 1/4 l mit 400 errechnet. Normwerte 48 - 62 kg lftr.

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Bemerkungen Es ist zu beachten, dass das HG allein kein zuverlässiger Wertmesser ist, da sowohl gut gelöste, schwere Gerste, als auch schlecht gelöste, leichte Gerste hohe HG ergeben. In letzterem Falle wurde auf Gewicht gemälzt. Wassergehalt, Grad des Putzens und Polierens beeinflussen ebenfalls das HG.

4.1.3.4

Schwimmprobe (Sinkerprobe)

Während Gerstenkörner untersinken, schwimmen Malzkörner infolge von Lufteinschlüssen normalerweise in Wasser. Der Anteil an Schwimmern ist umso höher, je stärker die Blattkeimentwicklung und damit die Lösungsvorgänge des Malzes fortgeschritten sind. Ausführung - in 4 mit Wasser gefüllte Bechergläser je 25 Körner geben - mittels Stab rühren, um die an den Körnern anhaftenden Luftbläschen zu entfernen - nach 3 und 10 min Sinker zählen und aus beiden Zahlen Mittelwert bilden Normwerte Sinkeranteil von gut gelösten hellen Malzen maximal 30 - 35 %, von dunklen Malzen maximal 25 30 %. Bemerkungen Diese Methode ist zur raschen Orientierung über die Mehlkörperlösung und die Beimischung von Gerste geeignet.

4.1.3.5

Mehlkörperbeschaffenheit

4.1.3.5.1

Glasigkeit

Die Mehligkeit eines Malzes kann nach Längsschnitt mit dem Längsschneider (VLB Berlin) besonders in Verbindung mit einem Stereomikroskop beurteilt werden. Sie soll bei hellem Malz nicht unter 95 % liegen, und der Anteil ganzglasiger Körner darf 2 % nicht übersteigen. Falls erwünscht, lässt sich auch die durchschnittliche Glasigkeit errechnen; ganzglasige Körner werden hierbei mit 1, halbglasige mit 0,5 und spitzenglasige mit 0,25 bewertet; die Summe ergibt die „durchschnittliche Glasigkeit“.

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Literatur H.J. Wellhoener, Der Brauereitechniker 15, 133 (1963) Clerck, Bd. II, S. 547 Sch - W - N, Bd. I, S. 331

4.1.3.5.2

Farbe

Man unterscheidet rein weiße, gelbliche, braune, zu stark gebräunte Körner. Gewünschter Zustand: Helles Malz : 97 - 98 % rein weiße Körner, keine braunen Dunkles Malz : 80 - 85 % rein weiße Körner, 10 - 15 % gelbliche, vereinzelt braune, aber keine zu stark gebräunten

4.1.3.6

Mürbigkeit

Ungenügende Mürbigkeit oder überhöhte Glasigkeit können Schwierigkeiten beim Läutern, bei der Würzeklärung, Gärung, Klärung und Filtration ergeben, wobei jahrgangs- und sortenbedingte Einflüsse auftreten können.

4.1.3.6.1

Friabilimeter (EBC-Methode)

Bestimmung der Mürbigkeit von Malzkörnern durch einen Abriebvorgang im sog. Friabilimeter. Die Methode eignet sich für alle Handelsmalze aus 2-zeiligen Sommergersten und für während des Mälzens gezogene Muster, sofern sie auf einen definierten Wassergehalt getrocknet werden. Malze aus bestimmten Wintergersten können infolge ihres hohen Spelzenanteiles abweichende Ergebnisse liefern. Prinzip Malz wird in eine Siebtrommel mit Drahtgeflecht aus Edelstahl gegeben. Während einer festgelegten Zeit werden die Körner mittels einer Walze gegen die rotierende Siebtrommel gepresst, wobei die mürben Malzteile durch das Siebgewebe fallen, während die glasigen Bestandteile in der Trommel verbleiben. Geräte Friabilimeter (Fa. Pfeuffer GmbH, Mess- und Prüfgeräte, Flugplatzstrasse 70, D-97318 Kitzingen)

Waage, Genauigkeit 0,01 g Normal-Gerstensortiersieb mit 2,2 mm Sieb (Glasbläserei der VSLF, Seestr. 13, D-13353 Berlin) Stoppuhr

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Ausführung - 50 g ± 0,01 g aufbereitetes Malz in die Siebtrommel geben und 8 min laufen lassen - Siebtrommel entleeren und Gewicht der glasigen Bestandteile auf 0,01 g genau wiegen - die ganzen (ungelösten ganzglasigen) Körner aus dieser Fraktion auslesen und Gewicht auf 0,01 g genau ermitteln - alle Körner, größer als ¾, als ganze Körner ansehen - die teilweise ungelösten (teilglasigen) Körner mit dem 2,2 mm-Sortiersieb bestimmen. - dazu die ungelöste Fraktion aus der Friabilimeter-Trommel auf dem 2,2 mm-Sieb 60 sec schütteln - den auf dem Sieb verbliebenen Teil auf 0,01 g genau wiegen und als „teilweise ungelöste Körner“ (Teilglasigkeit) bezeichnen Berechnung Der Grad der Lösung wird als Mürbigkeit ausgedrückt und wie folgt berechnet: M = 100 - 2 · A M = Mürbigkeit in % A = Gewicht der in der Trommel verbliebenen Fraktion in g

Ganzglasigkeit (ganze Körner): GG = 2 · B GG = Ganzglasigkeit in % B = Gewicht der manuell ausgelesenen Körner in g Teilglasigkeit (teilweise ungelöste Körner): TG = 2 · C TG = Teilglasigkeit (teilweise ungelöste Körner) in % C = Gewicht des auf dem Sortiersieb verbliebenen Anteils in g Angabe der Ergebnisse Mürbigkeit ohne Dezimale, Ganzglasigkeit und Teilglasigkeit mit einer Dezimale angeben Genauigkeit Mürbigkeit

(60 - 90%):

Teilglasigkeit

(0,8 - 22%):

Ganzglasigkeit

(1,5 - 11,3%):

r = 12 - 0,11 m R = 21,7 - 0,192 m r = 0,44 + 0,193 m R = 0,48 + 0,613 m r = 0,153 + 0,349 m R = 0,725 + 0,531 m

m = Mittelwert

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Normwerte Mürbigkeit > 80 % Ganzglasigkeit < 2,5 % Bemerkungen Siebtrommel jedes Mal sorgfältig säubern. Der Wassergehalt der Probe soll 3,5 - 5 % betragen; niedrigere oder höhere Werte können das Ergebnis beeinflussen. Malze mit hohem Spelzengehalt (bestimmte Wintergersten) oder Malze, deren Spelzen während der Lagerung Wasser aufgenommen haben, können abweichende Ergebnisse zeigen. (Für Weizenmalze ist das Gerät nach bisherigen Erfahrungen nicht geeignet). Insbesondere folgende Punkte sind zu beachten: - Laufzeit der Trommel 8 min ± 5 sec - Gängigkeit der Walze - Abnutzung des Gummiüberzuges der Walze Regelmäßige Kontrollen mit Malz bekannter Mürbigkeit vornehmen. Literatur L. Chapon, Tageszeitung für Brauerei 75, 160 (1978) K. F. Kretschmer und L. Chapon, BWiss 31, 274 (1978) L. Chapon, MB 32, 160 (1977) D. A. Thomas, J. Inst. Brew. 92, 65 (1986) E. D. Baxter und D. D. O`Farrell, J. Inst. Brew. 89, 210 (1983) P. A. Martin und I.C. Cantrell, J. Inst. Brew. 92, 367 (1986) M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992) A-EBC

4.1.3.7

Blattkeimentwicklung

Die Blattkeimentwicklung gibt einen Überblick über die Gleichmäßigkeit der Keimung. Ausführung Wie bei Gerste (siehe 2.4.5.1) beschrieben. Berechnung und Beurteilung Die Körner werden nach der Länge des Blattkeims wie folgt eingeteilt und gezählt:

0 ¼ ½ ¾

bis einschließlich bis einschließlich bis einschließlich bis einschließlich über

¼ ½ ¾ 1 1

der Kornlänge der Kornlänge der Kornlänge der Kornlänge (Husaren)

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Beispiel Klasse 1 2 3 4 5

0–¼ ¼-½ ½-¾ ¾-1 über 1 (Husaren)

Anzahl der Körner 5 7 35 50 3

Die mittlere Keimlänge wird wie folgt berechnet: 5 · 1/4 7 · 3/8 35 · 5/8 50 · 7/8 3 · 1 1/4

= = = = =

1 3 22 44 4 74 von 100; mittlere Blattkeimlänge = 0,74

Die mittlere Blattkeimlänge sollte bei hellen Malzen zwischen 0,7 und 0,8 liegen. Da die Gleichmäßigkeit der Keimung mehr über die Auflösung aussagt als die mittlere Blattkeimlänge, ist folgendes Bewertungsschema besser: gleichmäßig: ziemlich gleichmäßig: ungleichmäßig:

4.1.3.8

Anteil an 3. und 4. Klasse Anteil an 3. und 4. Klasse Anteil an 3. und 4. Klasse

> 84 % 75 - 84 % < 75 %

Malzlösung und Homogenität (Calcofluor-Carlsberg-Methode nach EBC)

Bestimmung der durchschnittlichen Lösung und Homogenität von Gerstenmalz in %. Die Methode dient in erster Linie zur Überprüfung von Handelsmalz. Darüber hinaus kann sie als Kontrollmethode in der Mälzerei Anwendung finden. In diesem Falle werden Grünmalzproben während der Keimung einmal am Tag entnommen und vor der Untersuchung auf einen Wassergehalt von 10 bis 15% getrocknet, beispielsweise mit Hilfe einer IR-Lampe. Prinzip Diese Methode beruht auf der Tatsache, dass die ß-Glucan-reichen Endospermzellwände während des Mälzens fortschreitend abgebaut werden, ein Vorgang, der durch Anfärben der intakten Zellwände mit dem Fluorochrom Calcofluor sichtbar gemacht werden kann, welches mit βGlucanen ab einem Molekulargewicht von ca. 10000 D spezifische Bindungen eingeht. Die Auflösung wird durch Einwirkenlassen von Calcofluor (und Fast Green als Kontrastmittel) auf Halbkörner und anschließende Betrachtung unter UV-Licht im Malt Modification Analyser-System Carlsberg sichtbar gemacht. Eine hellblaue Fluoreszenz tritt in den Bereichen ungelöster Endospermzellen auf, während die gelösten Teile dunkelblau erscheinen.

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Geräte Carlsberg Seed Fixation System bestehend aus Presse, Gerstenschablone und Schleifmaschine (Danbrew Consult Ltd. Rahbeks Allé 21, DK-1801 Kopenhagen V, Dänemark) Reagenzien Calcofluor White M2 R (Cellufluor) (Polysciences Ltd., 24 Low Farm Place, Moulton Park, Northampton NN31HY, England oder Sigma Chemie GmbH, D-85521 Ottobrunn), 1 g/l

Clay-Kunstharz-Platten (Danbrew Consult Ltd.) Malt Modification Analyser - System Carlsberg (Danbrew Consult Ltd.) Fast Green (Gurr, England oder Serva, D-69115 Heidelberg), 1 g/l Ethanol, 70 % vol Probenvorbereitung - die Laborprobe bis auf etwa 150 Körner teilen - mit der Gerstenschablone daraus 100 Körner als Analysenprobe nehmen Ausführung Fixieren und Abschleifen - 2 Platten mit je 50 Kornhälften unter Verwendung des Carlsberg Seed Fixation Systems herstellen - mit Hilfe der Schablone 50 Körner in die Prägeform geben - diese Körner mit der Presse bis etwa zur Hälfte in die Clay-Platte eindrücken - Körner etwa auf die Hälfte mit Schleifscheibe abschleifen (alternativ kann auch ein Bandschleifer Verwendung finden) Anfärben - die Halbkörner mit Calcofluor-Lösung einpinseln und Lösung 2 min einwirken lassen - mit 70 %igem Ethanol waschen - überschüssiges Ethanol mit Filterpapier entfernen - mit Fast Green-Lösung 2 min anfärben - überschüssiges Fast Green mit Filterpapier entfernen Auswerten - Platte in Malt Modification Analyser legen und UV-Lampe einschalten - nicht gelöstes Endosperm zeigt eine hellblaue Fluoreszenz (normal im Bereich der Kornspitzen), gelöstes Endosperm erscheint dunkelblau - die Fläche des gelösten Endosperms im Verhältnis zur gesamten Endospermfläche ergibt die prozentuale Lösung des Einzelkorns - die mittlere Lösung von 100 Körnern gibt die Malzlösung in % einer Untersuchungsprobe an - jedes Korn einer der folgenden Gruppen steigenden Lösungsgrades zuordnen:

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0: 0 - < 5 % 3: 50 - < 75 %

1: 5 - < 25 % 4 : 75 - < 95 %

2 : 25 - < 50 % 5 : 95 - 100 %

Berechnung Die Lösung (M) einer Malzprobe wird wie folgt berechnet : M in % = ( 0 · «0» + 0,125 · «1» + 0,375 · «2» + 0,625 · «3» + 0,875 · «4» + 1 · «5» ) wobei : «0», «1», «2», «3», «4», «5» die Zahl der Körner, die in die jeweilige Gruppe fallen, wiedergeben (falls weniger als 100 Körner untersucht werden, ist der entsprechende prozentuale Anteil für jede Gruppe zu berechnen).

Die Homogenität (H) einer Malzprobe wird wie folgt berechnet :

H ( in %) = 100 − 2 ⋅ 100 ⋅ A − M2 A = (0)2 · «0» + (0,125)2 · «1» + (0,375)2 · «2» + (0,625)2 · «3» + (0,875)2 ·«4» + (1)2 · «5» M = Lösung in % Genauigkeit Lösung (66 - 98 %)

Homogenität (30 - 90%) (56 - 67%)

r = 51,9 - 0,515 m R = 108 - 1,063 m r = 8,2 R = 48,3 - 0,385 m r = 66,8 – 0,74 m R = 57,1 - 0,545 m

m = Mittelwert Literatur S. Aastrup und K. Erdal, Carlsberg Res. 45, 369 (1980) S. Aastrup, G. C. Gibbons und I. Munck, Carlberg Res. Commun. 46, 77 (1981) M. Carnielo, M. A. Foucaut und M. Moll, BW 35, 168 (1982) F. Heltved, S. Aastrup, O. Jensen, G. C. Gibbons und L. Munck, Carlsberg Res. Commun. 47, 291 (1982) S. Aa. Jensen und S. Aastrup, Cerevisia 10, 113 (1985) M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992) A-EBC, D 85

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4.1.3.9

Keimfähigkeit

Siehe 2.4.1 Anstelle der 0,75 %igen H2O2-Lösung wird eine 0,37 %ige angewendet, die nach 2 und 4 Tagen zu erneuern ist. Nach 7 Tagen werden die Körner, welche Husaren oder Wurzelkeime gebildet haben, ausgezählt. Normwerte 6 - 10 % Bei Malzen mit hohem Wassergehalt und geringer Farbtiefe liegt der Verdacht nahe, dass sie nicht genügend hoch oder genügend lang ausgedarrt worden sind. Trifft dies zu, so liegt die Keimfähigkeit über 10 %. Literatur E. Schild, W. Müller und W. Hagen, BWelt 107, 1321 (1967)

4.1.4

Chemisch-technische Untersuchungen

4.1.4.1

Wasser (EBC-Methode)

Der Wassergehalt des Malzes ist mit Rücksicht auf die Verringerung der Extraktausbeute bei höherem Wassergehalt von großer Bedeutung. Bei erhöhtem Wassergehalt leidet die Malzqualität bei der Lagerung. Prinzip Der Wassergehalt von Malz wird über den Massenverlust während eines standardisierten Trocknungsvorganges bestimmt. Hierfür wird Malzschrot bei einer definierten Temperatur innerhalb einer festgelegten Zeit in einem elektrisch beheizten Lufttrockenschrank getrocknet. Der Wassergehalt wird durch Differenzwägung ermittelt. Es ist hierbei zu beachten, dass bei längerem Stehen des Malzschrotes vor der Einwaage sich der Wassergehalt in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit verändern kann. Aus diesem Grund ist die Bestimmung unmittelbar nach dem Schroten durchzuführen. Bezüglich Schnellmethoden wird auf 2.5.1.2 (Wasser bei Gerste) verwiesen. Die Genauigkeit der Schnellmethoden ist in Kapitel 4.1.4.5.7 dargestellt.

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Geräte Probenteiler nach EBC

DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Analysenwaage, Genauigkeit 0,0005 g Trockenschrank, Genauigkeit 0,5 °C Temperatur im Trockenschrank 105 - 106 °C während 3 h. Der Trockenschrank soll in einem Raum stehen, in welchem keine Wasserverdunstung stattfindet. Empfohlen werden elektrisch beheizte Lufttrockenschränke mit gleichmäßiger Verteilung der Heizkörper. Die Tragflächen sollen aus 3 - 5 mm dicken gelochten Metallplatten bestehen und eine ebene Oberfläche besitzen, um eine gute Wärmeübertragung auf die Trocknungsgefäße zu ermöglichen. Die Leistung des Trockenschrankes wird überprüft, indem auf einer Tragfläche identische Proben während 3 h bei 105 - 106 °C getrocknet werden. Nach Abkühlung im Exsikkator auf Zimmertemperatur wird gewogen und eine weitere Stunde erneut getrocknet. Bei einer Wassergehaltsabnahme von mehr als 0,1 % muss die Trocknungstemperatur um 1 °C erhöht und die Überprüfung wiederholt werden. Angewendet wird die niedrigste noch mögliche Temperatur, wobei 107 °C nicht überschritten werden sollen. Während des Trocknungsvorganges (3 h) soll die Abluftöffnung des Trockenschrankes geöffnet und die Ofentür geschlossen bleiben. Trockenschalen Die Schalen sollten aus Metall bestehen und mit einem gut abdichtenden Deckel versehen sein. Der Durchmesser soll ungefähr 50 mm, die Höhe nicht mehr als 20 mm betragen. Exsikkator Die Abkühlzeit im Exsikkator soll mindestens 20 min betragen. Als Trocknungsmittel eignet sich Silicagel mit einem Indikator. Ausführung - mit Probenteiler ca. 20 g Malz ziehen - in einen Becher schroten und nach guter Durchmischung in einem Gefäß luftdicht verschließen - je tariertes Wägegefäß ca. 5 g einbringen, mit Deckel verschließen und auf 0,001 g genau wiegen (m0) - Trockenschale offen mit untergelegten Deckel in den vorgeheizten Trockenschrank stellen - 3 h bei 105 - 106 °C trocknen, Startzeit ist hierbei, wenn die Temperatur des Trockenschrankes wieder die Solltemperatur erreicht hat - nach Verschließen mindestens 20 min im Exsikkator abkühlen und auf 0,001 g genau auswiegen (m1)

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Berechnung

Wassergehalt(%) =

m o − m1 ⋅ 100 mo

m0 = Einwaage vor der Trocknung m1 = Auswaage nach der Trocknung Genauigkeit Für Mittelwerte aus 6 Proben in 17 - 26 Laboratorien analysiert (P = 95 % / EBC 1990):

Messbereich R R

3,8 - 7,3 % 0,13 % 0,6 %

Normwerte Helles Malz: Dunkles Malz:

3-5% 1-4%

Literatur M. Benard, J. Inst. Brew. 98, 81 (1992) A-EBC, Methode 4.1

4.1.4.2

Kongreßmaischverfahren

4.1.4.2.1

DLFU-Mühle (Einstellung und Vermahlung) (EBC-Methode)

Geräte Labor-Scheibenmühle, DLFU (Bühler GmbH Braunschweig)

Die Nummern in der Beschreibung beziehen sich auf die Abb. der Mühlen-Funktionsteile

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Abb. DLFU-Mühle (Labor-Scheibenmühle) Bühler GmbH

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Das oben erwähnte Gerät ist die von der EBC und MEBAK offiziell empfohlene Labormühle. Sie lässt sich auch zum Mahlen von anderem Getreide oder Getreideprodukten (Gerste, Weizen, Maisgrieß usw.) bis zu einem Wassergehalt von 20 % einsetzen. Prinzip Das Malz wird zwischen 2 horizontal angeordneten geriffelten Scheiben vermahlen. Die untere Mahlscheibe wird durch einen Elektromotor angetrieben und dreht sich mit etwa 1500 Upm, während die obere Mahlscheibe starr angeordnet ist. Bei der Vermahlung bewegt sich das Malz von der Mitte der Scheiben zum äußeren Rand hin, wo das Schrot über eine Auslaufnase in den Schrotbecher gelangt. Der Spalt zwischen den Mahlscheiben lässt sich über ein Feingewinde verstellen, welches mit einem Skalenstellring verbunden ist. Dieser Stellring weist eine Skala von 0 bis 20 auf, wobei jeder Skalenteil einem Scheibenabstand von 0,10 mm entspricht. Jeder Skalenwert ist noch mal in 5 Teilstriche unterteilt; ein solcher Teilstrich entspricht somit einer Differenz von 0,02 mm. Zwei verstellbare Anschläge ermöglichen eine reproduzierbare Mühleneinstellung. Geräte Scheibenmühle DLFU der Fa. Bühler GmbH, Ernst-Amme-Straße 19, 38114 Braunschweig (Abb. 1 - 5)

Die DLFU-Mühle (geliefert mit den detaillierten Anweisungen des Herstellers) ist mit einer Sicherheitsvorrichtung ausgerüstet, welche den Motor stillsetzt und die Umdrehung der unteren Scheibe verhindert, wenn die Mühle offen ist. Die Einstellung der Parallelität der Mahlscheiben und des Nullpunktes erfolgt im Herstellerwerk. Es ist unzweckmäßig, die Präzisionseinstellung, die mit einer speziellen Messuhr im Werk erfolgt, durch die früher gelieferten Fühlerlehren zu korrigieren (Für die Einstellung des älteren Modells siehe MEBAK Band I, 2. Auflage, 1984). Der im Werk eingestellte Nullpunkt kann vom Skalenwert 0 abweichen, was bei neuen Mühlen in der Werksbescheinigung vermerkt ist. Zur Kontrolle kann man bei leerlaufender Mühle den Mahlspalt langsam verringern bis ein Schleifgeräusch der Mahlscheiben zu hören ist; dieser Skalenwert soll mit dem angegebenen Nullpunkt übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, muss die Mühle neu eingestellt bzw. an den Hersteller oder von ihm autorisiertes Personal zur Instandhaltung gegeben werden. Bühler hat 2 DLFU-Mühlen-Modelle hergestellt: Diejenigen der 1. Generation entstanden vor 1983 (Abb. 1 - 3), diejenigen der 2. Generation gibt es seit 1983 (Abb. 4 - 5). In beiden Fällen wurden die Nummerierungen in den Abbildungen aus den Betriebsanleitungen des Herstellers übernommen. Im Abschnitt „Durchführung“ bezieht sich jeweils die erste Zahl in der Klammer auf die Mühle der ersten, die zweite Zahl auf die der zweiten Generation. Pinsel, zur Reinigung der Mahlscheiben Schrotbecher aus rostfreiem Stahl zum Mischen bzw. Anrühren des Schrotes

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Durchführung Einstellen des Mahlspaltes (Abb. 1 - 5) Der Mahlspalt wird durch Drehen des Verstellringes (23, 142) mit Hilfe der Handgriffe (24, 145) eingestellt. Maßgebend für die Einstellung der Skala (3, 146) ist der Mittelpunkt der Fixpunktschraube (33, 144). Zur Erleichterung der Einstellung dienen die Anschläge (5, 152), die auf der Skala im Werk entsprechend den EBC-Anforderungen an Fein- und Grobvermahlung fixiert wurden: Es existiert ein Anschlag für Feinvermahlung mit der linken Kante des Anschlaghalters (4, 151) auf Skalenwert 2 (Mahlspalt 0,2 mm) und ein Anschlag für Grobvermahlung mit der rechten Kante des Anschlaghalters (4, 151) auf Skalenwert 10 (Mahlspalt 1,0 mm). Den Verstellring so drehen, dass bei Feinvermahlung die Fixpunktschraube (33, 144) links in Kontakt mit dem entsprechenden Anschlag ist. Anweisung für die Vermahlung - Mühle durch Entriegeln der Verschlüsse (16, 175) öffnen - prüfen, ob kein Mehl zwischen den Scheiben verblieben ist (falls erforderlich, mit Hilfe eines Pinsels reinigen) - Mühle schließen und mit Verschlussklammern (16, 175) sichern - Deckel (17, 173) auf Auslaufnase (18, 171) legen - Schrotbecher (20, 610) einsetzen - Mühle auf gewünschte Vermahlung einstellen durch Drehen des Verstellringes (23, 142) mit Hilfe der Handgriffe (24, 145), und zwar: Einstellung auf 0,2 mm-Spalt für Feinvermahlung Einstellung auf 1,0 mm-Spalt für Grobvermahlung - Auslauf des Probenbehälters (13, 111) schließen - Mühle einschalten - ca. 60 g über Probenteiler gezogene Malzprobe in Einlauf (13, 111) füllen - zum Vermahlen Auslauf öffnen - 5 bis 10 sec nach Abklingen des Mahlgeräusches warten, wodurch die Beendigung der Vermahlung der Probe angezeigt wird - Mühle ausschalten - Deckel (17, 173) entfernen - am Deckel (17, 173) und in Auswurfnase anhaftendes Mehl mit Hilfe eines Pinsels in Schrotbecher (20, 610) geben - Schrotbecher (20, 610), welcher das vermahlene Malz enthält, anschließend entfernen

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Bemerkungen Vor Beginn der Vermahlung einer Probe für die Analyse ist es erforderlich, ca. 50 g des gleichen oder eines ähnlichen Malzes zu vermahlen, um die Mühle mit feinem Mehl zu füllen. Sind viele Proben von ähnlichen Malzsorten zu behandeln, so braucht die Mühle zwischen den Vermahlungsprozessen nicht gereinigt zu werden, mit Ausnahme der Auslaufnase und des Deckels. Sind viele Proben von sehr unterschiedlichen Malzsorten vorzubereiten, so muss die Mühle zwischen jeder Probe dieser Malzsorte vollständig gereinigt werden, und es müssen dann ca. 50 g einer entsprechenden Malzsorte vermahlen werden, bevor die Vermahlung der zu analysierenden Malzprobe durchgeführt wird. Nach jeder Vermahlungsserie muss die Mühle vollständig gereinigt werden. Literatur A-EBC, D 3

4.1.4.2.2

Extrakt (EBC-Methode)

Das Kongressmaischverfahren dient in erster Linie zur Ermittlung des Extraktgehaltes des Malzes. Hierunter versteht man die bei einem standardisierten Maischprozess unter Verwendung von feinvermahlenem Malz (Feinschrot) in Lösung gehenden Bestandteile des Malzes. Der Extraktgehalt ergibt sich aus dem Gewichtsverhältnis sL 20/20 der Würze aufgrund der amtlichen Zucker-Tabellen (Plato-Tabelle) bei 20 °C. sL 20/20 bedeutet das Gewichtsverhältnis eines Würze-Volumens bei 20 °C zum gleichen Wasservolumen bei derselben Temperatur. Außerdem wird im Verlauf dieser Untersuchung folgendes geprüft: Iodnormalität (Verzuckerungszeit), Geruch der Maische, Ablauf der Würze, Klarheit der filtrierten Würze. Die Kongresswürze ist außerdem das Ausgangssubstrat für eine Vielzahl weiterer Untersuchungen. Wird Malz zu grobem Schrot vermahlen (Grobschrot), liefert das Kongressmaischverfahren bei Malzen mit schlechter Auflösung weniger Extrakt, bei Malzen mit guter Auflösung beinahe ebensoviel Extrakt wie Feinschrot. Aus der Differenz zwischen Fein- und Grobschrotextrakt können daher Rückschlüsse auf die cytolytische Lösung eines Malzes gezogen werden.

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Geräte Feinschrot: DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Grobschrot: DLFU-Mühle, Mahlspalt 1,0 mm Maischbad mit geeigneter Heizung, Temperaturkontrolle und Rührvorrichtung (80 - 100 Upm) Maischbecher und Rührer aus Edelstahl Technische Waage, Genauigkeit 0,1 g Glasgefäß 500 ml, möglichst mit einer Marke bei 100 ml Trichter von 200 mm Durchmesser, mit einem Auslaufrohr, das bis zum Boden des Kolbens reicht Faltenfilter von 300 - 320 mm Durchmesser; es sind solche vom Typ Schleicher & Schuell Nr. 597 1/2; Machery, Nagel & Co. Nr. 614 1/4; C. Binzer & Munktell Nr. 12 und 53 oder gleichwertige Filter zu verwenden Pyknometer nach Reischauer oder geeignetes Dichtemessgerät Wasserbad von 20,00 °C ± 0,05 °C, welches so gefüllt sein muss, dass sich die Marke am Hals des Pyknometers unterhalb der Wasseroberfläche befindet Analysenwaage, Genauigkeit 1 mg Gipslamellen für die Prüfung auf Iodnormalität (Verzuckerung): Diese werden durch Mischen von 135 g Gips mit 100 ml Wasser und Ausgießen in flache Formen hergestellt. Zuckertafel, Goldiner-Klemann-Kämpf, VLB Berlin Reagenzien Iodlösung, 0,02 N Ausführung Feinschrot und Grobschrot Vermahlung gemäß 4.1.4.2.1 Maischen und Filtration - mit insgesamt 200 ml H2O von 45 - 46 °C 50,0 g Schrot unter ständigem Rühren mit einem Glasstab klumpenfrei in einem Maischbecher einmaischen und (mit kleinem Rest) Glasstab abspülen - Becherinhalt im Maischbad bei 45 °C unter ständigem Rühren (80 - 100 Upm) 30 min maischen (Temperatur muss im Maischbecher 45 °C betragen) - Temperatur der Maische in 25 min auf 70 °C steigern (1 °C/min) - nach Erreichen dieser Temperatur 100 ml H2O von 70 °C zugeben und dabei Maischrand und Rührer abspülen (von diesem Zeitpunkt an Verzuckerungszeit bestimmen, siehe 4.1.4.2.4)

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-

-

-

Temperatur von 70 °C 1 h halten (Temperatur muss im Maischbecher 70 °C betragen) Maische durch Zufuhr kalten Wassers im Maischbad innerhalb 10 - 15 min auf Zimmertemperatur abkühlen, Rührer mit etwas H2O abspülen, Becher aus Maischbad nehmen, gut abtrocknen und Inhalt mit H2O auf 450,0 g aufwiegen Becherinhalt mit einem Glasstab durchrühren und sofort auf ein Faltenfilter gießen (Filter darf nicht über den Trichterrand hinausragen) die ersten 100 ml des Filtrats auf das Filter zurückgeben Filtration abbrechen, wenn der Filterkuchen trocken erscheint oder bei langsam ablaufenden Würzen nach 2 h Filtrat anschließend gut mischen und sofort pyknometrieren bzw. Dichte bestimmen (auch die Proben für weitere Untersuchungen, wie löslicher Stickstoff, pH, Viskosität u. a., sofort weiterverarbeiten) aus der Zuckertafel den dem Gewichtsverhältnis sL 20/20 °C zugehörigen Extrakt in Gramm pro 100 g Würze (Plato) entnehmen und zur Berechnung des Extraktgehaltes in folgende Formel einsetzen

Berechnung

E (%) =

P ⋅ ( W + 800) 100 − P

E' (%) =

E ⋅ 100 100 − W

E E’ P W 800

Extraktgehalt des Malzes lftr. in GG-% Extraktgehalt des Malzes in TrS in GG-% Extraktgehalt der Würze in GG-% (Plato) Wassergehalt des Malzes in GG-% Anteil dest. Wasser, welches in der Maische zu 100 g Malz gegeben wird

= = = = =

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen

Der Extraktgehalt kann auch mit dem Ausbeute-Rechenschieber der VLB oder den „Tafeln zur Malzanalyse“ von Schild (Verlag Hans Carl, Nürnberg, 1957) entnommen werden. Beispiel

Eingesetzte Malzmenge Wassergehalt des Malzes Gewicht des Becherinhaltes nach dem Aufwiegen Extrakt in 100 g Würze

= 50 g = 4,6 % = 450 g = 8,65 g

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Gesamtwasser im Maischbecher: 450 g - Malzgewicht + Wassergewicht des Malzes = 4,6 450 − 50 + = 402,3 g 2 Extraktgehalt der Würze 8,65 GG-%, d.h. in 100 g Würze sind 8,65 g Extrakt und 100 - 8,65 = 91,35 g Wasser. Demnach gehören zu 91,35 g Wasser 8,65 g Extrakt und zum Gesamtwasser von 402,3 g x g Extrakt. x=

8,65 ⋅ 402,3 = 38,09 g Extrakt in 50 g Malz 91,35

100 g Malz lftr. enthalten 38,09 · 2 = 76,2 g Extrakt 100 g Malz TrS enthalten somit: 76,2 ⋅ 100 = 79,9 g Extrakt 100 − 4,6 Genauigkeit

Schrot Messbereich (%) r95 R95 m = Mittelwert Normwerte Helles Malz Dunkles Malz

fein 79,3 - 81,4 0,58 11,8 – 0,137 m

grob 74,4 - 80,4 11,8 - 0,137 m 17,8 - 0,207 m

79 - 82 % in TrS 75 - 78 % in TrS

Bemerkungen Der Extraktgehalt der Würze kann auch mittels Spezialspindeln, Refraktometer und PräzisionsDichtemesseinrichtung (Fa. A. Paar KG, A-8054 Graz, Vertrieb Chempro, 63450 Hanau oder vergleichbare) bestimmt werden. Literatur A-EBC, D 59 F. Goldiner, H. Klemann, R. Block und W. Kämpf, Rohrzucker-, Alkohol-, Stammwürze- und Korrektionstafel, Berlin, Institut für Gärungsgewerbe 1966 M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

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4.1.4.2.3

Geruch der Maische (EBC-Methode)

Er wird während des Maischens beurteilt und als „normal“ bezeichnet, wenn er dem Typ des untersuchten Malzes entspricht. Fehlt der aromatische Geruch bei einem dunklen Malz, ist dieses als nicht aromatisch zu bezeichnen. Fremdgerüche sind zu vermerken.

4.1.4.2.4

Iodnormalität / Verzuckerungszeit (EBC-Methode)

Reagenzien Iodlösung, 0,02 mol/l: 1,27 g Iodkristalle und 2,50 g Kaliumiodid in H2O lösen und auf 500 ml auffüllen. Jeden Monat neue Lösung herstellen. In brauner Flasche im Dunkeln aufbewahren Ausführung - 10 min nach Erreichen der Maischtemperatur von 70 °C einen Tropfen der Maische auf eine Gipsplatte bringen und dazu einen Tropfen Iodlösung geben - Prüfung nach jeweils 5 min wiederholen, bis die Iodnormalität erreicht ist, d. h. bis sich ein rein gelber Fleck ergibt Angabe der Ergebnisse „unter 10 min“ „10 - 15 min“ „15 - 20 min“ usw.

Die Iodnormalität wird beim Kongressmaischverfahren nur in der Feinschrotwürze ermittelt. Normwerte Die Iodnormalität soll bei hellen Malzen innerhalb von 15 min, bei dunklen Malzen innerhalb von 35 min erreicht werden. Literatur A-EBC, D 61

4.1.4.2.5

Filtration (EBC-Methode)

Ist die Filtration innerhalb einer Stunde beendet, wird dies als „normal“ bezeichnet. Dauert die Filtration länger, ist die Bezeichnung „langsam“ zu verwenden. Nach 2 Stunden ist die Filtration abzubrechen. Literatur A-EBC, D 65

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4.1.4.2.6

Aussehen

Es sind nur die folgenden Ausdrücke erlaubt: „klar“, „opalisierend“ und „trüb“.

4.1.4.2.7

pH-Wert (EBC-Methode)

Der pH-Wert übt einen Einfluss auf die enzymatischen Abbauvorgänge beim Maischen aus und bestimmt die Löslichkeit der Eiweißstoffe, der Hopfenbitterstoffe und die Zufärbung beim Würzekochen. Ferner besteht eine Abhängigkeit zwischen dem pH der Ausschlagwürze und dem des daraus bereiteten Bieres. Biere mit hohen pH-Werten sind infolge mangelhafter Eiweißkoagulation im Sudhaus anfälliger gegen chemisch-physikalische Trübungen. Die Messung des pH-Wertes von Würze und Bier gehört daher zur routinemäßigen Qualitätskontrolle. Die Bestimmung des pH-Wertes geschieht heute in der Hauptsache elektrometrisch. Prinzip Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoff (bzw. Hydronium)- Ionenkonzentration :

pH = - log CH3O+ wobei auf Grund des Dissoziationsgleichgewichtes eine pH-Skala von 0 - 14 eingerichtet wurde. In der Praxis wird der pH-Wert mit einer Messkette, bestehend aus Mess- (Glas-) und Bezugs(Kalomel-) elektrode, bestimmt, die über einen Messwertverstärker an ein Anzeigegerät angeschlossen ist und mit Standardpufferlösungen geeicht wird. Die pH-Anzeige ist dabei zwischen pH 2 - 10 proportional den Potentialdifferenzen, die zwischen der Bezugslösung in der Elektrode und den zu untersuchenden Flüssigkeiten festgestellt werden. Es kommen meist Einstabmessketten zur Anwendung, bei denen Mess- und Bezugselektrode eine konstruktive Einheit bilden. Geräte pH-Meter mit pH-Messkette

Magnetrührer Thermometer Reagenzien Puffer 1: Pufferkapseln pH 7,00 (Merck, Nr. 1.08071)

Puffer 2: Pufferkapseln pH 4,01 (Merck, Nr. 1.08069)

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Ausführung Eichung - Temperaturkompensationsknopf auf gemessene Temperatur des Puffers einstellen - Becherglas mit Magnetstab auf Magnetrührer stellen - soviel Puffer 1 (pH 7,00) in Becherglas geben, dass Diaphragma der eintauchenden Elektrode mit Flüssigkeit bedeckt ist - Rührmotor einschalten, konstante pH-Anzeige abwarten und mit Eichpotentiometer auf pH 7,00 einstellen - Elektrode mit H2O abspülen - mit Puffer 2 (pH 4,01) gemäß Bedienungsanleitung Steilheit einstellen - Elektrode mit H2O abspülen Messung - Temperaturkompensationsknopf auf gemessene Temperatur der Untersuchungsflüssigkeit einstellen - Untersuchungsflüssigkeit und Magnetstab in Becherglas geben, Rührmotor einschalten - konstante pH-Anzeige abwarten und pH ablesen - Elektrode mit H2O spülen und in H2O stellen Angabe der Ergebnisse Ohne Dimension mit zwei Dezimalen Genauigkeit Messbereich r = 0,08 R = 0,20

5,9

Normwerte 5,60 - 6,00 Bemerkungen Falls vom Hersteller nicht anders empfohlen, müssen neue und getrocknete Glaselektroden mehrere Tage (je nach Wandstärke des Diaphragmas) zur Aktivierung in Wasser quellen. Literatur M. Benard und R. Scriban, J.Inst. Brew., 86, 177 (1980) M. Benard, MBWiss. 45, 122 (1992) A-EBC, D 69

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4.1.4.2.8

Würzefarbe

Die Farbe der Kongresswürze liefert zwar keinen sicheren Hinweis auf die zu erwartende Bierfarbe, sie wird im Rahmen der Malzanalyse aber gemessen, weil sie eine Aussage über den jeweiligen Malztyp gestattet.

4.1.4.2.8.1

Visuelle Farbmessung (EBC-Methode)

Prinzip Die Farbbestimmung der Kongresswürze erfolgt unter definierten Lichtverhältnissen durch visuell vorgenommenen Farbvergleich zwischen der Würzefarbe und einer geeigneten Farbscheibe. Hierbei ist zu beachten, dass die Farbmessung möglichst von mehreren Personen vorgenommen wird. Geräte Hellige Neo-Komparator, AVM Analysentechnik, Waltershofenerstr. 7, 79111 Freiburg (Glühbirne nach 100 Brennstunden auswechseln; Hellige-Nr. 10702304)

Hellige Farbscheiben: Messbereich 2,0 - 6,0 und 6,0 - 10,0 in halben Einheiten; 10 - 18 und 19 - 27 in ganzen Einheiten (Hellige Nr. 230031 - 230034) Eine Kompensationsküvette mit Wasser hinter der Farbscheibe ist nicht notwendig. Die Scheiben müssen im Dunkeln aufbewahrt werden, ein jährlicher Austausch ist empfehlenswert. Küvetten, 5, 10, 25 und 40 mm Ausführung - unmittelbar nach Beendigung der Filtration Farbmessung vornehmen - bei trüben Würzen 100 ml Würze mit 5 g analysenreiner Kieselgur versetzen, schütteln und 5 min stehen lassen. Anschließend durch ein 9 cm-Filter filtrieren und Vorlauf verwerfen. Sollte immer noch eine Trübung verbleiben, membranfiltrieren oder bei mindestens 5000 Upm zentrifugieren - helle Würzen in der 40 mm-Küvette messen - für dunkle Würzen kleinere Küvette wählen bzw. zusätzlich verdünnen (Ablesung muss zwischen 20 und 27 EBC-Einheiten liegen) - alle Messwerte auf 25 mm Schichttiefe umrechnen, dabei gegebenenfalls Verdünnung berücksichtigen Angabe der Ergebnisse Unter 10 EBC-Einheiten mit halben Einheiten, ab 10 EBC-Einheiten in ganzen Zahlen

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Genauigkeit Messbereich 3,3 - 24,0 EBC-Einheiten r = 0,04 m - 0,04 R = 1,8 Normwerte Helle Malze Mittelfarbene Malze Dunkle Malze

5 10

bis -

4 EBC-Einheiten 8 EBC-Einheiten 20 EBC-Einheiten

Bemerkungen Das Laborpersonal, welches die Farbmessungen vornimmt, muss auf Farbsinnstörungen geprüft werden. Ein orientierendes Urteil kann auch der Laie anhand von Farbtafeln fällen. Nur Träger eines normalen Farbensinns, d. h. Farbentüchtige, dürfen Würzen und Bier mit dem EBCFarbkomparator vergleichen (1,2). Jede mit der Farbmessung beauftragte Person sollte auf richtige Farberkennung geprüft werden. (Farbtafeln von Ishihara, Test for Color Blindness, erschienen bei H.K. Lewis & Co., 136 Gower Street, London, W.C.1)

Die Farbmessung kann mit einer Kontrolllösung nach Hartong überprüft werden (4) Ausführung - 1 l-Messkolben mit Chromschwefelsäure von organischen Stoffen befreien - 0,100 g Kaliumdichromat (K2Cr2O7) und 3,500 g Nitroprussid-Natrium (Na2[Fe(CN)5NO] · 2 H2O) einwiegen, in H2O lösen und mit H2O auf 1 l auffüllen (H2O frei von organischer Substanz; Lösung 24 h vor Gebrauch bereiten, im Dunkeln 1 Monat haltbar) - Lösung in 40 mm-Küvette geben - mit der Farbscheibe Farbwert bestimmen (er muß bei 15 EBC-Einheiten liegen) - individuelle prozentuale Abweichung für die einzelnen Analytiker berechnen und bei ihren Messwerten für Würze und Bier entsprechend berücksichtigen Literatur 1. K. Velhagen, Tafeln zur Prüfung des Farbensinnes, 25. Auflage, Verlag Georg Thieme, D-7000 Stuttgart, 1974 2. Ishihara, Tests for Colour Blindness, Hrsg, K.H. Lewis & Co., 136 Gower Street, London, W.C.1 3. A-EBC, D 71 4. B. D. Hartong, W. Goedkoop, M. E. de Koning und W. F. F. Oppenoorth, Int. Tijds. Brouw. Mout., 1953/54, 119 5. L. R. Bishop, J. Inst. Brew. 72, 443 (1966) 6. M. Benard, MBWiss, 45, 122 (1992)

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4.1.4.2.8.2

Spektralphotometrische Farbmessung (EBC-Methode )

Die spektralphotometrische Messung ist die Referenzmethode zur visuellen Farbmessung. Diese Methode ergibt höhere Werte als bei der visuellen Methode, wobei die Differenz für Handelsanalysen als akzeptabel angesehen wird. Prinzip Die Farbbestimmung der Kongresswürze erfolgt durch Messung der Extinktion bei 430 nm und Multiplikation mit einem Faktor. Geräte Filterpapier, Durchmesser 320 mm, Schleicher und Schuell Nr. 597 1/2

Membranfilter-Einheit Membranfilter, Millipore Millex HA 0,45 µm Photometer oder Spektralphotometer mit einer Genauigkeit der Wellenlängeneinstellung von 430 nm ± 0,5 nm Küvetten mit einer Schichtdicke von 10 mm Reagenzien Destilliertes Wasser oder Wasser ähnlicher Reinheit Ausführung - Kongresswürze herstellen wie in Kap. 4.1.4.2 beschrieben - 50 ml Filtrat der Kongresswürze membranfiltrieren, dabei die ersten 20 ml verwerfen - Klarheit der Würze durch Messung bei 700 nm im Vergleich zu Wasser kontrollieren, ist die Differenz der Extinktion größer als 0,02, die Membranfiltration wiederholen - Küvette mit der Würzeprobe spülen und füllen - Extinktion bei 430 nm gegen H2O innerhalb 30 min nach der Membranfiltration bestimmen Berechnung

C C E430 25

= 25 · E430 = Farbe in EBC-Einheiten = Extinktion bei 430 nm = Multiplikationsfaktor

Angabe der Ergebnisse in EBC-Einheiten mit einer Dezimalen

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Genauigkeit Messbereich 3,6 - 25,3 EBC-Einheiten r = 0,18 · m - 0,28 R = 0,13 · m + 0,46

m = Mittelwert Bemerkungen Zur Bestimmung der Kongresswürzefarbe eignet sich auch das Gerät LASA Color EBC der Firma Dr. Lange AG. Literatur A-EBC

4.1.4.2.9

Kochfarbe

Bei hellen Malzen besteht kein statistisch gesicherter Zusammenhang zwischen der Farbe der Kongresswürze und des Bieres. Mehrfach wurde jedoch bestätigt, dass aus der Kochfarbe der Kongresswürze Rückschlüsse auf die Bierfarbe gezogen werden können. Prinzip Nach zweistündigem Kochen am Rückflusskühler wird die Würze mit Membranfilter geklärt. Die Farbmessung erfolgt im Hellige-Neo-Komparator durch Vergleich mit gefärbten Gläsern der EBCReihe. Geräte Elektrisches Heizgerät, Durchmesser der Heizplatte 85 mm, 450 Watt mit 3-Stufenschalter (z. B. Gerhardt)

Stehkolben, 500 ml Rückflusskühler (Kugelkühler), Mantellänge 300 mm Druckfiltrationsgerät für 50 mm-Membranfilter (z. B. S & S MDO 50/1) Membranfilter aus Zellulosenitrat, Durchmesser 50 mm, Porenweite 0,2 µm (z. B. Schleicher & Schuell MFME 24) Treibgas (Inertgas), Druck 2 bis 3 bar Hellige Neo-Komparator Farbscheiben für Farbe von Bier, Malz und Würzen nach der EBC-Skala, Hellige Nr. 230031 bis 230034 Küvetten, 40 oder 25 mm

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Ausführung - Heizgerät 10 min lang auf Stufe III vorheizen - 200 ml Kongresswürze (Feinschrot) innerhalb von 2 h nach dem Maischversuch in 500 ml Stehkolben geben - Kolben mit der Laborwürze auf die heiße Platte stellen und an Rückflusskühler anschließen - die Würze soll in 5 min (± 1 min) zum Kochen kommen - bei Kochbeginn die Heizplatte auf die Stufe II (220 Watt) zurückschalten - nach genau 2 h Kochzeit Kolben mit einem kleinen Becherglas abdecken, um Verdunstung zu vermeiden, und sofort unter fließendem Wasser auf Zimmertemperatur abkühlen - 50 - 100 ml der über dem Trub stehenden Würze in das Druckfiltrationsgerät mit eingelegtem Filter geben - mindestens 30 ml Würze durch Anwenden von Druck in ein untergestelltes Gefäß filtrieren - die klare Würze in die 40 mm-Küvette (bei hellen Malzen) füllen und die Farbe durch Vergleich mit der Farbscheibe (normal 6 - 10 EBC-Einheiten) im Hellige Neo-Komparator ermitteln - Farbwerte möglichst von mehreren Analytikern ablesen lassen und daraus den Mittelwert bilden Berechnung Das Ergebnis wird auf 25 mm Schichttiefe umgerechnet. Angabe der Ergebnisse Unter 10 EBC-Einheiten mit halben Einheiten, ab 10 EBC-Einheiten in ganzen Zahlen Genauigkeit Vkr = ± 5,2 % VkR = ± 8,8 % Normwerte bei hellem Malz 4 - 6 EBC-Einheiten Bemerkungen Die Farbbestimmung kann auch spektralphotometrisch erfolgen, wie in Kap. 4.1.4.2.8.2 beschrieben. Um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist besonders auf folgende Punkte zu achten:

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Die Labor-Feinschrotwürze muss innerhalb von 2 h nach dem Maischversuch zur Kochfarbenbestimmung angesetzt werden. Ungleichmäßiger Einfluss des Sauerstoffs ist durch Standardisierung der Kochbedingungen zu vermeiden; konstantes Verhältnis von Volumen des Kochgefäßes zu Würzemenge (5 : 2); gleichmäßiges, der Vorschrift entsprechendes Aufheizen zum Kochen. Das Kochen muss ohne Überdruck erfolgen, damit der gelöste Sauerstoff bei Kochbeginn entweichen kann. Die Kochintensität hat keinen großen Einfluss auf die Zufärbung. An der Grenzfläche zur Würze im Kochkolben darf keine Wärme zugeführt werden, damit es nicht zur Karamelisation oder zum Anbrennen kommt. Daher keine Heizbäder oder Heizhauben verwenden. Nach dem Kochen ist die Würze sofort abzukühlen, um Verdunstung und Nachreaktion zu vermeiden. Die gekochte Würze ist für die Farbmessung klar zu filtrieren. Dabei sind Adsorption, Verdunstung und Trübungsbildung (durch Schaumzerfall) zu vermeiden. Adsorbierende Filterhilfsmittel (z. B. Kieselgur) und Unterdruck zum Absaugen dürfen daher nicht verwendet werden. Membranfilter haben sich für diesen Zweck bei Anwendung von Überdruck bewährt. Um Adsorptionsfehler zu vermeiden, müssen bei 50 mm-Filter mindestens 30 ml filtriert werden. Für jede Filtration setzt man ein neues Filter ein. Literatur P. Kolbach und K. Zastrow, MB 16, 44 (1963) C. Kremkow und G. Krauß, MB 20, 396 (1967) R.U. Runkel, MB 21, 250 (1968) C. Kremkow, MB 23, 113 (1970) K.D. Esser, E. Krüger und H. Waller, MB 23, 303 (1975)

4.1.4.2.10

Extraktdifferenz (EBC-Methode)

Siehe 4.1.4.2.2

Extraktdifferenz = % Extrakt in Malz-Feinschrot-TrS minus % Extrakt in Malz-Grobschrot-TrS Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Beurteilung Extraktdifferenz < 2,0 > 2,0

Auflösung hoch niedrig

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Genauigkeit Messbereich 0,8 - 4,9 % r = 0,79 + 0,074 · m R = 0,72 + 0,335 · m

m = Mittelwert Literatur M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

4.1.4.3

Extrakt nach dem Vollständig-Extraktions-Verfahren

Da das Kongressmaischverfahren den Extraktgehalt des Malzes nicht richtig erfasst, hat man versucht, die auftretenden Fehler auszuschalten. Bei der nachstehend beschriebenen Methode stellt man zunächst nach dem Verfahren der EBC eine Kongressmaische her, extrahiert dann die dabei gelösten Stoffe in einem geeigneten Apparat vollständig und bestimmt deren Gewicht. Diese Methode ist vorzugsweise bei Sudhausausbeutekontrollen (z.B. bei Abnahmeversuchen) einzusetzen.

Geräte Analysenwaage, Genauigkeit 0,5 mg

Technische Waage, Genauigkeit 0,05 g DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Maischbad Extraktionsapparat nach Knöfler-Böhm (Abb.) mit Stütze für die Hülse (Glasrohr Höhe 15 mm, Durchmesser 22 mm), zu beziehen durch die Versuchsstation Schweiz. Brauereien, Engimattstraße 11, CH-8059 Zürich

Abb. Extraktionsappara nach Knöfler-Böhm

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Glasfaser-Extraktionshülsen, 33 x 100 mm (Schleicher u. Schuell Nr. 603 G) Rundkolben, 500 ml Inhalt, Schliff NS 29/32, Seitenhals mit NS 12/14,5 passendes Thermometer mit Schliff NS 12/14,5, Messstelle bis nahe auf den Boden des Rundkolben reichend, Bereich 0 - 100 °C, 0,5 °-Teilung Heizgerät z.B. Infrarot-Heizkalotte Typ ITC 150 (Salvis, CH-6015 Reussbühl) Glas-Schliffverbindungsstück NS 29/32 und NS 40/45 Intensivkühler mit Tropfspitze (z.B. Dimroth-Kühler, Schliff NS 29/32) Wasserstrahl- oder andere Vakuumpumpe Wulff’sche Flasche, oben drei, unten ein Anschluss Vakuummeter z.B. Präzisions-Manometer Fig. 58/801, Art-Nr. 4501, Skala - 1,0 bis 0 kg/cm2, 5/1000 - Teilung (Haenni, CH-3303 Jegenstorf) Druckregulierventil, z.B. Nadelventil oder Manostat Glasperlen, Durchmesser 4 mm passende Teflonmanschette für die Schliffe NS 12/14,5, 29/32 und 40/45 (z.B. Kleiner, CH-5610 Wohlen) Ausführung 1. Herstellen der Maische (analog EBC-Kongressmaischverfahren): - 25,0 g Feinschrot in einen Maischbecher geben - 100 ml H2O von 45 - 46 °C zusetzen und rühren - 30 min Rast bei 45 °C halten - um 1 °C/min bis 70 °C aufheizen - 50 ml H2O von 70 °C zusetzen - 60 min Rast bei 70 °C halten - Maischbecher aus dem Bad sowie Rührer aus dem Becher nehmen und mit wenig H2O abspülen

2. -

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Würzeabtrennung und Extraktion der Treber 4 Glasperlen in einen 500 ml-Rundkolben geben, diesen tarieren und auf Korkring stellen Extraktionsapparat auf Rundkolben stecken zuerst Stütze und dann Glasfaser-Extraktionshülse in Extraktionsapparat geben Inhalt des Maischbechers ohne aufzuwiegen in drei bis vier Portionen quantitativ in Extraktionshülse überführen, nach dem Füllen der Hülse jeweils warten bis genug Würze abgelaufen ist mit etwa 150 ml heißem H2O (etwa 70 °C) Becher ausspülen und nachwaschen Überführen der Maische in die Extraktionshülse und Nachwaschen dauern etwa 20 min (Endvolumen im Rundkolben etwa 250 bis 300 ml)

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-

-

-

Kühler auf Extraktionsapparat mit Rundkolben setzen und das ganze über dem Heizgerät montieren (kein direkter Kontakt mit der Infrarot-Heizkalotte) Thermometer in den Seitenhals des Rundkolbens stecken oben am Kühler die Verbindung zum unteren Anschluss der Wulff’schen Flasche herstellen (auf der Wulff’schen Flasche sind das Vakuummeter und das Nadelventil montiert, der dritte obere Hals der Wulff’schen Flasche ist mit der Vakuumpumpe verbunden) Vakuum anlegen und mit dem Nadelventil Druck so einstellen, dass die Würze im Rundkolben bei 75 °C kocht (etwa - 0,6 kg/cm2) Wärmezufuhr so regulieren, dass die am Extraktionsapparat angesammelte Extraktionslösung etwa alle 10 min abhebert Extraktionszeit 2 h (10 - 12 mal abhebern), die zuletzt abgelaufene Extraktionslösung muss farblos sein (sofern während der Extraktion mit Druckschwankungen zu rechnen ist, empfiehlt sich der Einsatz eines geeigneten Manostaten) nach Extraktion Rundkolben abnehmen, auf 20 °C temperieren, außen sorgfältig abtrocknen und wiegen (Würzegewicht ermitteln)

3. Bestimmung des Extraktgehaltes der Würze - pyknometrisch Gewichtsverhältnis bei 20 °C bestimmen (sL 20/20 °C) und Extraktgehalt (GG-%) aus Tabelle von Goldiner und Klemann entnehmen Berechnung G⋅P E (%) = ME

E G P ME

= Extraktgehalt des Malzes lftr. in % = Würzegewicht in g = Extraktgehalt der Würze in GG-% = Malzschrot-Einwaage in g

Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Wiederholvertrauensbereich ± 0,3% (P = 99%) Bemerkungen Erfahrungsgemäß liegen die Resultate um 0,7 - 1,5 % lftr. niedriger als bei der Kongress-methode. Literatur A-EBC, D 25 H. Pfenninger, F. Schur, A. Scherrer, M. Lösch und F. Ullmann, SchwBR 82, 233 (1971)

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4.1.4.4

Viskosität (EBC-Methode) (Kongresswürze, Ausschlagwürze und Bier)

Die Viskosität der Kongresswürze weist wie die Mehlschrotdifferenz auf die Lösung des Malzes hin. Gleichfalls ist eine gewisse Aussage über die zu erwartende Läuterzeit im Sudhaus möglich. Eine Korrelation besteht ferner zwischen der Viskosität und der Schaumhaltbarkeit des Bieres (1). Definition (2,3) Die Viskosität ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines flüssigen Systems gegenüber mechanischen Deformationskräften. Sie ist die in einer Flüssigkeit auftretende Reibung, die bei der Deformation auftritt.

Für die dynamische Viskosität gilt: Viskosität (Pa ⋅ s) =

Schubspann ung (Pa) Schergeschwindigkeit D (s−1)

Die Maßeinheit der Viskosität ist Pascal · Sekunde (Pa · s). Zu der älteren Maßeinheit Poise besteht folgende Beziehung: 1 Pa · s = 10 P (1 Pa · s = 1000 mPa · s); 1 mPa · s = 1 cP 1 Pascal · Sekunde ist gleich der dynamischen Viskosität eines laminar strömenden, homogenen Fluids, in dem zwischen zwei Ebenen, parallel im Abstand 1 m angeordneten Schichten mit dem Geschwindigkeitsunterschied 1 m/s die Schubspannung 1 Pa herrscht. 1 Pa · s = 1 N · s/m2 = 1 kg/m · s Das rheologische Verhalten von Stoffen hängt u.a. von der Temperatur, der Konzentration, der Teilchengröße und der Teilchenladung ab. Bei idealviskosen Lösungen - auch newtonsche Flüssigkeiten genannt - wächst die Schubspannung proportional zur Schergeschwindigkeit und zur Viskosität. Nur bei diesen Lösungen ist die Viskosität relativ leicht zu ermitteln. Zum besseren Vergleich der Ergebnisse ist die Umrechnung auf einen bestimmten Extrakt- oder Stammwürzegehalt bei Würze bzw. Bier angebracht. Da die Viskositäten von Würzen und Bieren nicht proportional einer Verdünnung sind, sondern nach einer hyperbolischen Funktion verlaufen, wird mit Hilfe der von Kolbach (6) aufgestellten Tabellenwerte oder einer von Zürcher (7) entwickelten trigonometrischen Funktion die Viskosität von Würzen auf 8,6 % bzw. 12,0 % Extraktgehalt und von Bieren auf 12 % Stammwürzegehalt berechnet. Am schnellsten führt ein kleines Rechenprogramm mit der Funktion von Zürcher zum Ziel.

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Die Formeln hierfür lauten: 1) η gelöster Stoff = dyn. Viskositätgemessen - 1,002 2) a =

ln (η gel. + (η gel.) 2 + 1) C1,20

3) Dynamische Viskosität η normiert =

e a⋅ x

1,20

− e − a⋅ x 2

1,20

+ 1,002

a = Konstante, abhängig von der Zusammensetzung der Würze oder des Bieres x = normierter Extraktgehalt in %mas (GG%): bei Bier und Ausschlagwürze bezogen auf 12 % Plato, bei der Kongresswürze bezogen auf 8,6 % η = gelöste Stoffe = gemessene dynamische Viskosität bei gegebenem Extrakt- bzw. Stammwürzegehalt vermindert um 1,002 C = gemessener Extrakt bzw. Stammwürzegehalt der Probe in %mas (GG%) Mit einem von Zürcher (8) entwickelten Rechenschieber ist die Umrechnung gleichfalls möglich. Eichung Viskositätsmessgeräte können mit frisch bidestilliertem Wasser (1,002 mPa · s bei 20,0 °C), Saccharoselösung von 20 %mas (1,941 mPa · s bei 20,0 °C), sowie mit Newtonschen Normalölen (z.B. Öl Nr. 2A) von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Bundesallee 100, D-38116 Braunschweig, geeicht werden.

4.1.4.4.1

Kugelfall-Viskosimeter nach Höppler (3,4)

Prinzip Es wird hierbei die Fallzeit einer bestimmten Kugel beim Herabsinken durch ein mit Versuchsflüssigkeit gefülltes Glasrohr zwischen zwei Strichmarken ermittelt. Die Präzision dieser Methode wird erhöht, wenn die Fallzeit statt manuell mit einer Stoppuhr elektrisch über Lichtschranken auf 0,01 s genau erfasst wird. Geräte Kugelfall-Viskosimeter mit Zubehör oder Microkugelfall-Viskosimeter mit automatischer Fallzeitmessung, z.B. von HAAKE Meßtechnik GmbH u. Co., Dieselstr. 4, D-76227 Karlsruhe oder vergleichbare

Stoppuhr, 0,1 s (± 15 s/24 h)

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Abb. Kugelfall-Viskosimeter

Ausführung - Mess-System reinigen, trocknen und zusammensetzen - Wassermantel "R" im Viskosimeter mit Hilfe eines Umwälzthermostaten blasenfrei auf 20,0 °C ± 0,03 °C temperieren - Viskosimeterstand anhand der eingebauten Wasserwaage überprüfen und ggf. über die Stellfüße des Stativfußes einregulieren - Fallzylinder "F" mit Probenflüssigkeit vorspülen (Bier vorher entkohlensäuern) - mit einer Pipette randvoll mit Untersuchungsflüssigkeit blasenfrei füllen - geeignete Fallkugel in das Fallrohr einführen - Fallrohr mit Deckel verschließen - Kugel zur Durchmischung der Flüssigkeit vor jeder Messreihe durch das Rohr laufen lassen - Fallzeit der Kugel zwischen den beiden im Glasrohr eingeätzten Strichmarken "a" und "b" (Mess-Strecke) mit einer Stoppuhr ermitteln - Messung nach Drehen des Messgefäßes wiederholen (bei voneinander abweichenden Werten Messung wiederholen)

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Berechnung η = K · (ρ1 - ρ2) · t η = dynamische Viskosität (mPa · s) t = Fallzeit der Kugel in s ρ1 = Dichte der Kugel in g/cm3 ρ2 = Dichte der zu prüfenden Flüssigkeit in g/cm3

K = Kugelkons tan te in

mPa ⋅ cm3 g

Angabe der Ergebnisse In mPa · s mit drei Dezimalen Genauigkeit (9) Laboratoriumswürze r = - 0,26 + 0,195 m R = - 0,62 + 0,5 m m = Mittelwert Normwerte Kongresswürze (auf 8,6 % berechnet) 11 - 14 %ige Ausschlagwürze (auf 12 % berechnet) Vollbier (auf 12 % berechnet)

1,5 - 1,6 mPa · s 1,7 - 2,2 mPa · s 1,6 - 2,0 mPa · s

Bemerkungen Bei Bestimmung der Viskosität von Kongresswürzen sollte die Messung innerhalb von 60 min, von Beginn der Filtration an gerechnet, mit einem aliquoten Teil durchgeführt werden. Es hat sich herausgestellt, dass bei Ringanalysen die in verschiedenen Laboratorien mit Kugelfallviskosimetern ermittelten Werte voneinander abweichen. Hierbei spielt anscheinend die von der Herstellerfirma ermittelte Kugelkonstante für die unterschiedlichen Ergebnisse eine wesentliche Rolle. Statt der von den Viskosimeterherstellern verwendeten Spezialöle ist bidestilliertes Wasser, das zur Beseitigung von Kohlendioxid vor der Verwendung aufgekocht wird, für die Eichung geeigneter. Hierbei muss die Messflüssigkeit durch die vorgeschriebene Fritte in das Füllrohr eingefüllt und während der Messung die Temperatur auf 20 ± 0,1°C gehalten werden. Die Viskosität beträgt 1,002 mPa · s. Ein zusätzlicher Test ist mit einer 20 % mas Saccharoselösung von 20,0 °C möglich. Hier liegt der Wert bei 1,941 mPa · s (5). Außerdem ist es wichtig, dass der Fallzylinder in der Waage steht, der Fallkugel keinerlei Bläschen anhaften, die Fallzeit in beiden Richtungen dieselbe ist und der Zylinder beim Wenden nicht aus dem Lot gebracht wird. Die beim Rücklauf ermittelten Fallzeiten können von den normalen Fallzeiten um bis zu 1 % abweichen. Soll auch der Rücklauf der Kugel für exakte Messungen herangezogen werden, kann eine eigene Konstante bestimmt werden.

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4.1.4.4.2

Rotationsviskosimeter (2,3)

Prinzip Bei diesen Geräten wird das Drehmoment, welches durch eine zylinderförmige Flüssigkeitsschicht zwischen einem ruhenden und einem rotierenden Zylinder übertragen wird, gemessen. Mit Hilfe dieser Methode lassen sich auch Viskositätsänderungen, wie sie z.B. bei der Einwirkung von Alpha-Amylase auf Stärke auftreten, über einen Schreiber oder PC automatisch registrieren. Geräte Rotationsviskosimeter, z.B. von HAAKE GmbH, D-76227 Karlsruhe, Paar-Physica GmbH, D-70567 Stuttgart oder vergleichbare Ausführung und Berechnung gemäß Gebrauchsanleitungen

4.1.4.4.3

Kapillar-Viskosimeter (3)

Das Kapillar-Viskosimeter eignet sich zur Messung der kinematischen Viskosität von newtonschen Flüssigkeiten. Die beim Kugelfall- und beim Rotations-Viskosimeter direkt ermittelten Werte für die dynamische Viskosität lassen sich hier jeweils aus dem Wert der kinematischen Viskosität und der Dichte der zu prüfenden Flüssigkeit berechnen. Definition 1 Quadratmeter durch Sekunde ist gleich der kinematischen Viskosität eines homogenen Fluids der dynamischen Viskosität 1 Pa · s und der Dichte 1 kg/m3. Maßeinheit der kinematischen Viskosität (Viskosität-Dichte-Verhältnis = Zähigkeit) 1 m2/s = 106 mm2/s Ungültig ist ab 1.1.78 die alte Maßeinheit Stokes: 1 Stokes (St) = 1/10000 m2/s; 1 cSt = 1 mm2/s Prinzip Gemessen wird die Zeit, die eine durch zwei Messebenen definierte Flüssigkeitsmenge braucht, um eine Kapillare bestimmter Weite zu durchfließen.

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Geräte Ubbelohde-Viskosimeter mit hängendem Kugelniveau oder Ostwald-Viskosimeter und aufgedruckter Konstante, z.B. von Schott-Geräte GmbH, D-65719 Hofheim/Ts. oder vergleichbare

Viskosimeter-Gestell Durchsichtthermostat, hohe Form, 20 °C ± 0,03 °C (besser ± 0,01 °C), bzw. Umlaufthermostat und Temperiermantel Die Größe der Kapillare ist nach den Versuchsgegebenheiten auszuwählen (Analysenzeitgenauigkeit). Für Würze und Bier kann z.B. das Mikro-Ubbelohde-Viskosimeter mit einem Kapillardurchmesser von 0,46 mm verwendet werden. Stoppuhr, 0,1 s (± 15 s/24 h) Schlauch, passend auf Rohr (1) des Viskosimeters Wasserstrahlpumpe evtl. Hängegestell mit Abtropfwanne zum Entleeren und Trocknen des Viskosimeters beim Reinigen bei Automatisierung: Automatisches Viskositätsmeßsystem mit div. Zusatzapparaten z.B. von Schott Geräte GmbH, D-65719 Hofheim/Ts. oder vergleichbare

Abb. Ubbelohde-Viskosimeter mit hängendem Kugelniveau 1 bis 3 Rohrteile aus Glas 4 Vorratsgefäß 5 Niveaugefäß 7 Kapillare 8 Messgefäß M1 und M2 Ringmessmarken auf Rohr 1 h mittlere Druckhöhe

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Ausführung - Viskosimeter für den Messbereich auswählen - Viskosimeter reinigen und trocknen - Kapillare in den Thermostaten so einhängen, dass sich der Spiegel der Badflüssigkeit etwas über der Vorlaufkugel (9) befindet (Kapillare muss lotrecht stehen) - Probe (Bier vorher entkohlensäuern) durch das weite Rohr (3) blasenfrei in das Vorratsgefäß (4) füllen - Probe 15 min bei 20,0 °C temperieren - Luft mit Hilfe einer Wasserstrahl- oder Membran-Pumpe durch den an Rohr (1) aufgesetzten Schlauch ansaugen bis sich nacheinander das Niveaugefäß (5), die Kapillare (7), die Messkugel (8) und die darüber befindliche Vorlaufkugel (9) gefüllt haben, dabei Rohr (2) verschlossen halten (Flüssigkeitsspiegel muss unter die Markierung bei (4) sinken) - Saugen unterbrechen, Schlauch von Rohr (1) abnehmen - Öffnung des Rohres (2) freigeben; dabei reißt die Flüssigkeitssäule am unteren Ende der Kapillare (7) ab, und es bildet sich das "hängende Kugelniveau" an der dort befindlichen Kugelkalotte (6) aus - mit der Stoppuhr die Zeitspanne (Durchflusszeit t) messen, bei welcher der untere Rand des Meniskus der Flüssigkeitsprobe von der oberen Kante der Ringmarke M1 zur oberen Kante der Ringmarke M2 absinkt Die Durchflusszeit soll möglichst so gewählt werden, dass keine oder nur eine geringe Korrektur nach der Hagenbach-Tabelle notwendig ist. Berechnung Kinematische Viskosität ν (mm2/s) = K · t K = Gerätekonstante in mm2/s2 t = gemessene oder korrigierte (s.u.) Durchflusszeit in s Von der ermittelten Durchflusszeit (t) ist - falls die Durchflusszeiten relativ kurz sind - wie in der Tabelle für Hagenbach-Korrekturen des Viskosimeterherstellers angegeben - der Sekundenbetrag für die verwendete Kapillare abzuziehen (s. auch DIN 53012).

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Umrechnung auf dynamische Viskosität η =ν·ρ ρ = Dichte der zu prüfenden Flüssigkeit in g/cm3 Angabe der Ergebnisse (η) In mPa · s mit drei Dezimalen Genauigkeit siehe 4.1.4.4.1 Bemerkungen DIN 51562, Teil 1 schreibt vor, dass die Mindestdurchflusszeiten für das Volumen zwischen den Messmarken in der Regel bei 200 s liegen müssen. Automatische Messungen sind mit Ubbelohde-Viskosimetern oder ähnlichen Viskosimetern durchführbar. Die Durchflusszeit wird durch zwei Lichtschranken in den Messebenen exakt ermittelt und über eine Quarzuhr auf 0,01 s genau bestimmt. Gegenüber der manuell/visuellen Technik werden hier bei geringem Arbeitsaufwand subjektive Messfehler ausgeschaltet und die Messgenauigkeit erhöht. Literatur 1. K -B, S. 142 2. M.Hedinger, Messung rheologischer Eigenschaften, ed. Contraves AG, CH-8052 Zürich 3. DIN und DIN-ISO-Normen (Viskosität), Beuth Verlag GmbH, D-10787 Berlin 4. Haake, Firmenschrift: Haake Kugelfallviskosimeter und Viskowaage, D-76227 Karlsruhe 5. Handbook of Chemistry and Physics, D-262 (1988/89) 6. P. Kolbach, MB 13, 21 (1960) 7. Ch. Zürcher, MB 26, 242 und 258 (1973) 8. Ch. Zürcher, MB 27, 127 (1974) 9. M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

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4.1.4.5

Stickstoffverhältnisse

4.1.4.5.1

Gesamtstickstoff

4.1.4.5.1.1

Kjeldahl (EBC-Methode)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste (2.5.2.1) angegeben. Genauigkeit r = 0,05; R = 0,13 Normwerte Bis zu 0,5 % niedriger als bei Gerste

4.1.4.5.1.2

Verbrennungsmethode nach Dumas (EBC-Methode)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste (2.5.2.2) angegeben.

4.1.4.5.1.3

Nahinfrarot-Reflektionsspektroskopie (NIR)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste (2.5.2.3) angegeben.

4.1.4.5.1.4

Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Gerste (2.5.2.4) angegeben. Angaben zur Analysengenauigkeit siehe 4.1.4.5.7.

4.1.4.5.2

Löslicher Stickstoff

Unter löslichem Stickstoff versteht man die Menge der unter den Bedingungen des Kongressmaischverfahrens in Lösung gegangenen Stickstoffverbindungen.

4.1.4.5.2.1

Kjeldahl (EBC-Methode)

Prinzip Man stellt eine Würze nach dem Kongressmaischverfahren (Feinschrot) her und bestimmt darin den Stickstoffgehalt.

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Geräte und Reagenzien Zur Herstellung der Würze wie Kongressmaischverfahren (4.1.4.2.2) Zur Stickstoffbestimmung wie Gerste (2.5.2.1) Ausführung - 20 ml Feinschrotwürze nach Zusatz von 2 - 3 ml H2SO4 unter Vermeiden von Schäumen bis zur Sirupkonsistenz eindampfen und Stickstoff nach Kjeldahl bestimmen Berechnung Stickstoff (mg/l) = (H - B) · 1,4 · F · 50

H = verbrauchte ml 0,1 N Säure im Hauptversuch B = verbrauchte ml Säure im Blindversuch F = Faktor der 0,1 N Säure Beispiel H = 10,3 ml, B = 0,1 ml, F = 1 Stickstoff (mg/l) = (10,3 - 0,1) · 1,4 · 1 · 50 = 714 Umrechnung auf Malz-Trockensubstanz

Löslicher Stickstoff (g / 100 g Malz − TrS) =

N ⋅ E (%TrS) K ⋅ 10000

N = Stickstoffgehalt der Würze in mg/l E = Feinschrotextrakt des Malzes in TrS in % K = Extraktgehalt der Kongresswürze in GV-% Beispiel E = 80,8 % in TrS K = 8,75 GV-% (gemäß Tabelle nach Goldiner-Klemann-Kämpf für P = 8,48 GG-%) 714 ⋅ 80,8 Löslicher Stickstoff (g / 100 g Malz − TrS) = = 0,66 8,75 ⋅ 10000 Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen oder in g/100 g Malz-TrS mit zwei Dezimalen Genauigkeit Löslicher Stickstoff (g/100 g Malz-TrS): r = 0,12 - 0,119 · m; R = 0,09; M = Mittelwert Normwerte 0,55 - 0,75 % löslicher Stickstoff in Malz-TrS Literatur M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

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4.1.4.5.2.2

Spektralphotometrisch (EBC-Methode)

Prinzip Der Anteil an löslichen Stickstoffverbindungen in der Kongresswürze wird durch spektralphotometrische Messungen bei 215 und 225 nm bestimmt. Geräte Spektralphotometer (215 nm; 225 nm) Quarzküvetten, 1 cm-Schichtdicke Reagenzien Kochsalzlösung (NaCl), 5 g/l Ausführung Erstellung einer Eichgerade und Berechnung der Regressionsgeraden - mindestens 7 Kongresswürzen (Feinschrot) mit unterschiedlichen Gehalten an löslichem Stickstoff herstellen und den Stickstoffgehalt mittels Kjeldahlverfahren (s. 4.1.4.5.2.1) bestimmen - Nullpunkt des Spektralphotometers bei 215 nm und 225 nm mit Kochsalzlösung abgleichen - Kongresswürzen, wie unter Methode beschrieben, verdünnen - Extinktion der Kongresswürzen bei 215 nm und 225 nm messen - Eichgerade erstellen und mit Hilfe einer linearen Regression die Regressionsgerade berechnen, wobei als Datenpunkte folgende Werte fungieren: x-Achse: Extinktionsdifferenzen ∆E215-225nm der untersuchten Würzeproben y-Achse: Stickstoffgehalte in mg/l der untersuchten Würzeproben mittels Kjeldahl-Verfahren Die Berechnung der Regressionsgeraden erfolgt mit Hilfe der Gleichung: y = a + bx

Methode - Wassergehalt der Malzprobe gemäß 4.1.4.1 bestimmen - Kongresswürze herstellen und den Feinschrotextraktgehalt gemäß 4.1.4.2.2 bestimmen - 1,0 ml Kongresswürze in Messkolben pipettieren und mit Kochsalzlösung auf 100 ml auffüllen - nach Abgleich des Nullpunktes am Spektralphotometer mit Kochsalzlösung die Extinktion der verdünnten Würze spektralphotometrisch sowohl bei 215 nm als auch bei 225 nm bestimmen Berechnung Stickstoff (mg/l) = a + b · ∆E215nm-225nm a = Achsenabschnitt auf der y-Achse der Regressionsgeraden b = Steigung der Regressionsgeraden

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Angabe der Ergebnisse In mg/l ohne Dezimalen

Anhand des Wasser- und Extraktgehaltes des Malzes kann gemäß 4.1.4.5.2.1 der Anteil an löslichem Stickstoff bezogen auf Malztrockensubstanz berechnet werden. Genauigkeit Ein 1993 von der EBC durchgeführter Ringversuch mit 3 Malzen mit einem Anteil an löslichem Stickstoff von 600 - 850 mg/l ergab folgende Genauigkeit: r = 30; R = 104 Bemerkungen Von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Methode ist eine sorgfältige Kalibrierung des Spektralphotometers. Eine Abweichung von 1 nm führt bereits zu signifikanten Unterschieden im Analysenergebnis Bei manueller Einstellung der Wellenlänge wird empfohlen, die gewünschte Wellenlänge immer aus der gleichen Richtung, zum Beispiel immer von 225 nm nach 215 nm anzufahren. Es sind ausschließlich Quarzküvetten für die Bestimmung geeignet für das Analysenergebnis ist die Sauberkeit der Quarzküvetten von entscheidender Bedeutung Trübe Würzen wirken sich nicht störend auf die Zuverlässigkeit des Messergebnisses aus Die Methode ist in regelmäßigen Abständen mit Hilfe des Kjeldahl-Verfahrens zu standardisieren Literatur ASBC Journal 48, 149 (1990) Proceedings of the 21th Convention of the Inst. of Brewing (Austral. Sect.), 100 (1990) A-EBC, Nachtrag MBWiss 48, 74 (1995)

4.1.4.5.3

Eiweißlösungsgrad (Kolbachzahl)

Der Eiweißlösungsgrad gibt den unter den Bedingungen des Kongressmaischverfahrens in Lösung gegangenen Anteil des Stickstoffgehaltes des Malzes an. Er ist ein Maß für die proteolytische Lösung des Malzes und liefert einen Hinweis auf den Gehalt an proteolytischen Enzymen. Die Aussagekraft der Kolbachzahl ist aber wegen ihrer Abhängigkeit vom Gesamtstickstoffgehalt und der Provenienz der Gerste begrenzt und muss immer im Zusammenhang mit dem Gesamtstickstoffgehalt betrachtet werden. Geräte, Reagenzien und Ausführung Siehe Löslicher Stickstoff (4.1.4.5.2)

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Berechnung

Eiweißlösungsgrad (%) =

lösl. Stickstoff (g / 100 g Malz - TrS ) ⋅ 100 Gesamtstic kstoff (%TrS )

Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimale Genauigkeit r = 6,7 - 0,12 · m R = 1,3 + 0,08 · m m = Mittelwert Normwerte 35 - 45 % Literatur M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

4.1.4.5.4

Stickstoff-Fraktionierung

Die Bestimmungen werden wie bei Würze beschrieben ausgeführt (vgl. Bd.II, 3. Aufl. 2.9.3) Normwerte Anteil der Stickstofffraktionen vom löslichen Stickstoff in %: Hochmolekulare Fraktion: ca. 25 Mittelmolekulare Fraktion: ca. 15 Niedermolekulare Fraktion: ca. 60

4.1.4.5.5

Freier Amino-Stickstoff (FAN) (EBC-Methode)

Die Bestimmung wird wie bei Würze beschrieben durchgeführt(vgl. Bd.II, 3.Aufl. 2.9.4.1) Berechnung Freier Amino-Stickstoff (mg/l): s. Bd. II, 3. Aufl. 2.9.4.1

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Umrechnung auf Malz-Trockensubstanz

Freier A min o−Stickstoff (mg / 100 g Malz−TrS) =

N ⋅ E' K ⋅ 10

N = Freier Amino-Stickstoffgehalt der Würze in mg/l E’ = Feinschrotextrakt des Malzes in TrS in % K = Extraktgehalt der Kongreßwürze in GV-% Beispiel E = 80,8 % in TrS K = 8,75 GV-% (gemäß Tabelle nach Goldiner-Klemann-Kämpf für P = 8,48 GG-%)

Freier A min o−Stickstoff (mg / 100 g Malz−TrS) =

150 ⋅ 80,8 = 139 8,75 ⋅ 10

Angabe der Ergebnisse In mg/100 g Malz-TrS ohne Dezimalen Genauigkeit r = 23 - 0,093 · m R = 47 - 0,017 · m m = Mittelwert Normwerte 120 - 160 mg/100 g Malz-TrS (Gerstenmalz) 90 - 120 mg/100 g Malz-TrS (Weizenmalz) Literatur M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

4.1.4.5.6

Formolstickstoff

Die Bestimmung wird wie bei Würze beschrieben durchgeführt (vgl. Bd.II, 3. Aufl. 2.9.4.2) Berechnung Formolstickstoff (mg/l): s. Bd. II, 3. Aufl. 2.9.4.2 Umrechnung auf Malz-Trockensubstanz

N ⋅ E' K ⋅ 10 N = Formolstickstoffgehalt der Würze in mg/l E’ = Feinschrotextrakt des Malzes in TrS in % K = Extraktgehalt der Kongreßwürze in GV-% Formolstickstoff (mg / 100 g Malz−TrS) =

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Beispiel E = 80,8 % in TrS K = 8,75 GV-% (gemäß Tabelle nach Goldiner-Klemann-Kämpf für P = 8,48 GG-%) 220 ⋅ 80,8 Freier A min o−Stickstoff (mg / 100 g Malz−TrS ) = = 203 8,75 ⋅ 10 Angabe der Ergebnisse In mg/100 g Malz-TrS ohne Dezimalen Normwerte Formol-N: 180 - 220 mg/100 g Malz-TrS

4.1.4.5.7

Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie (NIT)

Mit Hilfe der Nahinfrarot-Transmissionsspektroskopie lassen sich nicht nur die Parameter Wasser und Rohprotein bestimmen (vgl. Gerste 2.5.2.4), sondern auch, wenngleich mit geringerer Genauigkeit, der Extraktgehalt des Malzes, der Anteil an löslichen Stickstoffverbindungen und andere analytische Qualitätsparameter. Vergleich NIT - Chemische Analyse (Gerstenmalz)

Vergleichsprobenanzahl (1) Vergleichsprobenanzahl (2) Korrelation NIT – chem. Analyse (1) Korrelation NIT – chem. Analyse (2) Bereich chem. Analyse (1) Bereich chem. Analyse (2) mittl. Abweichung NIT – chem. (1) mittl. Abweichung NIT – chem. (2) max. Abweichung NIT – chem. (1) max. Abweichung NIT – chem. (2) Refernezmethode MEBAK

Wasser g/100g 54 240 0,94 0,97 3,9 – 5,5 3,0 – 8,0 ± 0,11 ± 0,17 0,3 0,6 4.1.4.1

Rohprotein g/100g TrS 54 240 0,98 0,91 10,1 – 11,3 8,5 – 13,0 ± 0,11 ± 0,23 0,3 0,6 4.1.4.5.1.1

Malzextrakt g/100g TrS 54 240 0,90 0,85 81,3 – 83,1 78,0 – 83,5 ± 0,28 ± 0,64 1,3 1,6 4.1.4.2.2

lösl. N g/100g TrS 54 240 0,83 0,71 0,61 – 0,82 0,60 – 0,95 ± 0,04 ± 0,05 0,09 0,10 4.1.4.5.2.1

Literatur 1. BWelt 129, 1676 (1989) 2. BWelt 136, 807 (1996)

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4.1.4.6

Diastatische Kraft (EBC-Methode)

Für den enzymatischen Stärkeabbau des Malzes ist außer der α-Amylase auch die β-Amylase verantwortlich. Ihre Aktivitäten sind daher für die Beurteilung der Malzqualität von Bedeutung. Die Diastatische Kraft erfaßt bevorzugt die Aktivität der β-Amylase. Prinzip Einer gepufferten Stärkelösung wird der aliquote Teil eines Malzauszuges zugesetzt und genau 30 min bei 20 °C temperiert. Dann bestimmt man iodometrisch die hauptsächlich durch die Tätigkeit der β-Amylase aus der Stärkelösung gebildeten Maltose nach folgender Reaktionsgleichung:

O R

O

+

C

I2

+

H2O

H

R

+

C

2 HI

OH

Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Maischbad mit Maischbechern und Rührern nur aus Edelstahl Wasserbad von 20 °C ± 0,1°C Stoppuhr, 0,1 s (± 15 s/24 h) Faltenfilter, Ø 30 - 32 cm (Schleicher und Schuell,Nr. 597 1/2) oder vergleichbare Waage, Genauigkeit 0,1 g und bis 750 g belastbar

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Reagenzien Acetatpuffer pH 4,3: 30,0 g Essigsäure mit H2O auf 1 l auffüllen; 34 g Natriumacetat (CH3COONa · 3 H2O in H2O lösen, auf 500 ml auffüllen; beide Lösungen mischen, pH-Wert des Puffers 4,3 ± 0,1

Natriumhydroxid, 1 N Schwefelsäure, 1 N Natriumthiosulfat, 0,1 N: 24,82 trockenes kristallines Natriumthiosulfat (Na2S2O3 · 5 H2O) und 7,6 g Dinatriumtetraborat (Na2B4O7 · 10 H2O) in 300 - 400 ml H2O lösen und auf 1 l auffüllen, Normalität mit Urtiterlösung einstellen Iod, 0,1 N: 12,7 g Iod mit 20 - 25 g Kaliumiodid in ca. 100 ml H2O lösen und auf 1 l auffüllen Thymolphthalein, 0,5 %: 0,5 g Thymolphthalein in 100 ml 95 %igem Ethanol oder Methanol lösen Stärke, 2 %: täglich wie folgt bereiten: - eine 10 g TrS entsprechende Menge löslicher Stärke (Merck Nr. 1252) abwiegen und in einer Reibschale mit wenig kaltem H2O anrühren - entstandene Paste langsam zu 400 ml kochendem H2O in ein hohes 600 ml-Becherglas geben, ohne dass die Lösung aus dem Kochen kommt - Reste aus der Reibschale mit wenig kaltem H2O in die Stärkelösung spülen - Stärkelösung 5 min kochen - anschließend Gefäß in kaltem Wasser unter ständigem Umrühren zur Vermeidung von Hautbildung abkühlen - auf 20 °C abgekühlte Lösung quantitativ in 500 ml-Messkolben überführen und mit H2O bis zur Marke auffüllen Ausführung Herstellung des Malzauszuges - 20,0 g Feinschrot aus hellem bzw. 40,0 g aus dunklem Malz oder 10,0 g Enzymmalz im Maischbecher einwiegen - 480 ml H2O von ca. 20 °C unter Rühren zugeben - dann 1 h bei 40 °C im Maischbad unter ständigem Rühren maischen (100 U/min) - anschließend Becherinhalt auf ca. 20 °C abkühlen und mit H2O auf 520 g (bei 20 g Einwaage) bzw. 540 g oder 510 g aufwiegen - Maische durch Faltenfilter filtrieren, die ersten 200 ml des Filtrats verwerfen, die nächsten 50 ml sofort zur Analyse verwenden

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Enzymatischer Stärkeabbau - in vier 200 ml-Messkolben (Kolben 1 und 2 Hauptversuch, Kolben 3 und 4 Blindversuch) je 100 ml Stärkelösung einpipettieren - in Kolben 1 und 2 zusätzlich noch je 5 ml Acetatpuffer geben - alle 4 Messkolben 20 min im Wasserbad bei 20 °C temperieren - in 1. Kolben 5 ml Malzauszug einpipettieren und nach 60 s die gleiche Menge in den 2. Kolben geben - Kolben 1 und 2 nach Umschütteln genau 30 min vom Beginn der Zugabe des Malzauszuges an gerechnet im Wasserbad bei 20 °C halten - anschließend zur Inaktivierung der Amylasen in Kolben 1 und 2 je 4 ml Natriumhydroxidlösung zugeben - Kolben 3 und 4 nur je 2,35 ml Natriumhydroxid und nach Umschütteln 5 ml Malzauszug (Blindversuch) zugeben - alle Messkolben mit H2O bis zur Marke auffüllen und anschließend umschütteln - den Inhalt der Kolben mit Thymolphthaleinlösung prüfen (blau, alkalisch) Iodometrische Bestimmung der gebildeten Maltose - aus jedem der 4 Messkolben 50 ml entnehmen und in 150 ml-Erlenmeyerkolben pipettieren - 25 ml Iodlösung und je 3 ml Natriumhydroxidlösung zufügen - Kolben umschwenken, mit locker sitzendem Glasstopfen verschließen und 15 min stehen lassen - anschließend jedem Kolben 4,5 ml Schwefelsäure zusetzen und mit Natriumthiosulfat das nicht in Reaktion getretene Iod bis zum Verschwinden der blauen Farbe titrieren. (Der Iodverbrauch sollte zwischen 6 und 12 ml liegen, sonst den Versuch mit mehr oder weniger Malz wiederholen.)

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Berechnung 100 ⋅ ( V1 − V2 ) ⋅ T ⋅ F DK = 100 − W DK = Diastatische Kraft, gebildete g Maltose pro 100 g Malz-TrS in Windisch-Kolbach-Einheiten (WK-Einheiten) V1 = Verbrauch an 0,1 N Thiosulfatlösung im Blindversuch (Kolben 3 und 4, Mittelwert) V2 = Verbrauch an 0,1 N Thiosulfatlösung im Hauptversuch (Kolben 1 und 2, Mittelwert) T = Titer der Natriumthiosulfatlösung F = Umrechnungsfaktor von 0,1 N Iodlösung auf Maltose (1 ml 0,1 N Iodlösung entspricht 17,1 mg Maltose) und 100 g Malz TrS; er beträgt bei 10 g Einwaage 68,4 20 g Einwaage 34,2 40 g Einwaage 17,1 W = Wassergehalt des Malzes in % Angabe der Ergebnisse In WK-Einheiten ohne Dezimalen Genauigkeit r = 6,6 + 0,036 m R = 21 + 0,148 m m = Mittelwert Literatur 1. A -EBC, D 77 2. M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

4.1.4.7

α-Amylaseaktivität

Die α-Amylase bewirkt in erster Linie einen Abbau der Stärke zu Dextrinen und damit die Verflüssigung. Ihre Aktivität lässt in Gerste auf den Grad des Auskeimens schließen, in Malz gibt sie einen Hinweis auf die beim Maischen erforderliche Zeit bis zum Erreichen der Iodnormalität und ist somit ein Qualitätsmerkmal. Auch entsprechende mikrobielle Enzympräparate lassen sich anhand der α-Amylaseaktivität bewerten.

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4.1.4.7.1

Internationale Methode (EBC-Methode)

Prinzip Durch Zugabe eines Überschusses an β-Amylase zu einer Standard-Stärkelösung bereitet man ein Grenzdextrin-Substrat. Diesem wird ein Malzauszug zugesetzt, dessen α-Amylase die Grenzdextrine abbaut. Die Zeit bis zum Erreichen einer nach Zumischen von Iodlösung sich einstellenden Stärke-Iod-Standardfarbe nennt man "Dextrinbildungseinheit". Sie ist ein Maß für die α-Amylaseaktivität (1). Geräte Hellige-Neo-Komparator (Nr. 107 023 04) von AVM Analyseverfahren, Waltershofener Str. 7, D79111 Freiburg

Hellige Farbscheibe α-Amylase (Nr. 230 066 01) von AVM Analyseverfahren Küvetten, 13 mm (Nr. 485 005 00) Analysenwaage, Genauigkeit 0,01 g DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Faltenfilter, Ø 32 cm (Schleicher und Schuell, Nr. 597 1/2) oder vergleichbare (s. Kap. 4.1.4.2.2) Wasserbad, 20 ° ± 0,05 °C Stoppuhr, 0,1 s (± 15 s/24 h) Reagenzien Spezialstärke (zu beziehen bei der Betriebskontrollstation für die Getränkeindustrie, Stefanusstr. 8, D-82166 Gräfelfing)

β-Amylase aus Gerstenmalz, (12 U/mg, lyophil., Art.-Nr. 13 440 von SERVA FEINBIOCHEMICA, A. Boehringer Ingelheim Company, D-69042 Heidelberg). Im Kühlschrank dicht verschlossen aufbewahren. Probe vor dem Öffnen auf Zimmertemperatur bringen Iod-Stammlösung: 5,50 g Iod und 11,0 g Kaliumiodid in H2O lösen und auf 250 ml auffüllen. Lösung in dunkler Flasche aufbewahren. 1 Monat haltbar Iod-Lösung verdünnt: 20 g Kaliumiodid in H2O lösen, 2,0 ml Iodstammlösung zufügen und mit H2O auf 500 ml auffüllen Natriumchlorid, 5 g/l Puffer, pH 4,7: 270 g Natriumacetat-3-hydrat in H2O lösen, 120 ml Eisessig zufügen und mit H2O auf 1 l auffüllen. pH = 4,7 kontrollieren

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Gepufferte Grenzdextrin-Lösung (α-Amylo-Dextrin-Substrat): - 10,0 g TrS entsprechende Menge Spezialstärke in hohem 600 ml-Becherglas mit etwas kaltem H2O einteigen - unter Rühren langsam 300 ml kochendes H2O zumischen - 1 - 2 min unter Rühren schwach kochen - Suspension auf ca. 20 °C abkühlen und in 500 ml-Messkolben quantitativ überführen - 25 ml Puffer und 250 mg ß-Amylase, gelöst in wenig H2O, zugeben - Stärkelösung mit toluolgesättigtem H2O auf 500 ml auffüllen - stehen lassen bei 20 °C; Verwendung nach 18 h bis max. 72 h Ausführung Herstellung des Malzauszuges - 25,0 g Malzfeinschrot in 500 ml 0,5 %iger NaCl-Lösung suspendieren - 2,5 h bei 20 °C extrahieren, dabei in Abständen von 20 min umrühren - Malzauszug über 32 cm-Faltenfilter filtrieren, die ersten 50 ml zurückgießen - 20 ml Filtrat mit 0,5 % NaCl auf 100 ml verdünnen

Für genaue Messungen sollte die Dextrinierungszeit zwischen 15 und 25 min liegen. Wenn die Zeit kürzer ist, anstelle 10 ml nur 5 ml verdünnten Malzauszug und 5 ml Natriumchloridlösung verwenden. Wenn die Zeit länger ist, eine andere Verdünnung wählen. Dextrinbildung - gepuffertes Grenzdextrinsubstrat, verdünnten Malzauszug und eine Reihe Reagenzgläser mit 10 ml verdünnter Iodlösung auf 20 ± 0,05 °C temperieren - 10 ml verdünnten Malzauszug in geeignetem Reagenzglas 5 min im Wasserbad von 20 ± 0,05 °C temperieren - 20 ml Grenzdextrinsubstrat zufügen und Stoppuhr starten (gut mischen durch Ausblasen der Pipette, aber keinen Speichel hineinbringen) - erstmals nach 10 min 2 ml der hydrolisierenden Lösung entnehmen und zu 10 ml auf 20 °C gebrachter verdünnter Iodlösung geben - sofort mischen, in Küvette überführen und mit α-Amylase-Farbscheibe im Komparator vergleichen - in gleicher Weise so lange verfahren bis Farbgleichheit festgestellt wird und Zeit notieren (gegen Ende der Reaktion alle 30 s messen, Endpunkt auf nächstliegende Viertelminute beziehen) - für den Farbabgleich immer dieselbe Küvette verwenden und zwischen den Ablesungen nur austropfen lassen

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Berechnung

Dextrinbildungseinheiten in Malz TrS (DBE) =

24 100 ⋅ G ⋅ T 100 − W

Faktor 24 ergibt sich aus 0,4 (entspricht der in 20 ml Grenzdextrinlösung enthaltenen Stärke in Gramm) mal 60 (Umrechnung von min auf h) G = Malzmenge in 10 ml verdünntem Malzauszug (bzw. 5 ml) in Gramm (entsprechend 0,1 bzw. 0,05 g) T = Zeit bis zur Farbgleichheit in min W = Wassergehalt des Malzes in % 1 Dextrinbildungseinheit (DBE, engl./amerik.: DU) ist diejenige Menge an α-Amylase, die 1 g Stärke pro Stunde bei 20 °C in Anwesenheit eines Überschusses von β-Amylase spaltet. Angabe der Ergebnisse In DBE ohne Dezimalen (bezogen auf Malz-TrS) Genauigkeit (2) r = 0,067 · m R = 10 m = Mittelwert Normwerte 30 - 50 DBE Bemerkungen Das Verfahren weist einige Mängel auf (3). So ist das vorgeschriebene Stärkepräparat zu wenig standardisiert. Zudem ist die Einwirkungszeit der β-Amylase von 18 - 72 h sehr lang und uneinheitlich. Die relativ niedrige Substratkonzentration dürfte nicht immer sicherstellen, dass die αAmylaseaktivität in der ersten Wirkungsphase des Enzyms gemessen wird. Außerdem ist die zum Puffern verwendete Natriumacetat-Lösung praxisfremd. Ferner vermittelt das gewählte pH der Reaktionslösung von 4,7 sicher kein objektives Bild über die effektive α-Amylaseaktivität beim Maischen, liegt doch der Wert vom Wirkungsoptimum und dem üblichen Maische-pH von etwa 5,5 5,9 weit entfernt. Die Inkubationstemperatur von 20 °C weicht ebenfalls stark von den Praxisbedingungen ab. Im weiteren ist das Messen der Substratveränderung durch Bestimmen des Iod-Stärke-Komplexes problematisch. So verschiebt sich nämlich während des Abbaus der Polysaccharide die Farbe des entsprechenden Komplexes mit Iod von blau bzw. rotviolett über orange bis gelb. Damit ändert sich das Absorptionsmaximum fortwährend, wodurch die Genauigkeit beeinträchtigt werden kann. Schließlich muss man in verschiedenen Zeitabständen Proben aus dem Testansatz entnehmen, was relativ aufwendig ist. Literatur 1. A-EBC, D 79 2. M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992) 3. P. Anderegg, F. Schur und H. Pfenninger. Schw.BR 87, 239 (1976)

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4.1.4.7.2

Viskosimetrische Methode (Referenzmethode)

Prinzip Bei Einwirkung von α-Amylase auf eine verkleisterte Amylopektinlösung nimmt deren Viskosität durch die Spaltung der Stärkemoleküle kontinuierlich ab, was mit einem Rotationsviskosimeter verfolgt werden kann. Die Änderung der reziproken spezifischen Viskosität ist ein Maß für die Aktivität der α-Amylase. Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm

Analysenwaage, Genauigkeit 0,05 g Wasserbäder 50 °C, 98 °C Rotationsviskosimeter, vorzugsweise mit Schreiberanschluß oder PC mit Programm für die Ermittlung des Regressionskoeffizienten und Steigung der Regressionsgeraden Faltenfilter, Ø 32 cm (Schleicher und Schuell, Nr. 597 1/2) oder vergleichbare Reagenzien Amylopektin (Anfangsviskosität einer 4,55 %igen gelatinierten Reaktionslösung etwa 5 mPa · s)

Phosphatpuffer, 0,1 M, pH 5,7 Natriumchlorid, 5 g/l Ausführung Enzymauszug - 2,5 g Malzfeinschrot in 500 ml 0,5 %iger Natriumchloridlösung suspendieren und während 1 h bei 20 °C rühren; (bei Untersuchung von Enzympräparaten ebenfalls in 0,5 %iger Natriumchloridlösung suspendieren und während 5 min bei 20 °C rühren) - Suspension durch Faltenfilter filtrieren - 2 ml der filtrierten Suspension zur Inkubation verwenden - wenn Enzymreaktion nicht linear bzw. 1/ηs = f(t) nicht gerade verläuft, dann Suspension verdünnen Substrat - 5,0 g Amylopektin in 100 ml 0,1 M Phosphatpufferlösung während 30 min bei 98 °C verkleistern Inkubation und viskosimetrische Messung - 20 ml Substrat und 2 ml filtrierte Suspension (beide 50 °C) mischen und sofort in Messzylinder des Rotationsviskosimeters einfüllen - Viskosität kontinuierlich oder in Abständen von 2 min während 20 min messen (1. Messung frühestens 6 min nach Zugabe der Suspension ausführen)

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Berechnung η η = RL − 1 s η LM

ηs = spezifische Viskosität ηRL = Viskosität der Reaktionslösung ηLM = Viskosität des Lösungsmittels (20 ml 0,1 M Phosphatpufferlösung vom pH 5,7 und 2 ml 0,5 %ige Natriumchloridlösung) ∆ 1 ηs GP A = Aktivität der α-Amylase in 1 g der Probe ∆ 1/ηs = Änderung der reziproken spezifischen Viskosität der Reaktionslösung in 1 min GP = Gewicht der eingesetzten Probe im Reaktionssatz in g A=

Beispiel (mikrobielles Enzympräparat) - Messwerte (Dyn · cm-2) am Rotationsviskosimeter in Abständen von 2 min ablesen oder Messwerte mittels Schreiber kontinuierlich aufzeichnen (Kurve mit der Form einer Hyperbel, Abb.)

Abb. Messwerte und Reziprokwerte der spezifischen Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit

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aus den einzelnen Messwerten durch Multiplikation mit dem gerätespezifischen und von der eingestellten Geschwindigkeitsstufe abhängigen Faktor die entsprechenden Viskositätswerte ηRL (mPa · s) errechnen daraus gemäß (ηRL/ηLM) - 1 die einzelnen Werte für die spezifische Viskosität berechnen und deren Reziprokwerte gegen die Zeit auftragen (ansteigende Gerade, Abb.) ∆1/ ηs die Steigung der Geraden, ermittelt aus , entspricht der α-Amylaseaktivität, in diesem ∆t Beispiel 0,035 : 4 = 0,00875 nach Division von 0,00875 durch die Menge des in der Reaktionslösung eingesetzten mikrobiellen Enzympräparates von 1 · 10-5 g (10 µg/2 ml Enzymlösung) ergibt sich die αAmylaseaktivität pro g Probe von 875 Einheiten

Angabe der Ergebnisse Bei Cerealien: In Einheiten (1/ηs · min-1 · g-1) mit zwei Dezimalen Bei Enzympräparaten: In Einheiten ( 1/ηs · min-1 · g-1) auf 10er Zahlen gerundet Genauigkeit Vkr = ± 2,5 % Nachweisgrenze < 0,05 Einheiten Normwerte Helles Malz Gerste

2 - 3,5 Einheiten < 0,1 Einheiten

Bemerkungen Aufbewahrung der Suspensionen: Malzauszug maximal 6 - 8 h; Lösungen mikrobieller Enzyme maximal 1 - 2 h; Aufbewahrung der gelatinierten Substratlösung maximal 6 - 8 h. Da im Handel kein standardisiertes Amylopektin erhältlich ist, schwanken die Analysenwerte u.U. von Charge zu Charge. Es ist deshalb empfehlenswert, ein neues Amylopektin-Präparat mit dem Ausgangspräparat zu vergleichen. Die Ergebnisse sind dann ggf. mit einem Faktor zu multiplizieren. Bei der Untersuchung ist darauf zu achten, dass beispielsweise mit Speichel und Schweiß keine αAmylase eingebracht werden. Die Enzymkonzentration ist so zu wählen, dass die Änderung der reziproken spezifischen Viskosität während 20 min linear verläuft. Literatur P. Anderegg, F. Schur und H. Pfenniger, SchwBR 87, 239 (1976)

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4.1.4.8

β-Glucanasen-Aktivität

Endo-β-Glucanasen sind während des Mälzens hauptsächlich in Bezug auf den Lösungsprozess von Bedeutung, indem sie die Zellwände des Gerstenendosperms abbauen. Diese Enzyme werden wie die α-Amylase bzw. Proteinasen, vor allem während des Keimprozesses gebildet. Im Verlauf des Maischens erfolgt ein weiterer Abbau der Gummistoffe und Hemicellulosen durch Endo-βGlucanasen, was die Viskosität der Würze vermindert. Um Rohfrucht in hohen Schüttungsanteilen bei der Bierherstellung verarbeiten zu können sowie zur Verbesserung der Bierfiltrierbarkeit, gelangen heute außerhalb Deutschlands industrielle Endoβ-Glucanasepräparate zum Einsatz, die man vorwiegend aus Kulturen von Bakterien oder Schimmelpilzen gewinnt. Die Bestimmung der Endo-β-Glucanaseaktivität im Malz ist besonders dann sinnvoll, wenn Verarbeitungsschwierigkeiten auftreten. Bei industriellen Enzympräparaten ist die Kenntnis der Aktivität Voraussetzung für deren richtige Dosierung oder Bewertung. In der Literatur findet sich eine ganze Reihe von Methoden zur Bestimmung der Endo-β-Glucanaseaktivität. Prinzip Bei der Einwirkung der Endo-β-Glucanase auf eine β-Glucanlösung nimmt deren Viskosität durch die Spaltung der Substratmoleküle kontinuierlich ab, was mit einem Rotationsviskosimeter verfolgt wird. Die Änderung der reziproken spezifischen Viskosität ist ein Maß für die Aktivität der Endo-βGlucanase. Geräte Vgl. α-Amylase (s. Kap. 4.1.4.7.2), zusätzlich Blaubandfilter Reagenzien β-Glucan aus Gerste (NOVO INDUSTRI A/S, DK-2880 Bagsvaerd; Vertrieb in Deutschland: NOVO INDUSTRIE GmbH, Enzyme, Kantstr.2, D-55122 Mainz)

Phosphatpuffer, 0,1 M, pH 5,7 Natriumchlorid, 5 g/l Calciumchlorid, 0,1 M Ausführung Enzymauszug - 20 g Malzfeinschrot in 100 ml 0,1 M Calciumchloridlösung suspendieren und während 1 h bei 20 °C rühren; oder industrielles Enzympräparat in 0,5 %iger Natriumchloridlösung suspendieren und während 5 min bei 20 °C rühren - Suspension durch Blaubandfilter filtrieren - Lösung evtl. verdünnen bis Enzymreaktion linear verläuft

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Substrat - 2 g β-Glucan in 100 ml-Becherglas geben und in etwa 40 ml Phosphatpufferlösung suspendieren - Suspension quantitativ in 100 ml Messkolben transferieren - Phosphatpufferlösung zugeben bis zu einem Totalvolumen von ungefähr 90 ml - Messkolben 20 min im Wasserbad von 98 °C stehen lassen - Lösung auf 20 °C abkühlen und mit Phosphatpufferlösung bis zur Marke auffüllen Inkubation und viskosimetrische Messung - 20 ml Substratlösung auf 50 °C temperieren und in 150 ml-Erlenmeyerkolben pipettieren, 2 ml Enzymlösung bzw. Malzauszug zugeben, gut mischen und sofort in Messzylinder des Rotationsviskosimeters einfüllen - Viskosität kontinuierlich oder in Abständen von 2 min während 20 min messen (1. Messung frühestens 6 min, besser 10 min nach Zugabe der Enzymlösung ausführen) Berechnung η ηs = RL − 1 ηLM

ηs = spezifische Viskosität ηRL = Viskosität der Reaktionslösung ηLM = Viskosität des Lösungsmittels (20 ml 0,1 M Phosphatpufferlösung vom pH 5,7 und 2 ml 0,5 %ige Natriumchloridlösung) ∆ 1 ηs für Enzympräparate (bezogen auf 1 g Präparat und 1 min) GP ∆ 1 ηs A= ⋅ 1000 für Malz (bezogen auf 1000 g Malz und 1 min) GP A = Aktivität der ß-Glucanase in 1 g der Probe ∆ 1/ηs = Änderung der reziproken spezifischen Viskosität der Reaktionslösung in 1 min GP = Gewicht der eingesetzten Probe im Reaktionssatz in g A=

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Beispiel Messwerte (Dyn · cm-2) am Rotationsviskosimeter in Abständen von 2 min ablesen oder Messwerte aufzeichnen (vgl. Kurve in Abb.) Aus den Messwerten durch Multiplikation mit dem gerätespezifischen und von der eingestellten Geschwindigkeitsstufe abhängigen Faktor die entsprechenden Viskositätswerte ηRL berechnen, daraus gemäß (ηRL/ηLM) - 1 die einzelnen Werte für die spezifische Viskosität ηs berechnen und deren Reziprokwerte gegen die Zeit auftragen (ansteigende Gerade, Abb.); die Steigung der Geraden, ermittelt aus ∆ (1/ηs)/∆t entspricht der Endo-β-Glucanaseaktivität, in diesem Beispiel mit Malzfeinschrot

0.020 ⋅ 1000 = 10,0 4 ⋅ 0,5 (0,5 g Feinschrot im Reaktionsansatz)

Abb. Messwerte und Reziprokwerte der spezifischen Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit

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Angabe der Ergebnisse Bei Cerealien: In Einheiten (1/ηs · min-1 · kg-1) mit einer Dezimalen Bei Enzympräparaten: In Einheiten (1/ηs · min-1 · g-1) mit einer Dezimalen Genauigkeit Enzympräparate Vkr = ± 2,5 % Malz Vkr = ± 2,9 % Nachweisgrenze für Malz: 0,15 Einheiten Normwerte Helles Malz 6 - 14 Einheiten Bemerkungen Aufbewahren von Enzymlösungen: Malzauszug maximal 6 - 8 h, Lösungen mikrobieller Enzyme maximal 2 h. Die Substratlösung sollte täglich frisch bereitet werden. Die Enzymkonzentration ist so zu wählen, daß die Änderung der reziproken spezifischen Viskosität während 20 min linear verläuft. Literatur P. Anderegg, F. Schur und H. Pfenniger, BR 89, 37 (1978)

4.1.4.9 4.1.4.9.1

Hochmolukulares β-Glucan Enzymatische Methode (EBC-Methode)

Prinzip Siehe 2.5.7.1 Malz wird vorgängig mit 50 %vol Ethanol ausgewaschen, um freie Glucose und niedermolekulare β-Glucooligosaccharide zu entfernen. Geräte Siehe 2.5.7.1 Reagenzien Siehe 2.5.7.1

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Ausführung - Malz fein vermahlen (DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm) - zu etwa 1 g (genau gewogen) gemahlenem Malz 5 ml 50 %vol Ethanol zugeben - 5 min im kochenden Wasserbad inkubieren - auf Schüttler mischen - nochmals 5 ml 50 %vol Ethanol zusetzen - 10 min bei 1000 g zentrifugieren und Überstand abdekantieren - Niederschlag in 10 ml 50 %vol Ethanol aufnehmen - mischen, zentrifugieren und Überstand abdekantieren - Niederschlag in 5,0 ml Phosphatpuffer (0,02 mol/l, pH 6,5) suspendieren - diesen Ansatz gemäß 2.5.7.1 ab Inkubation mit Lichenase weiterbehandeln Berechnung Siehe 2.5.7.1 Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Genauigkeit Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit wurden in einem EBC-Ringversuch mit 14 Teilnehmern ermittelt. Bei einem β-Glucangehalt von 0,50 % 1,50 % 0,039 0,120 r95 ± 2,7 % ± 2,8 % Vkr 0,172 0,503 R95 ± 12,1 % ± 11,8 % VkR Literatur A-EBC, D 88/3 Bemerkungen Zur Bestimmung in der Kongresswürze siehe Band II, 2.5.1

4.1.4.9.2

Fluorimetrische Methode (EBC-Methode)

Prinzip Siehe 2.5.7.2 Geräte Siehe 2.5.7.2 Reagenzien Siehe 2.5.7.2

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Ausführung - Malz fein vermahlen (DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm) - etwa 250 mg (genau gewogen) einsetzen - weiterverfahren wie bei Gerste (siehe 2.5.7.2) Berechnung Siehe 2.5.7.2 Angabe der Ergebnisse In % mit zwei Dezimalen Genauigkeit Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit wurden in einem EBC-Ringversuch mit 14 Teilnehmern ermittelt Bei einem β-Glucangehalt von 0,50 % 1,50 % 0,113 0,195 r95 ±8% ± 4,6 % Vkr 0,185 0,505 R95 ± 13,1 % ± 11,9 % VkR Bemerkungen Zur Bestimmung in der Kongresswürze siehe Band II, 2.5.2 Literatur A-EBC, D 88/5

4.1.4.10

Endvergärung (EBC-Methode)

Die Bestimmung erfolgt wie bei Würze und Bier beschrieben (Band II, 2.11). In Abänderung dazu die Kongresswürze vorher 10 min kochen und mit H2O auf das ursprüngliche Gewicht aufwiegen. Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimale Genauigkeit r = 1,1 R = 3,8 Normwerte Helle Malze 77 - 83 %, in der Regel >83 % Dunkle Malze 63 - 78 % Literatur A-EBC, D 75 M. Benard, MBWiss 45, 122 (1992)

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4.1.4.11

Maischmethode nach Hartong-Kretschmer VZ 45 °C

Feinschrot wird 1 h bei 45 °C gemaischt. Nach Filtration ermittelt man den Extraktgehalt und errechnet daraus eine Verhältniszahl, die angibt, wie viel % der höchstmöglichen Extraktausbeute (Feinschrotextrakt der Kongressanalyse) bei der Temperatur gebildet wird. Die Verhältniszahl erlaubt Rückschlüsse auf die Enzymaktivitäten und die Eiweißlösung des Malzes, sowie auf die Mälzungsarbeit. Im einzelnen gibt die Verhältniszahl VZ 45 °C einen Hinweis auf die Weicharbeit und Ausmälzung, die Enzymaktivitäten außer der α-Amylase, die Eiweißlösung, den Aminostickstoffgehalt und somit über die Hefeernährung. Zur Beurteilung des Malzes wird die Verhältniszahl mit einem aus einer Vielzahl von Malzanalysen ermittelten Standardwert verglichen. Geräte Maischbad, eingerichtet für Rührgeschwindigkeiten von 100 und 200 Upm

Spezial-Rührer für Hartongmaischen Maischbecher Pyknometer oder geeignete Dichtemessgeräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 0,2 mm Faltenfilter, Durchmesser 300 - 320 mm (Schleicher & Schuell 597 ½ oder vergleichbare) Ausführung - Gesamtmalzmenge für Hartongmaische, Kongressmaische und Wassergehalt mahlen und sorgfältig mischen - mit insgesamt 350 ml H2O von 45 - 46 °C 50,0 g Schrot unter ständigem Rühren mit einem Glasstab klumpenfrei in Maischbecher einmaischen und Glasstab spülen (mit kleinem Rest) - Maischbecher in 45 °C-Maischbad setzen - Rührer am Rührwerk anschließen und mit 200 Upm rühren - nach 30 min 50 ml H2O von Maischtemperatur zugeben, dabei Maischerand an Becher und Rührer abspülen - nach 60 min Maischvorgang beenden - abkühlen auf 20 °C - Inhalt der Maischbecher auf 450 g aufwiegen - Maische über Faltenfilter filtrieren - 2 mal 50 ml zurückgießen - nach Maischeablauf Extraktgehalt bestimmen

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Berechnung Benötigt werden zusätzlich der Feinschrotextrakt und der Wassergehalt. Extraktgehalte in der Malz-TrS anhand des ermittelten Extraktgehaltes der Würze in den Extrakttafeln von HartongKretschmer-Ruhe (Verlag Hans Carl, 1955) aufsuchen oder gemäß 4.1.4.2.2 berechnen.

Verhältniszahl ( VZ) =

Extraktgehalt der Maische ⋅ 100 Feinschrotextrakt

Angabe der Ergebnisse Verhältniszahl in % mit einer Dezimalen Genauigkeit Vergleichsvertrauensbereich für VZ 45 °C (P = 99 %) ± 2,5 % Normwerte für Handelsbraumalz aus zweizeiliger Gerste: 36 - 41 % Bemerkungen Um malzbedingte Filtrationsschwierigkeiten zu erkennen, sollte die VZ 65 °C gemacht und der βGlucangehalt und die Viskosität der 65 °C-Maische ermittelt werden. Neben der Beurteilung der Absolutwerte gibt die Differenz des β-Glucangehaltes und der Viskosität der 65 °C-Maische im Verhältnis zur Kongreßmaische eine gute Aussage über inhomogene Malze.

4.1.4.12

Iodwert der Labortreber

Stärke oder β-Glucane sind die wichtigsten Inhaltsstoffe des Malzes (1). Die Stärkegranula sind im allgemeinen eingebettet in eine Matrix von Protein und β-Glucanzellwänden. Sie werden beim Mälzen bis zu einem gewissen Grad freigelegt. Ein Teil der Stärke kann mit Lipiden oder anderen Molekülen sog. Clathrate oder Einschlussverbindungen gebildet haben. Zudem können vor allem lineare Abschnitte von Stärkemolekülen retrogradieren und sich so dem enzymatischen Abbau entziehen. Überdies kommen auch sehr kleine Stärkegranula, sog. Omega-Granula, im Malz vor, die als schwer abbaubar gelten. Der Stärkeabbau während des Maischens ist abhängig von der Schrotzusammensetzung und verläuft langsamer oder weniger weit bei Malzkörnern mit kleinerem Durchmesser, geringerer Blattkeimlänge, bei Ausbleibern, glasigen oder teilglasigen Körnern sowie bei Grobgrieß (1, 2). In der Regel sind bei ausreichender Amylolyse auch die Cytolyse und insbesondere die Proteolyse genügend weit fortgeschritten (1).

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Der Amylolysegrad und damit die Qualität des Malzes lassen sich besonders gut anhand des Iodwertes der Labortreber (1, 2, 3, 4) beurteilen, insbesondere bei Einsatz von Grobschrot. So liefert der Iodwert der Labortreber wertvolle Hinweise bezüglich Auflösungsgrad, Enzympotential, Heterogenität und Verarbeitbarkeit des Malzes. Prinzip Höhermolekulare Dextrine und Stärke werden durch Zugabe von Ethanol zur Feinschrot-/ Grobschrotwürze oder zum entsprechenden Treberauszug gefällt, abzentrifugiert, in Phosphatpuffer gelöst und mit Iodlösung versetzt. Je nach Molekulargewicht und Verzweigungsgrad bildet sich eine rote bis blaue Farbe, deren Intensität spektralphotometrisch bei 578 nm gemessen wird. Geräte Zentrifuge, 2000 und 4000 U/min

Zentrifugenbecher, 200 ml Zentrifugengläser, 35 ml mit lösungsmitteldichtem Schraubverschluss Schüttelmaschine Polytron-Mixer elektrische Spiegelbrenner, 4 x 550 W, z.B. Salvis oder vergleichbare Spektralphotometer Glasküvetten, 2 cm-Schichtdicke Faltenfilter, ø 125 mm, z.B. Schleicher & Schuell 597 1/2 oder vergleichbare Rührspatel Reagenzien Ethanol, 96 %

Phosphorsäure, 85 % Phosphorsäure, 5 M: 33 ml Phosphorsäure, 85 %, mit H2O auf 100 ml auffüllen Phosphorsäure, 0,1 M Iodlösung, 0,1 N (Stammlösung) Iodlösung, 0,02 N: Durch Verdünnen der Stammlösung herstellen; im Kühlschrank in dunkler Flasche 1 Woche haltbar Kaliumdihydrogenphosphat, KH2PO4, z. A. Kaliumdihydrogenphosphat, 0,1 M: 13,61 g KH2PO4 mit H2O auf 1000 ml auffüllen Phosphatpuffer, 0,1 M, pH 3,5: 0,1 M Kaliumdihydrogenphosphat mit 0,1 M Phosphorsäure auf pH 3,5 einstellen

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Ausführung Probenvorbereitung - je 2 Fein- oder Grobschrotmaischen nach dem Kongressmaischverfahren herstellen - abweichend davon die enzymatischen Reaktionen 5 min vor dem Abkühlen auf 20 °C durch Zugabe von jeweils 3 ml 5 M Phosphorsäure abstoppen - aus diesen Paaren folgende Bestimmungen vornehmen Becher 1: Feinschrot → Iodwert FS/Würze Becher 2: Feinschrot → Iodwert FS/Treber Becher 3: Grobschrot → Iodwert GS/Würze Becher 4: Grobschrot → Iodwert GS/Treber - Becher 1 und 3 mit H2O auf 450,00 g aufwiegen - davon jeweils ca. 100 ml in Zentrifugenbechern während 10 min bei 4000 U/min zentrifugieren - vom Überstand je ca. 30 ml über Faltenfilter filtrieren - davon Iodwert Würze FS/GS bestimmen - Becher 2 und 4 nicht aufwiegen, sondern im Maischbecher während 1 min bei 6000 U/min mittels Polytron mazerieren - Rührstab mit H2O abspülen - je 5 g Glasperlen zugeben - Becher auf Spiegelbrenner stellen, aufheizen und bei Kochbeginn Heizleistung zurücknehmen, mit Glasstab umrühren und 30 min kochen lassen - nach Abkühlen auf 20 °C die Maischbecher auf 455,00 g aufwiegen - davon jeweils ca. 100 ml in Zentrifugenbecher während 10 min bei 4000 U/min zentrifugieren - vom Überstand je ca. 30 ml über Faltenfilter filtrieren - davon Iodwert Treber FS/GS bestimmen

Iodblindwert Jeweils am Anfang und am Ende einer Serie zu bestimmen: - 5 ml 0,1 M Phosphatpuffer mit 0,25 ml 0,02 N Iodlösung in 2 cm-Küvetten mittels Rührspatel mischen - Extinktion bei 578 nm gegen Phosphatpuffer messen (EI) Iodwert Mit allen Filtraten (FS/Würze, FS/Treber, GS/Würze, GS/Treber*) folgendermaßen verfahren: - 5 ml Filtrat in Zentrifugenglas pipettieren - 20 ml Ethanol zugeben, Zentrifugenglas verschließen und 25 min maschinell schütteln - 10 min bei 2000 U/min zentrifugieren - abdekantieren - Rückstand mit 10 ml 0,1M Phosphatpuffer durch 25 min maschinelles Schütteln lösen - diese Lösung 10 min bei 2000 U/min zentrifugieren

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-

1 ml des Überstandes mit 4 ml 0,1 M Phosphatpuffer in 2 cm-Küvette mittels Rührspatel mischen Extinktion bei 578 nm gegen 0,1 M Phosphatpuffer messen (EZ) 0,25 ml 0,02 N Iodlösung in die Küvette geben und mittels Rührspatel mischen Extinktion bei 578 nm gegen Phosphatpuffer frühestens 30 sec nach Iodzugabe messen (EH) übersteigt die Extinktion den Wert von 1,000, dann nur 0,5 ml des Überstandes mit 4,5 ml 0,1 M Phosphatpuffer mischen und entsprechend bei der Berechnung berücksichtigen

* Filtrat GS/Treber kann bei hohen erwarteten Extinktionen auch 1 + 1 mit H2O verdünnt und entsprechend bei der Berechnung berücksichtigt werden. Berechnung Für Feinschrot und Grobschrot getrennt auszuführen: Iodwert = ∆E(Treber + Würze) – ∆E(Würze)

∆E = (EH – EI – 0,952 · EZ) · 5 · 2 EH EI EZ 0,952 5 2

= Extinktion der Messlösung aus dem Hauptversuch = Extinktion der Iodlösung (Iodblindwert) = Extinktion des Zentrifugationsüberstandes = Volumenänderungsfaktor (5 ml : 5,25 ml) = Verdünnungsfaktor (1 + 4 Volumenteile) = Schichtdicke der Küvette

Angabe der Ergebnisse Dimensionslos mit einer Dezimalen Normwerte und Beurteilung für helles Malz Feinschrot Grobschrot sehr niedrig < 1,8 < 6,0 niedrig 1,8 - 2,5 6,0 - 8,9 mittel 2,6 - 4,0 9,0 - 14,5 hoch 4,1 - 4,8 14,6 - 17,5 sehr hoch > 4,8 > 17,5

Achtung: Die Iodwerte liegen insbesondere bei Grobschrot-Labortreber seit der Modifikation der Methode im Jahre 1986 deutlich höher. Literatur 1. F. Schur, BWelt 125, 1195 (1985) 2. F. Ullmann, P. Anderegg, H. Pfenninger und F. Schur, Proc. EBC 21. Cong., 273 (1987) 3. F. Schur, P. Anderegg und H. Pfenninger, BR 92, 49 (1981) 4. P. Anderegg und H. Pfenninger, BR 97, 221 (1986)

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4.1.4.13

Wasserdampfflüchtige Phenole zur Ermittlung von Rauchgeschmack verursachenden Substanzen

Der Grad der Räucherung von Whisky-Malzen wird durch die Bestimmung von wasserdampfflüchtigen Phenolen ermittelt. Für die Bierherstellung werden Rauchmalze nur in geringem Umfang für Rauchbiere, einer fränkischen Spezialität, benötigt. Technische Störungen während des Darrprozesses können aber dazu führen, dass Malze, die für normale Biere zur Verarbeitung gelangen, einen Rauchgeschmack aufweisen, der dann auch im fertigen Bier festzstellen ist, und vom Käufer beanstandet wird. Neben der organoleptischen Prüfung hat sich hier am besten die spektralphotometrische Bestimmung der wasserdampfflüchtigen Phenole bewährt, um festzustellen, welche Malzlieferung den unerwünschten Rauchgeschmack einbringt, und inwieweit Tankbiere oder abgefüllte Biere damit belastet sind. Prinzip Die durch Wasserdampf gewonnene Phenolfraktion wird mit 4-Amino-2,3-dimethyl-1-phenyl-3pyrazolin-5-on (4-Aminophenazon) im alkalischen Milieu und unter der Oxidationswirkung von Kaliumhexacyanoferrat(III) zu einem Farbkörper umgesetzt, der nach Chloroformextraktion spektralphotometrisch vermessen werden kann.

4-Aminophenazon

Geräte DLFU-Mühle, Mahlspalt 1 mm Wasserdampfdestillationsanlage Spektralphotometer, 460 nm Küvetten, 4 cm-Schichtdicke Scheidetrichter, 1 l

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Reagenzien Chloroform, reinst Silicon Antischaum-Emulsion Phosphorsäure, konz. (d = 1,71) Kupfersulfat, CuSO4 · 5H2O, 10 % Ammoniumchlorid, 5 % 4-Amino-2,3-dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-on (z.B. Merck 7293), 2%;täglich frisch ansetzen Kaliumhexacyanoferrat(III), K3 [Fe(CN)6], 8%; täglich frisch ansetzen Phenolstandardlösung: 1,000 g Phenol in H2O zu 1000 ml lösen (1 ml ^= 1 mg). Die Lösung muss klar und farblos sein. Von dieser Lösung Verdünnungen zum Aufstellen der Eichkurve zwischen 0,02 und 0,1 mg/l bei Bedarf frisch zubereiten Ammoniak, verdünnt (1 + 4): 1 Teil konz. Ammoniak (d = 0,91) mit 4 Teilen H2O verdünnen Ausführung Wasserdampfdestillation - 50 g Malzgrobschrot mit 500 ml H2O (bei Untersuchung von Bier 300 ml) in Destillationskolben geben - 3 ml Kupfersulfatlösung zufügen - durch Zugabe von Phosphorsäure pH unter 4 bringen - Silicon Antischaummittel zugeben - Wasserdampfdestillation durchführen bis 300 ml gewonnen sind Farbreaktion - zum ganzen Destillat (bei echten Rauchmalzen oder Whiskymalzen entsprechend weniger, z.B. 100 ml) 10 ml Ammoniumchloridlösung zufügen - umschütteln - pH-Wert mit Ammoniak auf 10,2 ± 0,1 einstellen - in 1 l-Scheidetrichter überführen - 3 ml 3-Amino-2,3-dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-on und 3 ml Kaliumhexacyanoferrat(III) zugeben - umschütteln - 3 min stehen lassen - 3 mal mit je 10 ml Chloroform ausschütteln (jeweils 1 min) - zur Phasentrennung jeweils ca. 10 min warten - Chloroformextrakte durch Papierfilter in 25 ml-Messkolben filtrieren - Filter mit etwas Chloroform nachwaschen - mit Chloroform zur Marke auffüllen - Chloroformextrakt in 4 cm-Küvette bei 460 nm gegen Blindwert messen, bei dem anstelle des Destillates 300 ml H2O nach Vorschrift behandelt worden sind

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Eichwerte - mit Phenollösungen von 0,02 - 0,1 mg/l (300 ml einsetzen) Wasserdampfdestillation durchführen und wie oben beschrieben umsetzen Berechnung Konzentration aus Eichkurve entnehmen, beim Malz Einwaage berücksichtigen Angabe der Ergebnisse In mg/kg mit zwei Dezimalen (bzw. mg/l im Falle Bier) Genauigkeit Vk = ± 5% (Wiederholfehler) Beurteilung Malze: Unter 0,2 mg/kg: kein Rauchgeschmack zu erwarten

Biere: Unter 0,03 mg/l: in den meisten Fällen unbedenklich. Das Durchschlagen des Rauchgeschmackes ist etwas von der Bierzusammensetzung abhängig, weshalb die genannte Untergrenze nur mit Einschränkungen gilt. Bemerkungen Weizenbiere können nach dieser Methode nicht analysiert werden, da sie durch die Tätigkeit der obergärigen Hefe eine hohe Menge an wasserdampfflüchtigen Phenolen, die aber keinen Rauchgeschmack aufweisen, enthalten. Literatur H. Kieninger und D. Boeck, BWiss 29, 197 (1976) G.N. Bathgate und A.G. Taylor, J. Inst. Brew., 83, 163 (1977)

4.1.4.14

Sortendifferenzierung mittels Elektrophorese

Siehe 2.7

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4.1.4.15

Mikrobiologische Beschaffenheit

Differenzierung zwischen relevanten / nicht relevanten roten Körnern Prinzip Wie mit umfangreichen Untersuchungen gezeigt wurde, sind Fusarium graminearum und Fusarium culmorum Mitverursacher von primärem (malzverursachtem) Gushing. Diese Fusarienarten können während der Mälzung einen roten Farbstoff bilden, wodurch es zu einer auffälligen Verfärbung des Malzkornes kommen kann. Da neben Fusarien aber auch andere Schimmelpilzarten in der Lage sind, rote Pigmente zu produzieren, muss eine Differenzierung zwischen den roten Körnern vorgenommen werden. Geräte Lupe Ausführung - von 200 g Malz zunächst sämtliche rot verfärbten Körner durch Handbonitierung aussortieren. - anschließend unter Zuhilfenahme einer Lupe zwischen relevanten und nicht relevanten roten Körnern differenzieren Auswertung Relevante rote Körner können von nicht relevanten roten Körnern folgendermaßen unterschieden werden:

Nicht relevante rote Körner: Körner ähneln in ihrem Gesamteindruck „gesunden“ Malzkörnern; rote Verfärbungen (Rotbraun) können an jeder Stelle des Kornes auftreten; an der Oberfläche der Körner ist selten Pilzmycel zu sehen. Relevante rote Körner: Körner sind oftmals auffallend hellgrau bis weißlich; die Rotverfärbung (violett bis schwarzviolett) konzentriert sich nahezu immer an der Kornrückseite; an der Kornoberseite ist immer Pilzmycel zu erkennen. Abbildungen von relevanten und nicht relevanten roten Körnern sind in der u.g. Literaturangabe ersichtlich. Sollwerte Um das Auftreten von malzverursachtem Gushing verhindern zu können, sollten in 200 g Malz nicht mehr als 5 bis 8 relevante rote Körnern enthalten sein. Literatur L. Niessen, S. Donhauser, A. Weideneder, E. Geiger und H. Vogel, Brauwelt 132, 702 (1992)

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4.2

Spezialmalze

Als Spezialmalze gelten vor allem Karamel- und Röstmalze (früher gebräuchliche Bezeichnung: Farbmalz). Des weiteren fallen Rauch-, Sauer- und Diastasemalz sowie Brüh- und Spitzmalz unter den Begriff der Spezialmalze.

4.2.1

Wasser

Die Bestimmung erfolgt wie bei Malz (4.1.4.1) angegeben. Genauigkeit r = 0,07; R = 0,32 Normwerte Bei Röst- und Karamelmalz: < 6 %.

4.2.2

Extrakt (in Röst- und Karamelmalz) (EBC-Methode)

Prinzip Helles Malz, von dem Wasser-, Extraktgehalt und Farbe bekannt sind, maischt man zusammen mit dem Röst- bzw. Karamelmalz nach dem Kongressmaischverfahren. Von der Würze wird unter Berücksichtigung der entsprechenden Analysenwerte des hellen Malzes der Extrakt bestimmt. Geräte und Reagenzien Siehe 4.1.4.2.2 Ausführung - 25 g Röst- bzw. Karamelmalz-Feinschrot und 25 g helles Malzfeinschrot - wie bei 4.1.4.2.2 angegeben - maischen Berechnung P ( W1 + W2 + 1600) E (%) = − E1 100 − P 100 ⋅ E E in TrS (%) = 100 − W2

E = E1 = P = W1 = W2 =

Extraktgehalt des Röst- bzw. Karamelmalzes lftr. in % Extraktgehalt des hellen Malzes lftr. in % Extraktgehalt der Würze in GG-% Wassergehalt des hellen Malzes in % Wassergehalt des Röst- bzw. Karamelmalzes in %

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Angabe der Ergebnisse In % ohne Dezimalen Genauigkeit (68 - 82 % in TrS) r = 1,0 R = 1,5 Normwerte Röstmalz: Karamelmalz:

60 - 65 % in TrS 73 - 78 % in TrS

4.2.3

Farbe (in Röst- und Karamelmalz) (EBC-Methode)

Karamelmalz Die Würze kann in der Regel unverdünnt in der 5 mm- oder 25 mm-Küvette gemessen werden (s. 4.1.4.2.8). Berechnung Das Ergebnis rechnet man auf unverdünnte Würze und auf 25 mm Schichttiefe um. Das Resultat wird mit 2 multipliziert und um den Farbwert des hellen Malzes vermindert. Beispiel Es wurden 14 EBC-Einheiten mit der 5 mm-Küvette gemessen. Die Farbe des hellen Malzes beträgt 3,2 EBC-Einheiten. 25 Farbe (EBC) = 14 ⋅ ⋅ 2 − 3,2 = 136,8 = 137 5 Angabe der Ergebnisse In EBC-Einheiten ohne Dezimalen Genauigkeit siehe Röstmalz Normwerte Carapils Carahell Caramünch

4 – 7 EBC-Einheiten 50 – 70 EBC-Einheiten 100 – 130 EBC-Einheiten

Röstmalz Die Würze wird so verdünnt, dass das Ergebnis der Farbmessung zwischen 20 und 27 EBCEinheiten liegt. Der Farbmesswert ist auf 25 mm Schichttiefe und unverdünnte Würze umzurechnen. Das Resultat wird mit 2 multipliziert, die Farbe des hellen Malzes bleibt unberücksichtigt.

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Beispiel Die Würze wurde 8-fach verdünnt. Es wurden 20 EBC-Einheiten mit der 5 mm-Küvette gemessen. Farbe (EBC) = 20 · 2 · 8 · 5 = 1600 Angabe der Ergebnisse In EBC-Einheiten mit zwei bezeichnenden Stellen, z.B. 1400 oder 1500 Genauigkeit (26-16000 EBC-Einheiten) r = 0,045 · m R = 0,255 · m; M = Mittelwert Normwerte 1300 - 1600 EBC-Einheiten

4.2.4

Thiobarbitursäurezahl (in Röstmalz)

Die Thiobarbitursäurezahl gilt als summarische Kenngröße für die thermische Belastung eines Malzes. Sie ist eine Kennzahl, die außer 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) eine Vielzahl von Produkten der Maillard-Reaktion und andere organische Verbindungen erfasst. Ausführung Die Bestimmung erfolgt wie bei Würze und Bier (Bd.II, 3. Auflage, 2.4) angegeben. Angabe der Ergebnisse Dimensionslos ohne Dezimalen Normwerte TBZ in Röstmalz: ca. 400

4.2.5

pH-Wert (in Sauermalz)

Der pH-Wert der Kongresswürze lässt einen groben Einblick in den Säuerungszustand des Sauermalzes zu. Wird ein näherer Einblick gewünscht, ist die Bestimmung der Titrationsacidität (s. Bd.II, 3. Auflage, 2.18) oder der gebildeten Milchsäure (s. Bd.III, 8.7.3.7) notwendig. Ausführung Die Bestimmung erfolgt wie bei Malz (4.1.4.2.7) angegeben.

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Angabe der Ergebnisse In pH-Einheiten mit zwei Dezimalen Normwerte pH-Wert 3,4 - 3,8

4.2.6

Farbe von Röstmalzbier

Ausführung - 50 g Röstmalzbier im Becherglas mit H2O auf 250 g aufwiegen - Farbe mit Hilfe einer Farbscheibe im Hellige-Neokomparator messen (Ausführung siehe 4.1.4.2.8) - Lösung so verdünnen, dass das Ergebnis der Farbmessung zwischen 20 und 27 EBC-Einheiten liegt, falls nötig durch Verwendung einer 5 mm-Küvette - auf unverdünntes Röstmalzbier und die Schichtdicke von 25 mm umrechnen Angabe der Ergebnisse In EBC-Einheiten mit zwei bezeichnenden Stellen, z.B. 8300 oder 8400

4.3

Weizenmalz

Die Untersuchung des Weizenmalzes erfolgt nach den gleichen Verfahren wie bei Gerstenmalz. Analysenparameter

Wassergehalt Extrakt in TrS Mehl-Schrot- Differenz Eiweiß (N x 6,25) löslicher Stickstoff Farbe Kochfarbe VZ 45 °C pH Endvergärungsgrad scheinbar Viskosität

Normwerte

< 5% > 83 % < 2,5 % < 12,5 % 700 - 900 mg/100 g TrS 3 - 5 EBC-Einheiten 4 - 7 EBC-Einheiten > 33 % 5,9 - 6,1 > 78 % < 1,80 mPas

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Bemerkungen Durch Jahrgangs- und Provenienz-bedingte Einflüsse sind Abweichungen von den angeführten Werten möglich. Im Gegensatz zur offiziellen Eiweißberechnung des Weizens erfolgt die Umrechnung bei Brauweizen mit dem Faktor 6,25. Der Pollock-Test zur Ermittlung der Wasserempfindlichkeit ist bei Weizen nicht aussagefähig. Die Ermittlung des Friabilimeterwertes ist bei Weizen nicht sinnvoll, da einerseits keine gesicherte Korrelation zur Mehl-Schrot-Differenz besteht, andererseits das Friabilimetergerät durch die harten Weizenkörner sehr stark abgenützt wird, wodurch die Analysengenauigkeit beeinflusst wird.

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5

Hopfen und Hopfenprodukte

5.1.

Doldenhopfen und Hopfenpulverprodukte

5.1.1

Probenahme

Die Heterogenität des Doldenhopfens ist meist wesentlich größer als bei den stets in einem speziellen Verfahrensschritt homogenisierten Veredlungsprodukten. Auch beim Doldenhopfen versucht man zwar in den Präparieranstalten durch Mischung verschiedener Chargen die durch variierende Wachstumsbedingungen verursachten Qualitätsdifferenzen auszugleichen. Trotzdem lassen sich in der Praxis oft recht erhebliche Abweichungen zwischen und innerhalb einzelner Ballen einer Partie feststellen (1). Die Analyse eines Einzelmusters reicht deshalb in der Regel nicht aus, um die Qualität einer Hopfenpartie zu beurteilen. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Ergebnis dieser einen Untersuchung dem wahren Mittelwert der ganzen Partie entspricht, ist sehr gering. Bei Ballen oder Ballots von Doldenhopfen findet sich keine Stelle, die das Ziehen eines für das Gebinde repräsentativen Musters erlaubt (2). Berechnet man unter Annahme der mittleren und oberen gefundenen Heterogenitätswerte sp, einer Normalverteilung der Resultate aus den einzelnen Gebinden einer Partie, einer statistischen Sicherheit von 95 % sowie einer relativ günstigen Toleranzgrenze d, so errechnen sich minimale Stichprobenumfänge, die erheblich über der bisher empfohlenen Quadratwurzel der Anzahl Einheiten liegen. Aus diesem Grund ist es am zweckmäßigsten, aus jedem Gebinde von mehreren Stellen kleine Einzelmuster von je etwa 10 15 g zu entnehmen (evtl. durch Einsatz eines Automaten). Die Proben sind sofort in luftdichte sowie antistatische Behältnisse (Blechdosen, Gläser, geeignete Kunststoffgebinde) zu bringen, die möglichst ganz zu füllen sind. Die Behältnisse müssen danach evakuiert und/oder mit Inertgas (CO2/N2) gespült werden. Bei Hopfenpulverprodukten sind je nach Umfang einer Partie Proben aus 1 - 3 wahllos herausgegriffenen Verpackungseinheiten zu entnehmen. Soll die Analyse an einer neutralen Untersuchungsstelle ausgeführt werden, so sind, wenn möglich, Originalgebinde einzusenden. Sollten - z.B. bei Zewatainern - keine Originalgebinde verschickt werden können, so ist auf eine repräsentative Probenahme zu achten. Sowohl die Proben von Doldenhopfen als auch von Hopfenpulverprodukten sind bis zur Untersuchung bei Temperaturen um 0 °C aufzubewahren und vor dem Öffnen auf Zimmertemperatur zu bringen. Literatur 1. H. Pfenninger, SchwBR 87, 13 (1976) 2. F. Schur, P. Anderegg und H. Pfenninger, BWiss 34, 293 (1981)

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5.1.2

Handbonitierung von Doldenhopfen

In der Vergangenheit stellte die Handbonitierung das einzige Mittel zur Qualitätsbewertung von Hopfen dar. Mit der Entwicklung einschlägiger Analysenverfahren hat sie jedoch immer mehr an Bedeutung verloren. So dient sie heute im wesentlichen nur noch zu einer groben Sortendifferenzierung sowie zur Feststellung von äußeren Qualitätsmängeln. Insbesondere für die Hopfenpflanzer und -händler spielt die Handbonitierung noch eine gewisse Rolle, z.B. zur Beurteilung anlässlich von Ausstellungen. Bei der dazu verwendeten Standardmethode der Wissenschaftlichen Kommission des Europäischen Hopfenbaubüros (siehe Formblatt, S. 294/295) werden die wertgebenden Eigenschaften mit Pluspunkten bis zu einem Maximum von 100 ausgezeichnet und die wertmindernden mit höchstens 30 Minuspunkten belegt (1).

5.1.2.1

Pflücke

Gewünschter Zustand: frei von Verunreinigungen, Stengeln und Blättern. An der Dolde befindliche Stengel werden erst ab einer Länge von 2,5 cm gerechnet. Hopfenabfall, d.h. Kleinstteile von dunkelgrüner bis schwarzer Farbe, läßt sich mit dem 2-mm-Sieb feststellen. Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 5

5.1.2.2

Trockenheitszustand

Gewünschter Zustand: nicht zusammenklebend oder zerblätternd bei der Pressprobe; biegsame Spindeln. Bei zu großer Feuchte färbt sich Hopfen dunkelbraun, es entwickeln sich leicht Pilze und sein Geruch wird meist dumpf. Zu trockene Dolden zerblättern leicht und ihre Spindeln sind spröde sowie brüchig. Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 5

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5.1.2.3

Farbe und Glanz

Gewünschter Zustand: gelblich-grün, seidig glänzend. Je nach Sorte kann der gelbe oder grüne Farbton vorherrschen. Von der Norm abweichende Farbe und Glanz lassen auf folgende Ursachen schließen: graugrüne Dolden unreif gelbrote bis rostbraune Dolden überreif dunkelbraune (angegangene) Dolden Erhitzung infolge zu hoher Feuchte rötliche bis braune Flecken Wind- oder Hagelschlag, Kupferbrand durch rote Spinne rußige Dolden Befall durch Schwärzepilze weißer Anflug bei verkümmerten Dolden Befall durch Mehltau hellgelbe Dolden, grüne Stiele starke Schwefelung Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 15

5.1.2.4

Zapfenwuchs

Gewünschter Zustand: gleichmäßig große, geschlossene Dolden; bei Aromasorten stark gegliederte und dicht behaarte Spindeln. Verkümmerte und verlaubte Dolden sind von geringem Brauwert. Guter Doldenschluss lässt auf ausreichende Reife und schonende Trocknung schließen. Er verhindert das Ausfallen des Lupulins. Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 15

5.1.2.5

Lupulin

Gehalt Gewünschter Zustand: möglichst hoch. Das Lupulin enthält die wertgebenden Bitterstoffe sowie die Hopfenöle. Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 15 Beschaffenheit Gewünschter Zustand: zitronen- bis goldgelb, glänzend und klebrig. Rotgelbes bis rotbraunes, mattes, trockenes und leicht zerfallendes Lupulin weist auf zu heiß abgedarrten oder gealterten Hopfen hin. Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 15

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5.1.2.6

Aroma

Gewünschter Zustand: rein, sehr fein und anhaltend voll. Bei der sensorischen Beurteilung der zerriebenen Dolde unterscheidet man Reinheit, Feinheit und Intensität des Aromas. Hierfür werden nachstehende Ausdrücke benützt, deren Reihenfolge in der Aufzählung die abnehmende Qualität wiedergibt. Reinheit: rein - uneinheitlich - unrein Feinheit: sehr fein - fein mild - mittelfein - unfein - strohig - dumpf, angegangen Intensität: anhaltend voll - anhaltend - mittelstark - schwach - kurz - kräftig - laut - aufdringlich, stechend, überreif Sortentyp: blumig (z.B. Tettnanger), obstig-apfelig (z.B. Elsässer), eigener Sortentyp Fremdgeruch: rauchig, verbrannt, zwiebel-, knoblauch- oder heuartig, nach schwarzen Johannisbeeren, grasig, strohig, schwefelig Zu vergebende Pluspunkte: 1 - 30

5.1.2.7

Krankheiten, Schädlinge und Früchte

Hier werden die Schäden durch Peronospora, Schwärze (Blattlaus), Kupferbrand (Spinnmilbe), Rotspitzigkeit (Gallmücke), Doldensterben sowie die Verlaubung und Befruchtung bewertet. Verfärbungen durch Windschlag bleiben unberücksichtigt. Minuspunkte: 0 - 15

5.1.2.8

Fehlerhafte Behandlung

Braunes oder verbranntes Lupulin durch zu hohe Trocknungstemperaturen, Angehen des Hopfens infolge zu hoher Feuchte, starkes Zerblättern der Dolden, Spritzflecken und Fremdgeruch geben Minuspunkte. Minuspunkte: 0 - 15

5.1.2.9

Gesamtbeurteilung

Die Gesamtpunktzahl gestattet eine Beurteilung nach folgendem Schema: < 60 Punkte schlecht 60 – 66 Punkte mittel 67 – 73 Punkte prima 74 – 79 Punkte hochprima >80 Punkte Ausstich

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Bemerkungen Zur Objektivierung des Bonitierens wird der analytisch ermittelte Wassergehalt anstelle des Trockenheitszustandes und der durch Titration mit Bleiacetat ermittelte Konduktometerwert anstelle des Lupulins gesetzt. Die Handbeurteilung des Hopfens nach der Standardmethode der wissenschaftlichen Kommission des europäischen Hopfenbüros mag wohl dem Pflanzer gewisse Anhaltspunkte über seine Arbeit liefern, für den Brauer ist sie jedoch weniger interessant (2). Das wichtigste Qualitätsmerkmal, der Bitterstoffgehalt (Lupulin), ist nämlich in diesem Schema mit nur 15 % der Gesamtpunktzahl eingestuft, während Kriterien wie Farbe und Glanz oder Zapfenwuchs, die keinerlei Brauwert besitzen, zusammen das Doppelte davon erreichen können. Bei der analytischen Bestimmung des Bitterstoffgehaltes wird eine ganze Reihe von möglichen Mängeln des Hopfens, wie z.B. schlechte Pflücke, Früchte, Befall mit Peronospora, Doldensterben sowie nachteilige Veränderungen der Lupulinbeschaffenheit automatisch miterfasst. Gemäß der Verbandsvereinbarung zum Hopfengeschäftsverkehr (Deutscher Siegelhopfen) vom Juli 1995 und dem Hopfenlieferungsvertrag (Deutscher Siegelhopfen) sind Teile von Rebenblättern und Reben-, Blattoder Doldenstengel und Hopfenabfall bis zu insgesamt 2,6 % zulässig und nicht abziehbar (3). Literatur 1. H. Kohlmann und A. Kastner, Der Hopfen, S. 183, Hopfen-Verlag, Wolnzach 1975 2. F. Schur und H. Pfenninger, SchwBR 78, 241 (1967) 3. Hopfenrundschau 46, 192 (1995)

5.1.3

Probenvorbereitung

Bei der Weiterverarbeitung der Proben bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Als vorteilhaft hat sich das Vorgehen erwiesen, bei dem die zu einer Gesamtprobe vereinigten Einzelmuster zunächst in einer halbtechnischen Mühle zerkleinert und das aus der Vermahlung resultierende Hopfenpulver über ein entsprechend konzipiertes Gerät in repräsentative Muster aufgeteilt wird, von denen man dann jeweils zwei in ihrer ganzen Menge zur Analyse (Doppelbestimmung) einsetzt (1 - 3). Geräte Zur Zerkleinerung von Doldenhopfen, Pulverpellets und -presslingen verwendet man vorzugsweise eine Hammermühle (z.B. eine für den vorliegenden Zweck leicht modifizierte (3, 4) Condux-Mühle des Typs LHM 20/16 (Abb. a und b) der Firma Condux-Werk, Herbert A. Merges KG, Postfach, D63457 Hanau 11) oder gleichwertige Geräte

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Abb. b Condux-Hammermühle, geöffnet

Abb. a Condux-Hammermühle, Ansicht

Abb. c MEBAK-Probenteiler Zur Entnahme eines repräsentativen Musters aus dem Mahlgut für die eigentliche Analyse bedient man sich zweckmäßigerweise des MEBAK-Pulverprobenteilers (Abb. c) (1) (zu beziehen durch die Versuchsstation Schweiz. Brauereien, Engimattstraße 11, CH-8059 Zürich) oder eines gleichwertigen Gerätes (z.B. der Geräteeinheit zur Probenaufbereitung von Retsch*) (5) (Abb. d und e). *Fa. Retsch GmbH & Co., Fabrik chemischer Apparate, Rheinische Straße 36, D-42781 Haan 1

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Abb. d und e Geräteeinheit zur Probenaufbereitung von Hopfen Die Anwendung solcher Probenteiler ist auch für kommerzielle pulverförmige Hopfenprodukte zu empfehlen. Ausführung - entsprechende Menge Doldenhopfen oder Hopfenprodukt (etwa 80 g, 160 g, 240 g oder 320 g) mit der Hammermühle unter Einsatz eines Siebes mit runden Löchern (Ø 3 mm, Stegbreite 1 mm, auf der Unterseite angesenkt) zerkleinern - das im Inneren der Mühle haftende Hopfenpulver sorgfältig auspinseln und quantitativ dem Mahlgut zugeben - Becher in MEBAK-Probenteiler im Gegenuhrzeigersinn einsetzen (um den letzten mühelos einfügen zu können, übrige Becher leicht anheben) - Verstaubungsschutzring aufsetzen - richtigen Sitz der Becher kontrollieren - Gerät einschalten - Hopfenpulver in einem Guss in den Trichter schütten - wenn alles durchgelaufen ist, Gerät abschalten - ganzen Inhalt eines Bechers (etwa 10 g) zur Analyse verwenden (Einwaage beachten) - eventuell müssen zuerst weitere Teilungsvorgänge erfolgen, d.h. den Inhalt von 2, 3 oder mehreren Bechern zusammengeben und wie oben beschrieben verfahren

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Bemerkungen Alle mit dem Mahlgut in Berührung kommenden Teile der beiden Geräte sind mit Aceton gut zu reinigen. Es dürfen keine Öl- und Fettrückstände vorhanden sein. Bei Doldenhopfen sind Probemengen von weniger als 80 g nicht zur analytischen Beurteilung geeignet. Ist trotzdem von einer derart kleinen Probemenge auszugehen, muss das Mahlgut probegeteilt und die erforderliche Einwaage für die Analyse durch Zusammenmischen mehrerer Becherinhalte erreicht werden. Literatur 1. H. Pfenninger, F. Schur und R. Senn, SchwBR 84, 183 (1973) 2. F. Schur und H. Pfenninger, BWiss 35, 8 (1982) 3. F. Schur, H. Pfenninger und P. Anderegg, MBWiss 36, 286 (1983) 4. H. Pfenninger, Schw.BR 87, 13 (1976) 5. A. Forster, BWiss 30, 333 (1977)

5.1.4

Wasser (EBC-Methode)

Zu feuchter Hopfen weist eine verminderte Lagerbeständigkeit auf; zu trockener Hopfen hingegen zerblättert leicht und verliert das Lupulin. Prinzip Der Wassergehalt von Doldenhopfen, Hopfenpulver oder -pellets wird durch Differenzwägung der Probe vor und nach dem Trocknen unter standardisierten Bedingungen ermittelt. Geräte Trockenschalen, vorzugsweise aus Leichtmetall oder Edelstahl, Durchmesser 70 - 100 mm, Höhe 20 - 30 mm, mit dichtschließendem Deckel

Trockenschrank, thermostatisiert auf 103 - 104 °C (Leistungsfähigkeit mit Kupfersulfat prüfen). Während der 1stündigen Trocknungsdauer Ventilationssystem offen und Türe geschlossen halten Exsikkator mit gelochter Platte aus Porzellan oder Metall und Trocknungsmittel (vorzugsweise Silicagel mit Indikator) Analysenwaage, Genauigkeit ± 0,5 mg Reagenzien Silicagel mit Indikator als Trocknungsmittel

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Probenvorbereitung Doldenhopfen zur Wassergehaltsbestimmung nicht mahlen, Hopfenpulver unverändert verwenden. Dafür Sorge tragen, dass die Proben möglichst schnell aus dem Behälter in das verschließbare Wägegefäß gebracht werden. Hopfenpellets vor der Untersuchung zerreiben. Wenn die Hopfenproben gekühlt aufbewahrt wurden, dann mit Einwägen warten, bis die Probe Raumtemperatur angenommen hat. Ausführung - 3 - 5 g Doldenhopfen, der leicht auseinander gezogen und aus der Mitte des Probenmaterials entnommen worden ist, oder eine entsprechende Menge Pulver bzw. Pellets rasch in das trockene und tarierte Wägegefäß bringen; dieses verschließen und auf 1 mg genau wiegen - nach Entfernen des Deckel das Wägegefäß in den vorgeheizten Trockenschrank stellen und für genau 1 h, gerechnet ab Erreichen der Temperatur von 103 - 104 °C nach Verschließen der Türe, trocknen - danach das Wägegefäß sofort verschließen, im Exsikkator mindestens 20 min abkühlen lassen und auf 1 mg genau wiegen Berechnung

Wasser (% m / m) =

G1 − G 2 ⋅ 100 G1

G1 = Gewicht vor Trocknung G2 = Gewicht nach Trocknung Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimale Genauigkeit Die Angaben (% m/m) stammen aus einem EBC-Ringversuch, in dem 15 Labors 4 Hopfenpellets jeweils als Doppelbestimmung untersuchten. Aus den Zahlen lässt sich kein eindeutiger Rückschluss ziehen, ob Wiederholbarkeit (r) oder Vergleichbarkeit (R) von der Höhe der Konzentration abhängen, weil sich 1 Probe abweichend verhielt. Deshalb erfolgt die Angabe der Genauigkeit für einen Konzentrationsbereich und einen Mittelwert.

Mittelwert 3,6 - 8,2 14

r95 0,27 0,41

R95 1,2 2,2

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Bemerkungen In A-EBC (1) wird auf die Vakuumexsikkator- und die Destillations-Methode als Bezugsverfahren hingewiesen. Damit erhält man zwar die richtigen Ergebnisse, sie sind aber für Routinebestimmungen in der Praxis zu umständlich. Die Trockenschrankmethode liefert die höchsten Werte (2), da bei erhöhter Temperatur neben Wasser auch andere flüchtige Stoffe entweichen, was bei der Interpretation der Ergebnisse zu berücksichtigen ist. Infolge der bei Anwendung verschiedener Methoden zu erwartenden divergierenden Ergebnisse ist bereits bei Liefervereinbarungen und auch in Analysenberichten anzugeben, nach welchem Verfahren der Wassergehalt ermittelt wurde. Literatur 1. A-EBC, 4. Auflage, D 107 2. F. Knorr und C. Kremkow, Chemie und Technologie des Hopfens, S. 92, Verlag Hans Carl, Nürnberg 1972

5.1.5

Bitterstoffe

5.1.5.1

Harzfraktionierung, modifizierte Wöllmer-Methode (EBC-Methode) (1 - 3)

Sie vermittelt bei Abnahmeversuchen in Veredlungsbetrieben Auskunft über die Ausbeuteverhältnisse und ermöglicht Rückschlüsse auf die Qualitätsbeeinflussung durch den angewandten Prozess. Dem Handel liefert sie nicht nur eine Angabe des Bitterstoffgehaltes, sondern auch wertvolle Informationen über Sorte, Provenienz und Alterungsgrad des rohen oder veredelten Hopfens sowie den Konzentrierungsgrad des Produktes. Das Bemessen der Hopfengabe allein nach dem Konduktometerwert kann jedoch unter Umständen zu einer sehr unterschiedlichen Bierbittere führen. Prinzip Verteilung der Hopfeninhaltstoffe zwischen einer sauren wässrig methanolischen Phase und Diethylether. Anschließende Fraktionierung der mit Ether extrahierten Hopfenbitterstoffe nach ihrer unterschiedlichen Löslichkeit in kaltem Methanol und Hexan als Gesamt-, Weich- und Hartharze sowie der Weichharze nach ihrer Fähigkeit zur Bildung von Bleisalzen in α-Säuren (Konduktometerwert) und β-Fraktion.

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Geräte Glasflaschen, 250 ml, mit lösungsmitteldichtem Schraubverschluss (z.B. Sovirel oder Schott) Weithalsglastrichter, passend für die Glasflaschen Zentrifugengläser, 100 - 110 ml Inhalt, mit lösungsmitteldichtem Schraubverschluss oder Schliffstopfen Pipetten, 1 ml, 5 ml, 10 ml, 20 ml, 30 ml, 40 ml, 50 ml, 100 ml Pipettensaugvorrichtung (z.B. Saugball) Dispenser, 5 ml, 10 ml, 20 ml, 25 ml, 40 ml Rundkolben, mit Schliff 29/32 mm, 100 ml Inhalt Vakuumvorstoß mit Hahn am Gaseinleitungsrohr, mit Schliff NS 29/32 Messkolben, 50 ml, dazu passende Glastrichter und geeignete Uhrgläser (Ø etwa 80 mm) Messkolben, 100 ml und 1000 ml Spritzflasche, lösungsmittelbeständig Weithals-Erlenmeyerkolben, 100 ml Bechergläser, 100 ml, hohe Form Baumwollwatte Faltenfilter, Ø 12,5 cm Metallspatel, 5 mm breit Magnetrührer, Rührstäbchen Bürette, 25 ml Exsikkator, mit Trocknungsmittel (Silicagel mit Indikator) Einrichtung zur konduktometrischen Titration, Titrationsautomat oder Konduktometer mit Eintauchelektroden aus blankem Platin mit Magnetrührer und Mikrobürette (0,01 ml Unterteilung) für manuelle Titration. Sofern die Elektroden von einem Glasmantel umgeben sind, muss dieser geeignete Öffnungen aufweisen, damit die Luft vollständig entweichen kann und die Reaktionslösung die ganze Oberfläche der Elektroden umspült (zu beachten: Jeder Titrationsautomat muss kalibriert werden) Analysenwaage, Genauigkeit 0,05 mg Schüttelapparat Winkelzentrifuge Wasserbad, 20 °C Kühlbad, 0 °C Vakuumrotationsverdampfer mit Wasserbad, 70 °C Vakuumpumpe, für weniger als 20 mbar Vakuum, angeschlossen am Vakuumvorstoß CO2- oder N2-Druckflasche, mit Reduzierventil auf 0,2 bar einstellen

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Reinigen der Elektroden Elektroden nach Gebrauch jeweils in der Reinigungslösung aufbewahren; diese jede Woche neu herstellen. Reagenzien Salzsäure, 0,1 mol/l

Diethylether, mit höchstens 0,2 % Wasser, peroxidfrei (mit Teststäbchen prüfen) Methylenchlorid Methanol n-Hexan (Reinheit anhand des Abdampfrückstandes und eventuell gaschromatographisch prüfen) Ethanol, 96 % Dimethylsulfoxid (DMSO) Ethanol/DMSO, 94 + 6 (v/v): 6 Volumenteile DMSO mit 94 Volumenteilen Ethanol mischen Bleiacetatlösung, 2 % für Hopfen mit 3 - 5 % Konduktometerwert, 4 % für Hopfen oder Hopfenprodukte mit mehr als 6 % Konduktometerwert: 20 g bzw. 40 g Blei(II)-acetat-3-hydrat, Pb(CH3COO)2 · 3 H2O in 1 Liter Methanol, der 0,5 ml/l Eisessig enthält, oder in 1 l Ethylenglycolmonoethylether (C2H5OCH2CH2OH) lösen. Vor Gebrauch jeweils durch komplexometrische Titration den Titer der Lösung genau bestimmen. Reagenzien für Kalibrierung der Bleiacetatlösung EDTA-Lösung, 0,025 mol/l: 9,306 g EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz-Dihydrat) (C10H14N2Na2O8 · 2 H2O) (z.B. Merck Nr. 8418) in H2O lösen und auf 1 l auffüllen

Calcium-Standardlösung, c(Ca2+) = 0,025 mol/l = 1,000 g/l (z.B. Merck Nr. 1.19778) Natriumhydroxidlösung, 2 mol/l Salpetersäure, 2 mol/l Calconcarbonsäure-Indikator (HHSNN) (z.B. Merck Nr. 104595), 1 g mit 100 g feinvermahlenem Kochsalzpulver (NaCI) mischen Methenamin (Hexamethylentetramin), 10 % (z.B. Merck 104343) Xylenolorange-Indikator als Tetranatriumsalz (z.B. Merck 108677), 1 g mit 100 g feinvermahlenem Kochsalzpulver (NaCI) mischen

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Elektroden-Reinigungslösung Lösung 1 gegen gelben Belag: Eisessig-Methanol-Gemisch 1 + 1 (v/v)

Natriumhydroxid, 0,2 mol/l Lösung 2 gegen weißen Belag: 2,0 g EDTA in 100 ml Natriumhydroxidlösung, 0,2 mol/l, lösen (diese Lösung ist nur wenige Tage haltbar). Ausführung Komplexometrische Titerbestimmung der Bleiacetatlösung 1. Kalibrierung der EDTA-Lösung - 20,0 ml Ca-Standardlösung in Becherglas pipettieren - 10 ml 2 mol/l NaOH-Lösung, 20 ml H2O und 1 Spatelspitze (ca. 30 mg) HHSNN-lndikator zugeben - nach Zugabe eines Rührstäbchens Gefäß auf den Magnetrührer stellen - mit EDTA-Lösung titrieren bis die hellviolette Lösung nach blau umgeschlagen hat (a ml) Berechnung

Faktor der Komplexonlösung fEDTA =

20 (mit 3 Dezimalen) a

Genauigkeit r = 0,008 R = 0,008

2. Kalibrierung der Bleiacetatlösung - 10,0 ml 2 %-Bleiacetatlösung (109,25 mg Pb2+) oder 5,0 ml der 4 %-Bleiacetatlösung in Becherglas pipettieren - 20 ml H2O, 1 ml 2 mol/l HNO3-Lösung, 10 ml Hexamethylentetramin-Lösung und 1 Spatelspitze (ca. 30 mg) Xylenolorange-Tetranatriumsalzindikator zugeben - nach Zugabe eines Rührstäbchens Gefäß auf den Magnetrührer stellen - mit EDTA-Lösung titrieren bis die hellviolette Lösung nach gelb umgeschlagen hat (b ml) Berechnung

Titer der Bleiacetatlösung T =

b ⋅ 9,4833 ⋅ fEDTA (mit 3 Dezimalen) 200

Genauigkeit r = 0,012 R = 0,015

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Bereiten der Stammlösung Pellets sind vorzumahlen (z.B. mit Moulinex-Haushaltmühle) - etwa 10 g des zu feinem Pulver vermahlenen und homogenisierten Probenmaterials mittels Weithalstrichter quantitativ in eine tarierte 250 ml-Glasflasche bringen und genau abwiegen - 20,0 ml Methanol und 100,0 ml Ether (20 °C) zupipettieren - Glasflasche mit Schraubdeckel sorgfältig verschließen und 30 min auf Schüttelapparat schütteln - Glasflasche vorsichtig öffnen und 40 ml 0,1 mol/l Salzsäurelösung zugeben - Glasflasche wieder gut verschließen und weitere 10 min bei optimaler Geschwindigkeit maschinell schütteln - Glasflasche aus der Schüttelmaschine nehmen und 10 min zur Phasentrennung stehen lassen - Spitze einer 40 ml-Pipette mit etwas Baumwollwatte leicht umwickeln - Probeflasche öffnen und mit Hilfe der Saugvorrichtung in die Pipette die klare Etherphase (Oberphase) bis etwa 6 cm über die Marke aufziehen - Pipette aus der Flasche heben, dabei Watte am Flaschenhals abstreifen und Etherphase bis zur Marke ablassen - 40,0 ml der Etherphase in 100 ml-Rundkolben pipettieren und 20 ml Methylenchlorid zugeben - Rundkolben am Rotationsverdampfer anbringen - bei laufender Wasserstrahlpumpe Hahn des Gaseinleitungsrohres leicht öffnen, damit ein schwacher Luftstrom durch den Kolben gesaugt wird zum Vermeiden des Siedeverzuges - Lösungsmittel im Wasserbad von 70 °C am Rotationsverdampfer abdampfen - sobald die Extraktlösung eingedampft ist, durch das bis in den Kolben ragende Gaseinleitungsrohr mit der Spritzflasche etwa 5 ml Methanol zugeben - Neigungswinkel des Kolbens etwas verkleinern und ihn solange weiter rotieren lassen, bis sich der an der Gefäßwand haftende Extrakt vollständig gelöst hat - 50 ml-Messkolben mit aufgesetztem Glastrichter bereitstellen - Rundkolben mit CO2 oder N2 spülen, vom Rotationsverdampfer abnehmen und sofort weitere 5 - 10 ml Methanol zugeben - methanolische Extraktlösung quantitativ über den Glastrichter in den Messkolben bringen, mit Methanol nachwaschen - Lösung im Messkolben durch leichtes Umschwenken mischen und nach Temperieren im Wasserbad auf 20 °C mit Methanol zur Marke auffüllen - Messkolben verschließen und nach Mischen des Inhalts zur Ausscheidung der Hopfenwachse während 1 h bei 0 °C im Kühlbad stehen lassen - weiteren 50 ml-Messkolben mit aufgesetztem Glastrichter und trockenem Faltenfilter bereitstellen - die klare methanolische Lösung in einem Guss in den Faltenfilter gießen und Trichter mit Uhrglas abdecken - Filtrat im Messkolben auf 20 °C temperieren, aber nicht auffüllen (dies ist die Stammlösung)

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Bestimmung der Gesamtharze -

-

10,0 ml Stammlösung in einen gereinigten, getrockneten, mindestens 30 min im Exsikkator aufbewahrten und tarierten 100 ml-Rundkolben (Schliff nicht gefettet) pipettieren Rundkolben am Rotationsverdampfer anbringen und bei 70 °C unter leichtem Vakuum Methanol abdampfen zum Trocknen des Rückstandes den Kolben vom Rotationsverdampfer abnehmen, an den Vakuumvorstoß stecken und im Wasserbad (70 °C) während 6 min unter starkem Vakuum (weniger als 20 mbar) belassen zum Ausgleich des Unterdruckes Hahn am Gaseinleitungsrohr des Vakuumvorstoßes öffnen und kurz Luft durch den Kolben saugen Kolben außen mit weichem, trockenem Tuch sorgfältig abtrocknen, während 30 min im Exsikkator aufbewahren und wiegen

Bestimmung der Weichharze -

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-

10,0 ml methanolische Stammlösung, 5,0 ml Methanol und 40,0 ml n-Hexan in 100 - 110 mlZentrifugenglas pipettieren Glas verschließen, kurz schütteln, wieder öffnen und 10,0 ml 0,1 mol/l Salzsäurelösung zudosieren Glas verschließen und manuell kräftig während 30 s oder maschinell während 5 min schütteln zur Phasentrennung Glas mit der Winkelzentrifuge während 2 min bei 2000 Upm zentrifugieren 30,0 ml der überstehenden klaren Hexanphase (ohne Trubstoffe mitzuerfassen) in gereinigten, getrockneten und mindestens 30 min im Exsikkator aufbewahrten und tarierten 100 mlRundkolben (Schliff nicht gefettet) geben Rundkolben am Rotationsverdampfer anbringen und n-Hexan im Wasserbad bei 70 °C unter leichtem Vakuum abdampfen (Gaseinleitungsrohr geschlossen) zum Trocknen des Rückstandes den Kolben vom Rotationsverdampfer abnehmen, an den Vakuumvorstoß stecken und im Wasserbad bei 70 °C 6 min unter starkem Vakuum (weniger als 20 mbar) belassen. zum Ausgleich des Unterdruckes Hahn am Gaseinleitungsrohr des Vakuumvorstoßes öffnen und kurz Luft durch den Kolben saugen Kolben außen mit weichem, trockenem Tuch sorgfältig abtrocknen, während 30 min im Exsikkator aufbewahren und wiegen

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Bestimmung des Konduktometerwertes -

10,0 ml Stammlösung in ein 100 ml-Becherglas pipettieren und 40 ml Ethanol/DMSO zugeben (ggf. noch auffüllen, falls die Messzelle nicht genügend eintaucht) nach Zugabe eines Rührstäbchens Becherglas auf Magnetrührer stellen und diesen einschalten (darauf achten, dass keine Luftbläschen zwischen den Elektroden herumwirbeln) Messzelle bis etwa 1 cm über dem Rührstäbchen eintauchen Schlauch der Bürette mit Bleiacetatlösung so anbringen, dass die feine Spitze 3 - 4 cm in die Lösung eintaucht konduktometrische Titration durchführen

Automatische Titration -

Titrationsautomat einschalten und Kurve aufzeichnen Titration über den Äquivalenzpunkt (Schnittpunkt von Reaktions- und Salzgeraden) hinaus bis zum deutlichen Erkennen einer Salzgeraden weiterführen (Abflachen des oberen Kurvenastes abwarten)

Manuelle Titration -

Bleiacetatlösung in Portionen von 0,25 ml zufließen lassen Leitfähigkeitswert nach jeder Dosierung messen und auf Millimeterpapier gegen die Menge an verbrauchter Bleiacetatlösung auftragen (sonst wie automatische Titration)

Bestimmung des Äquivalenzpunktes der Titrationskurve Die graphische Darstellung der Leitfähigkeit gegen die verbrauchten ml Bleiacetatlösung zeigt zuerst eine Waagrechte, gefolgt von einem stetigen Anstieg der Leitfähigkeit. Der Äquivalenzpunkt ist der Schnittpunkt der beiden Geraden. Berechnung

Gesamtharze (% m / m) = Weichharze (% m / m) =

Gewicht des Rücks tandes in g ⋅ 1250 Einwaage in g

Gewicht des Rücks tandes in g ⋅ 1666 Einwaage in g

Konduktometerwert (% m / m) =

BA ⋅ 23,586 ⋅ T Einwaage in g

BA = Verbrauch an ml Bleiacetatlösung T = Faktor der Bleiacetatlösung β-Fraktion (% m/m) = Weichharze - Konduktometerwert Hartharze (% m/m) = Gesamtharze - Weichharze

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Angabe der Ergebnisse In % (m/m) mit einer Dezimale Genauigkeit

Bereich% lftr. 10 - 35 9 - 30 9 - 20 Konduktometerwert 3 - 16 β-Fraktion 5 - 15 5 - 10 Hartharze 1- 5 m = Mittelwert Gesamtharze Weichharze

r % lftr. 0,55 r = 0,17+ 0,016 m 0,36 r = 0,024+ 0,033 m r = 0,046+ 0,039 m 0,31 0,42

R % lftr. 1,4 R=1,17+ 0,052 m 1,7 R = 0,41+ 0,057 m R = 0,97+ 0,066 m 1,4 1,5

Labors 11 - 12 11 - 12 11 11 - 12 12

Normwerte

Gesamtharze Weichharze Konduktometerwert β-Fraktion Hartharze

Doldenhopfen Hopfenpulver (Pellets Typ 90) 10 - 30 8 - 27 1 - 15 5 - 11 2- 5

Konzentrierte Hopfenpellets 20 - 40 17 - 36 2 - 20 10 - 16 2- 9

Hopfenextraktpulver

30 - 60 24 - 54 9 - 30 15 - 24 3 - 10

Beurteilung Die Angabe des Konduktometerwertes und der β-Fraktion in Prozenten des Gesamtharzgehaltes lässt gewisse Rückschlüsse auf Sorte und Provenienz des rohen oder veredelten Hopfens zu. Ferner erlaubt der prozentuale Hartharzanteil am Gesamtharz eine Beurteilung des Alterungsgrades. Im allgemeinen gelten Hopfen mit einem Hartharzanteil über 13 % als gealtert. Bei Hopfenpulverprodukten ist ein Hartharzanteil von mehr als 17 % als hoch zu taxieren. Bei der Interpretation der Werte ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Ermittlung des Hartharzgehaltes mit einem relativ großen Vergleichsfehler (Vk mindestens ± 10 %) behaftet ist. Bemerkungen Während des ganzen Analysenganges ist der Einfluss von Licht, Sauerstoff und Wärme weitgehend zu eliminieren. Zur ausschließlichen Bestimmung des Konduktometerwertes von Hopfen und Hopfenpulverprodukten wird oft die in der A-EBC angegebene Schnellmethode (4) benützt, wobei man die Probe direkt mit Toluol extrahiert und den resultierenden Auszug mit Bleiacetatlösung konduktometrisch titriert. Dieses Verfahren befriedigt hinsichtlich Genauigkeit jedoch nur bedingt. So reicht z.B. die empfohlene Mazerierzeit von 5 min bei Hopfen mit Wassergehalten von mehr als 12 % nicht aus, um die α-Säuren quantitativ in Lösung zu bringen (5).

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Will man die α-Säuren oder andere Bitterstoffe spezifisch bestimmen, so bedient man sich vorteilhaft der Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) (siehe Bd. III, 2. Auflage 1996, Methode 3.3.1, S. 57 ff). Literatur 1. H. Pfenninger, F. Schur und R. Senn, SchwBR 84, 183 (1973) 2. G. Ganzlin, BWiss 28, 231 (1975) 3. G. Ganzlin, BWiss 28, 344 (1975) 4. A-EBC, 4. Auflage, D 113 5. A. Forster, BWiss 28, 261 (1975)

5.1.5.2

α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode)

Siehe Band III, 2. Auflage 1996, S. 57ff

5.1.5.3

Universeller Bitterwert (UB)

Zu dessen Bestimmung verwendet man ein praxissimulierendes Verfahren, aus dem eine theoretische Bitterstoffausbeutezahl resultiert. Der UB gestattet es, Hopfenprodukte unter sich und im Vergleich zu Doldenhopfen objektiv zu bewerten, denn hier wird der Bitterwertgewinn durch die Veredlung berücksichtigt, der sich auf die bessere Zugänglichkeit der Hopfenharze, deren raschere Verteilung und Umwandlung beim Würzekochen zurückführen lässt. lst die Bitterstoffausnutzung in der Brauerei bekannt, z.B. nachdem man Versuchssude durchgeführt hat, so lässt sich sogar die zum Erreichen der gewünschten Bierbittere nötige Dosierung an Hopfen oder konventionellen Produkten über den UB vorausberechnen. Prinzip Von der Probe wird mit einer Pufferlösung unter standardisierten Bedingungen ein Absud hergestellt und dessen chloroformextrahierbaren Bitterstoffe spektralphotometrisch bestimmt. Geräte pH-Messgerät

Heizgerät (Platte oder Kalotte) Steh- oder Rundkolben, 1 l Rückflusskühler Stoppuhr Faltenfilter, Ø 32 cm (z.B. Schleicher & Schuell Nr. 597 ½ oder gleichwertige) Schüttelmaschine

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Wasserstrahlpumpe oder Saugball Spektralphotometer, UV-Bereich Quarz-Küvetten, 1 cm Reagenzien Salzsäure, 6 mol/l

Chloroform Phosphatpuffer, pH 5,55 (nach Mcllvaine): Lösung 1: 33,6 g Dinatriumhydrogenphosphat (Na2HPO4 · 2 H2O) in 1 I H2O lösen (Lösung nur einige Wochen haltbar) Lösung 2: 21,0 g Citronensäure (C6H8O7 · H2O) in 1 l H2O lösen (diese Lösung ist haltbar) Mischung: 11,5 Teile der Lösung 1 mit 8,5 Teilen der Lösung 2 mischen. Mit einer der oben angegebenen Lösungen pH des Puffers auf 5,55 einstellen (Pufferlösung nicht länger als 2 Wochen aufbewahren!) Natriumsulfat, wasserfrei Ausführung - eine gewisse Menge von trocken vermahlenen Doldenhopfen oder Pellets bzw. von Hopfenpulver auf einem Stückchen glattem Papier auf 1 mg genau abwiegen (Doldenhopfen je nach Sorte 1 - 2 g, angereichertes Hopfenpulver je nach Sorte und Typ 0,8 - 1,2 g, Hopfenextraktpulver je nach Sorte und Typ 0,5 - 1 g) und quantitativ in einen 1 I-Steh- oder Rundkolben bringen - 300 ml Phosphatpufferlösung und einige Siedesteinchen zugeben - Rückflusskühler aufsetzen und Kolbeninhalt in etwa 15 min zum Kochen erhitzen - genau 1 h kochen (Stoppuhr) - Rückflusskühler mit etwas H2O spülen - Kolben locker verschließen und sofort unter fließendem Wasser auf 20 °C abkühlen - Auszug quantitativ in einen 500 ml-Messkolben überführen, auf 20 °C temperieren und mit H2O zur Marke auffüllen - Lösung in einem Guss in ein Faltenfilter leeren, die ersten 100 ml des Filtrates verwerfen - 5,0 ml des Filtrates in einen 50 ml-Mischzylinder pipettieren, mit 1 ml 6 mol/l Salzsäurelösung ansäuern und 40,0 ml Chloroform zusetzen - 40 min bei optimaler Intensität maschinell schütteln und anschließend zur Phasentrennung 30 min stehen lassen - obere wässrige Phase verwerfen (z.B. mit Wasserstrahlpumpe absaugen) - Chloroformphase mit etwa 5 g wasserfreiem Natriumsulfat versetzen - Mischzylinder kräftig schütteln und kurz stehen lassen - Extinktion des klaren Chloroformextraktes in einer 1 cm-Küvette bei 279 nm gegen das zur Analyse eingesetzte Chloroform messen

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Berechnung

Universeller Bitterwert (mg / g) =

115 ⋅ Extinktion bei 279 nm Einwaage in g

Angabe der Ergebnisse In mg/g ohne Dezimale Genauigkeit Vk = ± 6% (Vergleichsfehler) Normwerte

Doldenhopfen angereichertes Hopfenpulver Hopfenextraktpulver

mg/g lftr. 35 - 70 70 - 100 130 - 250

Bemerkungen Der gemessene Extinktionswert des Chloroformauszuges soll zwischen 0,6 und 0,7 liegen. Andernfalls ist die Bestimmung mit einer entsprechend korrigierten Einwaage zu wiederholen. Literatur 1. F. Schur und H. Pfenninger, SchwBR 78, 149 (1967) 2. F. Schur, Proc. EBC 1967, S. 61 3. H. Pfenninger, SchwBR 87, 13 (1976)

5.2

Hopfenextrakt

5.2.1

Probenahme

Mit Heißwasserextrakt oder Glucosesirup standardisierte Hopfenextrakte neigen produktionsbedingt eher zu einer gewissen Heterogenität als reine Bitterstoffextrakte. Zudem können sich solche Zweikomponenten-Extrakte bei längerer Aufbewahrung, insbesondere bei hohem Wassergehalt oder relativ hoher Lagertemperatur, infolge der Dichteunterschiede entmischen. Aus diesem Grund sind stets Originalgebinde zur Untersuchung zu bringen, und zwar je nach Produkttyp sowie Umfang einer Partie 1 - 3 wahllos herausgegriffene Dosen.

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5.2.2

Probenvorbereitung

Um die Entnahme einer repräsentativen Probe für die Analyse zu gewährleisten, muß der Doseninhalt gründlich homogenisiert werden. Dies ist durch Rühren des Extraktes, evtl. nach schonendem Erwärmen, möglich. Als vorteilhaft erwies sich z.B. ein speziell für diesen Zweck konzipiertes Gerät, nämlich der Labor-lntensiv-Mischer Modell LM-07/EDTA der Firma P.F. Roth & Co. AG, CH-8051 Zürich.

Abb. Labor-Intensiv-Mischer

Bei einer Mischgeschwindigkeitskonstanten dieses automatisch arbeitenden Systems (Abb.) von 10,8 · 10-3 s-1 ist es selbst bei totaler Entmischung der Produktkomponenten möglich, den Inhalt von Extraktdosen aller gängigen Größen vollständig zu homogenisieren (2). Eine ausführliche Betriebsanleitung für den Labor-lntensiv-Mischer ist in der Originalarbeit zu finden. Literatur 1. A-EBC, 4. Auflage, D 13, D 115 2. F. Schur, H. Pfenninger und R. Senn, BWiss 29, 368 (1976)

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5.2.3

Wasser

Die konventionelle gravimetrische Wasserbestimmung nach der Trockenschrankmethode führt in Hopfenextrakten zu noch weiter vom wirklichen Wassergehalt abweichenden Werten als beim Doldenhopfen, da der Anteil flüchtiger Substanzen (Hopfenöl, Lösungsmittelreste) wesentlich höher ist (1). Die titrimetrische Methode nach Karl Fischer kann unter bestimmten Umständen zuverlässige Werte liefern. Für eine genaue, spezifische Wassergehaltsbestimmung bietet sich auch die Gaschromatographie an. Weder für die Karl-Fischer- noch die GC-Methode gibt es bisher eine offiziell anerkannte Arbeitsvorschrift. Literatur 1. F. Schur, F. Ullmann und H. Pfenninger, SchwBR 77, 473 (1966)

5.2.4

Bitterstoffe

5.2.4.1

Harzfraktionierung, modifizierte Wöllmer-Methode (EBC-Methode) (1 - 4)

Die Harzfraktionierung vermittelt bei Abnahmeversuchen in Extraktionswerken Einblick in die Ausbeuteverhältnisse und ermöglicht Rückschlüsse auf die Qualitätsbeeinflussung durch den angewandten Prozess. Dem Handel liefert sie nicht nur eine Angabe des Bitterstoffgehaltes, sondern auch Informationen über Sorte, Provenienz und Alterungsgrad des extrahierten Hopfens sowie den Produkttyp. Das Bemessen der Extraktgabe allein nach dem Konduktometerwert kann jedoch unter Umständen zu einer sehr unterschiedlichen Bierbittere führen. Prinzip, Geräte und Reagenzien Siehe 5.1.5.1 Ausführung Komplexometrische Titerbestimmung siehe 5.1.5.1

Bereiten der Stammlösung - vom zuvor gut homogenisierten Extrakt eine Probe, die etwa 0,6 - 0,7 g Gesamtharz entspricht, mit einem Metallspatel auf der Innenseite eines verschließbaren tarierten 100 -110 mlZentrifugenglases dünn ausstreichen und auf 1 mg genau abwiegen - 20,0 ml 0,1 mol/l-Salzsäurelösung und 50,0 ml Diethylether (20 °C) zupipettieren - Zentrifugenglas dicht verschließen und manuell oder 5 min maschinell schütteln, bis sich der gesamte Extrakt von der Glaswand gelöst hat

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-

Zentrifugenglas vorsichtig öffnen und 10,0 ml Methanol zudosieren Zentrifugenglas wieder gut verschließen und 15 min auf Schüttelapparat bei optimaler Mischintensität schütteln mit der Winkelzentrifuge Glas zur Phasentrennung während 2 min bei 2000 Upm zentrifugieren 40,0 ml der klaren Etherphase (Oberphase) in einen 100 ml-Rundkolben pipettieren und 20 ml Methylenchlorid zudosieren Lösungsmittel im Wasserbad von 70 °C am Rotationsverdampfer abdampfen sobald die Extraktlösung eingedampft ist, durch das bis in den Rundkolben ragende Gaseinleitungsrohr mit der Spritzflasche etwa 5 ml Methanol zugeben ab hier weiter verfahren wie unter 5.1.5.1

Berechnung

Gesamtharze (% m / m) = Weichharze (% m / m) =

Gewicht des Rücks tandes in g ⋅ 625 Einwaage in g

Gewicht des Rücks tandes in g ⋅ 833 Einwaage in g

Konduktometerwert (% m / m) =

BA ⋅ 11,79 ⋅ T Einwaage in g

BA = Verbrauch an ml Bleiacetatlösung T = Faktor der Bleiacetatlösung (gemäß 5.1.5.1) β-Fraktion (% m/m) = Weichharze - Konduktometerwert Hartharze (% m/m) = Gesamtharze - Weichharze Angabe der Ergebnisse In % mit einer Dezimalen Genauigkeit Variationskoeffizient des systematischen Fehlers (Vkb) Gesamtharze ±2% Weichharze ±3% Konduktometerwert ±4%

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Normwerte Reinharzextrakt * Gesamtharze Weichharze Konduktometerwert β-Fraktion Hartharze

% 85 - 98 68 - 95 15 - 65 20 - 75 0 - 16

* Zur Standardisierung des Konduktometerwertes können Reinharzextrakte mit Gerbstoffextrakt oder Glukose gemischt werden. Die in der Normwert-Tabelle angegebenen Zahlen ändern sich entsprechend dem Standardisierungsgrad. Beurteilung Die Angabe des Konduktometerwertes und der β-Fraktion in Prozenten des Gesamtharzgehaltes lässt gewisse Rückschlüsse auf Sorte und Provenienz des rohen oder extrahierten Hopfens zu. Ferner erlaubt der prozentuale Hartharzanteil am Gesamtharz eine Beurteilung des Alterungsgrades. Im allgemeinen gilt ein Hartharzanteil des Hopfenextraktes von über 17 % als hoch. Bei der Interpretation der Werte ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Ermittlung der Hartharzgehalte mit einem relativ großen Vergleichsfehler (Vk = mindestens ± 10 % ) behaftet ist. Bemerkungen Siehe 5.1.5.1 Zur ausschließlichen Bestimmung des Konduktometerwertes von Hopfenextrakten wird verschiedentlich die in der A-EBC angegebene Verzele-Methode (5) benützt, wobei man die Probe mit einem Zweiphasensystem von Toluol und einer Pufferlösung vom pH 7,0 löst sowie den resultierenden Toluolauszug nach Verdünnen mit Methanol und Dimethylsulfoxid konduktometrisch titriert. Dieses Verfahren befriedigt jedoch nicht, insbesondere bei der Untersuchung von Mischextrakten. So wird dieser Konduktometerwert durch die Extrakteinwaage, Art, Menge und Alterungsgrad des im Produkt enthaltenen Standardisierungsmaterials, den Hopfentrubstoffanteil und die Schüttelzeit beeinflusst. Auch treten oft irreversible Emulsionen auf, deren Bildung völlig unkontrollierbar ist und zu starken Abweichungen der Resultate führt. Schließlich werden durch die einfache Toluolextraktion mit Sicherheit auch titrierbare Nicht-α-Säuren, dagegen nicht alle αSäuren erfasst (6). Will man die α-Säuren oder andere Bitterstoffe spezifisch bestimmen, so bedient man sich vorteilhaft der Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) (siehe Bd. III, 2. Auflage 1996, Methode 3.3.1, S. 57 ff).

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Literatur 1. H. Pfenninger, F. Schur und R. Senn, SchwBR 84, 183 (1973) 2. A-EBC, 4. Auflage, D 121 3. G. Ganzlin, BWiss 28, 205 (1975) 4. G. Ganzlin, BWiss 28, 344 (1975) 5. A-EBC, 4. Auflage, D 115 6. A. Forster, F. Schur und H. Pfenninger, SchwBR 88, 239 (1977)

5.2.4.2

α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode)

Siehe Band III, 2. Auflage 1996, S. 57 ff

5.2.4.3

Universeller Bitterwert (UB)

In Abweichung zu der bereits unter 5.1.5.3 im Detail beschriebenen Methode wird bei der Untersuchung von Hopfenextrakt eine pektinhaltige Pufferlösung verwendet sowie eine andere Einwaage gewählt. Reagenzien Herstellung einer pektinhaltigen Pufferlösung - 300 ml Phosphatpufferlösung (nach Mcllvaine) vom pH 5,55 in ein 500 ml-Becherglas geben und auf einen Magnetrührer stellen (Rührintensität so wählen, dass sich ein kräftiger Wirbel bildet) - 0,50 g Pektin (Fluka, CH-9470 Buchs, Kat. Nr. 76280) in 3 ml Methanol dispergieren und dem Puffer in einem Guss zusetzen - Lösung auf etwa 50 °C erwärmen und rühren, bis sich das Pektin vollständig gelöst hat - nach dem Abkühlen auf 20 °C mit Pufferlösung vom pH 5,55 auf 1 l auffüllen (diese Lösung ist täglich frisch zu bereiten!) Ausführung - eine gewisse Menge von Extrakt auf Filterpapierschnitzel auf 1 mg genau abwiegen (KW 15: 0,400 - 0,500 g; KW 30: 0,200 - 0,250 g; KW 40: 0,150 - 0,200 g) und diese in einen 1 I-Stehoder Rundkolben geben - 300 ml pektinhaltige Phosphatpufferlösung und einige Siedesteinchen zugeben - weiter verfahren wie unter 5.1.5.3 angegeben Normwerte Reiner Bitterstoff

420 - 500 mg/g lftr.

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5.3

Isomerisierter Hopfenextrakt

5 3.1

Probenahme

In der Regel sind isomerisierte Hopfenextrakte produktionsbedingt homogen. Bei längerer oder unsachgemäßer Lagerung können jedoch Ausscheidungen auftreten. Aus diesem Grund sind stets Originalgebinde zur Untersuchung zu bringen, und zwar je nach Produkttyp sowie Umfang einer Partie 1 - 3 wahllos herausgegriffene Gebinde.

5.3.2

Probenvorbereitung

Um die Entnahme einer repräsentativen Probe zu gewährleisten, müssen dünnflüssige Produkte durch Schütteln, Viskose durch Rühren (siehe 5.2.2) homogenisiert werden.

5.3.3

Bitterstoffe

Die Bitterstoff-Fraktion von isomerisiertem Hopfenextrakt enthält im Gegensatz zu derjenigen von Doldenhopfen und konventionellen Hopfenprodukten nur wenig α-Säuren. Den Hauptanteil stellen die Iso-α-Säuren. Daneben finden sich auch bittere Weichharze (z.B. Hulupone) sowie oft in geringem Maße ebenfalls etwas nichtbittere Humulinsäuren. Da der Gehalt an Iso-α-Säuren somit direkt ein Maß für den Wert solcher Produkte darstellt, ist für deren Untersuchung eine spezifische Methode erforderlich.

5.3.3.1

lso-α-, α- und β-Säuren mittels HPLC (EBC-Methode)

Siehe Band III, 2. Auflage 1996, S. 62 ff

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Sachregister Abdampfrückstand 121 Absetzbare Stoffe, Abwasser 121 Abwasser 106 - Abdampfrückstand 121 - Absetzbare Stoffe 121 - BSB 126 - CSB 123 - Gesetzliche Bestimmungen 106 - - Deutschland 106 - - Österreich 112 - - Schweiz 115 - - Tschechische Republik 117 - Glührückstand 121 - Probenahme 121 - Sauerstoffbedarf - - biochemischer 126 - - chemischer 123 Alkalität - Kesselspeisewasser 99 - Kesselwasser 102 - Trinkwasser 41 Aminostickstoff 258 Ammoniak 55 Ammonium 55 Ammonium-Stickstoff 55 α-Amylase 264 Auswuchs 137,159 Basekapazität 105 β-Glucan 185,221 β-Glucanase 271 Bitterstoffe - Hopfen (Dolden, Pulver) 302 - Hopfenextrakt 314 - - isomerisierter 318 - Wöllmer-Methode, modifizierte 302, 314 Biochemischer Sauerstoffbedarf 126 Blattkeimentwicklung 220 Brauwasser 89 - Enthärtung, Entkarbonisierung

- - mit Kalkwasser 90 - - Kontrolle 92 - Restalkalität 89, 90 Calcium 46,47 Calciumhärte 36, 37 Carbonathärte - Brauwasser 91 - Kesselspeisewasser 93 - Trinkwasser 36, 37, 40 Chemischer Sauerstoffbedarf 123 Chlordioxid 73 Chlorid 62, 64 65 Chlor, wirksames 73 Cyanid 72 Cytolytische Lösung 230 Diastatische Kraft 261 Dumas-Methode 174, 254 Eisen - Kesselspeisewasser 101 - Trinkwasser 51 Eiweiß - Dumas-Methode 174, 254 - Fraktionierung 258 - Gerste 171 - Kjeldahl 171, 254 - Lösliches 254 - Lösungsgrad 257 - Malz 254, 260 - Nahinfrarotreflektionsspektroskopie (NIR) 176, 254 - Nahinfrarottransmissionsspektroskopie (NIT) 177, 254, 260 - Rohfrucht 211 - Udy-Protein-Analyzer 178 - Weizen 289 Eiweißlösungsgrad 257 Endo-β-Glucanase 271

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Endvergärung 276 Enthärtung, Entkarbonisierung 90 Extrakt - Flüssige Malzersatzstoffe 210 - Gerste 179, 203 - Hirse 203 - Karamelmalz 286 - Kongreßmaischverfahren 226 - Malz 230, 260 - Mais 203 - Reis 203 - Rohfrucht 203 - Röstmalz 286 - Vollständig-Extraktion 243 Extraktdifferenz 242 Farbe - Karamelmalz 287 - Kochfarbe 240 - Kongreßwürze 237 - Malzersatzstoffe 213 - Röstmalz 287 - Röstmalzbier 289 Fett 185, 211 Fluorid 71, 72 Formol-Stickstoff 259 Friabilimeter 218 Fusarien 196, 197, 285 Gerste - Aufgeplatzte Körner 136, 164 - Auswuchs 137, 159 - Aubry-Methode 148 - β-Glucan 185 - Eiweiß 171 - Extrakt 179, 203 - - Kleimälzung 179 - - mittels Malzauszug 180 - Fett 185 - Fusarium culmorum 197 - Fusarium graminearum 196 - Glasigkeit 143 - Handbonitierung 134 - - aufgeplatzte Körner 136

- - Auswuchs 137 - - Farbe und Glanz 135 - - Feuchtigkeit 134 - - Form und Größe - - Geruch 134 - - Gleichmäßigkeit 137 - - Mutterkorn 135 - - Reinheit 135 - - Schädlingsbefall 138 - - Sortendifferenzierung 137 - - Sortenreinheit 136 - - Spelzenbeschaffenheit 135 - - verletzte Körner 136 - - Verunreinigungen 135 - Hektolitergewicht 142 - Keimenergie 148 - Keimfähigkeit 144 - Keimindex 154 - Keimungsprozentsatz 154 - Kleinmälzung 179 - Mehlkörperbeschaffenheit 143 - Mikrobiologische Beschaffenheit 196 - Mürbigkeit 143 - Premalting 164 - Probenahme 133 - Quellvermögen 157 - Rohfaser 182 - Schädlingsbefall 138, 196, 197 - Schönfeld-Methode 150 - Sortendifferenzierung 198 - Sortierung 138 - Spelzengehalt 184 - Stickstoff 171 - Tausendkorngewicht 140 - Wasseraufnahmevermögen 157 - Wasserempfindlichkeit 156 - Wassergehalt 165, 168, 169, 170 Gerstenmalz siehe Malz Gesamthärte - Kesselspeisewasser 53 - Trinkwasser 36, 37, 38 Glasigkeit - Gerste 143 - Malz 217, 218, 219

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Glucan, β - Gerste 185 - Malz 274 Glucanase, Endo-β- 271 Glührückstand 32, 121 Härte - Calciumhärte 36, 37 - Carbonathärte, 36, 37, 40, 93 - Definition 35 - Gesamthärte 36, 37, 38, 93 - Kalkhärte 36 - Magnesiumhärte 36, 37 - Nichtcarbonathärte 36, 37 - Resthärte 93 - Umrechnungszahlen 35, 37 Handbonitierung - Gerste 134 - Hopfen 292 - Malz 215 Hartongmaische, VZ 45 °C 277 Hektolitergewicht - Gerste 142 - Malz 216 Hirse - Eiweiß 211 - Extrakt 203 - Probenahme 203 - Wassergehalt 203 Hopfen (Dolden, Pulver) - Bitterstoffe 302 - - α-Säuren 302, 310 - - β-Fraktion 302, 308, 309 - - β-Säuren 310 - - Gesamtharze 302, 307, 308, 309 - - Hartharze 302, 308, 309 - - Konduktometerwert 302, 308, 309 - - Weichharze 302, 307, 308, 309 - Handbonitierung (Doldenhopfen) 292 - - Aroma 296 - - Farbe und Glanz 293 - - fehlerhafte Behandlung 296 - - Formular zu 294 - - Gesamtbeurteilung 296

- - Krankheiten, Schädlinge, Früchte 296 - - Lupulin 293 - - Pflücke 292 - - Trockenheitszustand 292 - - Zapfenwuchs 292 - Harzfraktionierung 302 - Konduktometerwert 302, 308, 309 - Probenahme 291 - Probenvorbereitung 297 - Universeller Bitterwert 310 - Wassergehalt 300 - Wöllmer-Methode, modifizierte 302 Hopfenextrakt - Bitterstoffe 314 - - α-Säuren 317 - - β-Fraktion 315, 316 - - β-Säuren 317 - - Gesamtharze 315, 316 - - Hartharze 315, 316 - - Konduktometerwert 314, 315 - - Weichharze 315, 316 - Harzfraktionierung 314 - Isomerisierter - - Bitterstoffe 318 - - Probenahme 318 - - Probenvorbereitung 318 - Konduktometerwert 314, 315 - Probenahme 312 - Probenvorbereitung 313 - Universeller Bitterwert 317 - Wassergehalt 314 - Wöllmer-Methode, modifizierte 314 Hydrazin 105 Infrarottrocknung 168 Isomerisierter Hopfenextrakt 318 Iodnormalität, Iodprobe 234 Iodwert der Labortreber 278 Kalium 49, 50, 51 Kaliumdichromatverbrauch 82 Kaliumpermanganatverbrauch - Kesselspeisewasser 99 - Trinkwasser 79

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Kalkhärte 36 Karamelmalz - Extrakt 286 - Farbe 287 - Wassergehalt 286 Keimenergie 148 Keimfähigkeit - Gerste 144 - Malz 224 Keimindex 154 Kesselspeisewasser - Alkalität 99 - Allgemeine Anforderungen 92 - Carbonathärte 93 - Eisen 101 - Gesamthärte 93 - Gesamtkohlendioxid 98 - Härte 93 - Kaliumpermanganatverbrauch 99 - Kohlendioxid 98 - Kupfer 100 - m-Wert 99 - Öl 100 - Permanganatzahl 99 - pH-Wert 98 - p-Wert 99 - Resthärte 93 - Sauerstoff 94, 96 Kesselwasser - Alkalität 102 - Basekapazität 105 - Gesamtsalzgehalt 103 - Hydrazin 105 - Kieselsäure 104 - m-Wert, negativer 105 - Phosphat 103 - - Gesamtphosphat 103 - - Orthophosphate 103 - - Polymere Phosphate 103 - p-Wert 102 - - negativer 105 Kieselsäure - Kesselwasser 104 - Trinkwasser 69

Kleinmälzung 179 Kochfarbe 240 Kohlendioxid - Brauwasser 90, 91 - - freies 91 - Kesselspeisewasser 98 - Trinkwasser 43 - - freies 44 - - gebundenes 43 - - kalkangreifendes 45 Kolbachzahl 257 Kongreßmaische, Kongreßwürze 230 - Aminostickstoff 258 - Aussehen 235 - Eiweißlösungsgrad 257 - Endvergärungsgrad 276 - Extrakt 230 - Extraktdifferenz 242 - Filtration 234 - Formolstickstoff 259 - Geruch 234 - Iodnormalität 234 - Kochfarbe 240 - Kolbachzahl 257 - pH-Wert 235 - Stickstoff - - Amino- 258 - - Formol- 259 - - Fraktionierung 258 - - Gesamt- 254 - - löslicher 254 - Verzuckerung 234 - Viskosität 246 - Vollständig-Extraktion 243 - Würzefarbe 237 Kupfer 100 Labortreber, Iodwert 278 Leitfähigkeit 29, 31, 170 Magnesium 48 Magnesiumhärte 36, 37 Mais - Eiweiß 211

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- Extrakt 203, 208 - Fett 211 - Probenahme 203 - Wassergehalt 203 Malz - Aminostickstoff 258 - α-Amylase 264 - Blattkeimentwicklung 220 - Calcofluor-Methode 221 - Cytolytische Lösung 230 - Diastatische Kraft 261 - DLFU-Mühle 226 - Eiweiß 254, 260 - Eiweißlösungsgrad 257 - Endo-β-Glucanase 271 - Endvergärung 276 - Extrakt 230 - Extraktdifferenz 242 - Farbe 215, 218 - Feinschrot 229, 231 - Formolstickstoff 259 - Friabilimeterwert 218 - Fusarium culmorum 285 - Fusarium graminearum 285 - Gesamtstickstoff 174, 254 - Glasigkeit 217, 219 - β-Glucan 221, 274 - β-Glucanase 271 - Grobschrot 229, 231 - Handbonitierung 215 - - Aroma 215 - - Farbe und Glanz 215 - - Form und Größe 216 - - Geruch 295 - - Geschmack 215 - - Verunreinigungen 216 - Hartongmaische, VZ 45 °C - Hektolitergewicht 216 - Homogenität 221, 223 - Iodnormalität 234 - Lösung 221, 223 - Karamelmalz - - Extrakt 286 - - Farbe 287

- - Wassergehalt 286 - Keimfähigkeit 224 - Kochfarbe 240 - Kolbachzahl 257 - Kongreßmaischverfahren 226 - Löslicher Stickstoff 254, 260 - Mehlkörperbeschaffenheit 217 - Mikrobiologische Beschaffenheit 285 - Mürbigkeit - - Friabilimeterwert 218 - Phenole, wasserdampfflüchtige 282 - pH-Wert 235 - Probenahme 215 - Rote Körner 285 - Schwimmprobe 217 - Sinkerprobe 217 - Sortendifferenzierung 198, 284 - Sortierung 216 - Stickstoff 174, 254 - Stickstoff-Fraktionierung 258 - Tausendkorngewicht 216 - Verhältniszahl, VZ 45 °C 277 - Verzuckerung 234 - Viskosität 246 - Vollständig-Extraktion 243 - Wasserdampfflüchtige Phenole 282 - Wassergehalt 224, 260 - Weizenmalz 289 - Würzefarbe 237 Mangan 53 Mehlkörperbeschaffenheit - Gerste 143 - Malz 217 Mikrobiologische Beschaffenheit 196, 285 Mikrowellen-Trocknung 169 Mürbigkeit - Gerste 143 - Malz 218 m-Wert - Brauwasser 92 - Kesselspeisewasser 99 - Kesselwasser - - negativer 105 - Trinkwasser 41

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Mutterkorn 135

Quellvermögen 157

Nahinfrarotreflektionsanalyse (NIR) 168, 176, 254 Nahinfrarotransmissionsanalyse (NIT) 168, 177, 254, 260 Natrium 49, 50, 51 Nichtcarbonathärte 36, 37 Nitrat 65, 66 Nitrit 67, 68

Rauchmalz 282, 286 Reis - Eiweiß 211 - Extrakt 203 - Probenahme 203 - Wassergehalt 203 Restalkalität 89, 90 Resthärte 93 Rohfaser 182 Rohfrucht - Eiweiß 211 - Extrakt 203 - Farbe 213 - Fett 211 - Hirse 203 - Mais 203 - Probenahme 203 - Reis 203 - Wassergehalt 203 Röstmalz - Extrakt 286 - Farbe 287 - Thiobarbitursäurezahl 288 - Wassergehalt 286

Öl (Wasser) 74, 100 Orthophosphate 103 Oxidierbarkeit 79 Permanganat-Index 84 Permanganatzahl 99 Phenole, wasserdampfflüchtige 76, 282 Phosphat - Gesamtphosphat 103 - Kesselwasser 103 - Orthophosphat 103 - Polymere Phosphate 103 - Trinkwasser 68, 69 pH-Wert - Kesselspeisewasser 98 - Kongreßwürze 235 - Sauermalz 288 - Trinkwasser 29 Premalting 164 Probenahme - Abwasser 121 - Gerste 133 - Hopfen (Dolden, Pulver) 291 - Hopfenextrakt 312, 318 - Malz 215 - Rohfrucht 203 - Trinkwasser 22 ρ-Wert - Brauwasser 92 - Kesselspeisewasser 99 - Kesselwasser - - negativer 105 - Trinkwasser 41

Sauermalz 288 Sauerstoff - Kesselspeisewasser 94, 96 - Trinkwasser 86, 88, 89 Sauerstoffbedarf - biochemischer 126 - chemischer 123 Schädlingsbefall 138, 196, 197 Sinkerprobe, Schwimmprobe 217 Sortendifferenzierung 198, 284 Sortierung - Gerste 138 - Malz 216 Spelzengehalt 184 Spezialmalze 286 Stickstoff - Amino- 258

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- Dumas-Methode 174 - Eiweißlösungsgrad 257 - Formol- 259 - Fraktionierung 258 - Gesamt- 171, 254 - Gerste 171 - Kjeldahl 171 - Kolbachzahl 257 - Löslicher 254, 260 - Malz 254, 260 - Nahinfrarotreflektionsspektroskopie (NIR) 254 - Nahinfrarotransmissionsspektroskopie (NIT) 254, 260 - Rohfrucht 211 - Udy-Protein-Analyzer 178 - Verbrennungsmethode nach Dumas 174 Sulfat 56, 58, 60, 62 Tausendkorngewicht - Gerste 140 - Malz 216 Thiobarbitursäurezahl 288 Teber - Labortreber - - Iodwert 278 Trinkwasser 17 - Richtlinien und Verordnungen 17 - - Deutschland 17 - - Österreich 17 - - Schweiz 17 - - Tschechische Republik 18 Universeller Bitterwert 310, 317 Vergärungsgrad - Endvergärungsgrad 276 Verhältniszahl VZ 45 °C 277 Viskosität - Höppler-Viskosimeter 247 - Kapillarviskosimeter 250 - Kongreßwürze 246 - Kugelfallviskosimeter 247 - Rotationsviskosimeter 250 - Ubbelohde-Viskosimeter 251

Wasser - Abdampfrückstand 121 - Absetzbare Stoffe 121 - Abwasser 106 - Alkalität 41, 99, 102 - Ammoniak 55 - Ammonium 55 - Ammonium-Stickstoff 55 - Basekapazität 105 - Brauwasser 89 - Calcium 46 - Calciumhärte 36, 37 - Carbonat 43 - Carbonathärte 36, 37, 40, 91, 93 - Chlordioxid 73 - Chlorid 62, 64, 65 - Chlor, wirksames 73 - Cyanid 72 - Dimensionsangaben 21 - Eisen 51, 101 - Elektrische Leitfähigkeit 29, 31 - Enthärtung, Entkarbonisierung - - mit Kalkwasser 90 - - Kontrolle 92 - Färbung 25 - Filtratglührückstand 34 - Filtrattrockenrückstand 33 - Fluorid 71, 72 - Geruch 23 - Gesamtglührückstand 34 - Gesamthärte 36, 37, 38, 93 - Gesamtsalzgehalt 103 - Gesamttrockenrückstand 32 - Geschmack 23 - Glührückstand 32, 121 - Grenz- und Richtwerte 18 - Härte 35, 93 - Hydrazin 105 - Hydrogencarbonat 43 - Kalium 49, 50, 51 - Kaliumdichromatverbrauch 82 - Kaliumpermanganatverbrauch 79, 99 - Kalkhärte 36 - Kesselspeisewasser 92

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- Kesselwasser - Kieselsäure 69, 104 - Klarheit 27 - Kohlendioxid 43, 98 - Kupfer 100 - Leitfähigkeit 29, 31 - Magnesium 48 - Magnesiumhärte 36, 37 - Mangan 53 - m-Wert 41, 99 - Natrium 49, 50, 51 - Nichtcarbonathärte - Nitrat 65 - Nitrit 67 - Öl 79, 100 - Orthophosphate 103 - Oxidierbarkeit 79 - Permanganatindex 84 - Permanganat-Zahl 99 - Phenole, wasserdampfflüchtige 76 - Phosphat 68, 103 - pH-Wert 29, 98 - Polymere Phosphate 103 - Probenahme 22 - p-Wert 41, 99, 102 - Restalkalität 89, 90 - Resthärte 93 - Richtlinien und Verordnungen 17 - Richtwerte und Grenzwerte 18

- Säureverbrauch, Säurekapazität 41 - Sauerstoff 86, 94 - Sauerstoffbedarf 123, 126 - Sulfat 56 - Temperatur 29 - Trinkwasser 17 - Trinkwasser-Verordnung 17 - - Deutschland 17 - - Österreich 17 - - Schweiz 17 - - Tschechische Republik 18 - Trockenrückstand 32 - Trübung 27 - Umrechnungsfaktoren 21 - wasserdampfflüchtige Phenole 76 Wasseraufnahmevermögen 157 Wasserdampfflüchtige Phenole 76, 282 Wasserempfindlichkeit 156 Wassergehalt - Gerste 165, 168, 169, 170 - Hopfen (Dolden, Pulver) 300 - Hopfenextrakt 314 - Karamelmalz 286 - Malz 224, 260 - Rohfrucht 203 - Röstmalz 286 Weizenmalz 289 Wöllmermethode 302, 314

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Inserentenverzeichnis Aspera Brauerei, Riese & Co., Mülheim an der Ruhr Joh. Barth & Sohn, Nürnberg Brauerei Carl Betz GmbH, Celle Brew-Service Schneider, Wiesloch Bühler AG, Uzwill, Schweiz bzw. Bühler GmbH, Braunschweig Chmelarstvi druzstvo, Hopfen, Zatec Christ AG, Aesch, Schweiz Crisp Malting Ltd., Fakenham, Großbritannien H. & R. Eisemann, Hopfen & Malz, Spechbach Euwa H.H. Eumann GmbH, Gärtringen Filtrak GmbH, Spezialpapier, Niederschlag Henkel-Ecolab GmbH & Co.OHG, Düsseldorf Hettich GmbH & Co.KG, Zentrifugen, Tuttlingen HHV, Hallertauer Hopfenveredelungsgesellschaft, Mainburg Ireks GmbH, Kulmbach Heinrich Kling Mälzerei KG, Schriesheim Macherey-Nagel GmbH & Co.KG, Düren Malzfabrik Rheinpfalz GmbH, Pfungstadt Anton Paar GmbH, Graz, Österreich Palatia Malz, Heidelberg Perstorp Analytical GmbH, Rodgau ProMinent Dosiertechnik GmbH, Heidelberg Schleicher & Schuell GmbH, Dassel Schmitz-Otto & Co.KG, Gesellschaft für Brauerei und Mälzerei, Köln Malteries Soufflet, Nogent sur Seine, Frankreich Stamag Stadlauer Malzfabrik GesmbH, Wien, Österreich Simon H. Steiner, Hopfen, GmbH, Mainburg Tivoli Werke AG, Hamburg Wagner & Munz GmbH, München Friedrich Weissheimer Malzfabrik, Andernach Heinz Weyermann, Röstmalzbierbrauerei, Bamberg Mich. Weyermann, Brau-, Röst- und Caramelmalzfabrik, Bamberg

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