Abkürzungsverzeichnis Formelverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis. 1 Einleitung 1

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1 Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Formelverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Seite VI VIII XIV XXIV 1 Einleitung Einführung in die Problematik Aktuelle Ausgangssituation und Zielsetzung der Arbeit Schwerpunkte der Arbeit 3 2 Kolloidchemie (Grundlagen der Partikelanalytik) Gegenstand und Abgrenzung Bier als kolloidales System Kolloide und Partikel Partikelgröße Partikeloberfläche Partikeloberflächenladung Elektrische Doppelschicht Schichtenmodelle dispergierter Partikel Aufbau der elektrischen Doppelschicht Ionenverteilung in der diffusen Schicht Potentialverteilung in der diffusen Schicht Dicke der diffusen Schicht Zeta-Potential Vorzeichenwechsel des Zeta-Potentials durch Ladungsumkehr Erhöhen des Zeta-Potentials durch Peptisatoren Physikalische Stabilität von Dispersionen DLVO-Theorie Weiterführende Überlegungen zur DLVO-Theorie Elektrokinetische Effekte Proteine als kolloidale Partikel im Bier Aufbau und Primärstruktur Raumstrukturen Faltung und Stabilität 43

2 2.9 Chemisch-physikalische Bierstabilität Trübung durch Komplexbildung Trübung durch Aggregation 48 3 Elektrochemie (Grundlagen elektrochemischer Analysenmethoden) Elektrische Leitfähigkeit Einflussgrößen auf die elektrische Leitfähigkeit Stoffmengenkonzentration Art des Elektrolyten Molare und Äquivalentleitfahigkeit Starke Elektrolyte ; Schwache Elektrolyte Temperatur Bestimmen der elektrischen Leitfähigkeit Leitfahigkeitsmesszellen Temperaturkompensation Leitfahigkeitsmessungen in der Lebensmittelindustrie Temperaturverhalten und Leitfähigkeit flüssiger Lebensmittel Bedeutung der Leitfähigkeit für Bier ph-wert ph-definition und AktivitätsbegrifF ph-messung ph-messkette (Einstabmesskette) Bedeutung der ph-messung für Bier und Würze Begriff des Puffersystems 69 4 Material und Methoden Oberflächenpotential- und Oberflächenladungsmessung Probenvorbereitung Entgasen Filtrieren Temperieren Verdünnen Partikeloberflächenpotential- und Partikelladungsmesseinrichtung Aufbau von Messzelle und -kolben Messprinzip 74

3 Ausbilden des Messsignals Polyelektrolyttitration Berechnen der Oberflächenladungsdichte Justieren des Messsignals Reinigen von Messzelle und -kolben ph-messung während der Polyelektrolyttitration Strömung und Strömungsprofil im Messspalt Leitfahigkeitsmessung Leitfahigkeitsmesseinrichtungen Kalibrieren und Reinigen Temperaturkompensation ph-messung ph-messeinrichtungen Kalibrier- und Aufbewahrungsmittel Kalibrieren Temperaturkompensation Partikelgrößenbestimmung Partikelgrößenmesseinrichtung Ergebnisdarstellung der Partikelgrößenverteilung Forciertest Würzekochen Kurzzeiterhitzen Aufbau der Versuchsapparatur Aufheiz- und Abkühlverhalten der Edelstahlwendel Bestimmen des noch koagulierbaren Stickstoffs der Würze Probematerial Bier Reinstwasser Standardwürze Hopfen Molkenproteine Statistische Ergebnisbewertung Korrelationsberechnung zwischen PLD und Referenzanalytik Interpretation der Einzelergebnisse Bestimmen der Präzisionsmaße Versuchsablauf 102

4 5 Ergebnisse und Diskussion Einflüsse auf die Signalauswirkung und die Präzision der Ergebnisse Temperatureinfluss auf das titrierte Volumen Einsatz von Polyelektrolytlösungen als Titrationsmittel Justieren des Messsignals Darstellen der Titrationskurven Statistische Messfehlerbetrachtung der Titrationskurven Mathematische Ermittlung von Potential und tirtriertem Volumen Messbereiche des Potentials und des titrierten Volumens Wiederholbarkeit von Potential und titriertem Volumen Einfluss der Elektrolytbeschaffenheit Elektrolytkonzentration und -Wertigkeit Leitfähigkeit des Biers Partikelgrößenverteilung des Biers Einfluss des ph-werts Charakterisierung unterschiedlich stabilisierter Biere während der Alterung Trübungskurven und -ausbildung während des Alterungsprozesses Trübungsverlauf im Real-Time-Test Trübungsverlauf während eines Langzeit-Forciertests Trübungsausbildung bei Kälte- und Wärmebehandlung Trübungsverlauf eines schwach stabilisierten Biers Trübungsverlauf eines stark stabilisierten Biers Änderung von Potential und titriertem Volumen während der Alterung Ladungstitration eines schwach stabilisierten Biers Ladungstitration eines stark stabilisierten Biers Änderung der Partikelgrößenverteilung Experimentelle Untersuchung der Einflussgrößen auf die kolloidale Stabilität Einfluss des Alkoholgehalts Einfluss des ph-werts Einfluss des Sauerstoffgehalts Untersuchung der Vorhersagbarkeit der kolloidalen Bierstabilität Forciertest von Bieren unterschiedlicher Chargen Korrelationen zwischen Forciertest und Ladungstitration Zusammenhang von Trübungszunahme und Potential bzw. Gesamtladung Beurteilung des Forciertests als Referenzmethode 164

5 Definition des Stabilitätswerts Grenzen der Ladungstitrationsmethode Weitere Applikationsbeispiele der Ladungstitration Ladungstitration zur Charakterisierung hoch-molekularen Stickstoffs StickstofEkoagulation während des Würzekochens Zusammenhang zwischen koagulierbarem Stickstoff und titriertem Volumen Korrelation zwischen Molkenproteinkonzentration und titriertem Volumen Änderung der Stickstoffkonzentration in Abhängigkeit der Lagerbedingungen Änderung der Partikelgrößenverteilung während der Kochung Verbesserung der kolloidalen Stabilität durch den Einsatz der KZE Einfluss der KZE auf filtrierte Biere Einfluss der KZE auf naturtrübe Biere Vorhersage des Gushingpotentials alkoholfreier Getränke Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang 215