Wenn bei der Erzeugung von Getränken ein Gärungsprozeß erforderlich ist, wie z. B. bei der Herstellung von Bier, wird er im aligemeinen in einem Gärgefäß durchgeführt, das ein offener oder ein geschlossener Tank sein kann. Bei der Bierherstellung z. B. wird die gekochte und abgekühlte Würze in das Gärgefäß geführt und Hefe dazugegeben. Da- durch beginnt der Gärprozeß. Bei der Gärung handelt es sich um Stoffwechselvor- gänge, bei denen Enzyme tätig werden, wodurch Wärme freigesetzt wird, so daß die Temperatur der gärenden Substanz steigt. Die Temperaturen müssen durch Kühlung in gewünschten Bereichen gehalten werden. Dazu sind entweder innerhalb oder au#er- halb am Gärgefäß Kühlschlangen vorgesehen, die von einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden. Durch Messung der Temperatur und Steuerung der Kühlung kann bei bekannten Verfahren ein vorgegebener Temperaturverlauf eingehalten werden.

Um den Gärprozeß zusätzlich überwachen zu können, kann bei den bekannten Ver- fahren mit Hilfe einer Schaugläschenprobe das Stadium der gärenden Substanz über- prüft werden, um über das Absetzverhalten der Hefe den Abschluß des Gärprozesses festlegen zu können. Auch kann eine Probenentnahme an der gärenden Substanz er- folgen und mit Hilfe einer Saccharometeranzeige gemessen werden, wie der Gärprozeß fortschreitet. Konventionelle Gärprozesse der Bierherstellung sind z. B. im"Katechismus der Brauereipraxis", Karl Lense, Verlag Hans Carl, Nürnberg, 16. Auflage, 1996 beschrieben.

Nach der Gärung wird die gegorene Flüssigkeit entweder weiterhin in dem Gärtank ge- lagert (der Gärtank wird dann als Unitank bezeichnet) oder in entsprechende Lager- tanks überführt. Im Anschluß daran oder in Vorbereitung eines weiteren Gärprozesses muß das Gärgefäß gereinigt werden. Dies geschieht durch Versprühen von Re- inigungsflüssigkeit im Gärgefäß.

Um den Gärprozeß zu überwachen, stehen also im speziellen, wenn geschlossene Tanks zur Gärung eingesetzt werden, während des Gärprozesses nur die gemessene Temperatur oder ggf. der Extraktgehalt oder eine C02 Messung zur Verfügung. Der tatsächliche Verlauf der Gärung ist jedoch von vielen Parametem abhangig, z. B. der verwendeten Würze, dem Zustand der eingesetzten Hefe, den Lagerungsbedingungen oder ähnlichem. Da dementsprechend kein Gärprozeß exakt dem anderen gleicht, kann nur mit einem vorgegebenen Temperaturverlauf der Gärprozeß gesteuert werden.

Bei der Reinigung des Gärgefäßes wird eine bestimmte vorgegebene Zeit lang Reinigungsflüssigkeit im Gefäß versprüht. Dabei kann es aber dazu kommen, daß die Reinigung unvollständig ist oder aber eine zu lange Reinigungsdauer vorliegt, was kos- ten-und zeitintensiv ist. Gerade bei den heutigen schnellen Verfahren sind diese Pa- rameter jedoch von entscheidender Bedeutung.

Es ist ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung des Gärprozesses, ein Gärgefäß und eine Vor- richtung und ein Verfahren zur Steuerung des Gärprozesses in einer Vielzahl von Gär- gefäßen anzugeben, mit welchen der Gärprozeß optimal beeinflußt werden kann, ohne daß eine ständige Beobachtung durch Personen notwendig ist, so daß die Gärpro- zeßführung vereinfacht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Anspruches 1, ein Gärgefäß mit den Merkmalen des Anspruches 22 eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 45 und ein Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 41 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß von dem Inneren des Gärgefäßes kontinuierlich oder in Intervallen vom oberen Bereich aus optische Signale aufgenommen werden, die während des Gärprozesses die Oberflache der gärenden Substanz oder-bei leerem Gärgefäß-den Boden und zumindest einen Teil der Seitenwände des Gärgefäßes wiedergeben und daß die Signale zur Steuerung des Gärprozesses verwendet werden.

Durch die Erfindung ist die Überwachung des Inneren des Gärgefäßes, sei es offen oder verschlossen, möglich, ohne daß eine direkte Beobachtung durch eine Person not- wendig ist. Die optischen Signale können z. B. als Bild auf einer Bildanzeige betrachtet werden, so daß eine Bedienperson den Prozeß beobachten und ggf. eingreifen kann.

Andererseits ist es auch möglich, diese optischen Signale elektronisch zu verarbeiten und in Art eines Regelkreises die Parameter des Gärprozesses zu beeinflussen.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß sich während des Gärprozesses die Oberflache der gärenden Würze in charakteristischer Weise (siehe z. B.

"Katechismus der Brauereipraxis", Karl Lense, Vertag Hans Carl, Nürnberg, 16. Auflage, 1996, Seiten 242 und 243, Punkt 827) verändert. Je nach Stadium der Gärung wechselt die Oberfläche die Farbe und die Struktur. Es bilden sich in bekannter Weise Bläschen und Schaum, die sich z. B. mit der Symmetrie des Gärgefäßes von außen nach innen ausbreiten. Diese Veränderungen spiegeln sich in den optischen Signalen wieder, die von der Oberfläche der gärenden Substanz aufgenommen werden. Werden diese Sig- nale an eine optische Bildanzeige gegeben, so kann eine Bedienperson den Gärprozeß direkt beobachten, auch wenn das Gärgefäß geschlossen ist. Andererseits können der- artige optische Signale elektronisch verarbeitet werden und mit bekannten Mustem bzw. einem Farbhistogramm verglichen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also eine genaue Überwachung des Gär- prozesses und eine Einstellung der notwendigen Parameter, z. B. der Kühlung oder des Druckes, in Abhängigkeit der aufgenommenen Signale und ermöglicht so eine Optim- ierung des Gärprozesses. So kann z. B. Zeit eingespart werden, wenn beobachtet wird, daß der Gärprozeß abgeschlossen ist, oder Energie eingespart werden, wenn beo- bachtet wird, daß keine weitere Kühlung notwendig ist.

Bei einer eventuellen anschließenden Lagerung der gegorenen Substanz in dem Gär- gefäß können optische Signale von der Oberfläche der gegorenen Substanz aufge- nommen und die Lagerung überwacht werden.

Die optischen Signale können auch während des vorbereitenden Reinigungsprozesses bzw. der Nachreinigung des Gärgefäßes zur Überwachung eingesetzt werden. Die Menge der notwendigen Reinigungsflüssigkeit und die Dauer der Reinigung können di- rekt in Abhängigkeit des Reinigungszustandes der Innenflächen des Gärgefäßes gere- gelt werden. Ist das Innere des Gärgefäßes sauber, so wird der Reinigungsprozeß ab- gebrochen, so daß der Abwasseranfall reduziert und eine weitere energie-, zeit-und materialverschwendende Reinigung vermieden wird. Ebenso wie während des Gärpro- zesses können während des Reinigungsprozesses die optischen Signale direkt auf einer Bildanzeigevorrichtung von einer Bedienerperson überwacht werden oder elek- tronisch verarbeitet werden, um den Reinigungsprozeß zu automatisieren.

Die Aufnahme der optischen Signale kann mit Hilfe einer Kamera durchgeführt werden.

Die Kamera kann entweder von außen, z. B. durch ein Schauglas hindurch, von der Deckelseite bei einem geschlossenen Gärgefäß aufnehmen. Diese Lösung hat den Vorteil, daß auch bereits bestehende Gärtanks, die entsprechende Schaugläser auf- weisen, mit einer solchen Kamera ausgerüstet werden können. Es kann auch vorgese- hen sein, die Kamera im Inneren des Gefäßes einzusetzen, wobei sich hier insbeson- dere eine Mikrokamera eignet, die im oberen Bereich des Gärgefäßes geeignet angeordnet wird. Die Signale dieser Mikrokamera können mit entsprechenden Ka- belverbindungen aus dem Gärgefäß herausgeführt werden. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform werden die optischen Signale mit Hilfe eines Endoskops aus dem Gärgefäß herausgeführt, und außerhalb des Gãrgefäßes von einer Aufnah- meeinrichtung aufgenommen. Mit Hilfe einer derartigen Endoskopieeinrichtung sind die hygienischen Anforderungen an die Sterilität auf leichte Weise einzuhalten, da keine mechanischen oder beweglichen Teile vorhanden sind und ein Endoskop eine sehr kleine Bauform aufweisen kann.

Das optische Signal kann im sichtbaren Spektralbereich aufgenommen werden, wobei das Innere des Gärgefäßes beleuchtet wird. Die Beleuchtung kann von außen, z. B. ebenfalls durch ein Schauglas hindurch, erfolgen oder aber mit einer im Inneren angeordneten Lichtquelle. Dabei kann dann, wenn die Beleuchtung mit der Kamera synchronisiert ist, z. B. ein Blitzlicht eingesetzt werden, das eine besonders große Hellig- keit erzeugt, so daß klare Bilder aufgenommen werden können. Auf diese Weise läßt sich direkt die Oberfläche der gärenden Substanz beobachten und zur Steuerung des Gärprozesses eingesetzen. Zusätzlich oder altemativ werden die optischen Signale im infraroten Spektralbereich erfaßt. Dies ermöglicht die Überwachung der Warmevertei- lung der gärenden Substanz, um z. B. die Kühlung optimal einstellen zu können und Konvektionen der gärenden Substanz zu überwachen bzw. zu steuem.

Die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme der optischen Signale kann in einer festen Höhe innerhalb des Gärgefäßes angeordnet sein. Es kann dann auf leichte Weise beobachtet werden, in welcher Höhe sich Schaum auf der gärenden Substanz bildet, z. B. durch Auswertung der Größe des Bildausschnittes, der von der gärenden Substanz ausgefüllt wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Lage der optischen Auf- nahmeeinrichtung der Höhe der gärenden Substanz derart angepaßt, daß immer ein konstanter Abstand zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der gärenden Substanz vorliegt. Dies ermöglicht eine genaue Beobachtung der Oberflächenstruktur bzw.-farbe der gärenden Substanz.

Es versteht sich außerdem, daß die genannten Systeme (Kamera von au#en oder in das Gargefäß eingesetzte Kamera) auch mit geeignet angeordneten Spiegeln zusam- menarbeiten können, so daß z. B. auch die Innenseite des Deckels beobachtet werden kann, was bei der Reinigung von Vorteil ist.

Die optischen Signale können zur Regelung der einstellbaren Parameter des Gärpro- zesses benutzt werden. Besonders vorteilhaft ist die Regelung der Kühlung des Gärge- fäßes, da die Temperatur von entscheidender Bedeutung für den Gärprozeß ist. Bei geschlossenem Gärgefäß können die optischen Signale zur Druckregelung eingesetzt werden. Der Druck ist ebenso ein wichtiger Parameter bei der Gärung, da er die Schaumbildung entscheidend beeinflußt.

Neben der Farbe einzelner Bereiche der Oberfläche der gärenden Substanz kann auch die Textur zur Auswertung eingesetzt werden. So kann z. B. die Größe von Schaum- bläschen durch Vergleich mit entsprechenden Referenzwerten über das Fortschreiten des Gärprozesses Aufschluß geben.

Neben den optischen Signalen können auch weitere Parameter, die auf konventionelle Weise in dem Gärgefäß gemessen werden, z. B. der Extraktgehalt und die Temperatur, zur Überwachung zusätzlich eingesetzt werden.

Werden die optischen Signale elektronisch verarbeitet und ausgewertet, so können diese Signale z. B. mit entsprechenden Referenzsignalen, die in einem Speicher abge- legt sind, verglichen werden, um den Gärprozeß zu überwachen. In anderer vorteilhafter Ausgestaltung werden bildanalytische Verfahren zur Auswertung der optischen Signale eingesetzt. Solche bildanalytischen Verfahren ermbglichen z. B. das Bestimmen der Farbe einzelner Bereiche der Oberfläche. Andererseits können die Formen der Ober- flächentextur mit bildverarbeitenden Verfahren bestimmt werden. Es kann z. B. die Größe und Form eines Bereiches bestimmt werden, in dem sich Bläschen gebildet ha- ben, um den Zeitablauf des Gärprozesses zu überwachen.

Werden die optischen Signale elektronisch verarbeitet, so kann durch Vergleich mit einem entsprechenden Schwellwert bestimmt werden, ob der Gärprozeß in uner- wünschter Form verläuft, um ein entsprechendes Warnsignal an eine Bedienerperson geben zu können. So wird z. B. in Abhängigkeit der gärenden Substanz ein maximaler Zeitraum festgelegt werden, in welchem eine bestimmte Farbe oder eine bestimmte Strukturform der Oberflächentextur erreicht werden soll. Bei Nichterreichen dieses Wertes wird ein Warnsignal abgegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Gärgefäß ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine optische Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, die in einer Höhe innerhalb eines Gargefäßes angeordnet ist, die während des Gärprozesses oberhalb der gären- den Substanz liegt, so daß die Oberfläche der gärenden Substanz oder-bei leerem Gärgefäß-der Boden und ein Teil der Seitenwände des Inneren des Gärgefäßes auf- genommen werden können.

Je nach Anforderung ist die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des sichtbaren Spek- tralbereiches oder/und des infraroten Spektralbereiches geeignet. Soll der sichtbare Spektralbereich der optischen Signale ausgewertet werden, so ist vorteilhafterweise in- nerhalb des Gärgefäßes eine Leuchteinrichtung vorgesehen. Je nach Anforderung kann die Lage und Ausrichtung der Leuchteinrichtung mittig oder seitlich versetzt im Gärtank vorgesehen sein. Eine seitliche Versetzung ermöglicht durch Schattenbildung eine bessere Auflösung der Höhenstruktur, während eine mittige Anordnung eine bessere Ausleuchtung garantiert. Es versteht sich, daß die Leuchteinrichtung auch außen am Gärgefäß angeordnet werden kann, z. B. im Bereich eines im Deckel vorhandenen Schauglases. Die Beleuchtung wird mit der Bildaufnahme koordiniert. Z. B. kann die Beleuchtungseinrichtung ein Blitzlicht sein.

Die optische Aufnahmeeinrichtung kann fest in dem Gärgefäß installiert sein. Zur ge- naueren Betrachtung der Oberfläche der gärenden Substanz kann es vorteilhaft sein, wenn die Höhe jedoch verstellbar ist. Dies kann vorteilhafterweise mit einer Teleskop- einrichtung ermöglicht werden. Die Aufnahmeeinrichtung kann mittig oder seitlich ver- setzt angeordnet bzw. ausgerichtet sein. Ein besonders großer Aufnahmebereich ergibt sich bei mehr mittiger Anordnung, wohingegen die Auflösung von unterschiedlichen Höhenstrukturen bei seitlicher Anordnung bzw. Ausrichtung größer sein kann.

Zur elektronischen Überwachung bzw. Regelung wird gemäß einer weiteren orteil- haften Ausführungsform ein Mikroprozessor eingesetzt. Dieser Mikroprozessor kann eine Regelkreiseinheit umfassen, die z. B. mit den Kühlaggregaten des Gärgefäßes ver- bunden ist, um die Temperatur zu regeln. Altemativ oder zusätzlich kann der Mikropro- zessor mit Ventilen verbunden sein, die eine Regelung des Druckes in dem Gärgefäß ermöglichen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung der Gärprozesse in einer Vielzahl von Gärgefäßen, die entweder geschlossen und mit einem Schauglas versehen oder offen sind, kann das oben beschriebene Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden, wobei für die Vielzahl von Gärgefäßen mindestens eine Aufnahmeeinrichtung eingesetzt wird.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist nur eine geringere Anzahl, bevorzugt überhaupt nur eine Aufnahmeeinrichtungen notwendig, um eine größere Anzahl von Gärgefäßen zu überwachen. Auf diese Weise kann auch in einem großen Gärkeller mit vielen Gärgefäßen der Prozeß effektiv überwacht werden. Bei Gärkellern, wie sie in heutigen Großbrauereien vorkommen, in denen sich bis zu 100 Gärgefäße befinden können, ist eine derartige effektive Steuerung von großem Vorteil. Alle Auswerteeinrich- tungen bzw. Bildschirme, die z. B. von der Aufnahmeeinrichtung mit Signalen versorgt werden, müssen nur einfach oder in geringer Anzahl vorhanden sein. Die mindestens eine bewegliche Aufnahmeeinrichtung wird dabei von einem Gärgefäß zum anderen bewegt, um das Innere des jeweiligen Gärgefäßes aufzunehmen. Dabei kann je nach Anforderung vorgesehen sein, daß dieser Transport automatisiert gesteuert wird oder auf Einwirken eines Benutzers hin die Aufnahmeeinrichtung von einem zu einem an- deren Gärgefäß bewegt wird. Bei offenen Gärgefäßen wird z. B. die Aufnahmeeinrich- tung oberhalb des jeweiligen Gärgefäßes plaziert. Bei geschlossenen Gärgefäßen mit einem Schauglas wird die Aufnahmeeinrichtung vor dem jeweiligen Schauglas plaziert, um durch dieses hindurch das Innere des jeweiligen Gärgefäßes aufzunehmen.

Die Transporteinrichtung für die Aufnahmeeinrichtung kann verschiedene Ausgestaltun- gen haben. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Roboter erwiesen, der eine sehr flexi- ble Fortbewegung der Aufnahmeeinrichtung ermöglicht.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird die Aufnahmeeinrichtung verfahrbar von einer Schieneneinrichtung getragen, so daß eine einfache Fortbewegung ermöglicht ist. Die Schiene kann z. B. oberhalb der Gärgefäße aufgehängt sein und sorgt so für eine präzise Plazierung.

Bei offenen Gärgefäßen kann es von Vorteil sein, wenn die Aufnahmeeinrichtung zusätzlich in den jeweiligen Gärtank abgesenkt wird. Auf diese Weise kann eine genau- ere Aufnahme der Oberfläche der gärenden Substanz erhalten werden.

Ist die mindestens eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von optischen Signalen im sichtbaren Bereich ausgestaltet, so kann vorteilhafterweise eine Leuchteinrichtung vorgesehen sein, die zusammen mit der Aufnahmeeinrichtung bewegt wird. Auf diese Weise kann immer genau das Gärgefäß beleuchtet werden, das gerade von der Auf- nahmeeinrichtung inspiziert wird. Bei geschlossenen Gärgefäßen muß dazu die Lage der Leuchteinrichtung, der Aufnahmeeinrichtung und des Schauglases bzw. der Schaugläser des jeweiligen Gärgefäßes aufeinander abgestimmt werden.

Werden die Signale der mindestens einen Aufnahmeeinrichtung mit Hilfe eines Mikro- prozessors verarbeitet, so kann vorgesehen sein, daß dieser Mikroprozessor zusätzlich die Steuerung für die Transporteinrichtung für die mindestens eine Aufnahmeeinrichtung übernimmt. Auf die Weise ist eine optimale Sychronisation der Stellung der Aufnahme- einrichtung und der optischen Signale möglich.

Werden die Signale der Aufnahmeeinrichtung z. B. zur Erzeugung eines Bildschirmsig- nales verwendet, so ist es dann möglich, daß ein Bildschirm im Wechsel für die Signale aus je einem der Gefäße eingesetzt wird. Natürlich ist es ebenso möglich, daß für jedes Gärgefäß ein einzelner Bildschirm vorgesehen ist, dessen Bild immer dann aktualisiert wird, wenn die Aufnahmeeinrichtung eine Neuaufnahme des jeweiligen Gärgefäßes erzeugt.

Wie oben für die Steuerung eines Gärtanks mit einer individuellen Aufnahmeeinrichtung beschrieben, sind auch bei einer Vorrichtung zur Steuerung einer Vielzahl von Gärge- fäßen die optischen Signale zur Regelung der Gärparameter, z. B. der Temperatur bzw. des Druckes, im einzelnen Gärgefäß einsetzbar. Dazu kann z. B. die Auswerteeinheit die Steuerung der Kühlflüssigkeit bzw. von Ventilen der einzelnen Gärgefäße abhängig von der optischen Aufnahme des entsprechenden Gärgefäßes übernehmen.

Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren wird anhand der beiliegenden Figuren er- läutert, die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen darstellen. Dabei zeigt Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gärgefäßes und Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aus- führungsform einer Vorrichtung zur Steuerung des Gärprozesses in einer Vielzahl von Gärgefäßen.

In der schematischen Figur 1 bezeichnet 1 die Gesamtheit der Gäranlage. 3 bezeichnet das Gärgefäß, das bei der gezeigten Ausführungsform ein zylindro-konischer geschlos- sener Tank mit einem konischen Bodenbereich 5 ist. Ein solcher Tank kann z. B. bei der Bierherstellung eine Höhe von einigen Metern erreichen. Oberhalb des konischen Bereiches 5 schließt sich ein zylindrischer Bereich an, der nach oben durch einen Deckel abgeschlossen ist. Der so gebildete Gärtank 3 weist drei Kühizonen 7,9 und 11 auf, die dadurch verwirklicht sind, daß um den Außenumfang herum an den ent- sprechenden Stellen Kühikanäle verwirklicht sind. Zur Öffnung dieser Kühikanäle dienen Ventile 13,15 und 17. Die Kühimitteizufühnung 19 und die Küh ! mittetabführung 21 sind an eine nicht näher dargestellte Kälteanlage angeschlossen, die eine Kühlflüssigkeit in geeigneter Temperatur zur Verfügung stellt.

Im Bodenbereich des Gärtanks 3 befindet sich ein Abflu# 47 mit einem Ventil 49 zur Abführung der gegorenen Substanz nach dem Gärprozeß.

Die Oberfläche der zu gärenden Substanz 4 ist bei 6 angedeutet. tm Kopfbereich des Gärtankes 3 ist eine Leitung 27 durch eine Durchführung 26 in den Gärtank 3 hineingeführt. Über ein Ventil 28 kann diese Zuführung 27 mit einer Reinigungsleitung 22 verbunden werden. Diese Leitung stellt die sogen. CIP-Leitung dar, d. h., über diese Leitung kann im Prozeß gereinigt werden bzw. das Reinigungswas- ser eingeleitet werden. Über dieselbe Leitung kann auch die im Betrieb entstehende Kohlensäure abgeführt werden, wobei dabei das Ventil 28 geschlossen ist und stattdes- sen das Ventil 24 geöffnet werden kann. Durch geeignete Steuerung des Ventils 24 läßt sich der Druck im Inneren des Gärtanks steuern. Zu diesem Zweck sind im Gärtank Druckaufnehmer angeordnet, die ein Signal an den Rechner 35 geben können, der für eine entsprechende Regelung des Ventils 24 sorgen kann.

In den Kopfbereich des Gärtankes 3 führt weiterhin eine elektrische Zuleitung 53 durch eine Durchführung 38. Die elektrische Zuleitung 53 ist mit einer Lampe 34 verbunden.

Zur Stromversorgung dient eine Stromquelle 51.

Schließlich ragt in den Kopfbereich des Gärtankes 3 ein Endoskop 30 durch eine Durchführung 32 mit einem Endbereich 30a. Dieses Endoskop 30 ist derart ausgerich- tet, daß mit dem Endbereich 30a die Oberfläche 6 der gärenden Substanz 4 aufge- nommen werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Hbhe des Endoskops 30 fest. Am außerhalb des Gärtankes 3 befindlichen Ende des Endoskops 30 befindet sich eine Kameraanlage 31 zur Aufnahme des Signales, das von dem Endoskop 30 weitergeleitet wurde. Über eine elektrische Signalleitung 33 ist diese Kamera 31 mit dem Computer 35 verbunden. Die Signalleitung 33 ist bidirektional, so daß sowohl eine Signalaufnahme des Computers 35 von der Kamera 31 als auch ein Übermitteln eines Steuersignales von dem Computer 35 an die Kamera 31 möglich ist.

Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das Endoskopende 30a in der Höhe verstellbar ist. Anstelle des Endoskops kann eine Mikrokamera in dem Gärtank 3 vorgesehen sein, deren Signal über eine elektrische Leitung aus dem Gärtank 3 hinaus zu dem Computer 35 geführt wird. Natürlich könnte die Kamera auch auf ein am Deckel vorgesehenes Schauglas aufgesetzt werden und durch dieses Schauglas hindurch aufnehmen. Entsprechend könnte auch die Lichtquel- le 34 von außen durch ein Schauglas hindurch beleuchten, wenn eine Aufnahme erfolgt.

Der Computer 35 umfaßt in bekannter Weise einen Bildschirm 36 und eine Tastatur 45.

Der Computer ist über Signalleitungen 37 direkt bzw. indirekt über SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) mit verschiedenen Komponenten der Gäranlage 1 verbunden. Die Signalleitungen 37A, 37B, 37C führen zu den Kühimittelflußventilen 13,15,17, während die Signalleitung 37D mit dem CIP-Reinigungsventil 28 verbunden ist. Die Signalleitung 37E ist mit den Gasabnführungsventilen 24 verbunden. Sind noch weitere Gasventile vorgesehen, die in der Figur nicht gezeigt sind, so muß eine entspre- chend größere Anzahl von Signalleitungen vorgesehen sein.

Schließlich führt eine Signalleitung 37H zur Stromquelle 51 für die Lampe 34. Bei der dargestellten Ausführungsform können die Signalleitungen 37 unidirektional sein, um entsprechende Signale an die korrespondierenden Komponenten zu geben, den Betrieb aufzunehmen bzw. zu unterbrechen.

In Figur 1, der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt, können zusätzliche Sensoren im bzw. am Gartank zur Messung der Temperatur oder des Extraktgehaltes vorgesehen sein, deren Signal zusätzlich in bekannter Weise zur Charakterisierung des Gärprozes- ses eingesetzt werden kann. Diese Sensoren können ebenso mit dem Computer 35 verbunden sein und zur Auswertung mit herangezogen werden.

Der Gärprozeß wird im folgenden anhand der Gärung von Würze mit Bierhefe zu Bier erläutert. Die in einem anderen Prozeß gekochte und abgekühtte Würze wird zusam- men mit Bierhefe als zu gärende Substanz 4 in den Gärtank 3 eingebracht. Dieser wird dabei etwa zu 2/3 gefullt. Die Enzyme der Hefe setzen Stoffwechselvorgänge in Gang, bei denen Wärme freigesetzt wird. Mit Hilfe des Endoskops 30 und der Kamera 31 wird die Veränderung der Würzeoberfläche 6 im Verlauf des Gärprozesses beobachtet. Das Signal der Kamera 31 wird über die Signalleitung 33 an den Computer 35 geliefert. Zur Beobachtung sendet der Computer 35 in vorgegebenen Intervallen Signale an die Ka- mera 31 ihren Betrieb aufzunehmen bzw. wieder zu beenden. Typischerweise können diese Intervalle einige Stunden betragen. Andere Zeitintervalle oder eine kontinuierliche Beobachtung sind jedoch auch denkbar. Die Oberfläche der Würze verändert in charak- teristischer Weise ihr Aussehen. Nach einigen Stunden bilden sich an der Oberf äche wei#e Bläschen, die sich am Rand des Gärtankes 3 ausbreiten. Im folgenden bildet sich eine Schicht auf der Oberflache, die sich im Verlauf der Zeit kräuselt und Schaum bildet.

Der Verlauf ist hier nur beispielhaft geschildert, verschiedene Arten von Würze bzw.

Hefe können andere Verläufe hervorrufen. Der zu erwartende Verlauf kann z. B. aus vorherigen Experimenten ermittelt werden. Das Signal der Kamera 31, das auf dem Bildschirm 36 gezeigt wird, kann dementsprechend Aufschluß über den Verlauf des Gärprozesses und dessen Güte geben. Ebenso kann die Veränderung der Oberfläche betrachtet werden, um die Schnelligkeit des Gärprozesses zu beurteilen.

Die Temperatur der gärenden Würze mu# im Bereich von einigen Grad Celsius gehal- ten werden. Da bei der Gärung Wärme entsteht, wird der Gärtank gekühit. In Abhangig- keit des Bildes, das auf dem Bildschirm 36 angezeigt wird, kann eine Bedienperson die Ventile 13,15,17 bedarfsweise öffnen und die Kühlung einschalten bzw. verstärken oder verringern. Auf diese Weise ist eine direkte Beeinflussung des Gärprozesses mög- lich, auch wenn, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel ein geschlossener Tank einge- setzt wird und eine direkte Beobachtung nicht möglich ist.

Während der Beobachtung mit dem Endoskop 30 ist die Lampe 34 eingeschaltet, damit eine ausreichende Helligkeit für die Bildaufnahme in dem Gärtank 3 vorliegt.

Eine Vergrößerung des Bildausschnittes, den die Oberfläche 6 einnimmt, ist ein Indiz für eine verstärkte Schaumbildung in dem Gärtank 3. Dann kann durch Steuerung der C02- Abführung, z. B. der Druck erhöht werden, um die Schaumbildung zu verringem. Dazu kann eine entsprechende Pumpe in an sich bekannter Weise vorgesehen sein. Auch hierdurch lä#t sich der Gärprozeß direkt beeinflussen, obwohl eine direkte Beobachtung bei einem geschlossenen Gärtank nicht möglich ist.

Das Signal der Kamera 31 kann auch zur automatischen Regelung der Gärparameter eingesetzt werden. Dazu wird die Steuerung von dem Computer 35 vollständig über- nommen. Ein Bediener kann die Parameter der zu gärenden Substanz 4 über die Tasta- tur 45 in den Computer 35 eingeben. In dem Computer können entsprechende Refe- renzangaben gespeichert sein, die Aussagen über die zu erwartende Farbe der Ober- fläche 6 der Würze 4 bei verschiedenen Gärprozessen enthalten. Ebenso können cha- rakteristische Formen gespeichert sein, die sich an verschiedenen Zeitpunkten des Gärprozesses auf der Oberfläche finden lassen sofften.

Nachdem die Würze mit der Hefe in den Gärtank 3 eingebracht ist, sendet der Compu- ter 35 in vorgewahlten Intervallen ein Signal über die Leitung 33 an die Kamera 31, so daß diese intervallweise Aufnahmen von der Würzeoberfläche 6 macht. Synchron dazu sendet der Computer über die Signalleitung 37H ein Signal an die Stromversorgung 51 der Lampe 34, so daß während der Aufnahme im Gärtank 3 eine ausreichende Hellig- keit herrscht. Bei fortlaufendem Gärprozeß ändert sich wie oben beschrieben die Ober- flache der gärenden Substanz 4. Der Computer 35 kann die Oberfläche 6 oder einzelne Bereiche davon farblich erfassen und mit den Referenzangaben im Speicher verglei- chen. Auf diese Weise kann der Computer den fortlaufenden Gärprozeß überwachen.

Zusätzlich kann durch entsprechende bildverarbeitende Prozesse, die an sich bekannt sind, die Form einzelner Strukturen bestimmt werden und mit den im Speicher abgeleg- ten Strukturen verglichen werden, die für den Garprozeß zu verschiedenen Zeitpunkten charakteristisch sind. Wird eine solche erwartete Struktur bzw. Farbe zu einem vorge- gebenen Zeitpunkt nicht erreicht, so kann der Computer 35 ein Warnsignal erzeugen, um eine Bedienperson zu warnen, daß der Gärprozeß in unerwünschterweise abläuft.

Ebenso können andere Prozeßstörungen festgestellt werden, wie z. B. eine zu große Schaumbildung, wodurch die Oberfläche der 6 der Würze 4 näher an den Aufnahmebe- reich 30a des Endoskops kommt und dementsprechend das Bild zu einem größeren Teil ausfüllt, was gut mit einem Computer 35 in bekannter Weise über bildanalytische Verfahren festgestellt werden kann.

Abweichend von der Ausführungsform, bei dem durch den Computer 35 ein Wamsignal erzeugt wird, kann der Computer auch direkt die Regelung der Gärparameter überneh- men. Zeigt die Auswertung der Bilder der Oberfläche 6 der gärenden Substanz 4, daß die Gärung eine zu hohe Temperatur erzeugt, gibt der Computer ein Signal an eines oder mehrere der Ventile 13, 15,17 über die Signalleitungen 37A, 37B oder 37C, den Kühfmitteffauf durch die Kühfschtangen 7,9 oder 11 zuzulassen. bzw. zu vergrößern.

Ändert sich die Oberfläche 6 dann in gewünschter Weise, kann ein entsprechendes Si- gnal vom Computer 35 die Ventile wieder schließen bzw. den Durchfluß verringern.

Zeigt die Auswertung der Bilder eine zu große Schaumbildung, so kann der Computer durch Schließen des Gasventiles 24 das Austreten von Kohlendioxid so steuem, daß die Schaumbildung zu reduziert wird. Dies geschieht solange, bis die Schaumbildung in einem tolerierbaren Maß ist, was durch Vergleich mit entsprechend in dem Speicher des Computers 35 abgelegten Werten geschieht.

Auf diese Weise ist eine vollstandige Regelung des Gärprozesses in der Art eines Regelkreises möglich, ohne daß eine Bedienperson von außen eingreifen müßte.

Selbstverständlich kann in die Auswertung und Regelung durch den Computer 35 Signale von anderen Meßgeräten mit einbezogen werden, die in bekannter Weise an bzw. in dem Gärtank 3 vorgesehen sind, z. B. Extraktmeßgeräte bzw. Temperatursenso- ren.

Zusätzlich zu dem beschriebenen Auswerten des optischen Signales im sichtbaren Be- reich kann eine Kamera 31 vorgesehen sein, die auch den infraroten Spektralbereich abdeckt. Eine Infrarotaufnahme der Oberfläche 6 der Würze 4 gibt direkten Aufschluß über die Warmeverteilung in der Würze. Daraus ! äßt sich die absolute Temperatur und die Notwendigkeit, ob die Kühlung verstärkt bzw. reduziert werden muß, bestimmen.

Das Infrarotbild kann ebenso von dem Computer 35 ausgewertet und zur Regelung herangezogen werden. Aus dem Infrarotbild äßt sich zudem Information über die Kon- vektion innerhalb des Gärtankes 3 gewinnen. Während einer Infrarotaufnahme ist es nicht nötig, daß die Lampe 34 betrieben wird.

Obwohl die Würze in dem Gärtank 3 nicht direkt beobachtet wird, kann dementspre- chend ein optimaler Gärverlauf erreicht werden, was zu einer Energieeinsparung, z. B. bei dem Kühlproze#, und zu einer Zeitersparnis führt.

Ist der Gärprozeß abgeschlossen, was auch durch Auswertung der entsprechenden op- tischen Signale durch den Computer 35 festgestellt werden kann, so kann die vergorene Würze 4 aus dem Tank 3 abgeführt werden. Alternativ dazu kann auch zuerst eine La- gerung in dem Gärtank durchgeführt werden. Während dieser Lagerung kann ebenso eine optische Beobachtung zur Überwachung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auf- nahmeeinrichtung durchgeführt werden.

Nach Abschluß des Gärprozesses bzw. der Lagerungszeit, wird die gegorene Substanz 4 durch die Leitung 47 und das Ventil 49 abgeführt. Im Anschluß daran wird der Gärtank 3 gereinigt, um einen weiteren Gärprozeß vorzubereiten. Während der Gärung haben sich an der Innenwand des Tankes 3 Ablagerungen gebildet. Im speziellen in Höhe des Oberflächenspiegels 6 bilden sich am Rand Rückstände, sogenannte Brandhefe. Zur Entfernung dieser und anderer Rückstände wird durch den Sprühkopf 29 der Zufüh- rungsleitung 27 Wasser in den Gärtank eingesprüht. Dazu wird das Ventil 28 geöffnet.

Während dieses Reinigungsprozesses wird das Innere des Gärtankes 3 mit Hilfe des Endoskops 30 und der Kamera 31 aufgenommen und das entsprechende optische Signal über die Leitung 33 an den Computer 35 gegeben, der es auf dem Bildschirm 36 darstellt. Eine Bedienperson kann durch Beobachtung des Inneren des Gärtankes auf dem Bildschirm 36 beurteilen, ob die Reinigung bereits ausreichend ist und den Reini- gungsprozeß entsprechend beenden. Ebenso kann entschieden werden, ob eine stär- kere Wasserzufuhr nötig ist, d. h., das Ventil 28 weiter geöffnet werden mu#.

Abweichend hiervon kann auch der Computer 35 das von der Kamera 31 übermittelte Bild während des Reinigungsprozesses direkt verarbeiten und entsprechenderweise wie oben für den Gärprozeß beschrieben durch bildanalytische Verfahren bzw. Refe- renzvergleiche feststellen, ob der Reinigungsprozeß ausreichend ist. So kann ein Bild des sauberen Tankes von dem aktuellen Bild, das von der Kamera 31 übermittelt wird, abgezogen werden, um bei Unterschieden zwischen diesen beiden Aufnahmen den Reinigungsprozeß weiter fortzusetzen. lst der Tank schließlich sauber, so sind die ver- glichenen Bilder gleich und der Reinigungsprozeß wird von dem Computer 35 unterbro- chen, indem das Ventil 28 geschlossen wird. Ebenso wie oben für den Gärungsprozeß beschrieben, kann die Kamera entweder intervallweise oder kontinuierlich betrieben werden. Um ein optisches Bild im sichtbaren Bereich zu erhalten, wird während der Ka- merabetriebszeit die Lampe 34 eingeschaltet, wozu der Computer ein Signal über die die Signalleitung 37H an die Stromversorgung 51 schickt.

Mit der erfindungsgemäßen Aufnahmeeinrichtung für den Gärtank ist es dementspre- chend möglich, den Reinigungsprozeß zu optimieren. Dementsprechend kann Zeit und Energie eingespart werden, was zu einer größeren Wirtschaftlichkeit und Effektivität führt.

Abweichend von der beschriebenen Ausführungsform kann auch ein offener Gärtank eingesetzt werden, da auch dort eine Automatisierung des Gärprozesses wünschens- wert ist und eine direkte Beobachtung schwierig sein kann.

In Figur 2 ist die Gärprozeß-Steuerung in einer Anlage mit mehreren Gärgefäßen 150 schematisch dargestellt. In diesen Gärgefäßen befindet sich zu gärende Flüssigkeit mit der Oberfläche 160. Die in diesen Gärgefäßen stattfindenden Prozesse entsprechen den oben für das Gärgefäß der Figur 1 beschriebenen Prozesse. Figur 2 zeigt jedoch eine Ausführung mit offenen Gärgefäßen 150.

Oberhalb der Gärgefäße 150 ist eine Schiene 138 angeordnet, auf der eine Rolle 134 läuft, die von einem Antriebsband 136, das um Umlenkrollen 100,102 läuft, angetrieben wird. Der Antrieb für die angetriebene Umlenkrolle 100 ist mit einem Computer 135 ver- bunden. Bei der gezeigten Ausführungsform übernimmt dieser Computer 135 dieselbe Funktion zur Auswertung wie der oben beschriebene Computer 35. Zusätzlich über- nimmt er die Steuerung der Aufnahmeeinrichtung 130 mit Hilfe des Motors 137, der kraftschlüssig in bekannter Weise mit der Rolle 100 verbunden ist.

An der Antriebsrolle 134 hängt eine Aufnahmeeinrichtung an einer Teleskopeinrichtung 132. Diese Teleskopeinrichtung 132 hängt über eine Steuerleitung, die in der Figur nicht gezeigt ist, mit dem Computer 135 zusammen, der die Höhenverstellung der Aufnah- meeinrichtung 130 mit Hilfe der Teleskopeinrichtung 132 steuert. Die Aufnahmeeinrich- tung 130 kann z. B. eine Kamera oder eine Infrarotkamera sein, die ihre Signale ebenso an den Computer 135 zur Auswertung schickt.

Zusammen mit der Aufnahmeeinrichtung 130 ist an der Teleskopeinrichtung 132 eine Leuchteinrichtung 140 befestigt, die zur Beleuchtung der Oberfläche 160 des jeweils zu inspizierenden dient.

Die Kamera 130 wird von dem Computer 135 über den Antrieb der Umlenkrolle 100 zur Aufnahme des Inneren der einzelnen Gärgefäße 150 bewegt. Nach Aufnahme eines Bildes im ersten Gärgefäß wird die Teleskopeinrichtung 132 eingefahren, die Rolle 134 entlang der Schiene zum nächsten Gärgefäß verfahren und die Teleskopeinrichtung 132 wieder ausgefahren, um die Kamera in Aufnahmeposition in das entsprechende Gärgefäß abzusenken. Die Aufnahme und Auswertung der Bilder der Oberfläche der gärenden Substanz wird jeweils von dem Computer 35 auf dieselbe Art und Weise ver- arbeitet, wie oben für den Computer 135 im Falle eines einzelnen Gärtanks beschrie- ben.

Die Leuchteinrichtung 140 wird dabei immer dann vom Computer 135 in Betrieb ge- nommen, wenn die Kamera 130 in Aufnahmeposition ist. Nimmt die Kamera im infraro- ten Bereich auf, so ist eine Leuchteinrichtung nicht notwendig.

Die Fortbewegung der Kamera 131 kann dabei in periodischen Abständen von dem Computer 135 vorgegeben werden oder durch einen Benutzer ausgelöst werden, um ein spezielles Gärgefäß beobachten zu können.

Bei automatischer Fortbewegung wird am Computer 135 z. B. auf einem Bildschirm zu- sätzlich angegeben, welches der Gärgefäße gerade in Beobachtung ist.

Auf diese Weise ist in übersichtlicher Art die Steuerung des Gärprozesses in verschie- denen Gärgefäßen eines Gärkellers möglich, wobei nur eine einzelne Aufnahmeeinrich- tung eingesetzt werden muß. Da in den seltensten Fallen eine kontinuierliche Beobach- tung aller Gärgefäße gleichzeitig notwendig ist, bietet dieses Verfahren eine signifikante Erspamis und Vereinfachung des Gärprozesses und des Überwachungsprozesses.

In der Figur 2 sind offene Gärgefäße dargestellt. Auch in einem Gärkeller mit geschlos- senen Gärgefä#en lä#t sich das Verfahren vorteilhaft einsetzen, wenn die geschlosse- nen Gärgefäße Schaugläser aufweisen, durch die mit der Kamera 130 hindurch aufge- nommen werden kann. Die Schaugläser müssen dabei eine entsprechende Größe auf- weisen oder in einer ausreichenden Anzahl je Gärtank vorhanden sein, so daß auch ei- ne Beleuchtung möglich ist, wenn im optischen Bereich aufgenommen werden soll.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, in der die Gärtanks 150 eines Gärkellers in Reihe aufgestellt sind und sich eine Schiene 138 darüber befindet. Sind mehrere Reihen von Gärtanks in einem Gärkeller vorhanden, so muß die Schiene selbstverständlich diesen Reihen entsprechend folgen. Alternativ können mehrere Schienen mit einer entspre- chenden Anzahl von Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen sein.

Anstelle der Schiene 138 mit den entsprechenden Antriebsrollen kann auch ein Robo- ter eingesetzt werden, der die Aufnahmeeinrichtung von einem Gartank 150 zum ande- ren Gärtank 150 bewegt. Dieser Roboter kann dann auch die Höhenverstellung über- nehmen, die in der Ausführungsform der Figur 2 mit Hilfe der Teleskopeinrichtung 132 erreicht wird. Mit einem solchen Roboter kann schnell und flexibel auf die speziellen Er- fordemisse des jeweiligen Gärprozesses reagiert werden.

In analoger Weise wie oben für den Fall eines einzelnen Gärtanks beschrieben, kann die Vorrichtung zur Steuerung des Gärprozesses in mehreren Gärtanks auch bei der Reinigung der Gärtanks bzw. bei der Lagerung der gegorenen Substanz eingesetzt werden.

Bei den oben beschriebenen Beispielen wird die Regelung des Gärprozesses anhand der Einstellung der Temperatur bzw. Kühtieistung und des Druckes beschrieben. Sind andere regelbare Komponenten vorgesehen, so kann deren Regelung ebenso von dem Computer 35 bzw. 135 übernommen werden.

Die oben beschriebenen Beispiele behandeln die Gärung von Würze zu Bier. Die erfin- dungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind jedoch ebenso bei der Herstellung anderer Produkte einsatzbar, bei denen ein Gärprozeß stattfindet.

Die erfindungsgemäßen Verfahren, das erfindungsgemäße Gärgefäß und die erfin- dungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine Optimierung des Gärprozesses einschließ- lich des Reinigungsprozesses des Gärgefäßes bzw. der Gärgefäße, wodurch die Wirt- schaftlichkeit und die Güte des Gärprozesses erhöht werden.