DE2142865C3 - Verfahren und Anordnung zum Messen des in einer Flüssigkeit gelösten Gasgehaltes - Google Patents

Description

sionskammer mit einer vorbestimmten, im we- 30 nommen. Bei einer Arbeitsweise, welche in der Zeit-

sentlichen konstanten Temperatur zugeführt schrift »Brewers' Guild Journal« vom Oktober 1967.

wird. S. 513 bis 524, beschrieben ist, wurde ein kleiner An-

4. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens teil des Biers von einer Strömungsleitung durch eine nach Anspruch 1 bis 3, bestehend aus einer Ex- feste Einschnürung in eine Ausdehnungskammer abpansionskammer mit einer Einlaßeinschnürung 35 gezogen und von dort durch eine Pumpe in die und einer Auslaßpumpe sowie einer den Druck in gleiche Leitung unterhalb der Entnahmestelle wieder der Expansionskammer messenden Einrichtung, zurückgeführt. Der Druckabfall über der Einschnügekennzeichnet durch eine Einrichtung (13, 14. rung and der Expansionskammer führen zu einem 15) zum Messen der Dichte des sich in der Ex- Schäumen des abgezogenen Bieres durch Freisetzung pansionskammer (6) bildenden Schaumes und 40 des Kohlendioxyds, wobei Schaum entsteht. Unter einer Einrichtung (3 bzw. 11) zum Steuern der konstanten Bedingungen hinsichtlich Leitungsdruck, Einlaßeinschnürung (2) und/oder eines Auslaß- Arbeit der Pumpe und Temperatur ist der Druck in ventils (9) der Pumpe (8). der Ausdehnungskammer ein verhältnismäßig ge-

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- nauer Indikator für den Gehalt des Kohlendioxyds kennzeichnet, daß bei einer in senkrechter Rieh- 45 im Bier. Während für die Temperatur und den Druck tung langgestreckten Expansionskammer (6) i_n der Leitung ausreichende Kompensation gewährmehrcre in verschiedenen Höhenlagen de· Ex- leistet werden kann, ist die Aufrechterhaltung einer pansionskammer angeordnete Druckmeßeinrich- gleichförmigen Pumpenarbeit sehr schwierig und eine tungen (13,14) vorgesehen sind. Neukalibirierung des Systems häufig in kurzen Ab-

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, da- 50 ständen erforderlich.

durch gekennzeichnet, daß bei schwankender Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und

Eintrittstemperatur der Flüssigkeit eine Einrich- eine Anordnung für die kontinuierliche Messung des

tung (12) zur Messung der Temperatur der Flüs- Gehaltes von in Flüssigkeit gelöstem Gas zu schaf-

sigkeit und/oder des Schaumes und eine Einrich- fen, welche nicht von der Stabilität der Arbeitscha-

tung zum Korrigieren der gemessenen Druck- 55 rakteristiken einer Pumpe abhängig ist oder etwa von

werte an der vorbestimmten Stelle (16) der Kam- der Eintrittsöffnung oder dem Druck in dem Verfah-

mer in Abhängigkeit von Temperaturschwankun- rensbereich, aus dem die Flüssigkeit abgezogen oder

gen vorgesehen sind. zurückgeführt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

60 gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zusätzlich die Dichte des in der Expansionskammer sich bildenden Schaumes gemessen und durch Steuerung der Einlaß-Einschnürung und/oder des Pumpenauslasses auf einen Wert eingestellt wird,

65 bei dem das in der Flüssigkeit gelöste Gas mit dem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinu- Gas in dem Schaum im wesentlichen im Gleichge-

ierlichen Messen des Gehaltes eines in einer Flüssig- wicht gehalten wird,

keit gelösten Gases, bei dem wenigstens ein Anteil Zum Ausführen des Verfahrens sieht die Erfin-

dung eine Anordnung, bestehend aus einer Expan- als notwendig erweisen, um den erforderlichen Ge-

sionskammer mit einer Einlaßeinschnürung und einer halt an Kohlendioxyd in dem carbonisierten Bier

Auslaßpumpe sowie einer den Druck in der Expan- aufrechtzuerhalten.

sionskammer messenden Einrichtung, vor, welche ge- Von der Einlaßstelle 1 gelangt das Bier durch eine

kennzeichnet ist durch eine Einrichtung zum Messen 5 Einschnürung!, welche die Form einer öffnung,

der Dichte des sich in der Expanräonskammer bil- einer Düse oder eines Ventils besitzen kann und der

denden Schaumes und einer Einrichtung zum Steuern eine Einstelleinrichtung 3 zugeordnet ist. Von der

der Einlaßeinschnürung und/oder eines Auslaßven- Einschnürung 2 gelangt die Flüssigkeit durch ein

tils der Pumpe. Sichtglas 4 an einem Anschluß 5 vorbei, an dem ein

Die Anordnung und das Verfahren können zur di- io Druckprüfgerät angeschlossen werden kann, in das

rekten Bestimmung des Gehaltes an in der Flüssig- obere Ende einer als senkrechtes Rohr ausgebildeten

keit gc'iöstem Gas herangezogen werden, wenn die Expansionskammer 6. Aus der Expansionskammer 6

Flüssigkeitstemperatur konstant ist. In den Fällen, in gelangt die Flüssigkeit durch ein weiteres Sichtglas 7

denen die Flüssigkeitstemperatur schwanken kann, zu einer Pumpe 8, welche ein Auslaßventil 9 aufweist

ist die AnordnuHg so ausgebildet, daß eine Einrich- 15 und die Flüssigkeit in eine Bier-Ablaufrichtung 10

tung zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit leitet. Das Auslaßventil 9 weist eine Einstelleinrich-

und/oder des Schaumes und eine Einrichtung zum tung 11 auf.

Korrigieren Jer gemessenen Druckwerte an der vor- An der Expansionskammer 6 ist eine Tasche 12

bestimmten Stelle der Kammer in Abhängigkeit von zum Einsetzen eines Thermometers vorgesehen, mit

Temperaturschwankungen vorgesehen sind. 20 dem die Temperatur des in die Expansionskammer 6

Die Anordnung und das Verfahren können zur eintretenden Biers gemessen werden kann. Messung des Gehaltes an gelöstem Gas in der Weise Weiterhin sind zwei Druckmeßeinrichtungen 13, verwendet werden, daß die gesamte Flüssigkeit durch 14 nahe dem oberen und dem unteren Ende der Exdie die Kammer umfassende Leitung geleitet wird pansionskamtner 6 angeordnet. Die Ausgangssignale oder aber auch in den Fällen, in denen lediglich ein 25 dieser Meßeinrichtungen werden zu einem Differen-Teil der Gesamtflüssigkeit in die Kammer eingeführt tialsignal-Übertrager 15 geleitet. Dieser Übertrager wird. Da sich die Flüssigkeit und der Schaum in der 15 liefert ein Ausgangssignal, das der Differenz in Kammer tatsächlich im Gleichgewicht befinden, tritt den Drücken an den Meß-Stellen 13 und 14 propornur ein sehr geringer Verlust an Gas aus dem gelö- tional ist. Dieses Ausgangssignal liefert damit eine sten Zustand an den Schaumzustand auf. Wenn der 30 Messung für die Dichte des Schaumes innerhalb der Apparat als solcher vollständig eingeschlossen ist, Expansionskammer 6. Dieses Signal wird dazu verbraucht überhaupt kein Verlust in Kauf genommen wendet, etwaig notwendige Korrekturen entweder an werden. der Einstelleinrichtung 3 oder an der Einstelleinrich-In einer bevorzugten Ausführungsform wird die tung 11 oder an beiden anzubringen, um die Druck-Dichte des Schaumes durch Messen des Druckes in 35 Verhältnisse innerhalb der Expansionskammer 6 zu verschiedenen Höhenlagen der in Form eines senk- justieren, so daß die Schaumdichte mit einem vorberechten Rohres ausgebildeten Expansionskammer stimmten Wert für den durch den Übertrager 15 erbestimmt, mittelten Differentialdruck übereinstimmt. Eine wei-Der Druck an der vorbestimmten Stelle ist eine lere Druckmeßeinrichtung 16 dient zur Messung des Anzeige des Gasgehaltes, die zur Erzeugung eines 40 tatsächlichen Druckes innerhalb des Systems. Unter Eingangsignals für eine den Carbonisierungsvor- den geschilderten Verhältnissen ist dieser gemessene gang od. dgl. steuernde Einrichtung verwendet wer- Druck eine Anzeige für den tatsächlichen Gehalt von den kann, um das Ausmaß der Einführung des Gases gelöstem Kohlendioxyd in Bier, das durch die Einin die Flüssigkeit zu regulieren und einen vorbe- laßstelle 1 in das Meßsystem eintritt, stimmten Gehalt an gelöstem Gas aufrechtzuerhal- 45 Der Ausgang der Meßeinrichtung 16 wird einem ten. Übertrager 17 zugeführt, dessen Ausgangssignal dazu Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer verwendet werden kann, um Korrekturen an der Einschematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels richtung anzubringen, welche die Strömung des Koheiläutert. Die dargestellte Anordnung ist in erster Li- lendioxyds zu der Einführungsstelle oberhalb des nie zum Messen des Gehaltes an Kohlendioxyd in 50 Wärmetauschers regelt, und zwar in dem Umfange, Bier bestimmt, aber auch für andere Meßzwecke ge- in dem es notwendig erscheint, um die Carbonisieeignet. rung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Bei Die in der Zeichnung schematisch angedeutete Betrieb gelangt das Bier durch die Einschnürung 2 in Anordnung weist eine Einlaßstelle 1 für das Produkt die Expansionskammer 6. Hierbei erleidet das Bier auf, wobei durch diese Einlaßstelle die Gesamtheit 55 einen wesentlichen Druckabfall und neigt daher zur der Produktionsströmung für eine vollständige Ein- Bildung von Schaum. Der Druck innerhalb der Exweg-Messung oder alternativ dazu nur ein Anteil der pansionskammer 6 wird so eingestellt, daß der Gesamtströmung aus der Hauptproduktionsleitung Schaum und das Bier sich tatsächlich im Gleichgeeingeführt werden kann. In jedem Fall ist die darge- wicht befinden, so daß der größte Teil des Bieres stellte Anordnung am besten stromabwärts von 60 durch den Schaum in dem Rohre fließt und durch die einem Wärmeaustauscher angeordnet, in welchem Pumpe 8 und die Ablaufleitung 10 abgeführt wird, das Bier auf eine stabile feste Temperatur gebracht Der tatsächliche Druck wird mit Hilfe der Einstellwird, nachdem es mit Kohlendioxyd versetzt ist, um einrichtung3 für die Einschnürung! und der Einden Kohlendioxydgehalt im wesentlichen auf den er- stelleinrichtung 11 für das Auslaßventil 9 eingestellt, forderlichen Wert zu bringen. Die Messungen der 65 Es ist leicht einzusehen, daß der Gleichgewichts-Anordnung können dazu verwendet werden, solche punkt zwischen dem Schaum und der Flüssigkeit abKorrekturen an der Vorrichtung zur Steuerung der hängig ist von der Temperatur und dem vorherr-Strömung des Kohlcndioxyds anzubringen, die sich sehenden Druck und ebenso von dem Gehalt an ge-

löstem Kohlendioxyd im Bier. Da die Einrichtung hen, wobei die Messung und ihre Genauigkeit nicht unmittelbar stromabwärst von einem Wärmetauscher von der Stabilität der Arbeitswerte der Pumpe 8 abangeordnet ist, in welchem die Biertemperatur genau hängig sind. Es ist weiter zu bemerken, daß die vereingestellt werden kann, kann die Temperatur des wendete Ausrüstung von einer Art ist, die an Ort und Bieres im Meßsystem als konstant angenommen wer- 5 Stelle leicht gereinigt werden kann und daher besonder). Selbstverständlich kann in der Praxis die tat- ders für leicht verderbliche Flüssigkeiten, wie Bier, sächliche Temperatur im Bereich der Tasche 12 mit verwendet werden kann.

Hilfe eines Thermometers gemessen werden. Der in Es ist weiterhin leicht einzusehen, daß die Anord-

di;r Expansionskammer 6 tatsächlich vorherrschende nung, die in der Zeichnung im Zusammenhang mit

Druck ist damit ein Maß für den Gehalt an Kohlen- io der Beschreibung der Messung des Kohlendioxydge-

dioxyd in der Flüssigkeit. haltes in Bier behandelt worden ist, auch leicht für

Wenn die Einrichtung nicht an einer Stelle von die Anwendung der Messung anderer Gase und ankonstanter Temperatur der Bierherstellungsanlage derer Flüssigkeiten angepaßt werden kann,
angeordnet ist oder angeordnet werden kann, muß Eine typische Anwendung für die Messung des die Temperatur innerhalb der Expansionskammer 6 15 Kohlendioxyds in Bier wird im folgenden Beispiel gemessen und eine kompensierende Korrektur an gegeben:

dem Drucksignal angebracht werden, bevor dieses Wenn Bier mit einem COj-Gehalt von 3 g/l bei

als Maß für den genauen Gehalt an in der Flüssigeit einer Temperatur von 0° C gehalten wird, ist der

vorhandenem Kohlendioxyd verwendet werden kann. Gleichgewichts-Absolut-Druck, bei dem das Gas ge-

Die Wahl dafür, ob der Druck innerhalb des Roh- ao rade in Lösung gehalten wird (gemäß den erhältli-

res durch Korrekturen an der Eingangseinschnürung chen Informationen über typische Biersorten) annä-

oder am Auslaß der Pumpe reguliert wird, hängt von hemd etwa 1 kg/cm². Wenn das Kontrollsystem für

den Charakteristiken des gesamten Systems ab. Bei- die Dichte so eingestellt wird, daß es sicherstellt, daß

spielsweise wird man in den Fällen, in denen die Ein- die Probe beispielsweise nur einen Wert von 0,9 ge-

laß-Strömungsgeschwindigkeit konstant ist, die Kon- »5 genüber der Dichte von Bier besitzt, d. h. ein Schaum

trolle normalerweise nur an dem Auslaßventil 9 vor- entsteht, bei dem 9 Teile Bier auf 1 Volumenteil

sehen. In den Fällen in denen die Auslaßgeschwin- freies Gas kommen, kann das Bier kontinuierlich

digkeit konstant ist, wird man normalerweise die Re- durch das System bis zum Austritt geführt werden,

gulierung an der Einlaßeinschnürung 2, und zwar nur wobei es am Austritt den gleichen Gehalt an gelö-

an dieser vornehmen. 30 stern Gas besitzt wie am Eintritt, wobei vorausgesetzt

Die Pumpe hat die doppelte Funktion der Wieder- ist, daß keine Stelle für das Entweichen von Gas vor-

herstellung des Druckes etwas oberhalb der Gleich- handen ist und die Gesamtmenge am freien Gas in

gewichtsbedingungen, so daß die Schaumbildung dem System genau gesteuert wird. Dadurch wird

stromabwärts von der Pumpe verhindert wird, sowie sichergestellt, daß der in dem System entstehende

der Überführung des Biers zurück in die Hauptlei- 35 Druck die Probendichte sehr eng nahe dem Gleichge-

tung oder in dem Fall, in dem die gesamte Menge an wichtswert (d. i. nahe 1 kg/cm² abs. für 3 g/liter) hält.

Bier durch die Expansionskammer 6 geleitet wird. Wenn die Temperatur der Probe auf einen Wert

zur nächsten Behandlung oder Speicherstufe. von 10 C angehoben wird, neigt der absolute Druck

Es ist ersichtlich, daß mit dem beschriebenen Ver- dazu, auf den neuen Gleichgewichtswert von 1,4 kg/

fahren und der beschriebenen Anordnung keine Not- 40 cm* abs. zu steigen, während ein zunehmender Ge-

wendigkeit besteht, Proben zur getrennten Auswer- halt von beispielsweise 6 g/l bei 0° C zu einem Wert

tung des Gehaltes an gelöstem Gas zu entnehmen. von 2 kg/cm² abs. führen würde.

Da weiterhin der in dem System vorhandene Schaum Auf diese Weise kann eine Druckmeßeinrichtung

sich im Gleichgewicht mit der das System passieren- mit einem Ablesebereich von 1 bis 2 kg/cm² abs. den Flüssigkeit befindet, wird auch keine nennens- 45 dementsprechend für Ablesungen bei 0° C kalibriert

werte Menge an Schaum gebildet. Insbesondere muß werden, würde jedoch zusätzliche Skalen oder Kom-

unterstrichen werden, daß die Bedingungen, unter pesationseinrichtungen für andere Temperarurbe-

denen der Schaum sich bildet, unter Kontrolle ste- reiche benötigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. der Flüssigkeit kontinuierlich über eine Einschnü-

   Patentansprüche: rung in eine Expansionskammer geleitet und aus die-

   _f> ser mittels einer Pumpe abgszogen wird, wobei der

   1- Verfahren zum kontinuierlichen Messen des Druck in der Expansionskammer gemessen und als

   ■» Gehaltes eines in einer Flüssigkeit gelösten Ga- 5 Maß für den Gehalt an gelöstem Gas in der durchtre-

   ses, bei dem wenigstens ein Anteil der Flüssigkeit tenden Flüssigkeit ausgewertet und gegebenenfalls

   kontinuierlich über eine Einschnürung in eine zur Steuerung der Einbringung des Gases in die Flüs-

   Expansionskammer geleitet und aus dieser mit- sigkeit herangezogen wird. und eine Anordnung zum

   tels einer Pumpe abgezogen wird, wobei der Ausführen des Verfahrens.

   Druck in der Expansionskammer gemessen und io Die Messung des in einer Flüssigkeit gelösten Gaals Maß für den Gehalt an gelöstem Gas in der ses, so zum Beispiel des Kohlendioxydgehaltes bei durchtretenden Flüssigkeit ausgewertet und gege- Bier, wurde viele Jahre derart ausgeführt, daß man benenfctlls zur Steuerung der Einbringung des eine Probe aus dem Bier entnahm und direkt den Gases in die Flüssigkeit herangezogen wird, da- Gasgehalt durch gravimetrische, volumetrische oder durch gekennzeichnet, daß zusatz- 15 manometrische Methoden gemessen hat. Dieses Verlieh die Dichte des in der Expansionskammer fahren ist langsam und ist nicht geeignet, eine kontisich bildenden Schaumes gemessen und durch nuierliche Ablesung zu gestatten, wie es bei der kon-Steuerung der Einlaß-Einschnürung und/oder des tinuierlichen Herstellung von Bier od. dgl. erforder-Pumpenauslasses auf einen Wert eingestellt wird, Hch ist. Insbesondere in den Fällen, in denen die bei dem das in der Flüssigkeit gelöste Gas mit 20 Carbonisierung in einer kontinuierlichen Weise ausdem Gas in dem Schaum im wesentlichen im geführt wird, wobei das Kohlendioxyd in einem kon-Gleichgewicht gehalten wird. tinuierlich fließenden Bierstrom eingeführt und ab-
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- sorbieri wird, ist eine rasche Kontrolle für die Wirkkenn^eichnet, daß die Dichte des Schaumes samkeit und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens durch Mi ssen des Druckes in verschiedenen Hö- 15 erforderlich. Dies ist besonders der Fall, wenn ein henlagen da in Form eines senkrechten Rohres verhältnismäßig geringes Maß an Carbonisierung erausgebildeten L· χ pansionskammer bestimmt wird. forderlich ist, da das überschüssige Kohlendioxyd
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch nur schwierig zu entfernen ist.

   gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit der Expan- Man hat auch bereits kontinuierlich Proben ent-