DE2205446C3

DE2205446C3 - Vorrichtung zum Messen des Gleichgewichtsdruckes von in einer Flüssigkeit gelöstem Kohlensäuregas

Info

Publication number: DE2205446C3
Application number: DE19722205446
Authority: DE
Inventors: Frederik Willem Dijkema Rotterdam Leendert (Niederlande)
Original assignee: Heineken Brouwerijen NV
Current assignee: Heineken Brouwerijen NV
Priority date: 1972-02-05
Filing date: 1972-02-05
Publication date: 1974-07-11
Also published as: DE2205446B2; DE2205446A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen <Jes Gleichgewichtsdruckes von in einer Flüssigkeit gelöstem Kohlensäuregas, bestehend aus einem Druckmesser, der mit einem Gehäuse und einem darin an einer Seite durch den Kohlcnsäurcgasdruck und an der anderen Seite durch eine Referenzspannung belastbaren und sich unter Einfluß des Druckunterschiedes verformenden Element versehen ist.

Bei der Fabrikation kohlcnsäurchaltiger Getränke, wie Bier und Limonade, wird der Kohlensäuregchalt meistens durch Messen und Einstellen des Kohlensäure-Gleichgewiclusdruckes kontrolliert und korrigiert Aus dem gemessenen Gleichgewichtsdruck und der Temperatur, bei der die Messung erfolgte, kann man den Kohlensäuregehall herleiten. Von den Geräten, mit denen die Messungen durchgeführt werden, ist der eingangs beschriebene Druckmesser meistens ein übliches Manometer vom Typus Bourdon, bei dem die Referenzspannung der Atmosphärendruck ist und der daher nur den richtigen Druck angibt, wenn der Barometerstand 760 mm Hg beträgt. Wenn der Barometerstand sich in kurzer Zeit stark ändert, z. B. wenn nach einem Hochdruckgebiet rasch eine liefe Depression eintritt, wird dadurch der gemessene Gleichgewichtsdruckwert beeinflußt werden, so daß der aus den erhaltenen Daten berechnete Wert für den Kohlensäuregehalt falsch sein wird. Sollte man z. B. bei einem Barometerstand von 780 mm Hg einen Kohlensäuregehalt von 0,48 Gewichtsprozent messen, so würde man bei derselben Flüssigkeit, jedoch bei einem Barometerstand von 720 mm Hg =-ii;en Kohlensäuregehalt von 0,51 Gewichtsprozent finden. Kohlensäuremessungen in hoch liegenden Gebieten, wie in Spanien, in der Schweiz oder in Italien, wo der Barometerstand verhältnismäßig niedrig ist, zeigen noch weit größere Fehler.

An sich ist es bekannt, zur Vermeidung der Nachteile der Schwankungen in dem als Referenzdruck dienenden Atmospharendruck selbst einen Gasdruck aK Referenzspannung zu schaffen, den man dann konstant halten kann. Das hai den Nachteil, daß sich sowohl die Referenzspannung wie die zu messende Gleichgewichtsspannung bei Temperaturschwankungen nicht in gleichem Maße ändern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Druckmesser der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der weder von dem Atmosphärendruck noch von der Arbcitslemperatur abhängig ist.

Erlindungsgemäß enthält das Gehäuse des Druckmessers zur Lösung der Auf «."be an der von dem Referenzdruck belastbaren Seite des verformbaren Elementes eine Atmosphäre des gesättigten Dampfes einer Flüssigkeit, deren Dampfspannung unter Einfluß von Temperaturschwankungen wenigstens praktisch dieselbe Kennlinie wie die des Gleichgewichtsdruckes des in der Flüssigkeit gelösten Kohlensäuregases zeigt.

Weil bei jedem Fabrikationsverfahren die Temperatur in der Praxis nur innerhalb bestimmter Grenzen schwanken wird, kann man. gemäß näherer Ausarbeitung tier Erfindung als Refercnzllüssigkcit, emc Flüssigkeit wählen, deren Siedepunkt derart ist, daß die Dampfspannung innerhalb der Grenzen, zwischen welchen die Tcmperaturschwankungen bei den verschiedenen Messungen auftreten, wenigstens praktisch parallel zu dem Gleichgewichtsdruck des Kohlcnsäuregases verläuft.

Zur Messung der Gleichgewichtsspannung von Kohlensäuregas in Bier bei einer Temperatur zwischen — 1 und 4-4'^:C kann gemäß tier Erfindung die Referenzflüssigkeit η-Butan sein. Die Dampfspannung von η-Butan verläuft bei Temperaturänderung etwa parallel zu dem Kohlcnsäuregleichgewichtsdruck. Pro Grad Celsius steigt die Dampfspannung von n-Butan etwa 0,053 at an und ist von 0 bis 20"C praktisch linear.

Bei Kohlensäuremessungen bei einer etwas höheren Temperatur, z. B. in Limonade bei einer Temperatur von 8 bis 10 C, kann die Referenzflüssigkeit gemäß

der Erfindung statt Butan eine andere Flüssigkeit von höherem Siedepunkt sein, z. B. Diethylamin, eine Flüssigkeit, die übrigens dieselbe Druckkennlinie wie η-Butan hat.

Weiter kann bei dem Druckmesser nach der Erfindung der Raum an der durch den Referenzdruck belastbaren Seile des verformbaren Elementes teilweise mit der Referenzfiüssigkeit gefüllt sein, die in der Druck,neßvorrichtung mit der Flüssigkeit, in der das Kohlensäuregas gelöst worden ist, in wärmeaustau- i& sehendem Kontakt gehalten wird.

Bei einem zu dem im Vorstehenden umschriebenen Zweck vielfach angewendeten Manometer, und zwar einem Bourdon-Manometer, kann erfindungsgemäß wenigstens eine Wand des Gehäuses mit Elementen versehen sein, die den Wärmeaustausch zwischen der in dem Gehäuse vorhandenen Referenzflüssigkeit und der Kohlensäuregas enthaltenden Flüssigkeit fördern.

Auch kann bei einem Bourdon-Manometer gemäß der Erfindung das Gehäuse ausschließlich mil dem gesättigten Dampf der Referen/flüssigkeit gefüllt sein und über eine Druckleitung mit einem die Referenzllüssigkeit enthallenden, in die Kohlensäuregaslösung cintauchbaren Fühler in Verbindung stehen.

Bei dem bekannten Bourdon-Manometer, das bisher ij meistens in Brauereien angewendet wird, werden mit Hilfe abgelesener Druckwerte und Temperaturwerte in einer Tabelle die Kohlensäuregehalte bestimmt; bei dem erfindungsgemäßen Manometer jedoch liest man den temperaturkorrigierten Druckwert ab, jnd man kann das Manometer sogar mit einer Skala mit Kohlensäureprozentsätzen versehen.

Zur Klarstellung der Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnung ein Aufführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Kohlensäuregleichgew'ichtsdruckes in einem Kohlensäure enthaltenden Getränk beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine DraufsicL· eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht desselben mit teilweise weggebrochenem Gehäuse und

F i g. 3 eine Druckmeßaufstellung unter Anwendung einer Abwandlung der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2.

Die Zeichnung stellt ein bekanntes Bourdon-Manometer 1, versehen mit einem Gehäuse 2, in dem sich die hohle Bourdonfeder 3 erstreckt, dar. Der Inncnra'jm der hohlen Feder 3 steht über einen Anschluß 4 mit dem Raum, in dem der Kohlensäureglcichgewichtsdruck gemessen werden soll, in Verbindung. Bei zu- t>° nehmendem Druck verforml sich die Feder 3 derart, daß das freie Ende 5 der Feder 3 sich z. B. radial auswärts verschiebt. Diese Verschiebung wird über eine Übertragung 6 in eine Rotati&n des Zeigers 7 über eine (nicht eingezeichnete) Zeigerplatte umgesetzt.

Bei den bekannten Bourdon-Manom.Uern herrscht in dem Innenraum des Gehäuses 2 Atmospharendruck. Uei dem erfindungsgemäßen Manometer isi der Innenraum des Gehäuses! z. B auf ein Dnttel mn n-Butan-Flüssigkeit gefüllt und der übrige Teil 8 des Innenraumes des Gehäuses 2 mit dem gesättigten Dampf der Butanfllüssigkeit.

In der Ausführungsform nach den F 1 g. 1 und 2 .st der Boden 10 des Manometers, über dem sich eine Schicht 9 aus Butanflüssigkeit befindet, versehen mit Mitteln, den Wärmeaustausch zu fördern, z. B. mit Rippen.' In dieser Ausführungsform kann d_Ie Meßvorrichtung also mit dem Boden in dem zu messenden Bier gehalten werden, so daß die Butanflussigkeit immer dieselbe Temperatur hat wie das Bier.

Der von dem Zeiger 7 angegebene Wert des Gleichgewichtsdruckes des Kohlensäuregases in eiern Bier ist daher temperaturkorrigirt, so daß man nur noch den Gleichgewichtsdruck in der Kohlensäuregehalt umrechnen muß. Man kann jedoch eir.e Skala, in der diese Umrechnung verarbeitet worden ist und die daher unmittelbar die Gewichtsprozentsätze an Kohlensäure in Lösung angibt, benutzen.

Gesetzt, man hat den Zeiger des Manometers derart Bestellt daß dieser bei TC den richtigen Kohlensäuregehalt angibt, nämlich 0,52 Gewichtsprozent, so wird man

bei -1.0C

bei 0,0 C

bei -r 1.0 C

bei +2,0 C

bei -3,0 C

bei -4,0 C

0,511 Gewichtsprozent,
0,516 Gewichtsprozent,
0,520 Gewichtsprozent,
0,523 Gewichtsprozent,
0,528 Gewichtsprozent,
0,532 Gewichtsprozent

ablesen.

Diese kleinen Abweichungen kann man völlig außer Betracht lassen.

In der Druckmeßaufstellung nach F i g. 3 benutzt man eine Meßvorrichtung, bei der man in anderer Weise dafür gesorgt hat, daß das Butan immer auf der richtigen Temperatur gehalten wird. Ein gewöhnliches Bourdon-Manometer Γ, das nicht mit Rippen oder anderen Wärmeübertragungsmitteln in dem Boden versehen zu sein braucht, ist mit einem Anschluß 11 für eine Druckleitung 12 versehen. Am Ende der Druckleitung 12 befindet sich ein Fühler 13, der mit Butanflüssigkeit gefüllt ist. Der Fühler ist in das Bier 14 eingetaucht. Die Temperatur der Batanflüssigkeit wird in dieser Weise auf gleicher Höhe wie die des Bieres «ehalten. Die Leitung 12 kann sich spiralförmig in der zu messenden Flüss'gkeit erstrecken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen des Gleichgewichtsdruckes von in einer Flüssigkeit gelöstem Kohlen- säuregas, bestehend aus einem Druckmesser, der mit einem Gehäuse und einem darin an einer Seite durch den Kohlensäuregasdruck und an der anderen Seite durch eine Referenzspannung belastbaren und sich unter Einfluß des Druckunterschiedes verformenden Element versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an der von dem Referenzdruck belastbaren Seite des verformbaren Elementes eine Atmosphäre des gesättigten Dampfes einer Flüssigkeit enthält, deren Dampfspannung unter Einfluß von Temperaturschwankungen wenigstens praktisch dieselbe Kennlinie wie die des Gleichgewichtsdruckes des in der Flüssigkeit gelösten Kohlensäuregases zeigt.

2. Druckmesser nach Anspruch 1, bestimmt zum Messen der Gleichgewichtsspannung von Kohlensiiuregas in Hier bei einer Temperatur zwischen

1 und +4' C, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzflüssigkeit η-Butan ist.

3. Druckmesser nach Anspruch 1, bestimmt zum Messen der Gleiehgewichtsspimnung von Kohlensäuregas in Limonade bei einer Temperatur von 8 bis 10 C, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzllüssigkeit Dimethylamin ist.

4. Druckmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum an den durch den Ueferenzdruck belastbaren Seiten des verformbar^ Elementes teilweise mit der Referenzllüssigkeit gefüllt ist, die in der Druckmeßvorrichtung mit der Flüssigkeit, in der das Kohlensäuregas gelöst ist, in wärmeaustauschendem Kontakt gehalten ist.

5. Druckmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckmesser ein Bourdon-Manometer ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wand des Gehäuses mit Elementen versehen ist, die den Wärmeaustausch zwischen der in dem Gehäuse vorhandenen Referenzllüssigkeit und der Kohlcnsäurcgas enthaltenden Flüssigkeit fördern.

(1. Druckmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Druckmesser ein Bourdon-Manornetcr ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ausschließlich mil dem gesättigten Dampf der Refcrenzflüssigkeit gefüllt ist und über eine Druckleitung mit einem die Refercnzflüssigkcit enthaltenden, in die Kohlcnsäuregaslösung eintauschharen Fühler in Verbindung steht.

55