DE2435493A1

DE2435493A1 - Geraet zur kontinuierlichen messung des kohlendioxydgehaltes kohlensaeurehaltiger fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2435493A1
Application number: DE2435493A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krueger
Original assignee: THORMETALL GmbH
Current assignee: THORMETALL GmbH
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1976-02-05

Description

Bezeichnung: GERÄT ZUR KONTINUIERLICHEN MESSUNG DES KOHLENDIOXYD-GEHALTES KOHLENSÄUREHALTIGER FLÜSSIGKEITEN.
Das erfindungsgemäße Gerät mißt den Kohlendioxydgehalt von durch Rohrleitungen strömenden kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten wie Getränken und dergleichen, um somit den geforderten Kohlendioxydgehalt - eines der wichtigsten qualitätsbestimmenden Merkmale von Getränken - überprüfen und ggfs. korrigieren zu können.
Es ist bereits bekannt, bei Proben laboratorisch den Kohlensäuregehalt zu bestimmen, indem die Kohlensäure durch Kochen und Spülen mit C02-freier Luft aus dem Getränk getrieben und im Kaliapparat gebunden wird. Die Gewichtszunahme des Absorptionsgefäßes ist gleich der gefundenen Menge Kohlensäure.
Es ist weiterhin bekannt, bei Proben laboratorisch die Kohlensäure durch Kochen auszutreiben und in titrierter Barytlauge aufzufangen. Die nicht verbrauchte Barytlauge wird zurücktitriert.
Es ist ebenso bekannt, bei Proben laboratorisch das tiefgekühlte Getränk in eine eingestellte Sodalösung zu pipettieren und durch Titration gegen Phenolphtalein den Überschuß des Natriumcarbonats zu bestimmen. Bei dieser Bestimmung werden die nichtflüchtigen Säuren wie Wein- oder Zitronensäure, miterfaßt, die in einem besonderen Versuch bestimmt und bei der Berechnung des Kohlensäuregehaltes berücksichtigt werden müssen.
Es ist auch bekannt, bei bereits in Flaschen abgefüllten Getränken mit einem Stechmanometer den Druckanstieg beim Schütteln der Flasche festzustellen und an Hand dieses Druckes aus Lösungs- und Sättigungstabellen den Kohelnsäuregehalt des Flascheninhaltes zu bestimmen.
Es ist auch bekannt, eine Probe laboratoriumsmäßig zu untersuchen, indem das Getränk in eine Meßkammer gefüllt wird, die an ein freies Volumen angeschlossen wird. Durch eine elektrische Entladung erfolgt eine Entgasung in das freie Volumen, wobei der sich entwickelnde Druck und die Temperatur gemessen werden.
Nach Tabellen kann auf den Kohlensäuregehalt geschlossen werden.
Es ist auch schon bekannt, eine CO2-Bestimmung dadurch vorzunehmen, daß man sich einer Diffusionszelle mit Stickstoffspülung und anschließender nicht selektiver Infrarotabsorption des konstanten Trägergasstromes bedient.
Letztlich ist auch bekannt, eine Bestimmung des C02-Gehaltes dadurch durchzuführen, daß über eine Saugpumpe ein Strom kohlensäurehaltigen Getränkes durch ein Drosselventil zerschäumt wird, der Druck und die Temperatur gemessen und über einen Rechner nach den Gesetzmäßigkeiten der Löslichkeitsisothermen auf den Kohlensäuregehalt geschlossen wird.
Um nun unmittelbar vor der Abfüllung, oder zu Zwecken der Karbonisierung oder Standardisierung sofort und kontinuierlich mit größter Genauigkeit den Kohlendioxydgehalt von durch Rohrleitungen strömenden kohlensäurehaltigen Getränken oder Flüssigkeiten verlustlos messen zu können, wird ein Gerät vorgeschlagen, Bezeichnung: GERÄT ZUR KONTINUIERLICHEN MESSUNG DES KOHLENDIOXYD-GEHALTES KOHLENSÄUREHALTIGER FLÜSSIGKEITEN.
welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Flüssigkeitsstrom durch die eine Meßkammer des Differenzdruckmessers strömt, am Ausgang umgekehrt und über eine Meßblende in die andere Meßkammer geleitet, und der Differenzdruckmesser direkt mit der Temperatur des Gemisches in der zweiten Meßkammer beaufschlagt wird, und die Zirkulation des Flüssigkeitsstromes durch einen Krümmer mit Radialanschlüssen, an dem sich durch die Zentrifugalkraft der strömenden Flüssigkeit ein Differenzdruck ausbildet, aufrecht erhalten wird, wobei das Ausgangssignal des Differenzdruckmessers direkt proportional dem Kohlendioxydgehalt des durch die Meßeinrichtung strömenden Getränkes oder Flüssigkeit ist.
An Hand der Abbildung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
Der in der Hauptleitung installierte Krümmer 1 hat zwei radial angeordnete Anschlüsse, wobei sich durch die strömende Flüssigkeit am Anschluß 2 gegenüber Anschluß 3 ein Überdruck aufbaut. Dadaurch entsteht eine Stromung vom Anschluß 2 durch die beiden Meßkammern des Differenzdruckmessers 4 zurück zum Anschluß 3.
Ihr Eintritt in die eine Meßkammer erfolgt durch den Anschluß 5. Während des Durchströmens durch diese Meßkammer wirkt der statische Druck auf die eine Seite der Membrane 11. Der Auslaß 6 ist über eine Brücke 7 mit der eingesetzten Blende 8 direkt mit dem Einlaß 9 der anderen Meßkammer verbunden. Der hier entstehende Sättigungsdruck wirkt dem statischen Druck über die Membrane 11 entgegen und über den Temperaturfühler 12 wird der Ausschlag des Differenzdruckmessers reziprok multiplikativ beeinflußt.
Am Austritt lo verläßt das Gemisch den Differenzdruckmesser und tritt über den Radialanschluß 3 wieder in den Krümmer 1 und somit die Hauptleitung ein.
Der aus dem statischen und dem Sättigungsdruck gebildete Differenzdruck erzeugt über die Membrane 11 eine Kraft, die den Kraftarm 13 auslenkt.
Damit bewegt sich der Kraftarm 13 in Richtung zur Düse 14. Der Temperaturfühler 12 bestimmt die Stellung der Prallplatte 15 zur Düse 16. Der der Temperatur proportionale Düsenstaudruck wirkt auf einen Servobalg 17, der die Lage eines Begrenzungshebels 18 fixiert. Der mit diesem Hebel 18 verbundene Federarm 19 folgt dieser Bewegung. Jede Lageänderung des Federarmes 19 verursacht, durch die Veränderung des Verhältnisses zum Kraftarm 13, ebenfalls eine Druckänderung der Düse 14. Jegliche Veränderung des Kraftarmes 13 bewirkt eine sofortige Verstärker-Druckänderung über den Verstärker 20, der diesen Druck der Bewegung des Kraftarmes 13 über den Balg 21 entgegensetzt.
Der in dem Balt 21 aufgebaute Druck ist somit proportional dem Kohlendioxydgehalt der durch den Differenzdruckmesser strömenden Flüssigkeit und stellt das Ausgangssignal 26 des Differenzdruckmessers dar. Die Federn 22,23,24 und 25 dienen der Anpassung des Gerätes an die zu messende Flüssigkeit und den gewünschten Messbereich, sowie der Stabilisierung des Systems.
Es sollen noch die Einwirkung der diversen Kräfte auf das Differenzdruck-Meßsystem dargelegt werden: Die Kraft des Servobalges 17 bewegt den Begrenzungshebel 18, bis sich unter Einwirkung der Gegenkraft der Feder 24 unter einem bestimmten Winkel des Be- Bezeichnung: GERÄT ZUR KONTINUIERLICHEN MESSUNG DES KOHLENDIOXYD-GEHALTES KOHLENSÄUREHALTIGER FLÜSSIGKEITEN.
grenzungshebels 18 zur Waagerechten ein Gleichgewicht einstellt.
Der von der Kraft des Servobalges 17 und dem Winkel bestimmte Punkt 27 ist der Angriffspunkt der Kräfte der Differenzdruck-Membrane 11 und dem Rückführbalg 21. Damit entsteht ein Kräfte-Parallelprogramm, wobei der Tangens des Winkels zwischen Begrenzungshebel 18 und der Waagerechten das Verhältnis der Kraft des Balges 21 und der Kraft der Membrane 11 darstellt.
Nachdem der Tangens der Kraft des Servobalges 17, kompensiert durch die Kraft der Feder 24, entspricht, bedeutet dieses, daß der Tangenes durch die Kraft des Servobalges 17 ersetzt werden kann. Damit stellt diese Kraft des Servobalges 17 das Verhältnis der Kraft des Balges 21 und der Kraft der Membrane 11 dar.
Da die Kraft des Servobalges den reziproken Wert der Temperatur, gemessen durch den Temperaturfühler 12, darstellt, ist die Kraft des Rückführbalges 21 nunmehr proportional dem Kohlendioxydgehalt.
Die Kraft des Rückführbalges kann entweder durch einen Luftdruck oder eine elektrische Spule erzeugt werden, so daß es möglich ist, wahlweise ein Gerät mit pneumatischem wie elektronischem Ausgangssignal zu bilden.
Die Düse 14 könnte in der elektronischen Ausführung z.B. durch einen Differential-Transformator gebildet werden.

Claims

Bezeichnung: GERÄT ZUR KONTINUIERLICHEN MESSUNG DES KOHLENDIOXYD-

GEHALTES KOHLENSÄUREHALTIGER FLÜSSIGKEITEN.

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gerät zum Ermitteln des Kohlendioxydgehaltes von durch Rohrleitungen strömenden kohlensäurehaltigen Getränken oder Flüssigkeiten anderer Art, mit einem kontinuierlichen Probennehmer und einem Differenzdruckmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Probennehmer aus einem Rohrkrümmer mit Radialanschlüssen besteht, der eine stetige Strömung durch einen Differenzdruckmesser gewährleistet, der dergestalt ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit hintereinander in beide Meßkammern, getrennt durch eine Blende, strömt, wobei die zweite Meßkammer einen Temperaturfühler enthalt, der entsprechend dem Löslichkeitsgesetz direkt in das System des Differenzdruckmessers eingreift.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmer mit den beiden Radialanschlussen getrennt zum Patent angemeldet wurde, da es nicht nur für dieses Meßverfahren, sondern auch für andere einsetzbar ist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsumkehr von einer Meßkammer in die andere über eine Brucke mit eingesetzter Membrane erfolgt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende auch die Form anderer Drosselorgane, wie Venturirohr, etwa. haben kann.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Differenzdruckmessers dem Löslichkeitsgesetz (Nernst'sches Verteilungsgesetz, Henry Dalton'sches Gesetz) folgt, ohne daß irgendwelche weiteren Zusatzgeräte erforderlich sind.