DE2514146A1

DE2514146A1 - Automatischer co tief 2 -gehaltmesser

Info

Publication number: DE2514146A1
Application number: DE19752514146
Authority: DE
Inventors: Piet De Brune
Original assignee: Heineken Technisch Beheer NV
Current assignee: Heineken Technisch Beheer NV
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1975-10-16
Also published as: BE827404A; DE2514146C2; NL7404619A; FR2266887A1; JPS50137191A; FR2266887B1; GB1470275A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. ALEX STENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPt-INC. WOLFRAM WATZKE

' Malkastenstraß«2 DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unier Zeichen: -j^ j^ Datum:

27. MärZ 1975

25HH6

Heineken Technisch Beheer B.V.
Crooswijkeesingel 50, Rotterdam. (Niederlande)

Automatischer CO.-Gehaltmesser

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum periodischen, temperatur korrigiert, Bestimmen des CO^-Gehalts in Bier, versehen mit einer einem Bierkreialauf parallelgeschalteten Messzelle, die wahrend jeder Messung in bezug auf den Kreislauf isoliert werden kann, und mit Temperatur- und Gasdruckmessorganen, sowie mit einer Einrichtung zum auf Temperatur Korrigieren der Druckmessung und zum Geben eines Signals, das einem COp-Gehalt-Schreiber oder aber einer COp-Regelvorrichtung zugeführt werden kann.

Beim Bestimmen des CO.-Gehalts von Bier, im allgemeinen zum Bestimmen der Menge von in einer wässrigen Flüssigkeit gelösten Gas, wird in der Regel die Dampfspannung oberhalb der Flüssigkeit gemessen, von der die Menge des in der Flüssigkeit gelösten Gases

hergeleitet werden kann* Bei dieser Messung muss man jedoch die Schwankungen der Temperatur der Flüssigkeit und des Umgebungsdruckes, im allgemeinen des Referenzdruckes, in bezug worauf die Dampfspannung gemessen wird, berücksichtigen.

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Was die Temperatur betrifft, wäre es möglich, die Flüssigkeitsprobe, vor dem Anfang" der Druckmessung, auf eine zuvor bestimmte, feste Messtemperatur zu bringen. Es leuchtet ein, dass diese Handlung zeitraubend ist. Was die Druckschwankungen betrifft, konnte man einen Druckmesser der in der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 70.11716 beschriebenen Art anwenden, der als Referenzdruck den Druck einer Atmosphäre des gesättigten Dampfes einer Flüssigkeit benutzt, deren Dampfspannung, unter Einfluss von Temperaturschwankungen, wenigstens praktisch denselben Charakteristik zeigt wie der Gleichgewichtsdruck von in der Flüssigkeit gelöstem Kohlensäuregas. Man konnte daher die Gehaltsmessungen dadurch ausführen, dass man jeweils eine Druckmessung und eine Temperaturmessung gleichzeitig durchführt und gegebenenfalls mittels Tabellen die Druckmessung auf Temperatur korrigiert.

Zur automatischen Durchführung dieser Handlungen könnte man eine "Vorrichtung der eingange erwähnten Art anwenden, wobei man einem Bleretrom periodisch Proben entnimmt und diese in einer Messzelle isoliert, worauf man in der Messselle eine Gasdruck- und eine Temperaturmessung durchführt und die Ergebnisse beider Messungen in Form von entweder pneumatischen, oder elektrischen Signalen einer Recheneinheit zuführt, die mittels des Temperatursignals das DruGksignal korrigiert, so dass die Recheneinheit ein Ausgangssignal liefern kamt, das für den Kohlensäuregehalt in der Flüssigkeit repräsentativ ist, weiches Signal zum Registrieren oder aber zu direkten Gehaltskorrekturzwecken benutzt werden kann.

Es hat sich In der Praxis geaeigt_f dass solche, im allgemeinen teuren Recheneinheiten oder Computer nicht betriebssicher arbeiten,_ während die· erhaltenen Messwerte doch nicht genau sind.

Der Zweck der Erfindung Ist die Schaffung einer Vorrichtung für automatische CO^-Gehalt-Messung, wie im Eingang umschrieben, wobei diese Nachteile vermieden worden sind.

_ßazu wird gemäss der Erfindung zürn Messen des Druckes ein Druckdif-

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ferenzmesser angewendet, mit den einerseits der Gasdruck in der in der Messzelle isolierten Probe gemessen wird, und der andererseits ein von einem Temperatur-Ausgleichssender herrührendes Korrektionsdruck-Signal erhält, so dass der Druckdifferenzmesser dem CO_?-Gehalt-Schreiber oder -regelvorrichtung direkt ein korrigiertes Signal ertei-r len kann.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass eine solche Zusammensetzung eines Druckdifferenzmessers und eines Temperatursenders wohl die erforderliche Betriebssicherheit und Genauigkeit geben, wobei nach näherer Ausarbeitung der Erfindung, der Temperatur-Ausgleichssender derart eingestellt sein kann, dass dieser, gesteuert von einem Temperaturfühler in der Messzelle, in dem Temperaturbereich, in dem in der Praxis der Bierherstellung die Temperaturschwankungen auftreten, und zwar von etwa -3 C bis + 8,5 C, ein Ausgleichsdrucksignal gibt, das in einem im wesentlichen direkt proportionalen Verhältnis zu der Temperatur steht.

Dadurch ist es möglich, dass der genannte Druckdifferenzmesser äusserst einfach, und dadurch solide und betriebssicher ausgeführt sein kann, weil ja die gemessene Dampfspannung und der Ausgleichsdruck direkt zusammengezählt bzw. voneinander abgezogen werden können, zum Erteilen eines für den wirklichen CO„-Gehalt repräsentativen Steuersignals.

Nach einer erfindungsgemässen Ausführungsform in der Praxis kann die Messzelle bestehen aus einem Behälter mit nahe dem unteren Ende einem Satz Elektrolyse-Elektroden und auf einem höheren Niveau ale der Behälter einer evakuierbaren Kammer, die teilweise begrenzt wird von einem Druck aufnehmenden Organ, das ein Teil des Druckdifferenzmessers ist.

Nach dem Isolieren einer Probe kann der Inhalt der genannten Kammer, z.B. durch Verschieben eines Kolbens in einem, in die Kanuner mündenden Zylinder, vergrössert werden, so dass an dieser Stelle Raum geschaffen _fcrird für eine Dampfatmosphäre, wo der Kohlensauredampfdruck

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gemessen werden kann. Mittels der Elektrolyse-Elektroden kann eine geringe Menge Wasser zerlegt werden und die dabei gebildeten Gasblasen können in dem Behälter hochsteigen und dabei eine Agitation bewirken, wodurch ein eventueller Uebersättigungszustand, der zu unzuverlässigen Druckmessungen führt, behoben wird.

Zur Klarstellung der Erfindung wird, unter Hinweis auf die Zeichnung, ein Ausführungsbeispiel des automatischen COp-Gehaltmessers beschrieben.

In der Zeichnung wird ein Schema der Vorrichtung wiedergegeben, die bestimmt ist zum Messen des CO^-Gehalts von Bier; es ist jedoch klar, dass die Vorrichtung auch angewendet werden kann zum Bestimmen des Gehalts jedes anderen Gases in einer Flüssigkeit, wobei in einem Gasraum oberhalb der Flüssigkeit der Druck gemessen wird, der für die Menge des in der Flüssigkeit gelösten Gases repräsentativ ist.

Gemäss der Zeichnung ist die Vorrichtung über eine Zufuhr- oder Einfuhrleitung 1 und eine Abfuhrleitung 21 an den (nicht wiedergegebenen) Bierkreislauf angeschlossen, wobei die Leitungen 1 und 21 durch ein Ueberlaufventil 22 miteinander verbunden sind. Die Einfuhrleitung 1 wird durch einen Abschliesser 2 mit einer in Abstand betätigbaren Steuervorrichtung 3 kontrolliert, über einen Einfuhrkanal 4 kann eine Bierprobe eine vorzugsweise aus Pyrex hergestellte Messzelle 5 erreichen, die nahe dem Boden mit Elektrolyse-Elektroden 6 versehen ist, an welche eine Spannung von z.B. 24 Volt angelegt werden kann. In die Messzelle 5 ragen ein an einen Temperatureender 10 angeschlossenes Widerstandsthermometer 7 und ein übliches Glasthermometer 8 hinein. Weiter ist ein Manometer 9 an die Messzelle 5 angeschlossen. Mit dem Glasthermometer 8 und dem Manometer 9 können Kontrollmessungen durchgeführt werden. Die Messzelle 5 ist an eine Dampfkammer 16 angeschlossen, in welche ein mit einem Kolben 17 versehener Zylinder 17' mündet. Eine Wand der Kammer 16 wird durch eine Membran 15 gebildet, die wirksam verbunden ist mit einem Druckdifferenzmesser 12. Der Druckdifferenzmesser 12 kann einem, gegebenenfalls mit einem Anzeiger I3¹ versehenen COg-Gehalt-Schreiber I3 ein Signal erteilen. Auch kann das

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Signal aus dein Druckdifferenzmesser 12 über eine Leitung 14 einer Regelvorrichtung zugeführt werden, für das auf einem bestimmten Niveau Halten des CO^-Gehalts in dem Bier. Der Temperatursender 10, der durch das Widerstandsthermometer 7 gesteuert wird, erteilt dem Druekdifferenzmesser bzw.-sender 12 ein Signal und kann auch mit einem Temperaturanzeiger 11 verbunden sein. Der Probenentnahmekreislauf 1, 4> 5 und 16 umfasst weiter einen zweiten Abschliesser 18 mit einer in Abstand betätigbaren Steuereinrichtung 19» einen Strömungsanzeiger 20 und die Abfuhrleitung 21.

Die Vorrichtung wirkt wie folgt:

In der ersten Phase der Probenentnahme werden die Steuereinrichtungen 3 und 19 während z.B. 20 Sekunden erregt. Dadurch werden die Ventile 2 und 18 während dieser Zeit geöffnet und kann das Bier durch den genannten Probenentnahmekreislauf 1, 4» 5» 16, 18, 20 und 21 hindurchströraen, wobei eines und das andere mittels eines Strömungsanzeigers 20 sichtbar kontrolliert werden kann. Dieses durchspülen dient zur Sicherstellung, dass das zu analysierende Bier dieselbe Temperatur wie das Bier in der Zufuhrleitung hat.

In der zweiten Phase der Probenentnahme werden die Ventile 2 und 18 mittels der Steuereinrichtungen 3 und I9 geschlossen, so dass die Bierprobe zwischen den Ventilen 2 und 18 des Bierkreislaufes isoliert ist. Über das Tiberlaufventil 22 kann das Bier direkt aus der Leitung 1 in die Abfuhrleitung 21 strömen. Das Überlaufventil bildet ausserdem' eine Sicherung für den Fall, dass beim Durchspülen das Ventil 18 sich nicht öffnet, wodurch das Messsystem unter den hohen Pumpdruck zu stehen kommt.

Sodann wird der Kolben I7 in dem Zylinder I7¹ in der Zeichnung nach links bewegt, so dass das Volumen der Kammer 16 vergrössert wird und an der linken Seite der Membran 15 eine Kohlensäureatmosphäre gebildet werden kann, deren Druck über die Membran 15 durch den Druckdifferenzmesser 12 gemessen werden kann. Sodann wird während 8 Sekunden agitiert,

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um einen etwaigen Ubersättigungszustand zu beheben. Dazu wird eine Gleichspannung von 24 Volt an die Elektroden 6 angelegt, wodurch das Wasser in dem Bier elektrolysiert wird unter Bildung von 0„ und H₉-Gas, die in der Messzelle 5 hochsteigen* und das in der Messzelle vorhandene Bier agitieren und ein Sättigungsgleiehgewie&t bewirken.

In der anschliessenden dritten Phase wird der Bierprobe die Gelegenheit gegeben in der Kammer 16 den Gasgleichgewichtsdruck zu erhalten.

In der folgenden vierten Phase wird während 20 Sekunden das Messsignal von dem Sender'12 entweder der Registriervorrichtung IJ, oder der Segelvorrichtung über die Leitung 14 zugeführt. Dieses Zuführen des Signals erfolgt durch öffnen eines Ventils 25 mittels einer in Abstand betätigbaren Steuereinrichtung 24-

Das Ausgangssignal des Druckdifferenzsenders 12 ist abhängig von dem CO -Gleichgewichtsdruck in der Kammer 16 und von dem Druck an der rechten Seite der Membran 15· Dieser Druck wird durch einen Sender 10 erzeugt, der durch ein ¥iderstandsthermometer 7 ⁱⁿ der Messzelle 5 gesteuert wird. Das Signal des Thermometers 7 ist also abhängig von der Temperatur des Biers in der Messzelle 5 und- wird in dem Sender 10 zu einem pneumatischen Signal umgewandelt, das der rechten Seite der Membran 15 zugeführt wird. Die Verschiebung der Membran 15 unter Einfluss des Dampfdruckes in der Kammer 16 und des Ausgleichungsdruckes an der rechten Seite der Membran, wird durch den pneumatischen Bruckdifferenzsender 12 zu einem pneumatischen Signal umgewandelt und dem COp-Gehalt-Schreiber 13, oder aber über die Leitung 14 einer GO -Dosiereinrichtung zugeführt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung gibt, unabhängig von dem Barometerstand und unter den normalen in einer Brauerei herrschenden Temperaturbedingungen, bis auf 0,01 Gew.^ COp, genaue Resultate.

Mit dem Thermometer 8 und dem Barometer 9 können mittels einer Temperaturkorrektionstabelle die von der Vorrichtung auf der Registrier-

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vorrichtung 13 angegebenen Werte, sowie die Angabe auf dem Temperaturanzeiger 11 kontrolliert werden. Auch dient das Manometer 9 dazu, in Zusammenarbeit mit dem Stromungsmesser 20, die Durchströmung des Biers in der Probenentnahmeapparatur zu kontrollieren. Es kann gleichfalls kontrolliert werden, ob die Verschlussventile in der Bierleitung richtig wirken und/oder ob die Kolbenzylindervorrichtung 17» 17' ^zum Schaffen eines Gasraumes gut funktioniert.

Als Beispiel für die Wirkung des Temperatursenders 10 kann folgendes gesagt werden. Wenn das Kohlensäuregehalt auf 0,524 Gew.$ C0_? aufrechterhalten werden muss, bedeutet dies, dass bei 0 C in der Kammer 16 eine Dampfspannung von 0,7 kg/cm gemessen werden soll. Wenn die Temperatur nun hoher als 0 C ist, wird der in der Kammer gemessene Druck zu hoch sein, so dass auf der Registriervorrichtung 13 ein falscher C0_?-Prozentsatz angegeben wird. Um dies zu verhindern wird durch den Temperaturaender 10 der rechten Seite der Membran I5 ein solcher Druck zugeführt, dass der Differenzdruck an beiden Seiten der Membran 15 wiederum 0,7 kg/cm beträgt. In dieser Weise wird somit, unabhängig von der Temperatur der Flüssigkeit der wirkliche CO -Gehalt in der Flüssigkeit registriert, so dass eventuelle automatische Nachsteuerung des Prozesses möglich ist.

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Claims

ANSPRUECHE

1·!Vorrichtung zum periodischen, temperaturkorrigiert, Bestimmen des

O_-Gehalts in Bier, versehen mit einer einem Bierkreislauf parallelgeschalteten Messzelle, die während jeder Messung in bezug auf den Kreislauf isoliert werden kann, und mit Temperatur- und Gasdruckmessorganen, sowie mit einer Einrichtung zum auf Temperatur Korrigieren der Druckmessung und zum Geben eines Signals, das einem CO_?-Gehalt-Schreiber oder aber einer CO_p-Regelvorrichtung zugeführt werden kannj dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen des Druckes ein Differenzdruckmesser angewendet wird, mit dem einerseits der Gasdruck in der in der Messzelle isolierten Probe gemessen wird, und der andererseits ein von einem Temperatur-Ausgleichssender herrührendes Korrektionsaruck-Signal erhält, so dass der Druckdifferenzmesser dem CO₉-GeImIt-Schreiber oder -regelvorrichtung direkt ein korrigiertes Signal erteilen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Ausgleichssender derart eingestellt ist, dass dieser gesteuert von einem Temperaturfühler in der Messzelle, in dem Temperaturbereich, in dem in der Praxis der Bierherstellung die Temperaturschwankungen auftreten, und zwar von etwa -3 C bis + 8,5 G, ein Ausgleichsdrucksignal gibt, das in einem im wesentlichen direkt proportionalen Verhältnis zu der Temperatur steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle besteht aus einem Behälter mit nahe dem unteren Ende einem Satz Elektrolyse-Elektroden und auf einem höheren Niveau als der Behälter einer evakuierbaren Kammer, die teilweise begrenzt wird von einem Druck aufnehmenden Organ, das ein Teil des Druckdifferenzmessers ist.

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ORIGINAL JNSPECTED