DE2705402A1

DE2705402A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE2705402A1
Application number: DE19772705402
Authority: DE
Inventors: Christian D Hardemare; Nicolas Midoux; Manfred Moll
Original assignee: TEPRAL GRP INT ECON
Current assignee: TEPRAL GRP INT ECON
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2705402C2; FR2375595B1; GB1573059A; US4129029A; FR2375595A1

Description

27Q5402

G.I.E. TEPRAL (Groupement d'Interet Economique) Chamigneulles / Frankreich

MESSVORRICHTUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Grades der Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit, und insbesondere zum Messen des Grades der Auflösung von Maische bei der Gärung.

Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Messen des Gehaltes eines Gasgemisches, insbesondere Sauerstoff, in einer Flüssigkeit und auf eine Vorrichtung zum Messen des Sauerstoff gehaltes in der Maische vor bzw. nach Zusetzen der Hefe,

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mit anderen Worten vor oder nach der Gärungsphase bei der Bierherstellung.

Bisher wurde diese Messung kontinuierlich nach Hefezusetzung oder durch Einführung einer Meßelektrode vom Typ einer Clark-Elektrode in einer Zweigleitung in der Maischezuführleitung durchgeführt.

Diese Messung erfolgt nach Anreicherung der Maische mit Sauerstoff, d.h. nach Einspritzung einer gewissen Menge an Sauerstoff bzw. eines Sauerstoff enthaltenden Gasgemisches.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß es bei diesen Leitungen noch einen beträchtlichen kontinuierlichen Gasblasenfluß gibt, der zu zufälligen Störungen in Höhe der Meßelektrode führt und damit ganz beträchtlich ungenaue Meßwerte ergibt, die natürlich für den tatsächlichen Gasgehalt, und insbesondere für den Gehalt an gelöstem Sauerstoff, nicht repräsentativ sind.

Die große Kahl verschiedener technischer Ausbildungen und Veränderungen in den Abmessungen einer Leitung machen es unmöglich, eine mathematische Formulierung für den Vorgang des Übergangs eines Gases in eine Flüssigkeit aufzustellen, die zufriedenstellende Ergebnisse ergibt. Dies gilt insbesondere für Bierbrauanlagen.

Damit ist eine Meßkorrektur durch mathematische Annäherung bei diesem Phänomen vollkommen ausgeschlossen.

Es wurde festgestellt, daß der dynamische Druck auf die Messungen Einfluß hat, und dies umso stärker, je höher der Wert und der Gehalt an größeren Blasen ist. Um diese Störfaktoren auszu-

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schaltcn bzw. deren Wirkung zu beschränken, muß gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit gesenkt und der Gehalt an Blasen vermindert werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Messung in einer örtlich begrenzten Erweiterung der Leitung vorzunehmen, jedoch ist auch diese Lösung nicht zufriedenstellen, denn wenn diese Erweiterung den dynamischen Druck in Höhe der Meßelektrode vermindert, gestattet die zu hohe Anzahl der Blasen, die eine Folge der eingespritzten Luftmenge ist, keinen gleichförmigen Fluß mehr und zieht sogar Schwierigkeiten in der Messung nach sich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile bei der Messung der Sauerstoffdurchsetzung in der Maische auf dem Wege der Polarographie zu vermeiden und zufriedenstellende Meßbedingungen im Innern einer Meßvorrichtung zu schaffen, wobei deren technische Ausgestaltung und deren Volumen wichtige Messungen gestatten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Vorrichtung in einer ADzweigieitung zur Hauptleitung, in der die Maische zum Gärbottich geführt ist, angebracht ist, wobei die anströmseitige Abzweigung an einem unter der Hauptleitung liegenden Punkt abzweigt, und daß die eigentliche Vorrichtung aus einem geschlossenen geradlinigen Korpus mit einer im Inneren befindlichen Meßkammer besteht, wobei nur eine einzige seitliche Abzweigung zum Zuführen des Meßgutes im unteren bzw. mittleren Abschnitt vorgesehen ist und wobei die Meßkammer eine im Zentrum befindliche Meßelektrode aufweist, die so lang ist, daß das zur Messung vorgesehene empfindliche Element in Bodennähe angeordnet ist und in einer Höhe unterhalb des Einlaufe liegt, und daß die

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Meßkammer im oberen Abschnitt eine Auslaufleitung, einen Meßfinger zur Temperaturmessung und verschiedene Einrichtungen zur Steuerung, Erhöhung der Sicherheit und zur Eichung aufweist, wie ein Manometer, einen oberen Liiftungshahn und einen unteren Lüftungshahn·

Schon allein durch die Anbringung einer Abzweigung wird die Anzahl der in Höhe der Meßzelle befindlichen Blasen vermindert. Außerdem verringert die Abzweigung an einem Punkt unterhalb der Leitung noch die Geschwindigkeit und vermindert den prozentualen Gehalt an Blasen.

Schließlich ermöglicht es die Vorrichtung selbst, ohne allzu große Senkung der Strömungsgeschwindigkeit und damit doch bei Einhaltung einer vernünftigen Ansprechzeit, den Störeffekt der Blasen vernachlässigbar gering zu machen, da deren sehr geringe Anzahl in der Vorrichtung und ihre bevorzugte Bahn direkt vom Einlauf zum Auslauf sie nicht mehr die Meßzelle durchlaufen bzw. berühren lassen.

Die vorgenannten allgemeinen Merkmale werden in der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. leine allgemeine Darstellung im Aufriß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Leitungssystems, auf das sie geschaltet ist,
und

Fig. 2 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auf die Leitung aufgesetzt, die die Maische nach Zusetzen der Hefe und nach Belüftung zum Gärbottich bzw. zur Braupfanne führt, bzw. auf jede andere Umwälzleitung, in der die Maische im Laufe des Gärvorganges geführt wird.

Bei dem dargestellten Beispiel wird gleichzeitig Luft und Hefe in einer Mischkammer 1 zur gleichzeitigen Hefezufuhr und Sauerstoff anreicherung der Maische eingespritzt.

Diese Kammer befindet sich in der Leitung 2, in welcher die Maische geführt wird. Sie ist einstückig ausgebildet und weist zwei Teile mit verschiedenem Durchmesser - einen konvergierenden Abschnitt 3 und einen divergierenden Abschnitt A - mit zwei seitlichen Einlassen 5 bzw. 6 für die Einleitung von Luft und Hefe auf. Damit kann durch Ausnützung des Venturieffektes eine gute dynamische Durchmischung erreicht werden.

Das nach Zusetzen der Hefe und nach Anreicherung mit Sauerstoff erhaltene Gemisch wird über die Hauptleitung 2 zum Gärbottich bzw. zur Braupfanne geführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich auf einer von der Hauptleitung abzweigenden Nebenleitung 7 und führt Maische. Diese Nebenleitung ist anströmseitig durch Anstich im unteren Abschnitt der Leitung 2 weggeführt und führt abströmseitig nach Bildung eines Knies bzw. einer Kröpfung wieder zur Hauptleitung 2 zurück. Durch diese sehr weit vorne liegende Abzweigung und auch durch die Abzweigung selbst wird es möglich, die Anzahl der durch die Meßvorrichtung laufenden Blasen auf ein Mindestmaß zu vermindern.

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Die Abzweigleitung 7 ist gegenüber der Hauptleitung 2 mittels zweier Schieber 8 und 8a isoliert, die jeweils am Einlaß und am Auslaß angebracht sind.

Außerdem ist in der Zweigleitung in Reihe ein Durchflußmesser angeordnet, der direkt abgelesen werden kann oder der mit einer Digitalanzeige arbeitet.

Die eigentliche Vorrichtung besteht aus einem vorzugsweise geradlinigen geschlossenen langgestreckten Korpus 10, in dessen Innerem sich eine Meßkammer 11 befindet, die nur eine einzige Zuführleitung 12 im unteren oder mittleren Abschnitt aufweist. Dieser Einlaß liegt gegenüber einer zylinderförmigen Meßelektrode 13, die in einer mittleren Position angeordnet ist und praktisch die gesamte Länge des Korpus 10 einnimmt. Sie endet im unteren Abschnitt in einem empfindlichen bzw. Meßelement 14, das als Zelle ausgebildet ist und sich mindestens einen Zentimeter über dem Boden befindet.

Schätzungsweise sollte der Abstand zwischen dem Einlauf und der Zelle nicht kleiner als zwei Zentimeter sein, damit man unabhängig vom Einfluß der Blasen und in einer angemessenen Ansprechzeit ein gutes Meßergebnis erzielt.

Diese Meßelektrode 13 ist bei dem hier in Rede stehenden Ausführungsbeispiel am oberen Abschnitt des Korpus 10 befestigt und ragt aus diesem mit einem Ende heraus, welches mit Auegängen bzw. Anschlüssen 15 zur elektrischen Verbindung versehen ist. Damit wird das Meßsignal bzw. der Meßstrom einer Behandlungsund Anzeigeschaltung 16 zugeführt.

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Nahe seinem oberen Abschnitt, beispielsweise in gleicher Höhe mit dem Einlauf 12, weist der Korpus 10 eine Auslaßzweigleitung 17 auf, die direkt mit dem Durchflußmesser verbunden ist.

Versuche haben erwiesen, daß der Abstand zwischen der Einlaufleitung 12 und der Auslaufleitung 17 auf jeden Fall größer als zwei Zentimeter sein sollte.

Die Meßkammer 11 ist außerdem im unteren Abschnitt auf der dem Einlauf gegenüberliegenden Seite mit einem Meßfinger 18 zur Temperaturmessung sowie mit verschiedenen anderen Einrichtungen zur Steuerung, Erhöhung der Meßsicherheit und Betriebssicherheit ausgerüstet, wie beispielsweise mit einem Manometer 19 und Lüftungshähnen 20 und 21, die sich jeweils oben bzw. unten befinden.

Die beiden Lüftungshähne gestatten eine Neueinstellung der Sonde in jedem Augenblick, ohne daß damit die Sonde aus der Vorrichtung entfernt werden muß.

Die Temperaturmeßeinrichtung ist mit einem Anzeigegerät 22 verbunden, während, wie bereits ausgeführt, die Elektrode mit einem Gerät zur Informationsverarbeitung und mit Anzeige (16) verbunden ist.

Durch die Anordnung der Meßzelle 14 und der Einlauf leitung 12 nahe des Bodens der Kammer 11, sowie durch die spezielle Anordnung der Auslaufleitung 17 wird in Höhe der Meßzelle ein Bereich mit nur geringer Turbulenz geschaffen, in welchem praktisch keine Blasen auftreten.

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Uberdies schließt sich die Abzweigleitung 7 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Leitung, die direkt von der Einlaufleitung 12 zur Auslauf leitung 17 führt.

Auf diese Weise wird es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine vernünftige stabile und immer genaue Messung ohne zufällige Störung der Meßvorgänge vorzunehmen, wie sie bei den zuvor verwendeten Meßeinrichtungen direkt auftrat.

Wenn außerdem die Temperaturen bekannt sind, so ist es leicht möglich, den tatsächlichen Wert des Prozentsatzes absolut zu ermitteln, zu welchem der Sauerstoff gelöst ist.

Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf die Messung und Anzeige des Prozentsatzes von in einer Flüssigkeit gelöstem Sauerstoff.

Die dazu eingesetzte erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer Zweigleitung angeordnet und besteht aus einer Meßkammer mit einem unten oder in der Mitte befindlichen Einlauf und einem oben befindlichen Auslauf, wobei in der Meßkammer eine in der Mitte liegende Elektrode angeordnet ist, deren Meßzelle unter dem Niveau des Einlaufe liegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet insbesondere zur Überwachung und Steuerung der Anreicherung der Maische mit Sauerstoff zur Bierherstellung Anwendung.

Auch wenn die Erfindung im vorhergehenden anhand eines besonderen Ausfiihrungsbeispieles erläutert wurde, so ist doch offensichtlich, daß sie keinesfalls darauf beschränkt ist, und daß vielmehr zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. 809827/0545

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Le e rs e i t e

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

p .j Vorrichtung zum Messen des Grades der Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit, und insbesondere zum Messen des Grades der Auflösung von Maische bei der Gärung, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Vorrichtung in einer Abzweigleitung (/) zur Hauptleitung (2), in der die Maische zum Gärbottich geführt ist, angebracht ist, wobei die anstrcmseitige Abzweigung an einem unter der Hauptleitung (2) liegenden Punkt abzweigt, und daß die eigentliche Vorrichtung aus einem geschlossenen geradlinigen Korpus (10) mit einer im Inneren befindlichen Meßkammer (11) besteht, wobei nur eine einzige seitliche Abzweigung (12) zum Zuführen des Meßgutes im unteren bzw. mittleren Abschnitt vorgesehen ist und wob.31 die Meßkanner (11) eine in Zentrun befindliche Meßelektrode (13) aufweist, die so lang ist, da'i das zur Messung vorgesehene empfindliche Element (14) ία Bodennähe angeordnet ist und in einer Höhe unterhalb des Einlaufe liegt, und daß die Meßkammer (II) im oberen Abschnitt eine Auslaufleitung (17), einen Meßfinger (18) zur Temperaturmessung und verschiedene Einrichtungen zur Steuerung, Erhöhung der Sicherheit und zur Eichung aufweist, vie ein Manometer (19), einen oberen Lüftungshahn (20) und einen unteren Lüftungshahn (21).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das empfindliche Ende (14) der Meßelektrode (13) sich mindestens einen Zentimeter vom Boden entfernt befindet und daß

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der Abstand zwischen dem Einlauf (12) und dem Ende (14) der Meßelektrode (!3) mehr als zwei Zent irer.er beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Abstand zwischen der Einlaufzweigleitung (12) und der Aus lauf Zweigleitung (17) mehr als zwei Zentimeter betragt.

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