DE3920472A1 - Verfahren und vorrichtung zur definierten beladung einer fluessigkeit mit einem gas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur definierten Beladung einer Flüssigkeit mit einem Gas nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend gekenn­ zeichneten Gattung finden beispielsweise Anwendung bei der Belüftung von Bierwürze. Ziel der Belüftung ist die Anreiche­ rung der Würze mit gelöstem Sauerstoff für das Zellwachstum und zur Aktivierung des Stoffwechsels der Hefe. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Beladung der Würze mit Sauerstoff auf die erforderliche Konzentration exakt eingestellt werden kann, da eine Überoxydation der Würze eine Verschlechterung der Stabilität und Haltbarkeit des Bieres nach sich zieht.

Nun ist bekannt, daß die Beladung einer Flüssigkeit mit einem Gas allgemein von Druck und Temperatur der zu beladenden Flüssigkeit abhängt. Der zeitliche Verlauf dieses Stoffaus­ tauschvorganges hängt wiederum von einer Reihe von Faktoren ab, von denen der Stoffübergangskoeffizient, die spezifische Austauschfläche und die Beladungsdifferenz zwischen der Gleichgewichtsbeladung (Sättigungswert) und der gegebenen Beladung der Flüssigkeit die wesentlichsten sind. Das Er­ reichen der Gleichgewichtsbeladung ist theoretisch nur nach einer unendlich langen Beladezeit, d. h. einer unendlich langen Lösungsstrecke möglich. Aus diesem Grunde wird in der Praxis, damit der Beladungsvorgang in vertretbaren Zeiten und mit realisierbaren Lösungsstreckenlängen ablaufen kann, auf ein Erreichen der Gleichgewichtsbeladung verzichtet und statt dessen ein bestimmter Wert unterhalb dieser Grenze ange­ strebt.

Der vorgenannte Verzicht auf das Erreichen der Gleichge­ wichtsbeladung ist einerseits durch praktische Erwägungen be­ dingt; er zieht andererseits aber auch die Gefahr einer un­ kontrollierten Nachbeladung von Gas, das noch nicht voll­ ständig gelöst wurde, nach sich. Diese Gefahr ließe sich zwar dadurch vermeiden, daß der zu beladenden Flüssigkeit gerade so viel Gas angeboten wird, wie die gewünschte Beladung er­ fordert. Aber auch in diesem Fall gehen die den Stoffaus­ tauschprozeß bewirkenden Triebkräfte am Ende des Beladungs­ vorganges gegen null, so daß die Beladungszeiten und die da­ durch bedingten Beladungsstrecken unrealistisch groß werden würden. Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß eine un­ kontrollierte Nachbeladung der Flüssigkeit zwar verhindert wird, wenn die Gleichgewichtsbeladung der Flüssigkeit über Druck und Temperatur derart eingestellt wird, daß sie gerade der gewünschten Beladung entspricht, daß aber dadurch unver­ tretbar lange Beladungszeiten und dementsprechend unrealis­ tisch lange Beladungsstrecken erforderlich sind.

Der zweite Weg, unkontrollierte Nachbeladung dadurch zu ver­ meiden, daß die zur gewünschten Beladung erforderliche Gas­ menge exakt bemessen wird, so daß nicht mehr Gas zur Ver­ fügung steht als die gewünschte Beladung erfordert, führt zu den gleichen vorstehend dargestellten unrealistischen Ausle­ gungsbedingungen für die Beladungsstrecke.

Bei den beiden diskutierten Fällen kann jeweils davon ausge­ gangen werden, daß der Stoffaustausch zwischen Gas und Flüs­ sigkeit durch Dispergieren und Mischen der Gasblasen in der Flüssigkeit intensiviert wird.

Es ist eine Vorrichtung zur Belüftung von Bierwürze bekannt, die die mit Sauerstoff anzureichernde Würze mit Luft beauf­ schlagt, die in einem definierten Überangebot und in Ab­ hängigkeit von der Durchflußleistung der Würze zugeführt wird. Da die Beladungsstrecke eine bestimmte Länge aufweist, und der Beladungsdruck über ein am Ende der Beladungsstrecke angeordnetes Druckhalteventil einstellbar ist, ist in der be­ kannten Vorrichtung am Ende der Beladungsstrecke bei einer nicht allzu großen Schwankungsbreite der Durchflußleistung der Bierwürze eine vorausbestimmbare, reproduzierbare Endbe­ ladung erreichbar. Da jedoch, wie vorstehend erwähnt, die Luft im Überschuß zugegeben wurde, verläßt die Bierwürze die Beladungsstrecke mit ungelösten Luftblasen. Diese Luftblasen weisen zwar gegenüber ihrer Ausgangszusammensetzung einen verminderten Sauerstoffanteil auf, da Bierwürze Sauerstoff in höherem Maße löst als es der Luftzusammensetzung entspricht, jedoch reicht der in den ungelösten Luftblasen verbleibende Sauerstoff aus, um in einer hinter der Beladungsstrecke gege­ benenfalls vorhandenen Rohrleitung eine unkontrollierbare Nachbeladung zu bewirken. Derartige nachgeordnete Rohr­ leitungsabschnitte oder Tanks sind jedoch in der Praxis die Regel, so daß dort aufgrund des in der Flüssigkeit enthal­ tenen Sauerstoffdepots mit einer weiteren Anreicherung der Würze durch Sauerstoff gerechnet werden muß. Bei der bekann­ ten Vorrichtung wird zwar die der Bierwürze zuzuführende Luftmenge in Abhängigkeit von der Durchflußleistung der Bier­ würze geregelt; signifikante Schwankungen der Durchfluß­ leistungen, die in der volumenkonstanten Beladungsstrecke eine Veränderung der Verweilzeit der Flüssigkeit bewirken und damit den Stoffaustauschvorgang entscheidend beeinflussen, werden allerdings in das Regelgeschehen nicht mit einbezogen. Eine Erhöhung der Durchflußleistung bedingt eine Verkürzung der Verweilzeit der Flüssigkeit innerhalb der Beladungs­ strecke. Dies hat eine geringere Endbeladung der Flüssigkeit zur Folge, obgleich die zugeführte Luftmenge proportional zum Anstieg der Durchflußleistung der Bierwürze verändert wurde. Eine Verringerung der Durchflußleistung der Würze hingegen ergibt eine höhere Endbeladung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unkontrollierte Nachbeladung der Flüssigkeit mit Gas generell und im besonderen bei Schwankungen des Flüssigkeitsdurch­ satzes zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch die Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 4. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 5 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen An­ spruchen 6 bis 8 beschrieben. In Anspruch 9 ist eine vorteil­ hafte Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren trägt zum einen der Tatsache Rechnung, daß bei Schwankungen der Durchflußleistung der Flüssigkeit deren Verweilzeit in einer der Länge und damit dem Volumen nach bestimmten Beladungsstrecke veränderlich ist. Die Begasungsrate wird daher nicht nur in Abhängigkeit von der Durchflußleistung geregelt, wie dies bereits bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist, sondern darüber hinaus auch in Abhängigkeit von der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Beladungsstrecke. Da sich mit zunehmender Durchfluß­ leistung die Verweilzeit verkürzt, was eine Verringerung der erreichbaren Endbeladung durch Verschlechterung des Stoffaus­ tausches zur Folge hat, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die­ sen Einfluß durch eine angemessene Erhöhung der Begasungsrate zu kompensieren. Die erforderliche Begasungsrate setzt sich demzufolge aus zwei Anteilen zusammen, einem durchflußab­ hängigen und einem verweil-zeitabhängigen Anteil.

Im Hinblick auf realistische Auslegungsbedingungen für die Beladungsstrecke arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren mit einer variablen Begasungsrate, die der zu begasenden Flussig­ keit das Gas im Überangebot zuführt. Damit nun keine unkon­ trollierte Nachbeladung der Flüssigkeit eintritt, ist er­ findungsgemäß weiterhin vorgesehen, den Beladungsvorgang am Ende der Beladungsstrecke durch Koaleszenz der nicht gelösten Gasblasen im wesentlichen zu beenden. Die Erfindung macht in diesem Punkt von der Erkenntnis Gebrauch, daß der Stoffüber­ gang neben dem stoffspezifischen Stoffübergangkoeffizienten wesentlich von der sogenannten spezifischen Austauschfläche bestimmt wird. Je größer diese spezifische Austauschfläche ist, d. h. je fein verteilter die Gasblasen in die Flüssigkeit dispergiert und mit dieser vermischt werden, um so besser ge­ staltet sich der Stoffübergang. Die gegenteilige Maßnahme, die Koaleszenz, d. h. die Zusammenführung und der Zusammen­ schluß von kleinen Luftblasen zu großen verschlechtert demge­ genüber den Stoffübergang. Dabei unterstützen naturgesetz­ liche Gegebenheiten, insbesondere thermodynamische, den Vor­ gang der Koaleszenz. Die feine Verteilung von Luft in Flüs­ sigkeit ist thermodynamisch instabil. Die feinen Luftblasen streben danach, sich wieder zu vereinigen. Ohne besondere Maßnahmen ist die Größenverteilung der Luftblasen, beispiels­ weise in einer turbulent durchströmten Beladungsstrecke, durch das Widerspiel von Dispergieren und Koaleszenz geprägt. Für die Vereinigung zweier Luftblasen genügt aber ein Zu­ sammenstoß allein noch nicht, sondern es bedarf einer ge­ wissen Kontaktzeit, damit sich die Blasen vereinigen.

Die notwendige Kontaktzeit und die erforderliche Energie wird hierzu erfindungsgemäß bereitgestellt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sieht vor, daß die Begasungsrate derart bemessen wird, daß die angebotene Gasmenge die lösbare übersteigt, und daß die gewünschte Endbeladung mit einer signifikanten Bela­ dungsänderung erreicht wird. Dies bedeutet, daß der Bela­ dungsvorgang zu einem Zeitpunkt abgebrochen wird, an dem noch nennenswerte Beladungsänderungen stattfinden. Eine derartige Bemessungsvorschrift führt zu relativ kurzen Beladungs­ strecken, in denen ein sehr intensiver Stoffaustausch statt­ findet.

Es ist eine gesicherte Erkenntnis, daß sich die Beladungs­ änderung bei einer im Gleichstrom betriebenen Blasensäule nach einer bestimmten Austauschstrecke merklich verlangsamt. Eine Intensivierung des Stoffaustausches ist in diesem Sta­ dium in wirksamer Weise dadurch möglich, daß die Gasblasen erneut dispergiert und mit der Flüssigkeit gemischt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, den Vorgang der "Auffri­ schung" der Blasen derart vorzunehmen, daß sich der Bela­ dungsvorgang bis zur gewünschten Endbeladung über vom Zeit­ punkt und vom Ort der Begasung gesehen mindestens zwei auf­ einanderfolgende Abschnitte erstreckt, zu deren Beginn die Gasblasen jeweils innerhalb der Flüssigkeit dispergiert und gemischt werden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Gefahr der un­ kontrollierten Nachbeladung der Flüssigkeit im wesentlichen gebannt. Daher können der Beladungsstrecke Rohrleitungsab­ schnitte oder, wie dies bei der Würzebelüftung der Fall ist, ein aufrecht stehender Gärtank nachgeschaltet werden. Nachge­ schaltete Rohrleitungsabschnitte beeinflussen bei Schwan­ kungen der Durchflußleistung infolge des gegebenen Druckver­ lustes den Beladungsdruck in der Beladungsstrecke. Den gleichen Einfluß, jedoch in höherem Maße, hat ein aufrecht stehender Tank, der befüllt wird. Um den infolge der vor­ stehend genannten Randbedingungen veränderlichen Beladungs­ druck näherungsweise konstant zu halten, ist nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens vor­ gesehen, daß der Druck in der Flüssigkeit auf einen konstan­ ten Beladungsdruck geregelt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Vorrichtung am Ende der Beladungsstrecke eine Trenneinrich­ tung vor, inbesondere eine Einrichtung, in der eine Sepa­ rierung der Gasblasen von der Flüssigkeit durch Zentrifugal­ kräfte in der rotierenden Flüssigkeit erreicht wird. Es wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, die Trenneinrichtung als kreis-, wendel- oder spiralförmigen Rohrleitungsabschnitt auszubilden. Beim Durchströmen dieses Rohrleitungsabschnittes werden die Flüssigkeit und die in dieser befindlichen Gas­ blasen einem Zentrifugalfeld unterworfen. Während die Flüs­ sigkeitsteilchen aufgrund ihrer größeren Masse nach außen drängen, wandern die Gasblasen radial nach innen. Es tritt eine Separierung der Gasblasen von der Flüssigkeit ein und zwangsläufig kommen die Gasblasen miteinander in Kontakt. Da die Durchströmung der Trenneinrichtung auf den radial innen­ liegenden Strömungsbahnen in jedem Falle eine endliche Zeit­ spanne erfordern, steht für die vorgenannte Koaleszenz der Luftblasen die notwendige Kontaktzeit und durch die im Zen­ trifugalfeld wirkenden Kräfte auch die erforderliche Energie zur Verfügung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vor­ richtung gemäß der Erfindung besteht die Trenneinrichtung aus einem rotationssymmetrischen Behälter, in dessen Kopfteil die Begasungsstrecke tangential ein- und aus dessen Fußraum ein zweiter Leitungsabschnitt tangential ausmündet. Der Behälter wird dabei zweckmäßigerweise zylinderförmig ausgebildet, wo­ bei sein Durchmesser kleiner als seine Höhe ist. Innerhalb des Behälters bildet die rotierende Flüssigkeit einen Rota­ tionsparaboloiden aus, über dessen freie Oberfläche die nicht gelösten Gasblasen abgeschieden werden. Dabei überlagert sich dem Gasblasenauftrieb im Schwerefeld der Erde die Gasabschei­ dung im Zentrifugalfeld, die den erstgenannten Abscheide­ mechanismus in seiner Wirkung um ein Vielfaches übertrifft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Beladungsstrecke in Ab­ schnitte unterteilt ist, von denen jeder jeweils am Anfang eine Dispergier- und Mischeinrichtung aufweist. Durch diese Maßnahme werden die Gasblasen immer wieder "aufgefrischt", so daß sich dadurch eine Intensivierung des Stoffaustausches und eine damit verbundene Verkürzung der erforderlichen Bela­ dungsstrecke ergibt.

Darüber hinaus ist nach einer anderen Weiterbildung der Vor­ richtung gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die von einem Durchflußmesser beaufschlagte und die Begasungsrate steuernde Signalverarbeitungseinrichtung das Druckhalteventil steuert. Füllstandsänderungen in einem nachgeschalteten Tank und Schwankungen der Durchflußleistung bleiben daher ohne Wirkung auf den Beladungsdruck.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung lassen sich mit den vorgenannten Vorteilen zur definierten Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff über die Begasung mit Luft anwenden.

Nachteile des Standes der Technik, insbesondere eine unkon­ trollierte Überoxydation in der Beladungsstrecke nachgeordne­ ten Abschnitten einer Produktionsanlage werden dadurch wei­ testgehend vermieden. Im übrigen sind das vorgeschlagene Ver­ fahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung auf allen Gebieten anwendbar, auf denen eine definierte Endbeladung der Flüssigkeit mit einem zu lösenden Gas gefordert ist.

Anhand der nachfolgend kurz erläuterten Figuren der Zeichnung wird der Anmeldungsgegenstand in seinen wesentlichen Merk­ malen beispielhaft dargestellt und hinsichtlich seiner Wir­ kungsweise kurz beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung mit zwei vertikal angeordneten Abschnitten einer Beladungsstrecke;

Fig. 1a einen Auschnitt aus einer Vorrichtung gemäß der Er­ findung im Bereich der Beladungsstrecke, wobei diese aus zwei horizontal und nebeneinander angeordneten Abschnitten besteht;

Fig. 1b einen weiteren Ausschnitt aus der Vorrichtung gemäß der Erfindung im Bereich der Beladungsstrecke mit zwei horizontal und hintereinander angeordneten Abschnitten;

Fig. 2 die schematisierte Darstellung der Draufsicht einer Trenneinrichtung, die als kreis- oder wendelförmiger Rohrleitungsabschnitt ausgebildet ist;

Fig. 2a eine Trenneinrichtung ähnlich jener gemäß Fig. 2, ausgebildet als spiralförmiger Rohrleitungsabschnitt und

Fig. 2b eine weitere Trenneinrichtung, die aus einem rotationssymmetrischen Behälter besteht.

Eine Flüssigkeitsleitung (Fig. 1), bei der Würzebelüftung wäre diese die Würzeleitung zwischen einer Einrichtung zum Anstellen der Hefe und einem Gärtank, besteht aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Leitungsabschnitt 1a bzw. 1c bzw. 1d. Zwischen dem ersten und dem zweiten Lei­ tungsabschnitt 1a bzw. 1c befindet sich eine Beladungsstrecke 2, die zwei vertikale, nebeneinander angeordnete und hinter­ einander durchströmte Abschnitte I und II aufweist. Die Ver­ bindung zwischen dem senkrecht aufwärts und dem senkrecht abwärts durchströmten Abschnitt I bzw. II besorgt ein Umlenk­ teil 1b. Am Anfang jedes Abschnittes I bzw. II ist eine Dis­ pergier- und Mischeinrichtung Ia bzw. IIa vorgesehen. Die Be­ ladungsstrecke 2 beginnt an der mit A und sie endet an der mit E gekennzeichneten Stelle. Unmittelbar vor dem ersten Ab­ schnitt I der Beladungsstrecke 2 befindet sich ein Begasung- Regelventil 3, an welchem eine Gasleitung 4 angeschlossen ist. Das Begasung-Regelventil 3 ist über eine erste Signal­ leitung 10a mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 10 ver­ bunden, die wiederum Meßwerte von einem innerhalb des ersten Leitungsabschnittes 1a angeordneten Durchflußmesser 7 über eine zweite Signalleitung 10b erhält. Die Beladungsstrecke 2 mündet am Ende E unmittelbar in eine Trenneinrichtung 5. Zwischen dem zweiten und dem dritten Leitungsabschnitt 1c bzw. 1d ist ein Druckhalteventil 8 vorgesehen, welches über eine dritte Signalleitung 10c mit der Signalverarbeitungs­ einrichtung 10 verbunden ist. Der dritte Leitungsabschnitt 1d mundet in einen Behälter 9, dessen Füllstand veränderlich sein kann. Eine dem ersten Leitungsabschnitt 1a zugeordnete Pumpe 6 fördert die in der Beladungsstrecke 2 mit Gas zu be­ ladende Flüssigkeit durch das Leitungssystem bis in den Be­ hälter 9.

Die Wirkungsweise der vorgenannten Vorrichtung ist folgende:
Der Durchflußmesser 7 mißt die Durchflußleistung der von der Pumpe 6 im ersten Leitungsabschnitt 1a geförderten Flüssig­ keit. Die entsprechenden Informationen werden über die zweite Signalleitung 10b an die Signalverarbeitungseinrichtung 10 weitergeleitet, und diese steuert über die erste Signallei­ tung 10a das Begasungs-Regelventil 3. Aufgrund der Durchfluß­ leistung und der sich daraus über die vorgegebene Beladungs­ strecke 2 bestimmbaren Verweilzeit ist eine Belüftungsrate festgelegt, die in der Signalverarbeitungseinrichtung 10 hin­ terlegt ist und von dieser am Begasungs-Regelventil 3 einge­ stellt wird. Die erste Dispergier-und Mischeinrichtung Ia dispergiert und mischt die Gasblasen innerhalb der Flüssig­ keit zu Beginn des ersten Abschnittes I der Beladungsstrecke 2. Die zunächst aufwärts strömende Flüssigkeit wird durch das Umlenkteil 1b, in dem der Stoffaustausch durch Koaleszenz der Gasblasen infolge gekrümmter Strömung eher behindert als forciert wird, umgelenkt und strömt durch den zweiten Ab­ schnitt II der Beladungsstrecke 2 vertikal abwärts, wobei zu Beginn ein "Auffrischen" der Gasblasen durch die zweite Dis­ pergier- und Mischeinrichtung IIa erfolgt. Der Stoffaustausch setzt sich fort bis zum Ende E der Beladungsstrecke 2, wo die Trenneinrichtung 5 durch das in ihr erzeugte Zentrifugalfeld die nicht gelösten Gasblasen auf den innenliegenden Strö­ mungsbahnen separiert und wo es durch Koaleszenz der Gasbla­ sen zu einer Beendigung des Beladungsvorganges kommt. Schwan­ kungen der Durchflußleistung, die infolge des damit verbun­ denen Druckverlustes in der Flüssigkeitsleitung den Bela­ dungsdruck in der Beladungsstrecke 2 verändern, werden über den Durchflußmesser 7 erfaßt. Die aus den Schwankungen der Durchflußleistung resultierenden Druckänderungen werden durch das über die Signalverarbeitungseinrichtung 10 gesteuerte Druckhalteventil 8 kompensiert. Auch einer Veränderung des Gegendruckes infolge Füllstandsänderung im Behälter 9 kann im Hinblick auf ein Konstanthalten des Beladungsdruckes in der Beladungsstrecke 2 durch geeignete Ansteuerung des Druck­ halteventils 8 begegnet werden.

In Fig. 1a ist die Beladungsstrecke 2 horizontal angeordnet. Sie besteht, ebenso wie jene gemäß Fig. 1 aus zwei Abschnit­ ten I und II, die nacheinander durchströmt und nebeneinander angeordnet sind. Die Verbindung der beiden Abschnitte besorgt das Umlenkteil 1b. Anfang und Ende der Beladungstrecke 2 sind mit A bzw. E gekennzeichnet. Am Anfang eines jeden Abschnit­ tes befindet sich jeweils eine Dispergier- und Mischeinrich­ tung Ia bzw. IIa. Der Abschnitt II mündet unmittelbar in die Trenneinrichtung 5.

In Fig. 1b ist eine Beladungsstrecke 2 dargestellt, die aus zwei Abschnitten I und II besteht, die horizontal durchströmt und hintereinander angeordnet sind. Mit A und E sind wiederum Anfang und Ende der Beladungsstrecke 2 gekennzeichnet. Die Dispergier-und Mischeinrichtung Ia bzw. IIa befindet sich am Anfang des Abschnittes I bzw. II. Die Trenneinrichtung 5 ist an der gleichen Stelle wie bei der vorstehend erlauterten Ausführungsformen angeordnet.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Anwendung von zwei Abschnitten I und II der Beladungs­ strecke 2 lediglich beispielhaft ausgewählt. Es sind Be­ ladungsstrecken 2 möglich, die aus einer Vielzahl von Ab­ schnitten I bis n bestehen, wobei die einzelnen Abschnitte sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet sein können. Auch eine Verbindung von vertikal mit horizontal durchström­ ten Abschnitten in Verbindung mit den erforderlichen Umlenk­ teilen ist möglich. Die Auswahl derart ausgestalteter Bela­ dungsstrecken ist nicht zuletzt von den räumlichen Gegeben­ heiten einer Anlage, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet werden soll, abhängig.

Die Fig. 2 und 2a zeigen jeweils eine Trenneinrichtung 5 der vorstehend beschriebenen Art. Bei der Ausführungsform ge­ mäß Fig. 2 ist die Trenneinrichtung 5 als kreis- oder wen­ delförmiger Rohrleitungsabschnitt ausgebildet. Abhängig von der Lage des zweiten Abschnittes II in der Beladungsstrecke 2 und des zweiten Leitungsabschnittes 1c zueinander umfaßt die Trenneinrichtung 5 einen Umschlingungswinkel zwischen 90 und 360°. Bei wendelförmiger Ausbildung können mehrere Windungen übereinander angeordnet werden, wobei sowohl die Intensität der Abscheidung und der Koaleszens als auch die Verweilzeit im Zentrifugalfeld entscheidend vom Umschlingungswinkel ab­ hängen.

In Fig. 2a ist die Trenneinrichtung 5 als spiralförmiger Rohrleitungsabschnitt ausgebildet, wobei dieser entweder ra­ dial von außen nach innen oder in umgekehrter Richtung (in Klammern gesetzte Bezugszeichen II und Ic) durchströmt wird.

In Fig. 2b besteht die Trenneinrichtung 5 aus einem rota­ tionssymmetrisch ausgebildeten Behälter, dessen Durchmesser zweckmäßigerweise kleiner als seine Höhe ist. Die Beladungs­ strecke 2 mündet z. B. mit ihrem zweiten Abschnitt II tangen­ tial in den Kopfraum der Trenneinrichtung 5 ein, während der zweite Leitungsabschnitt Ic aus deren Bodenraum tangential ausmündet. Die Flüssigkeit bildet dabei in der Trenneinrich­ tung 5 einen sogenannten Rotationsparaboloiden aus, über des­ sen freie Oberfläche die nicht gelösten Gasblasen abgeschie­ den werden. Durch die vollständige Abtrennung nicht gelöster Gasblasen von der Flüssigkeit wird eine unkontrollierte Nach­ beladung in den der Beladungsstrecke 2 nachgeordneten Rohr­ leitungsabschnitten sicher verhindert.

Claims (10)

1. Verfahren zur definierten Beladung einer Flüssigkeit mit einem Gas mittels einer im Gleichstrom betriebenen Blasen­ säule, wobei die volumenbezogene gelöste Gasmenge bestimmt wird durch eine in ihrer Höhe veränderliche Begasungsrate, durch die Intensität des Dispergierens und Mischens der Blasen innerhalb der Flüssigkeit, durch eine eine Verweilzeit der Flüssigkeit bestimmende Länge einer Beladungsstrecke und durch den Druck der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungsrate in Abhängigkeit von der Verweilzeit gesteuert und der Beladungsvorgang an einer bestimmten Stelle des Strömungsweges der Flüssigkeit durch Koaleszenz der nicht gelösten Gasblasen im wesentlichen beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungsrate derart bemessen wird, daß die angebotene Gasmenge die lösbare übersteigt, und daß die gewünschte Endbeladung mit einer signifikanten Beladungsänderung erreicht wird.

3. Verfahren Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Beladungsvorgang bis zur gewünschten nach Endbeladung über vom Zeitpunkt und vom Ort der Begasung gesehen mindestens zwei aufeinanderfolgende Abschnitte erstreckt, zu deren Beginn die Gasblasen jeweils inner­ halb der Flüssigkeit dispergiert und gemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Flüssigkeit auf einen konstanten Beladungsdruck geregelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Beladungs­ strecke, einem dieser vorgeordneten Begasungs-Regelventil mit Mischeinrichtung, das von einem Durchflußmesser uber eine Signalverarbeitungseinrichtung gesteuert wird und einem der Beladungsstrecke nachgeordneten Druckhalte­ ventil, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Beladungsstrecke (2) eine Trenneinrich­ tung (5), insbesondere eine Einrichtung, in der eine Separierung der Gasblasen von der Flüssigkeit durch Zentrifugalkräfte in der rotierenden Flüssigkeit er­ reicht wird, vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (5) aus einem kreis-, wendel­ oder spiralförmig ausgebildeten Rohrleitungsabschnitt besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (5) aus einem rotationssymme­ trischen Behälter besteht, in dessen Kopfteil die Bega­ sungsstrecke (2) tangential ein- und aus dessen Fußraum ein zweiter Leitungsabschnitt (1c) tangential aus­ mündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladungsstrecke (2) in Abschnitte (I, II bis na) unterteilt ist, von denen jeder jeweils am Anfang eine Dispergier- und Mischeinrichtung (Ia, IIa bzw. na) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung (10) das Druck­ halteventil (8) steuert.

10. Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur definierten Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff über die Begasung mit Luft.