DE4322017C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration in einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration in einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit, insbe­ sondere des Kohlendioxidgehaltes eines Getränkes, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zur Bestimmung des Kohlenoxidgehaltes einer Flüssigkeit, insbesondere eines Ge­ tränkes, ist in der DE 25 14 146 C2 beschrieben. Mit der be­ kannten Vorrichtung wird erreicht, daß aus der in den Proben­ raum überführten zu analysierenden Flüssigkeit Kohlendioxid in einen vor dem eigentlichen Meßvorgang schlagartig geschaffenen Raum entbindet, wobei beim anschließenden Meßverfahren von der bekannten Tatsache Gebrauch gemacht wird, daß im Gleichge­ wichtszustand die Konzentration des in der Flüssigkeit gelö­ sten Gases dem Partialdruck des Gases in der Gasphase propor­ tional ist. Zur Durchführung des Meßvorganges wird bei der be­ kannten Vorrichtung der Probenraum über die Zulaufleitung mit der zu analysierenden Flüssigkeit ganz gefüllt, er wird mit­ tels einer Verschließvorrichtung abgeschlossen und ein Kolben wird aus einer ersten Position, in der der Probenraum ein mi­ nimales Volumen bildet, in eine zweite Position verschoben, in der der Probenraum ein maximales Volumen erreicht hat. Dabei erfolgt eine starke Entspannung der im Probenraum eingeschlos­ senen Flüssigkeit, wobei sich am Ende des Entspannungsvorgan­ ges im Raum über der Flüssigkeit ein Kohlendioxid-Partialdruck ausgebildet, der unter Berücksichtigung der Temperatur der Flüs­ sigkeit ein Maß für den Kohlendioxidgehalt der Flüssigkeit ist.

Das einleitend beschriebene Meßverfahren bezeichnet man auch als Verfahren zur manometrischen Bestimmung des Kohlendioxidge­ haltes in Getränken, wobei die Meßapparatur derart beschaffen ist, daß durch eine Einrichtung zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse der Gleichgewichtszustand zwischen der Gas- und Flüssigphase eingestellt bzw. dessen Zustandekommen dadurch forciert wird. Darüber hinaus sind Meßvorrichtungen bekannt geworden, die ebenfalls eine Entgasung der Flüssigkeit ausnutzen und hierzu Ultraschall verwenden. Bei der Elektroly­ se entstehen kleinste Sauerstoff- bzw. Wasserstoffbläschen an in der Flüssigkeit angeordneten Platinelektroden. Durch den Aufstieg der Gasbläschen in der Flüssigkeit findet ein Stoffaustausch zwischen diesen und der umgebenden Flüssigkeit statt. Der Druck in den Blasen entspricht dem Systemdruck im Probenraum. Liegt der Ausgangsdruck im Probenraum unter dem Kohlendioxid-Gleichgewichtsdruck, wird der Stoffübergang des Kohlendioxides in die Bläschen verstärkt. Die Bläschen wachsen an und steigen an die Flüssigkeitsoberfläche, wo sie zu einer Druckerhöhung in der Gasphase führen. Der Vorgang dauert an, bis der Systemdruck dem Gleichgewichtsdruck in den Blasen ent­ spricht. Die Entgasung kommt zum Stillstand. Bei dieser Metho­ de stellen die durch Elektrolyse entstehenden Bläschen die am Stoffaustausch beteiligte Gasphase dar. Da die Gasphase über der Flüssigkeit nicht in letztere eingeschlagen wird, betei­ ligt sich die Gasphase nur zu einem geringen Teil am Stoffaus­ tausch zwischen aufsteigenden Bläschen und deren Flüssig­ keitsmgebung. Zwischen der gesamten Gasphase und der Flüssig­ keit herrscht daher kein Gleichgewicht. Neben den Kohlendioxid-Molekülen diffundieren auch Fremdgas-Moleküle in die Gasbläschen, solan­ ge die Blasen nicht die Flüssigkeitsoberfläche erreicht haben oder Gleichgewichts-Partialdruck des Gases in der Blase herrscht.

Aufgrund der im Vergleich zur Kohlendioxid-Konzentration nied­ rigen Fremdgaskonzentration im Getränk baut sich der Kohlendi­ oxid-Druck in der Blase jedoch bedeutend schneller auf als der Druck der Fremdgase, so daß der sich einstellende Systemdruck annähernd dem Kohlendioxid-Gleichgewichtsdruck entspricht. Ei­ ne meßtechnische oder rechnerische Druckkorrektur ist erst bei höheren Fremdkonzentrationen nötig.

Auch beim letztgenannten Meßverfahren, das mittels einer soge­ nannten Entgasungsapparatur durchgeführt wird, führt die durch Ultraschall oder Elektrolyse hervorgerufene Entgasung der Flüssigkeit zu einem Druckaufbau im Probenraum, der der Kon­ zentration des in der Flüssigkeit gelösten Gases proportional ist.

Im Gleichgewichtszustand zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase läßt sich für jedes in der Flüssigkeit gelöste Gas (i) dessen Konzentration durch die Beziehung

c(i) = f(i,T)·p(i) (1)

beschreiben, wobei c(i) die Konzentration des in der Flüssig­ keit gelösten Gases (i), f(i,T) der jeweils bei einer bestimm­ ten Temperatur T für das gelöste Gas (i) gültige Absorptions­ koeffizient und p(i) der Partialdruck des Gases in der Gaspha­ se ist. Der Absorptionskoeffizient f(i,T) ist eine stoffspezi­ fische Größe, die mit steigender Temperatur sinkt. Obertragun­ gen auf das hier vorliegende Problem stellt somit die Tempera­ tur T neben dem Kohlendioxid-Gleichgewichtsdruck p(CO2) eine Bestimmungsgröße dar, die meßtechnisch zu erfassen ist.

Eine Entgasungsapparatur, die die Entgasung der Flüssigkeit durch Elektrolyse ausnutzt und einen Druck im Probenraum auf­ baut, ist aus der EP 0 118 964 A1 bekannt. Die dort beschrie­ bene Vorrichtung beinhaltet eine erste Kammer, die mit einem Druckmeßgerät verbindbar ist und die eine Zufuhröffnung be­ sitzt, durch welche die erste Kammer mit der zu analysierenden Flüssigkeit gefüllt werden kann. Zur Schaffung des im Zuge der Messung notwendig werdenden Entspannungsraumes ist in die er­ ste Kammer ein erster Kolben eingebaut, welcher an der Ober­ seite eine Ausnehmung in seinem Kolbenkörper besitzt und die Seitenwände der ersten Kammer berührt. Darüber hinaus ist ein zweiter Kolben in die Ausnehmung des Körpers des ersten Kol­ bens eingebaut, der die Seitenwände der Ausnehmung berührt, wobei zwischen dem Boden der Ausnehmung und dem Boden des zweiten Kolbens ein erstes Federelement vorgesehen ist. Des weiteren, sind Einrichtungen zur Bewegung des ersten Kolbens in der ersten Kammer und Einrichtungen zur Bewegung des zweiten Kolbens relativ zu dem ersten Kolben gegen die Kraft des Fede­ relementes vorgesehen.

Die bekannte Entgasungsapparatur besitzt nur eine einzige Zu­ fuhröffnung und muß daher zunächst über diese Öffnung entleert werden, bevor sie erneut zu befüllen ist. Darüber hinaus ist die gesamte Apparatur relativ komplex aufgebaut, da sie zum ei­ nen zur Befüllung und Entleerung der Kammer eines ersten Kol­ bens bedarf und darüber hinaus zur Bereitstellung des Entga­ sungsraumes ein zweiter Kolben erforderlich ist. Jeder dieser beiden Kolben ist über Dichtungsmittel gegenüber der Zylinder­ wandung, in der er verschiebbar angeordnet ist, sicher abzu­ dichten. Die bei derartigen Vorrichtungen in jedem Falle er­ forderliche Reinigung ist ebenfalls nur durch wechselweise Zu- und Abfuhr von Reinigungsmittel in die jeweiligen von den Kol­ ben einseitig begrenzten Kammern möglich. Abgesehen davon, daß die Kammern wiederholt mit Reinigungsmittel befüllt und an­ schließend auch wieder entleert werden müssen, um eine hinrei­ chend sichere Reinigung zu er­ reichen, sind derartige Kolbenanordnungen mit ihren Dichtungen und Ringspalten grundsätzlich als reinigungstechnisch proble­ matisch anzusehen.

Im Gegensatz zur Entgasungsvorrichtung gemäß EP 0 118 964 A1 kann der Probenraum der Vorrichtung gemäß DE 25 14 146 C2 im Durchlauf mit der zu analysierenden Flüssigkeit beschickt wer­ den, da er sowohl einen Flüssigkeitseinlaß als auch einen -auslaß besitzt. Allerdings ist auch diese bekannte Vorrich­ tung durch ihren relativ komplexen Aufbau (u. a. verschiebba­ rer, gedichteter, den Entspannungsraum begrenzender Kolben) reinigungstechnisch sehr problematisch.

Im Rahmen einer Vorrichtung zur Messung der Menge eines in ei­ ner Flüssigkeit eingeschlossenen Gases wurde bereits vorge­ schlagen, den Entspannungsraum durch dünne, leicht deformier­ bare Wellrohre zu begrenzen (GB 20 61 500 A). Allerdings bein­ haltet diese bekannte Vorrichtung reinigungstechnische Mängel und Risiken, so daß sie für einen Einsatz im Nahrungsmittel- und Getränkebereich nicht in Frage kommt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration in einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit zu schaffen, die in ihrem Aufbau und ihrer Handhabung einfacher und darüber hinaus reinigungs­ freundlicher als bekannte Vorrichtungen ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die vorgeschlagene Vorrichtung weist einen Probenraum mit ei­ nem festen Volumen auf, der im Durchfluß mit der zu analysie­ renden Flüssigkeit beschickt wird. Die den Probenraum begren­ zenden Wandungen sind ortsfest; verschiebliche und damit ab­ zudichtende Wandungsteile sind nicht erforderlich. Der zur Be­ reitstellung des Gasraumes notwendige Entspannungsraum ist mit einer ersten Öffnung entweder mittelbar über eine Verbindungs­ leitung oder unmittelbar an den Probenraum angeschlossen, wo­ durch das Volumen des Probenraumes ebenfalls veränderbar ist.

Die definierte Vergrößerung des Entspannungsraumes erfolgt durch Lageveränderung wenigstens einer den Entspannungsraum begrenzenden Wandung, wobei keine Manipulationen am Probenraum notwendig sind. Dabei ist diese Wandung als formveränderbare Membran ausgebildet, die unter der Einwirkung der an ihr an­ greifenden Betätigungseinrichtung zwischen zwei ausgezeichne­ ten Endlagen bewegbar ist, wobei der Entspannungsraum in der einen Endlage minimales und in der anderen maximales Volumen besitzt. Diese Lösung ist besonders reinigungsfreundlich, da hier keine verschiebbaren und damit abzudichtenden Wandungs­ teile erforderlich sind. Die definierte Veränderung des Ent­ spannungsraumes wird entweder dadurch erzielt, daß sich die Membran in den jeweiligen Endlagen gegen jeweils eine feste Begrenzung anlegt oder daß die Membran durch die ihr innewoh­ nende Eigenformgebung jeweils eine definierte Endlage ein­ nimmt.

Die Membran wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung derart ausgebildet, daß sie in ihre jeweilige Endlage durch längsdehnungsfreie Formverände­ rung mittels der Betätigungseinrichtung überführt wird. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß aus der jeweili­ gen Membranform keine auf die Membranumgebung wirkenden Rück­ stellkräfte auftreten, die die Entgasung der Flüssigkeit unter Umständen beeinflussen können.

Wird, wie dies eine andere Ausführungsform der Vorrichtung ge­ mäß der Erfindung vorsieht, der Flüssigkeitseinlaß als Pitotrohr ausgebildet und mit seiner Anströmöffnung in der Symmetrieachse einer Produktleitung angeordnet, wobei der Flüssigkeitsauslaß stromabwärts in die Produktleitung einmün­ det, so ist eine Beschickung und Befüllung des Probenraumes allein durch den dynamischen Druck der in der Produktleitung vorliegenden Strömung der Flüssigkeit gegeben. Dabei muß die Strömungsgeschwindigkeit lediglich einen Mindestwert aufwei­ sen, der sicherstellt, daß der aus der jeweiligen Strömungsge­ schwindigkeit resultierende Staudruck die bei der Befüllung des Probenraumes auftretenden Druckverluste überwindet. Falls die Vorrichtung gemäß der Erfindung in eine Produktleitung oder an einem Behälter angeordnet ist, in der bzw. in dem kei­ ne kinetische Energie einer Strömung vorliegt, sondern allein ein statischer Druck der ruhenden Flüssigkeit, so muß die Lage des Flüssigkeitsauslasses dahingehend verändert werden, daß über ihn der Probenraum beispielsweise gegen die Umgebung oder in einen Bereich niedrigeren statischen Druckes als jener im Bereich des Flüssigkeitseinlasses entlüftet werden kann. Die Befüllung des Probenraumes im Durchfluß erfolgt dann allein aufgrund des statischen Druckes am Flüssigkeitseinlaß.

Die strömungstechnisch güngstigste Anordnung von Flüssigkeits­ einlaß und -auslaß innerhalb einer Produktleitung ist dann gegeben, wenn der Flüssigkeitsauslaß als ein in Abströmrich­ tung weisendes Pitotrohr ausgebildet und ebenfalls in der Sym­ metrieachse angeordnet ist.

Zur beschleunigten Einstellung des dem jeweiligen Gleichge­ wichtsdruck des gelösten Gases im Gasraum in guter Näherung entsprechenden Systemdruckes ist nach einer weiteren vorteil­ haften Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung vor­ gesehen, daß in dem Probenraum eine Einrichtung zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse vorgesehen ist.

Eine beschleunigte Entgasung der Flüssigkeit wird alternativ mittels Ultraschall erreicht, wobei in dem Probenraum, wie dies eine weitere Ausgestaltung in der vorgeschlagenen Vor­ richtung vorsieht, eine Einrichtung zur Entgasung der Flüssig­ keit mittels Ultraschall angeordnet ist.

Falls der Entspannungsraum in einer möglichen Ausgestaltung mit seiner ersten Öffnung über die Verbindungsleitung an den Probenraum angeschlossen ist, wird seine Reinigung dadurch be­ günstigt, wenn er, wie dies eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung vorsieht, eine zweite Öffnung, welche ansteuerbar ist, aufweist. Hierdurch ist er, ebenso wie der Probenraum, im Durchfluß reinigbar.

Darüber hinaus wird nach einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgeschlagen, diese als Block auszubilden und unmittelbar an die Produktleitung anzuschlie­ ßen. In diesem Block ist der Probenraum mit seinen Verbin­ dungsleitungen zum Flüssigkeitseinlaß einerseits, seinen Ver­ bindungsleitungen zum -auslaß andererseits und seiner Verbin­ dungsleitung zur Entspannungseinrichtung angeordnet. Darüber hinaus ist er vorbereitet zur Aufnahme einer ersten und einer zweiten Verschließeinrichtung für die Verbindungsleitungen, zur Aufnahme der Entspannungseinrich­ tung, der Einrichtung zur Messung der Temperatur und des Druk­ kes und der Einrichtung zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse oder Ultraschall. Eine derartige Ausführungsform ist außerordentlich wartungsfreundlich und hinsichtlich ihrer einzelnen Funktionen leicht kontrollierbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Entspannungsraum, der in Abhängigkeit von der Stellung eines in ihm verschiebbar geführten Kolbens veränderbar und daher weniger reinigungs­ freundlich ausgebildet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Entspannungsraumes in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Entspannungsraumes in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung.

An eine Produktleitung 1 (Fig. 1) ist eine vorzugsweise in Form eines Blockes ausgebildete Probenvorrichtung 4 angeschlossen, in der ein Probenraum 5 vorgesehen ist. Letzterer verfügt über ein festes Volumen, gebildet durch ortsfeste Begrenzungswände, und er ist über eine Probenleitung 6 einerseits mit einem Flüssigkeitseinlaß 2 und andererseits mit einem -auslaß 3 ver­ bunden, wobei sich der Flüssigkeitseinlaß 2 zunächst in einer Zulaufleitung 6a fortsetzt, um über einen ersten Abschnitt 6b im Bodenbereich des Probenraumes 5 einzumünden. Zwischen der Zulaufleitung 6a und dem ersten Abschnitt 6b ist eine erste Verschließeinrichtung 8 angeordnet. Der Kopfraum des Proben­ raumes 5 mündet in einen zweiten Abschnitt 6c der Probenlei­ tung 6 aus, um über eine Ablaufleitung 6d eine Fortsetzung zum Flüssigkeitsauslaß 3 zu finden. Zwischen dem zweiten Abschnitt 6c und der Ablaufleitung 6d ist eine zweite Verschließeinrich­ tung 9 vorgesehen. Der Probenraum 5 verfügt darüber hinaus über eine Einrichtung 12 zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse oder alternativ über eine Einrichtung 13 zur Ent­ gasung der Flüssigkeit mittels Ultraschall. Die erstgenannte Einrichtung 12 greift mit ihren Elektroden 12a ein Stück in den Probenraum 5 hinein. Bei der an zweiter Stelle genannten Einrichtung 13 handelt es sich bei dem mit 13a gekennzeichne­ ten Bauteil um eine Ultraschallquelle.

Im ersten Abschnitt 6b der Probenleitung 6 ist eine Einrich­ tung 10 zur Messung der Temperatur der aus der Produktleitung 1 in den Probenraum 5 abgeleiteten und zu analysierenden Flüs­ sigkeit vorgesehen. Der Systemdruck innerhalb des Probenraumes 5 wird über eine an ihn angeschlossene Ein­ richtung 11 erfaßt. Vom ersten Abschnitt 6b der Probenleitung 6 zweigt eine Verbindungsleitung 7e ab. Sie führt zu einer er­ sten Öffnung 7f einer Entspannungseinrichtung 7. Letztere be­ steht in der hier dargestellten Ausführungsform, die im we­ sentlichen aus dem Stand der Technik bekannt ist, aus einem Entspannungsraum 7b, der in Abhängigkeit von der Stellung ei­ nes in ihm verschiebbar geführten Kolbens 7a veränderbar ist.

Auf der dem Entspannungsraum 7b abgewandten Seite des Kolbens 7a ist eine Druckmittelkammer 7c angeordnet, die über einen Druckmittelanschluß 7d mit Druckmittel, beispielsweise Preß­ luft, beaufschlagt werden kann.

Fig. 2 zeigt in einer ersten Ausführungsform eine Entspan­ nungseinrichtung 7 gemäß der Erfindung, in der der Entspan­ nungsraum 7b in Abhängigkeit von einer formveränderbaren Mem­ bran 7g definiert veränderbar ist. Vorzugsweise erfolgt die definierte Entspannungsraum-Vergrößerung durch längsdehnungs­ freie Formveränderung der Membrane 7g, beispielsweise durch Umklappen aus der einen Endlage in die andere mittels einer Betätigungseinrichtung 7h. Eine derartige Ausgestaltung der Entspannungseinrichtung 7, die mit der ersten Öffnung 7f mit­ telbar über die Verbindungsleitung 7e an den ersten Abschnitt 6b der Probenleitung 6 angeschlossen ist, wird eine einwand­ freie und problemlose Reinigung des Entspannungsraumes 7b si­ chergestellt. Falls eine zweite Öffnung 7i, welche ansteuerbar ist, vorgesehen ist, kann der Entspannungsraum 7b auch im Durchfluß gereinigt werden.

Fig. 3 zeigt in einer zweiten Ausführungsform die reinigungs­ freundlichste Ausgestaltung der Entspannungseinrichtung 7 ge­ mäß der Erfindung, wobei der durch längsdehnungsfreie Formver­ änderung der Membran gebildete Entspannungsraum 7b mit seiner ersten Öffnung 7f unmittelbar an den Probenraum 5 angrenzt. Das Umklappen und Betätigen der Membran 7g erfolgt in gleicher Weise wie bei der Ausgestaltung der Entspannungseinrichtung 7 gemäß Fig. 2. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 ist die An­ ordnung einer zweiten Öffnung 7i, welche ansteuerbar ist, nicht vonnöten, da der an den Probenraum 5 unmittelbar angren­ zende Entspannungsraum 7b quasi im Zuge der Durchflußreinigung des Probenraumes 5 ebenfalls im Durchfluß mitgereinigt wird.

Eine Einrichtung 14 zur Bereitstellung und Verteilung von Druckmittel verfügt einerseits über eine Leitung 14a für die Druckmittelzufuhr und andererseits versorgt sie über eine er­ ste, eine zweite und eine dritte Leitung 14b bzw. 14c bzw. 14d die Druckmittelkammer 7c bzw. den Antrieb der ersten Ver­ schließeinrichtung 8 bzw. jenen der zweiten Verschließeinrich­ tung 9 mit Druckmittel.

Die gesamte Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration in einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit wird über eine Meß- und Signalverarbeitungseinrichtung 15 gesteuert. Meßsignale aus der Einrichtung 10 zur Messung der Temperatur werden ihr über eine Übertragungsleitung 15a und Meßsignale aus der Einrich­ tung 11 zur Messung des Druckes werden ihr über eine Übertra­ gungsleitung 15c zugeführt. Die Einrichtung 14 zur Bereitstel­ lung und Verteilung von Druckmittel wird über eine Übertra­ gungsleitung 15d und die Einrichtung 12 oder 13 zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse bzw. Ultraschall wird über eine Übertragungsleitung 15b angesteuert.

Die Arbeitsweise der vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß der Er­ findung sei nachfolgend kurz erläutert. Die zu analysie­ rende Flüssigkeit, das Produkt P, beispielsweise ein kohlendi­ oxidhaltiges Getränk oder Bier, durchströmt die Produktleitung 1 in der durch die Pfeile gekennzeichneten Richtung. Der in einem Bereich A als Pitotrohr ausgebildete Flüssigkeitseinlaß 2 wird von der Produktströmung P beaufschlagt, wobei in ihm ein aus statischem und dynamischem Druck gebildeter Gesamt­ druck vorliegt. In einem mit B gekennzeichneten Bereich der Produktleitung 1 ist der spiegelbildlich zum Flüssigkeitsein­ laß 2 ausgebildete -auslaß 3 nur dem statischen Druck der Pro­ duktströmung P ausgesetzt, so daß der Differenzdruck zwischen Flüssigkeitseinlaß 2 und -auslaß 3 dem dynamischen Druck, d. h. dem Staudruck der Produktströmung P entspricht. Dieser Stau­ druck befördert nun aufgrund der in der Probenvorrichtung 4 gegebenen Strömungs- und Druckverhältnisse eine Probenströmung durch die Probenleitung 6, wodurch der Probenraum 5 von unten nach oben durchströmt und befüllt wird. Falls der Probenraum 5 durch eine vorangegangene Messung noch mit Flüssigkeit befüllt war, wird durch eine hinreichend lange Probennahmezeit sicher­ gestellt, daß ein vollständiger Flüssigkeitsaustausch gegeben ist. Während der Befüllung des Probenraumes 5 mit der schließ­ lich zu analysierenden Flüssigkeit erfolgt eine Messung ihrer Temperatur mittels der Einrichtung 10.

Nachdem eine hinreichende Durchspülung und vollständige Befül­ lung des Probenraumes 5 gewährleistet ist, schließen die erste und die zweite Verschließeinrichtung 8 bzw. 9. Im Probenraum 5 herrscht nun näherungsweise der statische Druck des Produkte s in der Produktleitung 1. Nunmehr wird die Betätigungseinrich­ tung 7h angesteuert (Fig. 2, Fig. 3), wodurch die Membran 7g unter dem Einfluß der in den Probenraum 5 unter Druck anste­ henden, zu analysierenden Flüssigkeit eine den Entspannungs­ raum 7b und damit den Probenraum 5 vergrößernde Abwärtsbewe­ gung vollziehen kann.

Unter der Einwirkung der Betätigungseinrichtung 7h, die an der formveränderbaren Membran 7g angreift, wird letztere zwischen zwei ausgezeichneten Endlagen bewegt, wobei der Entspannungs­ raum 7b in der einen Endlage minimale s und in der anderen ma­ ximales Volumen besitzt. In den durch die definierte Vergröße­ rung des Entspannungsraumes 7b zusätzlich geschaffenen Hohl­ raum hinein findet nun eine Entgasung der zu analysierenden Flüssigkeit statt. Diese Entgasung wird durch die einleitend beschriebene Elektrolyse mittels der Einrichtung 12 oder durch Ultraschall mittels der Einrichtung 13 beschleunigt. Es bildet sich über der zu analysierenden Flüssigkeit ein Systemdruck aus, der in guter Näherung dem Partialdruck des mit bestimmter Konzentration in der Flüssigkeit gelösten Gases entspricht. Der Systemdruck wird über die Einrichtung 11 erfaßt.

Nachdem sowohl die Informationen über die Temperatur T der zu analysierenden Flüssigkeit als auch des Partialdruckes p(i) in der Meß- und Signalverarbeitungseinrichtung 15 vorliegen, er­ rechnet diese aus diesen Informationen über die vorstehend an­ gegebene Gleichung (1) die jeweilige Gaskonzentration c(i) in der vorliegenden Flüssigkeit bzw. des gegebenen Produktes. Der stoffspezifische Absorptionskoeffizient f(i, T) beispielsweise für Bier, Mineralwasser, Limonaden, Sekt oder Wein ist der einschlägigen Fachliteratur zu entnehmen und wird in der Meß- und Signalverarbeitungseinrichtung 15 hinterlegt. Die einzel­ nen zu analysierenden Flüssigkeiten sind zweckmäßigerweise über eine Eingabetastatur der Meß- und Signalverarbeitungsein­ richtung 15 anwählbar. Die errechnete Gaskonzentration c(i) der analysierten Flüssigkeit kann in einer geeigneten Maßein­ heit über eine Anzeigevorrichtung ausgegeben und/oder über ei­ ne Datenausgabeeinrichtung ausgelesen werden.

Ein Meßzyklus setzt sich aus den Schritten "Probenraum 5 fül­ len und entspannen", "Elektrolyse", "Berechnung der Gaskonzen­ tration c(i)" und ihrer "Anzeige bzw. Protokollierung" zusam­ men.

Es ist unabdingbar, daß die Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit in be­ stimmten Zeitabständen einer Reinigung unterzogen wird. Diese Reinigung erfolgt zweckmäßigerweise im Zuge der CIP-Reinigung der Produktleitung 1 (CIP-Reinigung: cleaning in place, was soviel bedeutet wie Reinigung an Ort und Stelle). Parallel zu dieser Reinigung werden die erste und die zweite Ver­ schließeinrichtung 8 bzw. 9 geöffnet und das Reinigungsmittel nimmt seinen Weg von dem Flüssigkeitseinlaß 2 in der Produkt­ leitung 1 durch die Probenleitung 6, und zwar über die Zulauf­ leitung 6a, den ersten Abschnitt 6b, den Probenraum 5, den zweiten Abschnitt 6c und die Ablaufleitung 6d, um über den Flüssigkeitsauslaß 3 wieder in die Produktleitung 1 auszutre­ ten. Die Reinigung der Entspannungseinrichtung 7 erfolgt vor­ zugsweise durch wiederholte Betätigung der Betätigungseinrich­ tung 7h, wodurch die Membran 7g hin- und herbewegt wird und sich der Entspannungsraum 7b abwechseln mit Reinigungsmittel befüllt und von diesem entleert. Eine zwangsweise Durchspülung des Entspannungsraumes 7b wird möglich, wenn eine zweite Öff­ nung 7i vorgesehen ist, über die in der Endlage der Membran 7g, in der der Entspannungsraum 7b sein maximales Volumen auf­ weist, eine Reinigung im Durchfluß vorgenommen werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Gaskonzentration in einer Gas aufnehmenden Flüssigkeit, insbesondere des Kohlendioxidgehaltes eines Getränkes, mit einem der Aufnahme der zu analysierenden Flüssigkeit dienenden Probenraum, der über eine verschließbare Zulaufleitung mit einem Flüssigkeitseinlaß und über eine ver­ schließbare Ablaufleitung mit einem Flüssigkeitsauslaß verbunden ist, der mit Einrichtungen zur Messung des Druckes und der Temperatur der Flüssigkeit verbunden ist, wobei der Probenraum ein festes Volumen aufweist, welches um ein veränderbares Volumen eines in einer Entspannungseinrichtung vorgesehenen Entspannungsraumes definiert vergrößerbar ist, wobei die Veränderung des Volumens des Entspannungsraumes durch Lageveränderung wenigstens einer den Entspannungsraum begrenzenden Wandung mittels einer Betäti­ gungseinrichtung erfolgt und wobei der Entspannungsraum mit ei­ ner ersten Öffnung entweder mittelbar über eine Verbindungslei­ tung oder unmittelbar an den Probenraum angeschlossen ist und daher das Volumen des Probenraumes ebenfalls veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (7a; 7g) als formverän­ derbare Membran (7g) ausgebildet ist, die unter der Einwirkung der an ihr angreifenden Betätigungseinrichtung (7h) zwischen zwei ausgezeichneten Endlagen bewegbar ist, wobei der Entspan­ nungsraum (7b) in der einen Endlage minimales und in der ande­ ren maximales Volumen besitzt, daß eine definierte Änderung des Entspannungsraumvolumens entweder dadurch erzielt wird, daß sich die Membran (7g) in den jeweiligen Endlagen gegen jeweils eine feste Begrenzung anlegt oder daß die Membran durch die ihr innewohnende Eigenformbildung jeweils eine definierte Endlage einnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7g) in ihre jeweilige Endlage durch längsdehnungsfreie Formveränderung mittels der Betätigungseinrichtung (7h) über­ führt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß (2) als Pitotrohr ausgebildet und mit seiner Anströmöffnung in der Symmetrieachse einer Produktleitung (1) angeordnet ist, und daß der Flüssigkeitsauslaß (3) stromab­ wärts in die Produktleitung einmündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsauslaß (3) als ein in Abströmrichtung weisendes Pi­ totrohr ausgebildet ist und ebenfalls in der Symmetrieachse an­ geordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Probenraum (5) eine Einrichtung (12, 12a) zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Probenraum (5) eine Einrichtung (13, 13a) zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Ultraschall vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Entspannungsraum (7b) eine zweite Öffnung (7i), welche ansteuerbar ist, aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7., dadurch gekennzeichnet, daß eine als Block ausgebildete Proben­ vorrichtung (4) vorgesehen ist, daß die Probenvorrichtung (4) an eine Produktleitung (1), welche die zu analysie­ rende Flüssigkeit führt, angeschlossen ist, daß in der Probenvorrichtung (4) der Probenraum (5) mit seiner ver­ schließbaren Zulaufleitung (6a, 6b) zum Flüssigkeitseinlaß (2) einerseits, seiner verschließbaren Ablaufleitung (6c, 6d) zum Flüssigkeitsauslaß (3) andererseits und ggf. seiner Verbindungsleitung (7e) zur Entspannungseinrich­ tung (7) angeordnet ist, und daß in den Block aufnehmbar sind:

• - eine erste und eine zweite Verschließeinrichtung (8 bzw. 9) für die Zulaufleitung (6a, 6b) bzw. die Ab­ laufleitung (6c, 6d),
• - die Entspannungseinrichtung (7),
• - Einrichtungen zur Messung der Temperatur und des Druk­ kes (10 bzw. 11) sowie
• - eine Einrichtung zur Entgasung der Flüssigkeit mittels Elektrolyse (12, 12a) oder Ultraschall (13, 13a).