DE4329223C2 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Begasungsrate bei der definierten Beladung einer strömenden Flüssigkeitsmenge mit einem Gas - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Begasungsrate bei der definierten Beladung einer strömenden Flüssigkeitsmenge mit einem Gas

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Begasungsrate bei der definierten Beladung einer strö­ menden Flüssigkeitsmenge mit einem Gas nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.
Ein Verfahren und eine Anordnung der einleitend gekenn­ zeichneten Gattung finden beispielsweise Anwendung bei der definierten Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff im Zuge ihrer Belüftung. Ziel der Belüftung ist die Anrei­ cherung der Würze mit gelöstem Sauerstoff für das Zell­ wachstum und zur Aktivierung des Stoffwechsels der Hefe. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die er­ forderliche Sauerstoffkonzentration der Würze exakt ein­ gestellt werden kann, da eine Überoxydation der Würze eine Verschlechterung der Qualität des Bieres und eine überoptimale Hefevermehrung nach sich zieht.
Die Problematik der Würzebelüftung ist in der DE 39 20 472 A1 hinreichend deutlich dargestellt. Die dort am Beispiel der Beladung der Würze mit Sauerstoff auftre­ tenden Probleme und die vorgeschlagenen Maßnahmen zur Problemlösung sind auch auf andere gleichgelagerte Bega­ sungsvorgänge übertragbar.
Verkürzt dargestellt ist der zur Beladung einer strö­ menden Flüssigkeitsmenge mit einem Gas erforderliche Vo­ lumenstrom des Gases Q(G) (z. B. in Nm3/h) nach Gleichung (1) von folgenden Einflußgrößen abhängig:
Q(G) = f(p, T, Q(L),C) (1)
Die Bezeichnungen stehen für folgende Größen:
  • - p Druck an der Begasungsstelle
  • - T Temperatur der zu begasenden Flüssigkeit
  • - Q(L) zu begasender Volumenstrom der Flüssigkeit (Durchflußleistung der Flüssigkeit), z. B. in m3/Stunde
  • - C gewünschte Konzentration des Gases in der Flüs­ sigkeit bzw. volumenbezogene gelöste Gasmenge, z. B. in mg Gas/l Flüssigkeit.
Als sogenannte Begasungsrate r (z. B. in Nm3 Gas/m3 Flüs­ sigkeit), wird das Verhältnis aus dem erforderlichen Vo­ lumenstrom des Gases Q(G) zum Volumenstrom der zu bega­ senden Flüssigkeit Q(L) bezeichnet:
r = Q(G)/Q(L) (2)
Bei dem Verfahren gemäß DE 39 20 472 A1 und der Vor­ richtung zu seiner Durchführung werden der erforderliche Volumenstrom des Gases Q(G) in Abhängigkeit vom Volu­ menstrom der Flüssigkeit Q(L) gesteuert, wobei bereits berücksichtigt wird, daß Änderungen der Durchfluß­ leistung der Flüssigkeit die Intensität des Dispergie­ rens und Mischens der Blasen innerhalb der Flüssigkeit beeinflussen und die Begasungsrate r = Q(G)/Q(L) daher in der Regel von der Durchflußleistung abhängig ist. Zur Erfassung des zu begasenden Volumenstromes der Flüssig­ keit ist in der Vorrichtung ein Durchflußmesser 7 vorge­ sehen, der seine Meßwerte an eine Signalverarbeitungs- Einrichtung 10 übermittelt, die dann die erforderliche Begasungsrate über ein Begasungs-Regelventil 3 ein­ stellt. Die gewünschte Konzentration C des Sauerstoffs in der Bierwürze wird als Sollwert in der Signalverar­ beitungs-Einrichtung hinterlegt; eine temperaturab­ hängige Steuerung der Begasung ist beim bekannten Ver­ fahren nicht vorgesehen. Es wird im vorliegenden An­ wendungsfall der Würzebelüftung im Zuge der Befüllung eines stehenden zylindrokonischen Gärtanks davon ausge­ gangen, daß die zu belüftende Würze dem Tank mit einer konstanten, stets näherungsweise gleichen und bekannten Temperatur zuläuft.
Im vorgenannten Anwendungsbeispiel ändert sich der Druck der Flüssigkeit an der Begasungsstelle in Abhängigkeit vom Füllstand im Gärtank in beträchtlichem Umfang. Damit diese signifikante Druckänderung ohne Einfluß auf die Begasungsrate bleibt - eine druckabhängige Steuerung der Begasungsrate wird in der vorgeschlagenen Vorrich­ tung nicht in Betracht gezogen - ist gemäß einer Ausge­ staltung des bekannten Verfahrens vorgesehen, daß der Druck der Flüssigkeit an der Begasungsstelle auf einen konstanten Beladungsdruck geregelt wird. Dieser kon­ stante Beladungsdruck richtet sich mindestens nach dem höchstmöglichen Gegendruck in der Anordnung, der sich dann einstellt, wenn der Gärtank seinen maximalen Füll­ stand gerade erreicht.
Das bekannte Verfahren ist zwar relativ einfach, da es bei konstant gehaltenem Gegendruck die Begasungsrate r allein durchflußabhängig steuert; es ist jedoch in einem Höchstmaß energetisch ungünstig, da die gesamte zu be­ gasende Flüssigkeitsmenge über den gesamten Zeitraum der Tankbefüllung mindestens gegen den höchsten Enddruck in der Anordnung zu fördern ist. Das zum Konstanthalten des Begasungsdruckes erforderliche Druckregelventil bedeutet im Zusammenhang mit seiner notwendigen regelungstech­ nischen Peripherie nicht nur eine relativ teure Investi­ tion, es stellt auch einen an seiner Einbaustelle den Stoffaustausch beeinflussenden Eingriff in das Strö­ mungssystem dar. Einerseits wird durch Verwirbelung und Umlenkung der Strömung beim Durchgang durch das Ventil ein Nachlöseeffekt noch nicht gelöster Gasblasen bewirkt, andererseits kommt es insbesondere in extremen Drosselstellungen im Sitzbereich des Ventils infolge, Druckabsenkung zu Entbindungseffekten, so daß per saldo ein ungenau definierter Zustand hinsichtlich der tatsächli­ chen Gasbeladung eintritt bzw. nicht auszuschließen ist.
Das bekannte Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durch­ führung sind unter energetischem Gesichtspunkt vertretbar nur anwendbar in Systemen, in denen sich der Begasungsdruck auf­ grund des Betriebsverhaltens des Systems nur unwesentlich än­ dert. In diesem Falle kommt dem Druckregelventil die Aufgabe zu, den zur wirtschaftlichen Begasung erforderlichen Mindest­ druck einzustellen und zu halten. In jedem Falle wird bei dem bekannten Verfahren, so weit es mit dem höchstmöglichen Druck über die gesamte Zeitdauer der Flüssigkeitsbegasung arbeitet, das Produkt weniger geschont, als dies wünschenswert ist.
Aus der US-PS 50 61 453 ist eine Apparatur für die kontinu­ ierliche Beschickung einer Flüssigkeit mit einem Gas bekannt, bei der in einem Reaktorgefäß eine vorgelegte Flüssigkeits­ menge im wesentlichen konstant gehalten wird. Über eine Do­ sierpumpe wird dem Rührkesselreaktor Flüssigkeit zugeführt und in gleichem Maße auch abgeführt. Durch diese Maßnahme bleibt die Verweilzeit der im Rührkesselreaktor vorgelegten Flüssigkeit konstant, und damit ist auch die zur Realisierung einer bestimmten Gaskonzentration in der Flüssigkeit notwen­ dige Gasmenge eine in einer bestimmten Zeitspanne zugeführte konstante Größe. Die zuzuführende Gasmenge wird dabei über ein Durchfluß-Regelventil auf die jeweils vorliegende Ver­ weilzeit der Flüssigkeit im Rührkesselreaktor angepaßt. Die bekannte Apparatur und das mit ihr realisierte Verfahren se­ hen eine druckabhängige Steuerung der Begasung nicht vor, so daß dieser Stand der Technik hinter jenem gemäß der Druck­ schrift DE 39 20 472 A1 zurückbleibt.
Eine hinreichend befriedigende Lösung des Begasungsproblems würde erreicht, wenn die in der vorgenannten Gleichung (1) auf der rechten Seite enthaltenen Einflußgrößen p, T, Q(L) und C im Rahmen eines Regelkreises erfaßt und hinsichtlich ihres Einflusses auf die Begasungsrate r entsprechend verar­ beitet würden. Allein die Erfassung der Konzentration C des Gases in der Flüssigkeit erforderte jedoch beispielsweise bei der Würzebelüftung die Anordnung eines relativ teuren und wartungsbedürftigen Sauerstoff-Meßgerätes. Nur mit der Anord­ nung eines derartigen Meßgerätes zur Erfassung der Ist- Konzentration des gelösten Sauerstoffs wäre überhaupt der Aufbau eines Regelkreises möglich. Dieser theoretisch mögli­ che und naheliegende Lösungsansatz scheitert nicht nur an den zu tätigenden Investitionskosten für das in Frage kommende Meßgerät im Verhältnis zu jenen Investitionskosten, die der Anwender für die in Frage kommende Vorrichtung zur Belüftung von Bierwürze insgesamt zu tragen bereit ist, sondern auch die Ungenauigkeit eines derartigen Meßgerätes und, da mit Luftüberschuß gearbei­ tet wird, der die Messung gegebenfalls störende unge­ löste Sauerstoff sprechen von vornherein gegen eine der­ artige Problemlösung.
Aber auch die Erfassung von Druck p, Temperatur T und Durchfluß Q(L) im Rahmen einer Anordnung zur Steuerung der Begasungsrate r ist bereits mit erheblichem Aufwand verbunden. Zum einen sind Meßgeräte zur Erfassung der einzelnen Einflußgrößen in Verbindung mit den notwen­ digen Umformern notwendig, zum anderen ergibt sich das Problem, wie die drei Einflußgrößen p, T, Q(L) bei Vor­ gabe der Konzentration C als Sollwert überhaupt mit ver­ tretbarem Aufwand an mathematischer Soft- und Hardware verarbeitet werden können.
Die zur Realisierung der Steuerung innerhalb von Anord­ nungen zur Begasung von Flüssigkeiten üblicherweise zum Einsatz kommenden frei programmierbaren Steuerungen ver­ fügen nur über begrenzte Rechenleistungen, mit denen die komplexen mathematischen Funktionen zur lückenlosen Be­ schreibung der Stoffaustauschvorgänge gemäß Gleichung (1) nicht zu bewältigen sind. Üblicherweise versucht man, die Zusammenhänge gemäß Gleichung (1) empirisch zu ermitteln und durch mathematische Funktionen, z. B. Po­ lynome n-ten Grates, zu approximieren. Wenn dies über­ haupt gelingt, dann ist die geschlossene mathematische Lösung oft mit nicht zu tolerierenden Ungenauigkeiten verbunden. Bessere und noch rechenintensivere andere ma­ thematische Approximationen erfordern hinsichtlich ihrer Handhabung und der notwendigen Rechenleistungen einen noch größeren Aufwand, der im Zusammenhang mit der vor­ liegenden Anwendung unter ökonomischen Gesichtspunkten (Realisierung eines relativ preisgünstigen Aggregates) nicht vertretbar ist.
Gleichwohl ist es zu einer definierten Beladung einer strömenden Flüssigkeitsmenge mit einem Gas wünschens­ wert, die Begasungsrate r in Abhängigkeit vom Begasungsdruck p und vom Volumenstrom der zu begasenden Flüssigkeit Q(L) bei Vorgabe einer diskreten gewünschten Gaskonzentration C in der Flüssigkeit als Sollwert zu steuern. Eine derartige Forderung stellt gewissermaßen ein praxisrelevantes Mindesterfordernis dar, das es mit vertretbarem technischen Aufwand zu erfüllen gilt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Begasungsrate r unter energetisch günstigen und produkt­ schonenden Betriebsbedingungen mit apparativ einfachen Mit­ teln zu steuern.
Die Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch Anwendung der Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhaf­ te Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind Gegen­ stand der Ansprüche 2 bis 7. Eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Nebenanspruchs 8 realisiert, während vorteilhafte Ausge­ staltungen der vorgeschlagenen Anordnung Gegenstand der wei­ teren Unteransprüche sind.
Die energetisch günstige Lösung wird dadurch erreicht, daß der Begasungsdruck an der Begasungsstelle innerhalb festleg­ barer Grenzen veränderlich sein darf. Dies erfordert aller­ dings seine meßtechnische Erfassung und die Weiterverarbei­ tung dieser Meßinformation in ein entsprechendes, die Bega­ sungsrate r veränderndes Stellsignal. Ein wesentliches Kenn­ zeichen der erfinderischen Lösung besteht darin, daß empi­ risch gewonnene Zusammenhänge zwischen Begasungsdruck p, Vo­ lumenstrom der zu begasenden Flüssigkeit Q(L), gewünschter Gaskonzentration C und notwendiger Begasungsrate r in Form von Datensätzen D hinterlegt sind, auf die ein zeitnaher Zu­ griff erfolgt. Insbesondere können empirisch gewonnene Er­ kenntnisse über die Abhängigkeit der Begasungsrate r von den relevanten Einflußgrößen Druck p, Temperatur T, Durchflußleistung Q(L) und Kon­ zentration C, wobei sich die Begasungsrate nach den Gleichungen (1) und (2) mit
r = f(p, T, Q(L),C) (3)
darstellen läßt, nunmehr insbesondere im Hinblick auf die Druckabhängigkeit der Begasungsrate r = f(p) plan­ mäßig und unter Verzicht auf das nicht mehr notwendige Druckregelventil genutzt werden. Bei einem zwanghaften Konstanthalten des Begasungsdruckes p, wie es das be­ kannte Verfahren vorsieht, wird zumindest teilweise auf diese investitionssparenden Informationen verzichtet.
Bei den vorgenannten Datensätzen handelt es sich einer­ seits um originär gewonnene Meßwerte, andererseits er­ fordert eine feinfühlige und möglichst genaue Steuerung der Begasungsrate r eine Vielzahl von Zwischenwerten, die sich durch geeignete rechnerische Interpolation zwi­ schen den als Stützwerten fungierenden Meßwerten be­ reitstellen lassen.
Da die Begasungsrate r nunmehr zusätzlich auch in Ab­ hängigkeit vom Begasungsdruck p gesteuert wird, kommt diesem Druck, den es zu erfassen gilt, im Hinblick auf seine Weiterverarbeitung eine besondere Bedeutung im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens zu. Die Grenzen des zu erfassenden Druckbereiches lassen sich, abhängig von den zu erwartenden Änderungen des Begasungsdruckes p, die z. B. durch betriebsbedingte Änderungen, wie das Füllen eines Tanks, hervorgerufen werden, im vorhinein festlegen. Der erfaßbare Druckbereich wird in Teilbe­ reiche unterteilt, und jedem dieser Bereiche wird ein diskreter Bereichsdruck p(k) zugeordnet.
Der erfaßte Begasungsdruck p wird sodann dem nächstlie­ genden vorgegebenen diskreten Bereichsdruck p(k) zuge­ ordnet. Ein weiteres wesentliches Lösungselement der vorlie­ genden Erfindung besteht nun darin, daß eine Vielzahl von Da­ tensätzen D vorgesehen ist, auf die ein zeitnaher Zugriff er­ folgt. Jeder Datensatz D besteht jeweils aus der gewünschten Beladung der Flüssigkeit mit Gas in Form einer diskreten Gas­ konzentration C(n), dem diskreten Volumenstrom Q(Lm) bzw. der adäquaten Fließgeschwindigkeit v(m) der Flüssigkeit an der Begasungsstelle, dem Bereichsdruck p(k) und der aus den vor­ genannten Einflußgrößen C(n), Q(Lm) bzw. v(m) und p(k) je­ weils resultierenden Begasungsrate r.
Neben einer geeigneten Abstufung der als Eingangsgrößen fun­ gierenden Einflußgrößen Bereichsdruck p(k) und Gaskonzentra­ tion C(n) in Form diskreter Werte muß auch der erfaßte Volu­ menstrom der Flüssigkeit Q(L) in Form diskreter vorgegebener Werte in die Datensätze Eingang finden. Dies geschieht da­ durch, daß der Volumenstrom der Flüssigkeit Q(L) zunächst er­ faßt und einem nächstliegenden diskreten Wert Q(Lm) im Rahmen eines eine Vielzahl diskreter Werte aufnehmenden erfaßbaren Bereichs zugeordnet wird.
Die für eine hinreichend genaue Steuerung der Begasungsrate r erforderliche Abstufung der Eingangsgrößen p, Q(L), C in dis­ krete Werte führt zu einer Anzahl von Datensätzen D, die im Rahmen der üblicherweise zur Verfügung stehenden Steuerungen einerseits noch speicherbar und andererseits auch noch im er­ forderlichen zeitnahen Zugriff zu handhaben sind. Mit der ta­ bellarischen Hinterlegung geeigneter und den Steuerungserfor­ dernissen angepaßter Datensätze gelingt es nunmehr, das vor­ liegende Begasungsproblem sowohl in Abhängigkeit vom Volumen­ strom der zu begasenden Flüssigkeit Q(L) als auch in Abhän­ gigkeit von deren Druck p an der Begasungsstelle, der sich in festlegbaren Grenzen betriebsbedingt ändern darf, zu steuern.
Zur Generierung der Datensätze D hat es sich als zweck­ mäßig herausgestellt, wie dies eine vorteilhafte Aus­ gestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Er­ findung vorsieht, den zwischen den festgelegten Grenzen befindlichen Bereich des Druckes p in eine Anzahl k Teilbereiche zu unterteilen und diesen den jeweiligen repräsentativen Bereichsdruck p(k) zuzuordnen. Darüber hinaus wird ein erfaßbarer Bereich des Volumenstromes der Flüssigkeit Q(L) durch eine Anzahl m diskrete Volu­ menströme Q(Lm) oder adäquate Fließgeschwindigkeiten v(m) unterteilt, und dem erfaßten Volumenstrom der Flüs­ sigkeit Q(L) wird sodann gemäß der Erfindung jeweils der nächstliegende vorgegebene diskrete Volumenstrom Q(Lm) bzw. die Fließgeschwindigkeit v(m) zugeordnet. Mit einer vorgesehenen Anzahl n Gaskonzentrationen C(n) stehen dann, gemäß einer bevorzugten Datenstruktur, für jede Gaskonzentration C(n) eine Anzahl (k × m) Datensätze D* (D*: << C(n) : Q(Lm); p(k), r << zur Verfügung.
Die Vorgabe von Ebenen konstanter Konzentration C(n), in denen in Abhängigkeit von der Durchflußleistung Q(Lm) und dem Druck p(k) die jeweilige Begasungsrate r hin­ terlegt ist, ist deshalb von Vorteil, da die Konzen­ tration C(n) in der Regel als Sollwert vorgegeben wird und diese sich beispielsweise über die gesamte Zeitdauer der Befüllung eines Gärtanks nicht mehr ändert. Die an­ deren Einflußgrößen Q(Lm) und p(k) bestimmen dann allein den Zugriff auf die durch ein bestimmtes Wertepaar Q(Lm); p(k) festgelegte jeweilige Begasungsrate r.
Es versteht sich, daß die Daten auch so strukturiert werden können, daß in Ebenen konstanten Druckes (p(k) = konst) oder konstanter Durchflußleistung (Q(Lm) = konst) ein Zugriff auf die Begasungsrate r erfolgt. Im ersten Fall ergeben sich Datensätze D** (D**: << p(k): C(n); - Q(Lm); r <<) und im zweiten Fall erhält man Datensätze, D*** (D***: << Q(Lm): C(n); p(k); r <<).
Bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung auf die definierte Beladung von Bierwürze oder anderen Fermentationssubstraten mit Sauerstoff im Zuge ihrer Belüftung, beispielsweise im erstgenannten Falle im Vorfeld der Befüllung eines zylindrokonischen Gär­ tanks, hat es sich beispielsweise als vorteilhaft her­ ausgestellt, den Druck an der Begasungsstelle in einem Bereich zwischen 2 und 4 bar absolut zu erfassen und in k = 12 gleichgroße Teilbereiche mit Abstufungen von 0,25 bar zu unterteilen. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Fließgeschwindigkeit v(m) in einem Bereich von 1,4 bis 2,5 m/s zu erfassen und in m = 12 Abstufungen von 0,1 m/s zu unterteilen. Die als Sollwert fungierende Sauerstoffkonzentration C(n) ist im Bereich von 5 bis 12 mg 02/l in n = 15 Abstufungen von 0,5 mg 02/l unter­ teilt.
Die vorstehende Dimensionierung der Einflußgrößen p(k), v(m) und G(n) ergibt in 15 Konzentrationsebenen C(n) je­ weils (k × m) = 12 × 12 = 144 Datensätze. Insgesamt sind demzufolge in der beispielhaft ausgelegten Steuerung 2160 Datensätze zu hinterlegen und im zeitnahen Zugriff zu halten.
Abhängig von der Rechnerkapazität kann die Genauigkeit der Gasbeladung durch feinere Abstufungen in und zwi­ schen den Datenebenen erhöht werden, falls dies erfor­ derlich ist, aber nur insoweit, wie er Gesamtfehler des Systems dies sinnvollerweise zuläßt.
Eine wirtschaftliche Begasung erfordert in der Regel ei­ nen Mindestdruck p(Min) der Flüssigkeit an der Bega­ sungsstelle. In Anwendungsfällen, wo dieser erforder­ liche Mindestdruck nicht allein durch den Betrieb der Gesamtanlage von vornherein gegeben ist, kann er plan­ mäßig erzeugt werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht vor, daß der Mindestdruck p(Min) erforderlichenfalls durch stromab­ wärts wahlweise zu erzeugende Druckverluste p(vB1) in der strömenden Flüssigkeit eingestellt wird, und daß bei betriebsbedingten Änderungen des Druckes p über die Druckverluste p(vB1) hinaus letztere nicht mehr erzeugt werden. Die vorgeschlagene verfahrenstechnische Maßnahme erlaubt es, betriebsbedingte Änderungen des Druckes p anstelle der planmäßig herbeigeführten Druckverluste p(vB1) zur Sicherstellung des Mindestdruckes p(Min) her­ anzuziehen und somit die Anordnung zur Begasung energe­ tisch günstig, produktschonend und mit einem Kosten­ vorteil zu betreiben. Wenn der Mindestdruck p(Min) al­ lein durch Inanspruchnahme betriebsbedingter Änderungen des Druckes p relativ schnell erreicht wird und der bis zu diesem Zeitpunkt begaste Flüssigkeitsanteil, bezogen auf die gesamte zu begasende Flüssigkeitsmenge, eine zu vernachlässigende Rolle spielt, kann die planmäßige Her­ beiführung von Druckverlusten p(vB1) unterbleiben. Bei Erreichen des Mindestdruckes p(Min) wird sodann, wie vorstehend vorgeschlagen, weiterverfahren.
Die energiesparenden Maßnahmen lassen sich, wie dies darüber hinaus vorgeschlagen wird, durch stufenweise oder kontinuierliche Veränderung der Druckverluste p(vB1) optimieren. Die kontinuierliche Veränderung der Druckverluste erfordert, vom apparativen Aufwand her gesehen, Maßnahmen, die mit denen bei der bekannten An­ ordnung im Zusammenhang mit dem Druckregelventil ver­ gleichbar sind. Allerdings wird der Stand der Technik unter energetischen Gesichtspunkten und hinsichtlich schonender Produktbehandlung verbessert.
Für den Fall, daß die betriebsbedingten Änderungen des Begasungsdruckes p eindeutig prognostiziert werden kön­ nen (wie beispielsweise bei der Befüllung eines Gärtanks bei bekannter Fülleistung, wobei letztere der meßtech­ nisch erfaßten Durchflußleistung Q(L) der vorgeschal­ teten Würzebelüftung entspricht) ist das vorgeschlagene Verfahren gemäß der Erfindung, wie dies eine weitere Ausgestaltung vorsieht, auch ohne Druckmessung, allein durch Erfassung des Volumenstromes der Flüssigkeit Q(L), erfolgreich anwendbar. Die meßtechnische Erfassung des Begasungsdruckes p wird dann durch dessen prognostizier­ ten Verlauf ersetzt.
Bei zahlreichen Begasungsproblemen darf der Temperatur­ einfluß nicht unberücksichtigt bleiben. So wird bei­ spielsweise bei der Bierherstellung angestrebt, die in einem teilweise befüllten Gärtank bereits gärende und gegenüber ihrem Zustand bei der Befüllung erwärmte Würze im Zuge der weiteren Befüllung des Tanks nicht durch nachfolgende Würze abzukühlen. Um dies zu verhindern, wird die Temperatur der nachfolgenden Würze entsprechend erhöht. Diese Temperaturerhöhung muß dann allerdings bei der Begasung dieser Würze berücksichtigt werden (r = f(T)). Hierzu wird diese, unter Beibehaltung der vorstehend vorgeschlagenen verfahrenstechnischen Maß­ nahmen gemäß der Erfindung, zusätzlich in Abhängigkeit von diskreten Temperaturen T(i) gesteuert. Die Anzahl der zu hinterlegenden Datensätze D (D*; D** oder D***) wächst dann zwangsläufig multiplikativ mit der vorge­ sehenen Anzahl i der diskreten Temperaturen T(i).
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zur Steuerung der Begasungerate r, die unter anderem eine einem Mischer nachgeordnete Drosseleinrichtung und einen dem Mischer vorgeordneten Durchflußmesser mit Umformer zur Bestimmung von Volumen oder Masse der Flüssigkeits­ strömung aufweist, zwischen der Drosseleinrichtung und dem Mischer mit einem Druckmesser mit Umformer auszu­ statten, wobei der Durchflußmesser und der Druckmesser mit einer eine Datenverarbeitungs-Einrichtung und einen Datenspeicher aufweisenden Steuereinrichtung verbunden sind. Dabei sind im Datenspeicher die zur Steuerung erforder­ lichen Datensätze D abgelegt, wobei sich letztere in Abhän­ gigkeit von den Eingangsgrößen C(n), Q(Lm) bzw. v(m) und p(k) im Zugriff der Datenverarbeitungs-Einrichtung befinden und die Steuereinrichtung auf den jeweils in Frage kommenden Da­ tensatz zugreift und die erforderliche Begasungsrate r an der Begasungsstelle I einstellt.
Der Verzicht auf wahlweise erzeugte Druckverluste p(vB1) und deren Substitution durch betriebsbedingte Änderungen des Druckes p zur Sicherstellung des für die Begasung erforderli­ chen Mindestdruckes p(Min) gelingt nach einer vorgeschlagenen Anordnung gemäß der Erfindung dadurch, daß die Drosselein­ richtung als Scheibenventil ausgebildet ist, das in seiner Schließstellung wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweist. Der gleiche Zweck wird aber auch, wie dies ebenfalls vorge­ schlagen wird, mit einem Hubventil erreicht, das beispiels­ weise über einen Stufenantrieb wenigstens eine diskrete Zwi­ schenstellung mit einem gegenüber der Offenstellung reduzier­ ten Durchtrittsquerschnitt aufweist.
Eine feinfühlige Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen im Hinblick auf eine energetisch noch günstigere Ausgestal­ tung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung ge­ lingt, wie dies weitere Anordnungen vorsehen, indem der Durchtrittsquerschnitt der Durchtrittsöffnung bzw. der der Zwischenstellung zugeordnete Durchtrittsquerschnitt der Dros­ seleinrichtung stufenweise (beispielsweise mehrere diskrete Zwischenstellungen bei dem mit Stufenantrieb ausgestatteten Hubventil oder bei einem Schlauchventil) oder kontinuierlich (beispielsweise Schlauchventil mit einem von außen druckmit­ telbeaufschlagten Schlauchkörper) veränderbar ausgebildet ist.
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgen an Hand der Fi­ guren der Zeichnung im Rahmen einer beispielhaft ausgewählten Anordnung zur Steuerung der definierten
Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff im Zuge ihrer Belüftung dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Steuerung der definierten Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff im Zuge ihrer Belüftung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des Begasungsdruckes p in Abhängigkeit vom Füllvolumen V des der Be­ gasungsanordnung nachgeordneten Gärtanks, wobei die Druckverhältnisse der bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 jenen gegenübergestellt sind, wie sie mit der vorgeschlagenen Anordnung gemäß Fig. 3 zu realisieren sind;
Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und
Fig. 4 eine schematische und vereinfachte Darstellung der in der Steuerung gemäß Fig. 3 hinterlegten bevorzugten Struktur der Datensätze D* zur Rea­ lisierung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung.
Eine Flüssigkeitsleitung 3 (Fig. 1) - bei der Würzebelüf­ tung wäre dies eine einer Einrichtung zum Anstellen der Hefe nachgeschaltete Würzeleitung - nimmt einen Mischer 2 und eine als Druckregelventil ausgebildete Drossel­ einrichtung 4 auf, bevor sie in einen stehenden zylin­ drokonischen Gärtank 1 von unten her über einen Tank­ einlauf III einmündet. An einer dem Mischer 2 vorge­ ordneten Begasungsstelle I werden eine in der Leitung 3 vorliegende Flüssigkeitsströmung L und eine von außer­ halb zugeführte Gasströmung G (Volumenstrom Q(G)) zusam­ mengeführt. Ein Volumenstrom der Flüssigkeit Q(L) oder ein entsprechender Massenstrom wird über einen dem Mischer 2 vorgeordneten Durchflußmesser mit Umformer 5 gemessen; ein Druck p an der Begasungsstelle I wird näherungsweise an einer in der Leitung 3 zwischen dem Mischer 2 und dem Druckregelventil 4 vorgesehenen Druck­ meßstelle II mittels eines Druckmessers 6 angezeigt. Da­ bei ist der an der Druckmeßstelle II ermittelbare Druck p eher als jener an der Begasungsstelle I gegebene ge­ eignet, als Zustandsgröße für die mit Gas beladene Flüs­ sigkeit zu dienen.
Da der Begasungsdruck in der bekannten Anordnung ledig­ lich angezeigt, nicht jedoch in einer nicht darge­ stellten Steuerung hinsichtlich seiner Wirkung auf die erforderliche Begasungsrate r berücksichtigt werden kann, wird der Druck p an der Begasungsstelle I über das Druckregelventil 4 auf einen konstanten Druck, der we­ nigstens dem maximalen Enddruck bei vollständiger Befül­ lung des Tanks 1 mit der Maximalfüllhöhe H entspricht, geregelt.
Die vorgenannten Betriebsverhältnisse bei einer Anord­ nung nach dem Stand der Technik werden in Fig. 2, in der der Druck p an der Begasungsstelle I über dem Füll­ volumen V eines zylindrokonischen Gärtanks 1 aufgetragen ist, im Kurvenverlauf A dokumentiert. Die nachfolgenden Angaben wurden für folgende praxisrelevanten Daten des Gärtanks ermittelt:
  • - Durchmesser des Gärtanks: d = 5 m
  • - Kegelwinkel: α = 70 Grad
  • - Füllhöhe: H = 20 m
  • - Höhe des kegel­ förmigen Teiles: h(K) = 4 m
  • - Höhe des gefüllten zylindrischen Teiles: h(Z) = H - h(K) = 16 m
  • - Gasraum: 20 Prozent
Der mit der bekannten Anordnung über das Druckregel­ ventil 4 mindestens einzustellende Druck an der Bega­ sungsstelle I entspricht dem im Diagramm der Fig. 2 an­ gegebenen Druck p(Max) = 2,6 bar Überdruck, wobei sich letzterer aus dem Druckverlust p(vL) = 0,6 bar der Lei­ tung 3 zwischen der Begasungsstelle I und dem Tankein­ lauf III bei Nennförderleistung und dem füllhöhenabhän­ gigen Anteil p(H) = 2,0 bar (resultierend aus H = 20 m Füllhöhe) zusammensetzt. Die zur Füllung des Tanks 1 bis zu seiner maximalen Füllhöhe H notwendige Arbeit, d. h. auch der zum Durchsatz durch die Begasungsanordnung er­ forderliche Energieaufwand, wird durch die Fläche unter der Kurve A zwischen den Füllvolumina V(h = 0) und V(h = H) = V(Max) = 341 m3 dokumentiert.
Im Unterschied zur bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 weist die Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung (Fig. 3) anstelle des Druckmessers 6 einen Druckmesser mit Umformer 6* und an­ stelle der als Druckregelventil ausgebildeten Dros­ seleinrichtung 4 eine in der einfachsten Ausführungsform beispielsweise als Scheibenventil ausgebildete schalt­ bare Drosseleinrichtung 4* auf, die in ihrer Schließ­ stellung wenigstens eine Druchtrittsöffnung 4a* auf­ weist. Sowohl der Durchflußmesser mit Umformer 5 als auch der Druckmesser mit Umformer 6* sind über Signal­ übertragungs-Leitungen 9 bzw. 10 mit einer Steuerein­ richtung 7 verbunden, die unter anderem eine Datenver­ arbeitungs-Einrichtung 7a in Verbindung mit einem Da­ tenspeicher 7b aufnimmt. Über Signalverarbeitungs-Lei­ tungen 11 und 12 werden von der Steuereinrichtung 7 ein Dosierventil zur Bereitstellung der Gasströmung G mit ihrem Volumenstrom Q(G) bzw. die schaltbare Drosselein­ richtung 4* angesteuert.
Die Funktion der Anordnung gemäß Fig. 3 sei im Bezug auf ihre gegenüber der Anordnung nach dem Stand der Technik (Fig. 1) energetisch günstigere Betriebsweise an Hand des im Diagramm gemäß Fig. 2 dargestellten Kurven­ verlaufes B erläutert. Die Anordnung nach Fig. 3 Weise zwischen der Begasungsstelle I und dem Tankeinlauf III bei Nennförderleistung den bereits vorstehend genannten Druckverlust p(vL) = 0,6 bar auf (Fig. 2). Für den Fall, daß dieser Druckverlust beispielsweise unterhalb eines erforderlichen Mindestdruckes p(Min) liegt (diese Ver­ hältnisse sind hier gegeben), ist über die schaltbare Drosseleinrichtung 4* die Erzeugung eines Druckverlustes p(vB1) = 0,9 bar erforderlich. Dies gelingt in einer be­ sonders einfachen Anordnung durch die vorstehend er­ wähnte Durchtrittsöffnung 4a* in der vorzugsweise als Scheibenventil ausgebildeten schaltbaren Drosselein­ richtung 4*, wobei die Durchtrittsöffnung 4a* in der Schließstellung wirksam ist. Die Begasung beginnt somit bei leerem Tank V(h = 0) = 0 bei einem Druck an der Bega­ sungsstelle I mit p = p(Min) = 1,5 bar. Infolge Befül­ lung des Tanks 1 wachsen die Füllhöhe h und somit der Gegendruck p(h). Bei einem Füllvolumen V(h = h*) = ca. 125 m3 sei beispielsweise ein gegenüber dem Mindestdruck p(Min) um p(h*) erhöhter Druck gegeben, der um den mit­ tels der Drosseleinrichtung 4* in Verbindung mit der Durchtrittsöffnung 4a* erzeugten Druckverlust p(vB1) = 0,9 bar über dem Mindestdruck p(Min) liegt (p(vB1) = p(h*) = 0,9 bar). Gemäß der Erfindung ist nun vorge­ sehen, daß bei betriebsbedingten Änderungen des Druckes p über den Druckverlust p(vB1) hinaus letzterer nicht mehr erzeugt wird. Dies geschieht auf einfache Weise dadurch, daß die Drosseleinrichtung 4* in ihre Offen­ stellung überführt wird. Dadurch wird der Druck p auf den Mindestdruck P(Min) abgesenkt, so daß sich nunmehr bei der weiteren Befüllung des Tanks 1 von V(h = h*) auf V(h = H) der bekannte und allein füllstandsabhängige Druckanstieg p(h) einstellen kann (Kurve B für h < h*). Der Druck p(h*), bei dem die Druckabsenkung auf p(Min) erfolgen kann, ist allein durch den vor der Drosselein­ richtung 4* angeordneten Druckmesser 6* zu ermitteln, da die Druckverluste p(vB1) der Drosseleinrichtung in Ab­ hängigkeit vom Volumenstrom der Flüssigkeit Q(L) bekannt sind und letzterer über den Durchflußmesser 5 fortlau­ fend gemessen wird.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren notwendige Energieaufwand im Zuge der Befüllung des Tanks 1 und der Begasung der Flüssigkeitsmenge wird durch die unter der Kurve B zwischen V(h = 0) und V(h = H) befindliche Fläche dokumentiert. Es zeigt sich eine signifikante Energie­ einsparung gegenüber dem bekannten Verfahren, das in Form der Kurve A dokumentiert ist.
Werden, wie dies auch vorgeschlagen wird, die Druck­ verlust e p(vB1) stufenweise oder kontinuierlich verän­ dert, dann lassen sich die zwischen den Füllvolumina V(h = 0) und V(h = h*) erforderlichen Energiebeiträge noch weiter verringern. Im Idealfall gelingt es mit einer kontinuierlichen Veränderung der Druckverluste p(vB1) im infrage kommenden Kurvenbereich der Kurve B einen waage­ rechten Verlauf mit p = p(Min) zu realisieren (Abschnitt B*). Diese Druckführung stellt eine Verbesserung des Standes der Technik mit Mitteln dar, die den dort ange­ wendeten, vom Aufwand her gesehen, allerdings vergleich­ bar sind.
In Fig. 4 ist in fiktiver räumlicher Darstellung ver­ deutlicht, nach welcher Struktur die Datensätze D im Da­ tenspeicher 7b (vgl. Fig. 3) hinterlegt sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden drei Eingangsgrößen, der Begasungsdruck p, der erfaßte Volumenstrom der Flüs­ sigkeit Q(L) und die Begasungsrate r (vgl. Gleichung (2)), ein räumliches Koordinatensystem, in dem eine An­ zahl n Ebenen konstanter Konzentration C(n), wobei jede dieser Ebenen für eine diskrete Konzentration C(n) steht, dargestellt sind. Jeder zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß der Erfindung erforder­ liche und empirisch oder rechnerisch ermittelte Daten­ satz D manifestiert sich innerhalb der ihm zugeordneten Konzentrationsebene C(n) in Form eines Punktes P. So wird beispielsweise der in der Konzentrationsebene C(4) stellvertretend für andere markierte Punkt P durch den diskreten Volumenstrom Q(L3), einen Bereichsdruck p(2) und die daraus resultierende Begasungsrate r(P) eindeu­ tig bestimmt.
Zur Steuerung der Begasungsrate r bei der definierten Beladung einer strömenden Flüssigkeit mit einem Gas ver­ fährt nun die Steuereinrichtung wie folgt: Der Druck p an der Begasungsstelle I und der Volumenstrom der Flüs­ sigkeit Q(L) werden über den Druckmesser 6* bzw. den Durchflußmesser 5 erfaßt und an die Steuereinrichtung 7 übermittelt. Diesen Werten werden die nächstliegenden diskreten Werte, der Bereichsdruck p(k) und der diskrete Volumenstrom Q(Lm) bzw. die Fließgeschwindigkeit v(m), zugeordnet. Über die als Sollwert der Steuereinrichtung 7 vorgegebene gewünschte Konzentration C(n) sucht sich die Datenverarbeitungs-Einrichtung 7a nunmehr innerhalb der infrage kommenden Konzentrationsebene C(n) (hier C(4)) für den ermittelten diskreten Bereichsdruck p(k) (hier p(2)) und den ermittelten diskreten Volumenstrom Q(Lm) (hier Q(L3)) den passenden Punkt P, zu dem die zur Steuerung unter den gegebenen Bedingungen notwendige Begasungsrate r(P) gehört. Jeder Punkt P in der Konzen­ trationsebne C(4) ist demnach durch einen Datensatz D*, dem die Werte p(2), Q(L3) und r(P) zugeordnet sind, ein­ deutig gekennzeichnet.
Die ermittelte Begasungsrate r wird in ein geeignetes Stellsignal umgeformt und über die Signalübertragungs- Leitung 11 (Fig. 3) an das Dosierventil 8 zur Bereit­ stellung des erforderlichen Volumenstromes des Gases, Q(G) übermittelt. Jede Druck- oder Volumenstromänderung der Flüssigkeit, die zu einem neuen diskreten Bereichs­ druck p(k) bzw. einem neuen diskreten Volumenstrom Q(Lm) bzw. einer neuen diskreten Fließgeschwindigkeit v(m) führt, ergibt einen neuen Datensatz D* und somit auch eine Änderung der Begasungsrate r, aus der über Glei­ chung (2) der am Dosierventil 8 nunmehr einzustellende Volumenstrom des Gases Q(G) resultiert. Auf diese Weise können betriebsbedingte Änderungen des Druckes p an der Begasungsstelle I in festlegbaren Grenzen zugelassen und auch bei der Steuerung der Begasungsrate r berücksich­ tigt werden.
Die vorstehend am Beispiel der Würzebelüftung darge­ stellten Zusammenhänge sind sinngemäß auf die Begasung anderer strömender Flüssigkeitsmengen übertragbar. Es sind auch Anwendungen denkbar, bei denen der Begasungs­ druck über die Dauer der Begasung konstant und bekannt ist. In diesem Falle ist das vorgeschlagene Verfahren in vereinfachter Weise anwendbar, indem der Bereichsdruck p(k) beispielsweise durch manuelle Voreinstellung vor­ gegeben wird, und die im Zuge der Steuerung der Bega­ sungsrate r notwendige Auswahl des Datensatzes D dann in dieser vorgegebenen Konzentrationsebene C(n) auf einer Linie p(k) = konstant allein in Abhängigkeit vom Volu­ menstrom Q(Lm) bzw. der Fließgeschwindigkeit v(m) statt­ findet. In diesem Falle wird die erforderliche Rechen­ leistung weiter reduziert, und auch die Speicherung der Datensätze D kann auf die Auswahl der infrage kommenden Druckebene, mit Q(Lm) und C(n) als Variablen, beschränkt bleiben.

Claims (13)

1. Verfahren zur Steuerung der Begasungsrate bei der definierten Beladung einer strömenden Flüssigkeits­ menge mit einem Gas, insbesondere bei der definier­ ten Beladung von Bierwürze mit Sauerstoff im Zuge ihrer Belüftung, bei dem eine Flüssigkeits- und eine Gasströmung an einer Begasungsstelle zusammengeführt werden und die volumenbezogene gelöste Gasmenge be­ stimmt wird durch eine in ihrer Höhe veränderliche, vom Volumenstrom der Flüssigkeit gesteuerte Bega­ sungsrate, durch die Intensität des Dispergierens und Mischens der Blasen innerhalb der Flüssigkeit und durch den Druck der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet,
  • 1. daß dem erfaßten Volumenstrom der Flüssigkeit Q(L) ein entsprechender diskreter Volumenstrom Q(Lm) oder eine adäquate Fließgeschwindigkeit v(m) der Flüssigkeit zugeordnet wird,
  • 2. daß die Steuerung der Begasungsrate r in Abhängigkeit vom Druck p derart erfolgt,
  • 3. daß der Druck erfaßt und einem nächstliegenden vor­ gegebenen diskreten Bereichsdruck p(k) zugeordnet wird und
  • 4. daß eine Vielzahl von Datensätzen D vorgesehen ist, die jeweils aus
    • 1. der gewünschten Beladung der Flüssigkeit mit Gas in Form einer Gaskonzentration C(n),
    • 2. dem diskreten Volumenstrom Q(Lm) bzw. der Fließ­ geschwindigkeit v(m),
    • 3. dem Bereichsdruck p(k) und
    • 4. der aus den vorgenannten Eingangsgrößen C(n), Q(Lm) und p(k) jeweils resultierenden Begasungs­ rate r
    bestehen (D: << C(n); Q(Lm) bzw. v(m); p(k); r <<) und auf die ein zeitnaher Zugriff erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • 1. daß der zwischen den Grenzen befindliche Bereich des Druckes p in eine Anzahl k Teilbereiche unter­ teilt und diesen der jeweilige repräsentative Be­ reichsdruck p(k) zugeordnet ist,
  • 2. daß ein erfaßbarer Bereich des Volumenstromes der Flüssigkeit Q(L) durch eine Anzahl m diskrete Vo­ lumenströme Q(Lm) oder adäquate Fließgeschwindig­ keiten v(m) unterteilt ist,
  • 3. daß eine Anzahl n Gaskonzentrationen C(n) vorge­ sehen
  • 4. und daß jeder der n Gaskonzentrationen C(n) eine Anzahl (kxm) Datensätze D* (D*: << C(n): Q(Lm) bzw. v(m); p(k); r <<) zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und in Anwendung auf die definierte Beladung von Bierwürze mit Sauer­ stoff im Zuge ihrer Belüftung, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • 1. daß der Druck p in einem Bereich
    1 ≦ p ≦ 8 bar absolut, vorzugsweise
    2 ≦ p ≦ 4 bar absolut,
    erfaßt und der bevorzugte Bereich in k = 12 gleichgroße Teilbereiche mit 0,25 bar unterteilt ist (p(k) = 2; 2,25; ...3,75; 4 bar absolut),
  • 2. daß die Fließgeschwindigkeit v(m) in einem Bereich
    0,5 ≦ v(m) ≦ 3,5 m/s, vorzugsweise
    1, 4 ≦ v(m) ≦ 2,5 m/s,
    erfaßt und der bevorzugte Bereich in m = 12 Abstu­ fungen von 0,1 m/s unterteilt ist (v(m) = 1,4; 1,6; ...2,4; 2,5 m/s) und
  • 3. daß die Konzentration C(n) des Sauerstoffs in ei­ nem Bereich
    3 ≦ C(n) ≦ 15 mg 02/l, vorzugsweise
    5 ≦ C(n) ≦ 12 mg 02/l,
    in Abstufungen von 0,5 mg 02/l, im bevorzugten Be­ reich, in n = 15 Abstufungen, unterteilt ist (C(n) = 5; 5,5; ...11,5; 12 mg 02/l).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbeladung bei einem Min­ destdruck p(Min) an der Begasungsstelle erfolgt, daß der Mindestdruck p(Min) erforderlichenfalls durch stromabwärts wahlweise zu erzeugende Druckverluste p(vB1) in der strömenden Flüssigkeit eingestellt wird und daß bei betriebsbedingten Änderungen des Druckes p über die Druckverluste p(vB1) hinaus letz­ tere nicht mehr erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverluste p(vB1) stufenweise oder kon­ tinuierlich veränderbar sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei prognostizierbarem Verlauf des Begasungsdruckes p dieser Verlauf zur Steuerung der Begasungsrate r herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungsrate r zusätzlich in Abhängigkeit von diskreten Temperaturen T(i) ge­ steuert wird.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Leitung (3) für die Flüssigkeitsströmung L, einem in der Leitung (3) an­ geordneten Mischer (2) und einer letzterem nachge­ ordneten Drosseleinrichtung (4), mit einer dem Mischer (2) vorgeordneten Begasungsstelle (I) zur Einleitung der Gasströmung G und mit einem Durch­ flußmesser mit Umformer (5) zur Bestimmung von Vo­ lumen oder Masse der Flüssigkeitsströmung L, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mischer (2) und der Drosseleinrichtung (4) ein Druckmesser mit Umformer (6*) vorgesehen ist, daß der Durchflußmesser (5) und der Druckmesser (6*) mit einer eine Datenverarbei­ tungs-Einrichtung (7a) und einen Datenspeicher (7b) aufweisenden Steuereinrichtung (7) verbunden sind, daß im Datenspeicher (7b) die Datensätze D bzw. D* abgelegt sind und daß die Steuereinrichtung (7) auf den jeweils infrage kommenden Datensatz D bzw. D* zugreift und die erforderliche Begasungsrate r an der Begasungsstelle I einstellt.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (4) als Scheibenventil (4*) ausgebildet ist, das in seiner Schließstellung wenigstens eine Druchtrittsöffnung (4a*) aufweist.
10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (4) als Hubventil ausge­ bildet ist, das neben einer vollen Offenstellung we­ nigstens eine Zwischenstellung mit einem gegenüber der Offenstellung reduzierten Durchtrittsquerschnitt aufweist.
11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (4) als Schlauchventil ausgebildet ist, das neben einer vollen Offenstel­ lung wenigstens eine Zwischenstellung mit einem ge­ genüber der Offenstellung reduzierten Durchtritts­ querschnitt aufweist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt der Durchtrittsöffnung (4a*) bzw. der der Zwischenstel­ lung zugeordnete Durchtrittsquerschnitt der Drossel­ einrichtung (4) stufenweise oder kontinuierlich ver­ änderbar ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Volumenstrom der Flüssigkeit Q(L) ein Temperaturmesser mit Umformer angeordnet ist, der mit der Steuereinrichtung (7) verbünden ist.
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