SU1640613A1

SU1640613A1 - Method for determination of gas losses in the carbonation plant during the discharge of the carbonated beverage

Info

Publication number: SU1640613A1
Application number: SU884440470A
Authority: SU
Inventors: Алексей Федорович Дубинич; Сергей Симонович Ермаков; Владимир Анатольевич Кузьмин; Борис Нахманович Черняк
Original assignee: Ленинградский технологический институт холодильной промышленности
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к способам про мышленных и экспериментальных испытаний сатурационных установок и позвол ет повысить точность определени потерь газа путем прекращени процесса массообмена между газовой и жидкой фазами в напитке после его выдачи Способ заключаетс в предварительном заполнении емкости негазированной жидкостью определенного объема с образованием в емкости свободно го пространства над жидкостью которое заполн ют диоксидом углерода с парциальным давлением равным атмосферному после чего осуществл ют подачу в емкость порции газированного напитка и отбирают Изобретение относитс к способам промышленных и экспериментальных испытаний сатурационных установок Цель изобретени - повышение точности определени потерь газа сатуратором при выдаче порции газированного напитка путем прекращени процесса массообмена выделившийс при этом газ Перед вторым и последующими опытами из емкости ели, i ют жидкость в объеме равном объему посту пившего напитка в предыдущем опыте, а часть жидкости в емкости замен ют на све жую, объем которой определ ют с учетом результатов предыдущего опыта по формуле (Vxt-V C -(Ci Уд-М)/Сж где VCB объем жидкости замен емой на свежую Уж - первоначальный объем жидкости в емкости Уд - объем дозы напитка С - равно весна концентраци растворенного в жидкости газа дл данного термодинамиче ского состо ни системы газ жидкость Ci - концентраци растворенного в напитке газа до его выдачи М-масса газа выделившегос из напитка Сж - концентраци газа, растворенного в жидкости, наход щейс в емкости после проведени предыдущего опыта, и после осуществлени подачи в емкость очередной порции напитка отбирают выделившийс при этом газ Опыты продолжают до тех пор пока значени величин выделившегос из напитка газа предыдущего и последующего опытов не будет отличатьс друг от друга на величину обеспечивающую требуемую точность 1 ил 1 табл между газовой и жидкой фазами после вы дачи порции напитка Пример Подготавливают емкость с рабочей жидкостью объемом Х/ж Свободное пространство над жидкостью заполн ют диоксидом углерода с парциональным давлением , равным атмосферному (не требуетс герметизации емкости) сл с о 4 О о со The invention relates to methods for industrial and experimental testing of saturation installations and improves the accuracy of determining gas losses by stopping the mass transfer process between the gas and liquid phases in a beverage after it is dispensed. The method consists in pre-filling the container with non-carbonated liquid of a certain volume with the formation of free space in the container over the liquid which is filled with carbon dioxide with a partial pressure equal to atmospheric then carried out under The invention relates to methods for industrial and experimental testing of saturation installations. The purpose of the invention is to improve the accuracy of gas loss determination by a saturator when discharging a portion of carbonated beverage by stopping the mass exchange process. The gas released at the same time, i liquid in a volume equal to the volume of the drinker's beverage in the previous experiment, and a part of the liquid in the tank is replaced with a fresh one, the volume of which is determined taking into account the results of the previous experiment according to the formula (Vxt-V C - (Ci Ud-M) / Szh, where VCB is the volume of the liquid to be replaced with fresh Li, the initial volume of the liquid in the tank gas for a given thermodynamic state of the system gas liquid Ci - concentration of gas dissolved in a beverage before it is dispensed M-mass of gas released from a drink Cj - concentration of gas dissolved in a liquid in a container after the previous experiment and after the feed The gas released at the same time is taken into the container of the next portion of the drink. The experiments are continued until the values of the quantities of the gas released from the previous and subsequent experiments differ from each other by the amount ensuring the required accuracy of 1 or 1 table between the gas and liquid phases after the portion Example Prepare a container with a working fluid of volume X / W. The free space above the fluid is filled with carbon dioxide with a partial pressure equal to the atmospheric pressure. capacitance)

Description

Порцию газированного напитка объемом Уд с первоначальной концентрацией растворенного в напитке газа Ci подают из сатуратора в емкость с жидкостью. Из напитка часть газа, который составл ет потери , перешла в газообразное состо ние. Этот газ улавливаетс с помощью мерной бюретки, фиксируетс его объемом и рассчитываетс его масса М с помощью уравнени Менделеева-Клайлерона.A portion of a carbonated beverage with a volume of Od with the initial concentration of gas dissolved in a beverage, Ci, is supplied from the saturator to a container with liquid. From the beverage, a portion of the gas that constitutes the loss has passed to the gaseous state. This gas is captured by a measuring burette, fixed by its volume, and its mass M is calculated using the Mendeleev-Clayleron equation.

федел ют концентрацию растворенного а жидкости диоксида углерода после опыта, котора может быть рассчитана по формулеthe concentration of dissolved carbon dioxide liquid after the experiment, which can be calculated by the formula

Ci Уд-МCi Ud-M

Сж - Szh -

(1)(one)

УЖ + VA UZH + VA

Сравнивают концентрацию растворенного в жидкости диоксида углерода Сж после опыта с равновесной концентрацией С, котора вл етс табличной величиной дл данной температуры жидкости и давлени газа Ргаза. Если , это означает, что процесс массообмена между жидкой и газовой фазами прекращен и точность определени величины потерь газа сатуратором зависит только от погрешности используемых приборов. Если Сж С, на точность определени М оказывают вли ние не только используемые приборы, но и другие факторы , в том числе врем слива порции напитка, врем замеров, т.е. временной фактор. Причем точность определени величины потерь газа тем меньше, чем больше (по абсолютному значению) разность между Сж-С.The concentration of C2 carbon dioxide dissolved in a liquid after the experiment is compared with the equilibrium concentration C, which is a tabular value for a given liquid temperature and gas pressure of Rgase. If it means that the process of mass transfer between the liquid and gas phases is stopped and the accuracy of determining the gas loss by the saturator depends only on the error of the instruments used. If Cf C, the accuracy of the determination of M is influenced not only by the instruments used, but also by other factors, including the discharge time of the beverage portion, the measurement time, i.e. time factor. Moreover, the accuracy of determining the magnitude of the gas loss is the smaller, the greater (in absolute value) the difference between CG-C.

Осуществл ют повторный опыт, перед которым из емкости удал ют жидкость в объеме, равном объему поступившего напитка , а часть рабочей жидкости замен ют на свежую (не содержащую растворенного в ней газа), объем которой определ ют по уравнениюRepeated experiments are carried out before which liquid is removed from the container in a volume equal to the volume of the incoming drink, and part of the working fluid is replaced with fresh (not containing gas dissolved in it), the volume of which is determined by the equation

v -у (Уж +УД)(С1 -Уд-М ) ,. VCB -Уж --Ј-ч V-)v –y (Al + UD) (C1 –Ud-M),. VCB -Uzh --Ј-h V-)

Осуществл ют опыт, определ ют М и Сж. Если , опыт прекращают Carry out the experience, determine M and Cj. If the experience stops

На чертеже представлена схема устройства , котора реализует предлагаемый способ .The drawing shows a diagram of the device that implements the proposed method.

Устройство состоит из емкости 1 с жидкостью и свободным пространством 2 над ней. Емкость 1 содержит патрубки 3 и 4 дл подсоединени сливного трубопровода сатуратора и удалени жидкости из емкости 1. В емкости установлена бюретка А дл отбора выделившегос газа, верхн полость которой соединена трубопроводом 6 со свободным пространством 2 емкости 1. На трубопроводе 6 установлены обратные клапаны 7 и 8 и перекачивающее устройство 9, выполненное в виде (как вариант) цилиндра с поршнем. Емкость 1 соединена трубопроводом 10 с управл емым клапаном 11 с водоподвод щей магистралью 12. Патрубок 3 соединен со сливным трубопроводом 13 сатуратора 14, на котором установлен соленоидный клапан 15. Свободное пространство 2 емкости 1 соединено трубопроводом 16сThe device consists of a container 1 with a liquid and free space 2 above it. The container 1 contains nozzles 3 and 4 for connecting the drain pipe of the saturator and removing the liquid from the container 1. A burette A is installed in the container for collecting the evolved gas, the upper cavity of which is connected by pipe 6 to the free space 2 of container 1. Pipe 6 is equipped with check valves 7 and 8 and a pumping device 9, made in the form (as an option) of a cylinder with a piston. The tank 1 is connected by a pipe 10 with a controllable valve 11 to a water supply line 12. A pipe 3 is connected to a drain pipe 13 of the saturator 14, on which a solenoid valve 15 is installed. The free space 2 of the tank 1 is connected by a pipe 16c

клапаном 17с источником диоксида углерода (не показан). На емкости 1, дл оперативного определени объема жидкости в ней, установлена мерна трубка 18 (или шкала). Патрубок 4 содержит вентиль 19.valve 17 with a source of carbon dioxide (not shown). A measuring tube 18 (or a scale) is installed on the tank 1, for operatively determining the volume of fluid in it. The pipe 4 contains a valve 19.

Способ определени величины потерьMethod for determining loss

газа сатуратором при выдаче газированного напитка осуществл ют с помощью устройства следующим образом.gas saturation when dispensing carbonated beverage is carried out using the device as follows.

В исходном положении в емкости 1 находитс жидкость, поступивша из водопод- вод щей магистрали 12. Ее объем в емкости 1 составл ет Уж- Измерительна бюретка 5 заполнена жидкостью, уровень которой находитс на нулевой отметке. В свободномIn the initial position in the tank 1 there is a liquid coming from the water supply line 12. Its volume in the tank 1 is Oh. The measuring burette 5 is filled with liquid, the level of which is at the zero mark. In free

пространстве 2 емкости 1 находитс диоксид углерода.space 2 of tank 1 is carbon dioxide.

Осуществл етс выдача сатуратором 14 через открытый соленоидный клапан 15 по сливному трубопроводу 13 и патрубок 3 вA saturator 14 is dispensed through an open solenoid valve 15 via a drain pipe 13 and pipe 3 in

емкость 1 одной порции газированного напитка объемом Уд. При этом первоначальна концентраци растворенного диоксида углерода в напитке составл ет Ci. При прохождении сливного трубопровода газированный напиток частично дегазируетс , выделившийс из напитка газ в газообразном состо нии собираетс в верхней части измерительной бюретки 5, вытесн из нее часть воды. Замер ют объем поступившегоCapacity of 1 single portion of carbonated drink with a volume of Od. Here, the initial concentration of dissolved carbon dioxide in the beverage is Ci. With the passage of the discharge pipeline, the carbonated drink is partially degassed, the gas released from the drink in a gaseous state is collected in the upper part of the measuring burette 5, displacing part of the water out of it. Measure the amount of incoming

в бюретку 5 газа, а его массу М определ ют по известным уравнени м. Сж определ ют по уравнению (1).into a gas burette 5, and its mass M is determined by the known equations. Cj is determined by equation (1).

Перед повторным опытом при открытом вентиле 19 через патрубок 4 из емкости 1 удал ют жидкость в объеме УСв+Уд, Уев определ етс с помощью уравнени (2). Вентиль 19 закрывают. Включают клапан 11 и осуществл ют подачу в емкость 1 негазиро- ванной жидкости в обьеме УСв. Объем удал емой и поступаемой в емкость 1 жидкости контролируют с помощью мерной трубки 18. С помощью перекачивающего устройства 9 осуществл ют перекачивание газа из бю- ретки 5 в свободное пространство 2,а уровень жидкости в бюретке 5 устанавливаетс на нулевую отметку. Открывают клапан 17 и по трубопроводу 16 осуществл ют подпитку свободного пространства 2 диоксидом углерода . Вентиль 19 закрывают. Устройство находитс в исходном положении и готово к проведению следующего опыта.Before repeating the experiment with the valve 19 open, through the nozzle 4, liquid is removed from the tank 1 in the volume of MSV + Vd, and Vuev is determined using equation (2). The valve 19 is closed. The valve 11 is turned on and non-carbonated liquid is supplied to the container 1 in the volume of the DCW. The volume of liquid removed and delivered to the container 1 is controlled with the help of a measuring tube 18. With the help of the pumping device 9, the gas is pumped from the burette 5 to the free space 2, and the liquid level in the burette 5 is set to zero. The valve 17 is opened and the free space 2 is fed with carbon dioxide through line 16. The valve 19 is closed. The device is in the starting position and is ready for the next test.

Наличие газовой среды в свободном пространстве емкости с известным пар- циональным давлением вл етс необходимым , так как необходимо знать равновесную концентрацию газа в жидкости , при достижении которой прекращаетс массообмен между фазами.The presence of a gaseous medium in the free space of a tank with a known fractional pressure is necessary, since it is necessary to know the equilibrium concentration of gas in a liquid, upon reaching which the mass exchange between the phases ceases.

Замена части жидкости на свежую вл етс необходимой, так как перед следующим опытом требуетс снизить концентрацию растворенного в рабочей камере газа до такого уровн , чтобы следующа порци газированного напитка повысила концентрацию растворенного в жидкости компонента до равновесной. Замена только определенного объема жидкости , рассчитанного по -полученной зависимости, может обеспечить достижение .равновесной концентрации растворенного газа в жидкости, т.е. приведет к прекращению массообменного процесса.Replacing a part of the liquid with a fresh one is necessary, since before the next experiment it is necessary to reduce the concentration of gas dissolved in the working chamber to such a level that the next portion of aerated drink will increase the concentration of the component dissolved in the liquid to an equilibrium one. Replacing only a certain volume of liquid calculated by the dependences obtained can achieve an equilibrium concentration of the dissolved gas in the liquid, i.e. will lead to the termination of the mass transfer process.

Значени определ емых параметров при реализации предлагаемого способа представлены в таблице.The values of the parameters to be determined when implementing the proposed method are presented in the table.

После проведени первого опыта замер ют Удес, а масса газа, выделившегос из напитка, составл етAfter the first experiment, Udes is measured, and the mass of gas released from the drink is

Ратм УдесRatm Udes

МM

R ТRt

ИЛИOR

М рг VRec 0,2842M prg VRec 0,2842

где РГ плотность газа при давлении Р тм и температуре ,where RG gas density at a pressure of P tm and temperature,

,87 кг/м3 1,87 г/л Сж после первого опыта составл ет Ci Уд -М +СЖ, 87 kg / m3 1.87 g / l Cf after the first experiment is Ci Od -M + SJ

Сж Szh

U U

Уж + УдOh + Ud

где Сж - масса газа в жидкости в емкости до проведени опыта.where Cf is the mass of gas in the liquid in the tank before the test.

Так как после первого опыта Сж С, а Сж С, это означает, что процесс массооб- мена между фазами не прекращен, а величина М получена заниженной.Since after the first experiment Cr C, and Cr C, this means that the process of mass transfer between the phases is not terminated, and the value M is obtained underestimated.

Если бы Сж С, то необходимость в следующем опыте отпадает, так как процесс массообмена между фазами прекращен и погрешность определени М зависит только от точности используемых приборов.If Cf C, then the need for the following experiment is no longer necessary, since the process of mass transfer between the phases is terminated and the error in determining M depends only on the accuracy of the instruments used.

Перед вторым опытом определ ютBefore the second experiment, they determine

--

(Уж+Уд)с (С1(Already + Od) with (C1

СжSzh

УД .388.UD .388.

5050

т.е. необходимо в емкости заменить на свежую (негазированную) 0,388 л жидкости. При этом перед вторым опытом в жидкости в емкости находитс масса газа Сж (из услови материального баланса)those. It is necessary to replace in the tank with fresh (non-carbonated) 0.388 l of liquid. At the same time, before the second experiment in the liquid in the tank, there is a mass of gas Cg (due to material balance

..

Сж(Уж-Усв),211 Осуществл ют второй опыт, замер ют Удес. и привод т аналогичный расчет. После того, как концентраци , опыты пре5 кращают. Если Сж С после опыта, это означает, М отличаетс от абсолютной величины тем больше, чем больше Сж отличаетс от С.Cf (Al-Usv), 211 Carry out a second experiment, measure Udes. and give a similar calculation. After concentration, the experiments stop. If Cj C after the experiment, this means that M differs from the absolute value, the more, the more Cj differs from C.

Таким образом, точность определени Thus, the accuracy of determination

10 потерь газа (М) из напитка однозначно зависит (без учета точности используемых приборов ) ojr степени приближени Сж после опыта к С, чем меньше разница СЖ-С, тем более точно определена величина М;10 losses of gas (M) from the drink unambiguously depend (without taking into account the accuracy of the instruments used) ojr degree of approximation Сж after the experiment to С, the smaller the difference is СЖ-С, the more precisely the value М is determined;

15Использование предлагаемого способа15Using the proposed method

определени потерь газа сатуратором позвол ет повысить точность определени , котора теперь не зависит от многих факторов и, прежде всего, от оперативности проведе20 ни замеров. Точность измерени определ етс степенью приближени значени концентрации растворенного в рабочей жидкости газа к равновесной концентрации , чем меньше отличаютс значени Сж иdetermining the gas loss by the saturator allows for an increase in the accuracy of the determination, which is no longer dependent on many factors and, above all, on the efficiency of the measurements. The measurement accuracy is determined by the degree of approach of the concentration of the gas dissolved in the working fluid to the equilibrium concentration, the less the values of

25 С после опыта, тем точнее определена величина потерь газа сатуратором.25 C after the experiment, the more precisely the amount of gas loss by the saturator is determined.

Claims

Invention Formula

30 Method for determining tasa loss by saturator when dispensing carbonated beverage, including filling the tank with degassed liquid, feeding a gas with degassed liquid into the tank, degumming carbon dioxide and measuring its volume, draining a portion of the test liquid from the tank — and determining the concentration of dissolved carbon carbon dioxide, characterized in that, in order to improve the accuracy of determining gas losses by stopping the process of mass exchange between the gas and liquid phases, after serving a portion of drink space

5 above the degassed liquid, before supplying a carbonated beverage, is filled with carbon dioxide under atmospheric pressure, the concentration of carbon dioxide dissolved in the liquid is compared with the equilibrium, with their inequality being repeated, the portions of the liquid under study are drained from the container in a volume equal to incoming drink and some liquid in

5, the tanks are replaced with degassed one, the volume of which is determined by the formula

Vw - (Al + Ud) (C1-Od-m)

VCB UZH

R

where Vce is the volume of liquid replaced by degassed one;

Vx - the initial volume of fluid in the tank;

UL - the volume of the dose of the drink;

C is the equilibrium concentration of carbon dioxide dissolved in a liquid for a given thermodynamic state of the gas-liquid system;

Ci is the concentration of carbon dioxide dissolved in a beverage prior to its release;

M is the mass of carbon dioxide released from the beverage;

As the concentration of carbon dioxide dissolved in a liquid is reduced, the experiments are stopped when the concentration of carbon dissolved in the liquid is equal to the equilibrium concentration.

Note. TV is the temperature of the dispensed beverage;

Ratm atmospheric pressure during the experiment; Vflec is the volume of gas released from the beverage and selected by the measuring burette.

Editor M.Blanar

Compiled by A. Kubasov Tehred M. Morgental

Proofreader N. Revska