B-420.26.032 [2020-10] Carbon Dioxide Measurement, Volumetric Expansion Method

Der Gehalt des Bieres an gelöstem Kohlendioxid ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Eine angemessene Kohlendioxidmenge (untergäriges Bier 0,40–0,60 GG-%, obergäriges Bier 0,40–0,80 GG-%) trägt zur Rezenz des Bieres wesentlich bei.

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Die manometrishen Methoden beruhen auf dem Henry-Dalton‘schen Gesetz, wonach bei gegebener Temperatur die Konzentration des in einer Flüssigkeit gelösten idealen Gases dem Partialdruck des Gases in der Gasphase proportional ist, sofern ein Gleichgewichtszustand besteht. Dieser Gleichgewichtszustand wird durch kräftiges Schütteln des karbonisierten Getränks erreicht. Zur Messung des Gesamtdrucks dient ein Manometer.

Bei abgefüllten karbonisierten Getränken ist jedoch neben dem Kohlendioxid immer eine gewisse Menge Luft im Flaschenhals vorhanden, wodurch der Partialdruck des Kohlendioxids verändert wird. Der „Luftgehalt“ Getränks wird bei der Gesamtdruckmessung miterfasst, d. h. die Messwerte sind, bedingt durch das Messprinzip, immer zu hoch. Für präzise Messungen des CO2-Gehalts ist der Partialdruck der Fremdgase (z. B. O2, N2) zu berücksichtigen.

Das Ergebnis wird nach der sogenannten Haffmans-Formel ermittelt:

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Aufgabenstellung/Zweck

Bestimmung der Konzentration an gelöstem Kohlendioxid in karbonisierten Getränken mittels Volumenexpansion

Anwendungsbereich

Geeignet zur Bestimmung der Konzentration an gelöstem Kohlendioxid in karbonisierten Getränken. Konzentrationsbereich 2,5 bis 6,2 g/l.

Prinzip

Das Gerät beruht auf der Mehrfachvolumen-Expansionsmethode Patent Anton Paar). Hierbei wird das Volumen der Messkammer in zwei gesonderten Schritten vergrößert und zweimal der Gleichgewichtsdruck und die Temperatur registriert und zur Berechnung herangezogen. Der wahre Kohlendioxidgehalt wird unabhängig vom Gehalt an gelösten Fremdgasen ermittelt [1, 2, 3].

Die Abbildung Luftdruckkorrektur zeigt, wie der Einfluss von gelösten Fremdgasen (Luft oder Stickstoff) auf das Messergebnis durch die Methode der mehrfachen Volumenexpansion eliminiert wird. Der CO2-Gehalt wird bei zwei verschiedenen Volumenexpansionen der Messkammer gemessen. Sind keine gelösten Fremdgase vorhanden, so sind die zwei Ergebnisse identisch, und keine Korrektur ist notwendig. Gelöste Fremdgase bewirkt, dass das Ergebnis bei größerer Volumenexpansion (2. Messung) niedriger ist als das Ergebnis bei kleinerer Volumenexpansion (1. Messung). Aus der Differenz beider Ergebnisse wird ein Korrekturwert berechnet, durch den der Einfluss des gelösten Fremdgases (Luft oder Stickstoff) auf das Messergebnis vollständig eliminiert wird.

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