B-590.40.042 [2020-10] Stickstoff – Wärmeleitfähigkeitsmessung

Die Löslichkeit von Stickstoff in der Form von N2 liegt in Wasser bei 20°C und 1 bar  bei circa 20 mg/l.

Stille Getränke, wie Wasser, Säfte, Eistee etc., steigen in der Gunst der Verbraucher. Durch die fehlende oder kaum enthaltene Kohlensäure bei der Abfüllung in PET-Flaschen bleibt die Flasche instabil. Sie ist deshalb schlecht etikettierbar und nur bedingt palettier- und transportfähig. Das erschwert Produktion und logistische Planung.

Aufgabenstellung/Zweck

Bestimmung des gelösten Stickstoffs (N2) in karbonisierten und nicht karbonisierten Getränken, die mit N2 versetzt sind, mittels Wärmeleitfähigkeitsmessung

Anwendungsbereich

Geeignet zur Bestimmung der Konzentration an gelöstem Stickstoff (N2) in karbonisierten und nicht karbonisierten Getränken die mit N2 versetzt sind.

Prinzip

Mit dem gleichen Messverfahren wie die CO2-Messung mittels Wärmeleitfähigkeitsmessung wird der gelöste Stickstoff in flüssigen Medien bestimmt.

Als Spülgas wird aber CO2 eingesetzt und damit die Verschiebung der Wärmeleitfähigkeit von CO2 zu Stickstoff hin gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit wird in einer kleinen Messkammer bestimmt, die wiederum durch eine semipermeable Membran vom Messgut getrennt ist. Mit der Diffusion durch die Membran ändert sich die Wärmeleitfähigkeit in der Messkammer.

Das Gasvolumen in der Messkammer wird in Zyklen von 10–20 s vollständig ausgetauscht. Die Änderungen der Wärmeleitfähigkeit über die Zeit sind ein Maß der Diffusion von N2 durch die Membran, wodurch sich die Konzentration im Messmedium unter Berücksichtigung der Temperatur berechnen lässt.

Die Berechnung der N2‑Konzentration ergibt sich, unter Berücksichtigung der Temperatur, aus der Veränderung der Wärmeleitfähigkeit in der Messkammer. Auf diese Art kann Stickstoff auch bei Anwesenheit von CO2 gemessen werden.

Da Sauerstoff eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit hat wie Stickstoff, muss unter Umständen über den zweiten Kanal eine zusätzliche Kompensation durch­geführt werden [1].

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