Apparatur zur Belüftung von Gärflüssigkeiten. Die Erfindung betrifft eine neue und fortschrittliche Apparatur zur Belüftung von Gärflüssigkeiten. Es wird durch die Erfin dung ermöglicht; die Luft in Form -sehr feiner Bläschen in die Gärflüssigkeit zu bringen.
Für die Zwecke der Feinstbelüftung sind bereits Belüftungskörper vorgeschlagen wor den, deren Poren einen Durchmesser von 0,25 bis<I>0,40</I> ,u aufweisen. Hält man der artige, mit Rücksicht auf die Porenfeinheit ohnehin schwierig herstellbare Belüftungs körper sehr dünnwandig, so lässt sich die Luft mit einem erträglichen Aufwand an mechanischer Arbeit durch die Poren hin durchführen, aber in diesem Falle sind die Belüftungskörper -sehr- zerbrechlich.
Will man diesen letzteren Nachteil ausschalten durch höhere Wandstärken,- so entsteht ein. hoher Widerstand bei der Durchführung der Luft durch .die dickwandigen Belüftungs körper, und dementsprechend ist auch der Aufwand an mechanischer Arbeit wesentlich grösser.
Hiernach besteht die Erfindung darin, dass der Durchmesser der Poren wenig stens an der Luftaustrittsfläche kleiner als 26 ,u ist, um die Wandstärke der porösen Körper relativ zu ihrer Belastung gross hal ten zu können, ohne dass der Luftdurchtritts- widerstand übermässig gross wird, während die Oberfläche der mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden, feinporigen Körper grösser gehalten ist als ihre vertikale Pro jektion auf den darüber befindlichen Flüssig keitsspiegel.
Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Gärbottich mit einer Belüf tungsapparatur gemäss der Erfindung, Fig. 2 der zugehörige Grundriss, und die Fig. 3 bis 1.1 sind weitere Ausführungsformen der Be lüftungsapparatur.
In dem Gärbottich 2, befindet sich in einiger Entfernung über dessen Boden 8 die sogenannte Belüftungsapparatur. Sie besteht aus einzelnen, wellenlinienförmig ausgebil deten Platten 3' aus keramischem Material, bei welchem einerseits -der Durchmesser der Poren weniger als 25 ,u beträgt, während gleichzeitig die Wandstärke den auftreten den mechanischen Beanspruchungen entspre chend stark gehalten ist.
Die mit der Gär- flüssigkeit in Berührung stehende Oberfläche der Belüftungsplatten 3' ist infolge der Wellenlinienform grösser als der wagrechte Querschnitt des die Gärflüssigkeit enthalten den Bottichs -2'. Die Platten sind in einiger Entfernung über dem Boden 3 angeordnet und durch Träger 4 in der richtigen. Lage gehalten; in den so entstehenden Raum 5 führt eine -Leitung-6, durch welche unter Druck -Luft eingeführt wird.
Diese Luft nimmt dann durch die wellenlinienförmig ausgebildeten, porösen Platten ihren Weg in die Gärflüssigkeit 7 und wird -hierbei in ausserordentlich feine Bläschen zerlegt, wel che sich innerhalb der Gärflüssigkeit nicht wieder zusammenschliessen. Auch bei grö sserer Porenweite vereinigen sich die Bläschen nach ihrem Austritt aus-den Poren nicht.
Die Ursache hierfür -ist nach Ansicht des Erfinders in. elektrischen Vorgängen zu. sehen; infolge der Reibung beim Durchgang der Luft durch- die feinen Poren und die ent sprechend starken Platten werden die Luft bläschen. gleichnamig elektrisch aufgeladen und stossen sich dann innerhalb der Flüssig keit ab. Hierdurch besteht auch die Mög lichkeit, jeder in der Flüssigkeit vorhan denen Hefezelle ein Luftbläschen, in. -wel chem Sauerstoff sich befindet, darzubieten.
Neben der bereits erwähnten- Zerlegung der Luft in sehr feine Bläschen bei ihrem Eintritt in die Gärflüssigkeit ergibt sich auch eine gleichmässige Verteilung der Luft über den ganzen wagrechten Querschnitt der Gärflüssigkeit; eine genügende, gleichmässige 22 Einfuhr von Luft in Form feinster Bläs chen in die Gärflüssigkeit auch dort, wo der Querschnitt des Gärbottichs zu seiner Höhe verhältnismässig gering ist, und eine Ver hinderung des Zusammenschlusses der- fein- sten Bläschen innerhalb der Gärflüssigkeit zu grösseren Luftblasen.
Das Profil der Platten 3 kann auch an ders als wellenlinienförmig,- zum Beispiel zickzackförmig, sein.
In den Fig. 3 und 4 sind in einen Bottich zu verlegende gelochte Belüftungsröhren 8 aus -Metall dargestellt, und über diese Rohre sind ovale bezw. dreieckige Rohre 10, -aus keramischem, also feinporigem Material be stehend, aufgeschoben.
Die Oberfläche der Rohre 10 ist grösser als die horizontale Quer schnittsfläche des Gärflüssigkeitsbottichs. In Fig. 5 sind ebene, feinporige Belüftungs platten 11 zur Anwendung gebracht; um hier die Luftaustrittsfläche -dieser - Plätten grösser zu gestalten als die unmittelbar dar über befindliche horizontale Flüssigkeits- qnerschnittsfläche, besitzt der Bottich eine entsprechende Einschnürung 2'.
Bei - dem - Ausführungsbeispiel nach den Fig.6; 7 und 8 sind feinporige, aus kera mischem Material bestehende Belüftungs- körper 11 vorgesehen; welche auf Nippel 12 von Metallrohren 13, die von einem Zufüh- rungsrohr 14 abzweigen, aufgeschraubt sind. Sie besitzen verschiedene Winkelstellungen zur Horizontalen 13 und sind ausserdem in ihrer Länge verschieden.
Hierdurch ent stehen in der belüfteten Gärflüssigkeit Strö mungen bezw. Wirbelbildungen, denn der über jedem Körper herrschende Flüssigkeits druck- ist je nach deren Winkelstellung zur Horizontalen verschieden. So wird beispiels weise aus dem gleichen Körper 11', der unter einem-Winkel von 45 gegen die Horizontale geneigt -ist, mehr Luft austreten als aus dem Körper .11", bei dem. der Winkel nur etwa 43 '-- beträgt.
Bei der Ausführung der Belüftungs- apparatur nach Fig. 9 ist zur Bildung der einzelnen Belüftungsrohre ein Metallstab 15 zur Anwendung gebracht, =der eiere Anzahl von ringförmigen, sich über seine ganze Länge erstreckende Rohrstützen 16 trägt, über welche dann längere Rohrstücke 17 aus keramischem Material mit einer Porenweite von weniger als 25 ,u- aufgeschoben sind. Es ist zweckmässig, die innern Schichten der Rohrstücke 17 mit Poren von grösserem Durchmesser zu versehen als die Poren der mittleren und äussern Schichten.
Aussen sind die Poren am kleinsten; dadurch ist es mög lich, die Belüftungsrohre in grösserer Wand stärke und in grossem Durchmesser auszu führen und so ihre Oberfläche und den Be lüftungseffekt zu steigern, während der Widerstand gegen den Luft- oder Gasdurch gang herabgesetzt wird. Dabei ist es mög lich, den ganzen lichten Raum der porösen Rohre für die Luftzufuhr zu verwenden.
Bei der Ausführungsform der Belüftungs apparatur nach Fig. 10 sind gelochte Metall rohre 18 benutzt, um welche ein feinporiges Rohr 1.9 aus keramischem Material herum- gelegt- ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig.ll ist das kreisförmig gestaltete Rohr 18 ge mäss Fig. 10 durch ein im Querschnitt-wellen- linienförmiges Rohr 20 -ersetzt. Die Ausfüh rungsformen gemäss Fig.10 und 11 bieten den Vorteil, dass die feinporigen Rohre durch die Metallrohre 18 und 20 gut unterstützt und versteift werden und somit recht dünn wandig gehalten werden können, so dass auch der Widerstand der durchtretenden Luft oder Gase gering ist.
Bei den beschriebenen Belüftungsappara turen weisen die BelüftungskörperPoren auf, deren Weite von der Eintrittsseite dem Gase nach der Austrittsseite allmählich abnimmt. Hierdurch wird der Eintritt der Gase in ,die Poren -erleichtert, und es kann doch eine Zer legung derselben in feinste Bläschen statt finden. Die Feinheit der Poren an der Aus trittsseite der Gase kann so gehalten sein, - dass die Poren praktisch flüssigkeitsundurch lässig, dagegen noch gut .gasdurchlässig sind.
Auf diese Weise bieten grobporöse Form stücke in ihrer Wirkung feinporöse Filter körper, die bei grösster Haltbarkeit einen ver hältnismässig geringen Widerstand gegen den Durchgang von Gasen besitzen. Die Herstel lung solcher Filterkörper kann beispielsweise in der Weise geschehen, dass ein grobporöses Tonrohr am einen Ende verschlossen in eine Flüssigkeit getaucht wird, in welcher sich aufgeschlemmtes Filtermaterial befindet.
Verbindet man das Rohr an seinem andern Ende mit einer Vakuumleitung, so saugt die Flüssigkeit das feine Filtermaterial, welches ständig umgerührt wird, in die gröberen Po rcn des Tonrohres ein, welche sich auf diese Weise je nach der Dauer .der Saugwirkung mit feinem Filtermaterial füllen können.
An Stelle von keramischem Material kön nen auch andere Baustoffe, wie poröse Me talle, poröser Gummi oder poröses Glas, Ver wendung finden. Auch kommen Web- und Faserstoffe, insbesondere poröse Gummiweb- stoffe oder Gummifaserstoffe in Betracht., wobei durch die Wirkung der elastischen Ausdehnung des Gummis oder der Fasern derselbe Effekt entsteht wie durch die feinen Poren der keramischen oder Diafragmen- masse.
Bei allen Beispielen ist die Porenweite der Belüftungskörper kleiner als \35 ,u.
Apparatus for aerating fermentation liquids. The invention relates to a new and advanced apparatus for aeration of fermentation liquids. It is made possible by the invention; to bring the air into the fermentation liquid in the form of very fine bubbles.
For the purposes of very fine ventilation, ventilation bodies have already been proposed whose pores have a diameter of 0.25 to 0.40. If such a ventilation body is considered to be very thin-walled, which is difficult to manufacture in any case due to the fineness of the pores, the air can be passed through the pores with a bearable amount of mechanical work, but in this case the ventilation bodies are very fragile.
If one wants to eliminate this latter disadvantage through higher wall thicknesses, then a. high resistance when the air is passed through .the thick-walled ventilation body, and accordingly the amount of mechanical work required is much greater.
According to this, the invention consists in that the diameter of the pores at least at the air outlet surface is less than 26 u in order to be able to keep the wall thickness of the porous body large relative to its load without the air passage resistance becoming excessively large during the surface of the fine-pored body in contact with the liquid is kept larger than its vertical projection on the liquid above it.
In the drawing some Ausfüh are shown approximately examples of the invention. Fig. 1 is a schematic cross section through a fermentation tub with a Belüf processing apparatus according to the invention, Fig. 2 is the associated floor plan, and Figs. 3 to 1.1 are further embodiments of the Be ventilation apparatus.
The so-called ventilation apparatus is located in the fermentation tub 2 at some distance above its bottom 8. It consists of individual, wavy lines ausgebil Deten plates 3 'made of ceramic material, in which on the one hand the diameter of the pores is less than 25 u, while at the same time the wall thickness is kept correspondingly strong to the mechanical stresses occurring.
The surface of the ventilation plates 3 'that is in contact with the fermentation liquid is larger than the horizontal cross section of the vat -2' containing the fermentation liquid because of the wavy line shape. The plates are arranged at some distance above the floor 3 and by supports 4 in the correct position. Situation held; A line 6 leads into the resulting space 5 through which air is introduced under pressure.
This air then takes its way through the wavy, porous plates into the fermentation liquid 7 and is broken down into extremely fine bubbles, which do not close together again within the fermentation liquid. Even with a larger pore size, the vesicles do not unite after they exit the pores.
According to the inventor, the reason for this is in electrical processes. see; As a result of the friction when the air passes through the fine pores and the correspondingly thick plates, the air will bubble. Electrically charged with the same name and then repelled within the liquid. This also makes it possible to present an air bubble in which yeast cells are present in the liquid, in which there is oxygen.
In addition to the already mentioned decomposition of the air into very fine bubbles when it enters the fermentation liquid, there is also a uniform distribution of the air over the entire horizontal cross-section of the fermentation liquid; a sufficient, even introduction of air in the form of the finest bubbles into the fermentation liquid even where the cross-section of the fermentation vat is relatively small in relation to its height, and a prevention of the merging of the finest bubbles within the fermentation liquid to form larger air bubbles.
The profile of the plates 3 can also be other than wavy lines - for example zigzag.
3 and 4 perforated ventilation tubes 8 made of metal to be laid in a tub are shown, and over these tubes are oval bezw. triangular tubes 10, -from ceramic, so fine-pored material be standing, pushed.
The surface of the pipes 10 is larger than the horizontal cross-sectional area of the fermentation liquid tub. In Fig. 5 flat, fine-pored ventilation plates 11 are applied; In order to make the air outlet surface - this - flattening larger than the horizontal liquid cross-sectional surface immediately above it, the tub has a corresponding constriction 2 '.
In - the - embodiment of Figure 6; 7 and 8 fine-pored, made of kera mix material ventilation body 11 are provided; which are screwed onto nipples 12 of metal pipes 13 which branch off from a feed pipe 14. They have different angular positions to the horizontal 13 and are also different in length.
This ent are currents in the aerated fermentation liquid respectively. Vortex formation, because the fluid pressure prevailing over every body is different depending on its angular position to the horizontal. For example, more air will emerge from the same body 11 ', which is inclined at an angle of 45 to the horizontal, than from the body 11 ", in which the angle is only about 43'.
In the design of the ventilation apparatus according to FIG. 9, a metal rod 15 is used to form the individual ventilation tubes, = carrying a number of annular tube supports 16 extending over its entire length, over which longer tube pieces 17 made of ceramic material with a pore size of less than 25, u- are postponed. It is useful to provide the inner layers of the pipe sections 17 with pores of a larger diameter than the pores of the middle and outer layers.
The pores are smallest on the outside; This makes it possible, please include the ventilation pipes in greater wall thickness and in a large diameter trainees and so increase their surface area and the ventilation effect, while the resistance to the passage of air or gas is reduced. It is possible, please include, to use the entire open space of the porous tubes for the air supply.
In the embodiment of the ventilation apparatus according to FIG. 10, perforated metal tubes 18 are used, around which a fine-pored tube 1.9 made of ceramic material is placed.
In the embodiment according to FIG. 11, the circularly shaped tube 18 is replaced by a tube 20, which is wavy in cross section, according to FIG. The embodiments according to FIGS. 10 and 11 offer the advantage that the fine-pored tubes are well supported and stiffened by the metal tubes 18 and 20 and can thus be kept very thin-walled, so that the resistance of the air or gases passing through is low.
In the ventilating apparatuses described, the ventilating body has pores, the width of which gradually decreases from the inlet side of the gas towards the outlet side. This facilitates the entry of the gases into the pores, and the same can be broken down into the finest bubbles. The fineness of the pores on the exit side of the gases can be kept in such a way that the pores are practically impermeable to liquids, but are still well permeable to gas.
In this way, coarse-pore shaped pieces offer fine-pore filter bodies in their effect, which have a relatively low resistance to the passage of gases while being extremely durable. Such filter bodies can be manufactured, for example, in such a way that a coarse-pored clay pipe is closed at one end and immersed in a liquid in which there is suspended filter material.
If the other end of the pipe is connected to a vacuum line, the liquid sucks the fine filter material, which is constantly stirred, into the coarser pores of the clay pipe, which in this way fill with fine filter material depending on the duration of the suction can.
Instead of ceramic material, other building materials such as porous metals, porous rubber or porous glass can also be used. Woven and fiber materials, in particular porous rubber woven materials or rubber fiber materials, can also be used, the effect of the elastic expansion of the rubber or fibers producing the same effect as the fine pores of the ceramic or diaphragm material.
In all examples, the pore size of the ventilation body is smaller than 35, u