DE1287035B

DE1287035B - Belueftungsvorrichtung fuer Hefeerzeugung

Info

Publication number: DE1287035B
Application number: DEE25863A
Authority: DE
Inventors: Yamaha Mashio
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1962-12-26
Filing date: 1963-11-13
Publication date: 1969-01-16
Also published as: US3236744A

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Hefeerzeugung, bestehend aus einem vertikal, zentral, stationär und in einem Abstand vom Gärbottichboden angeordneten Umwälzrohr, das am oberen Ende Zuflußöffnungen aufweist, aus einer unterhalb der Unterkante des Umwälzrohres angeordneten Rotorplatte mit an der Unterseite sitzenden Flügeln und aus im Gärbottichboden befindlichen, auf die Flügel weisenden Belüftungsöffnungen. Die Erfindung hat zur Aufgabe, die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß eine höhere Gärleistung erzielt wird als bisher. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das untere Ende des Umwälzrohres gegen die Rotorplatte verschiebbar ausgebildet ist und die Zufiußöffnungen durch Schieber in der Größe einstellbar ausgebildet sind. Eine so ausgerüstete Vorrichtung läßt sich auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften der zu behandelnden Flüssigkeit abstimmen und auf die günstigsten Arbeitsbedingungen einrichten.

Vergleichsversuche zwischen dem bekannten »Waldhof«-Tank und einem Gärbottich mit einer Belüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung haben folgende Tabelle ergeben, in der die Sauerstoffübertragungskoeffizienten des Gärbottichs gemäß der Erfindung (Kd) und des »Waldhof«-Tanks (Kd') gegenübergestellt sind. -

Drehzahl Be- Kd Kd'

des lüftun s- Mol02 M010.

Flügelrades menge [CM- min, [_cm3 min,

(U/min) (1/min) bei 1 Atm bei 1 Atm

500 5 1,3-10--1 1,2-10-5

500 10 1,6-10-5 1,4-10-5

700 5 2,5-10-5 2,3 - 10-,-@

700 10 3,2-10--, 2,9-10-5

Wie aus dieser Tabelle ersichtlich, ist der Sauerstoffübertragungskoeffizient des Tanks gemäß der Erfindung etwa 10% höher als der des »Waldhof«-Tanks.

Bei Verarbeitung eines Sulfitabfallbreis mit einer Zuckerkomponente von 3 0/0 bei einer Flügelraddrehzahl von 700 U/min war die Belüftungsmenge, die notwendig ist, um aus dem Flüssigkeitsvolumen eine Ausbeute von 1% trockener Hefe zu erhalten, bei dem Tank gemäß der Erfindung 1,0 v. v. m. (Luftvolumen/Flüssigkeitsvolumen, min) und in dem »Waldhof«-Tank 1,3 v. v. m.
Beim Betrieb beider Vergleichstanks mit 1,0 v. v. m. war die Ausbeute bei dem Tank gemäß der Erfindung 1% trockene Hefe und im »Waldhof«-Tank nur 0,9 0/0.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das untere Ende des Umwälzrohres durch einen in Achsrichtung verschiebbar angeordneten, etwa zylindrischen Ring gebildet. Auch sind die Schieber auf der Innenseite des Umwälzrohres angeordnet und über Speichen miteinander verbunden, die ihrerseits mit einer zentralen Betätigungsstange mit Handgriff in Verbindung stehen.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Gärbottich, F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht des unteren Endes des Umwälzrohres und des Flügelrades, F i g. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des oberen Endes des Umwälzrohres und F i g. 4 einen waagerechten Schnitt durch das obere Ende des Umwälzrohres.
In F i g. 1 ist ein Gärbottich 10 an der Oberseite offen und an einer Seitenwand 11 und in der Nähe des oberen Endes mit einem Einlaß 12, beispielsweise einem Rohr an der Seitenwand 11 in der Nähe von deren oberem Ende, versehen. Auf dem Boden 13 des Bottichs ist mittels Stützen 15 und 16 ein Umwälzrohr 14 senkrecht angeordnet, dessen unteres Ende von dem Boden 13 entfernt ist. Eine Drehwelle 17, deren oberes Ende ein Flügelrad 18 trägt, erstreckt sich durch den Boden 13 derart in das Innere des Bottichs 10, daß sich das Flügelrad in dem Zwischenraum oder Spalt zwischen dem unteren Ende des Umwälzrohres 14 und dem Boden 13 befindet.
Das Umwälzrohr 14 ist zum Einstellen der Größe dieses Spaltes mit einem lösbaren Zusatzring 19 versehen, der einen unteren Abschnitt des Rohres bildet. Dieser Zusatzring 19 besitzt an seinem unteren Ende einen umgekehrten konischen Abschnitt und wird an dem Umwälzrohr 14 festgeklemmt, nachdem die Größe des Spaltes zwischen seinem unteren Ende und dem Flügelrad 18 in Übereinstimmung mit der Eigenschaft und der Menge der in dem Bottich 10 zu behandelnden Flüssigkeit festgelegt worden ist.
Das Umwälzrohr 14 weist in der Nähe seines oberen Endes Öffnungen oder Fenster 20 in der Außenwand auf. Diese Öffnungen befinden sich alle auf gleicher Höhe, besitzen den gleichen Abstand voneinander und eine rechteckige Form mit gleicher Höhe und Breite. Zum Verändern der Öffnungen 20 sind Schieber 21 vorgesehen, von denen jeder aus einem Grundabschnitt 22, der in Berührung mit der Innenwand des Umwälzrohres 14 entlanggleiten kann, und einem mit diesem aus einem Stück bestehenden, abstehenden Abschnitt 23 besteht. Die Höhe des abstehenden Abschnittes 23 gleicht der Höhe der Öffnung 20, während die Höhe des Grundabschnittes 22 größer ist. Die Außenfläche des Grundabschnitts 22 besitzt die gleiche Wölbung wie die Innenseite des Umwälzrohres 14. Der Schieber ist so angeordnet, daß der abstehende Abschnitt 23 aus der Öffnung 20 herausragt, während der Grundabschnitt 22 an der Innenwand des Umwälzrohres 14 anliegt und durch entsprechende Antriebsmittel bewegt wird. Dieses Mittel umfaßt eine zentrale Betätigungsstange 24, radial gerichtete Speichen 25 in derselben Zahl wie die Schieber und aus einem Handgriff 27, der am oberen Ende der Stange 24 befestigt ist. Die Schieber 21 sind an den äußeren Enden der Speichen 25 angebracht, die mit ihrem inneren Ende an der zentralen Stange 24 befestigt sind. Diese zentrale Stange 24 ist in einem Querträger 26 drehbar gelagert, der die Öffnung des Gärbottichs diametral überbrückt. Auf diese Weise kann mittels des Handgriffes 27 die zentrale Stange 24 und dadurch jeder Schieber 21 bewegt werden, um die Größe der Fensteröffnungen 20 des Umwälzrohres 14 zu verändern.
In F i g. 4 ist eine der Betätigungsstellen der Schieber 21 in Strich-Punkt-Linien dargestellt. In der gezeigten Lage verschließt jeder Schieber 21 eine Hälfte jeder Öffnung und öffnet die andere Hälfte, um die Flüssigkeit in tlbereinstimmung mit der Öffnungsgröße des Fensters fließen zu lassen. Diese Einstellung wird entsprechend der Veränderung der zuzuführenden Flüssigkeitsmenge ausgeführt.
Das Flügelrad besteht aus vorzugsweise sechs oder sieben Umwälzflügeln 30, die auf einer Scheibe des Flügelrades radial angeordnet sind, und aus vorzugsweise sechs oder sieben Mischflügeln 31, die auf der Unterseite dieser Scheibe angeordnet sind und sich radial vom Rand dieser Scheibe bis etwa zur Mitte des Halbmessers erstrecken.
Eine Vielzahl von kleinen Bohrungen 32 im Boden 13 des Bottichs 10 sind auf demselben Kreis und unterhalb des Flügelrades 18 angeordnet. Der Durchmesser dieses Kreises ist annähernd derselbe wie der Durchmesser eines Kreises, der durch jeden Mittelpunkt der Flügel 31 verläuft. Auf der Unterseite des Bodens 13 befindet sich ein ringförmiger Luftkanal 33, der direkt mit der Vielzahl von kleinen Bohrungen 32 verbunden ist. Ein Luftzuführungsrohr 34 ist an den Kanal 33 angeschlossen und steht mit einer entsprechenden Druckluftquelle oder einer quelle von mit Sauerstoff angereicherter Luft in Verbindung.
Um zwischen der Welle 17 und dem Boden 13 eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu erhalten, ist an der Unterseite des Bodens um die Welle 17 herum ein Dichtungsmittel 35 vorgesehen.
In dem Bottich 10 wird ein durch die Pfeilrichtung dargestellter Umlauf erzeugt. Die Größe der Fensteröffnungen sollte so gewählt werden, daß eine optimale Umwälzung erzielt wird, und sollte in Obereinstimmung mit der Änderung der Menge der dem Bottich zugeführten Flüssigkeit, d. h. in Abhängigkeit vom Steigen oder Sinken des Flüssigkeitsspiegels im Bottich eingestellt werden. Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft wird durch das Rohr 34 und den Kanal 33 den kleinen Bohrungen 32 zugeführt und von dort als Bläschen in die Flüssigkeit eingeblasen. Zwischen den Bläschen können relativ große Blasen auftreten. Um den hohen Wirkungsgrad der Gärung zu erhalten, sollten die relativ großen Blasen so klein wie möglich zerteilt werden. Dies wird erreicht, indem die Flügel zum Mischen von Luft mit der Flüssigkeit am Flügelrad in einer Lage direkt oberhalb der kleinen Belüftungsbohrungen vorgesehen sind. Luft, die durch die kleinen Bohrungen 32 auf dem Boden 13 des Bottichs in die Flüssigkeit eingeblasen wird, wird zu feinen geteilten Bläschen geformt, um mit der Flüssigkeit genügend vermischt zu werden. Eine Flüssigkeit, die einen rohen Abfall (Sulfitlauge) und Luft in einem Verhältnis von 40 bis 60 % des Volumens enthält, wurde in dem durch F i g. 1 dargestellten Bottich, der einen Durchmesser von 7,5 m und eine Höhe von 4 m hatte und bei dem der Flügelraddurchmesser 1,4 m betrug, verarbeitet. Die Gärung wurde ununterbrochen durch Verwendung von Torula-Hefe mit der Belüftungsvorrichtung durchgeführt. Der rohe Abfall hat einen Zuckergehalt von 3 bis 4 %, dessen spezifisches Gewicht etwa 1,05 ist. Das spezifische Gewicht der Luft-Flüssigkeits-Emulsion ist bei der Gärung 0,35 bis 0,4. Die gesamte Menge der in der Flüssigkeit gelösten festen Stoffe beträgt etwa 10 bis 15 %. Bei dem Gärvorgang in dem Bottich mit einem Fassungsvermögen von etwa 200 m3 wurde die ununterbrochene Gärung mehrere Monate lang ohne zusätzliche Zufuhr der Hefekeime durchgeführt. Trockenhefe von 50 bis 60% pro Menge des verbrauchten Zuckers wurde durch die obige Verarbeitung erhalten.

Claims

Patenansprüche: 1. Belüftungsvorrichtung für Hefeerzeugung, bestehend aus einem vertikal, zentral, stationär und in einem Abstand vom Gärbottichboden angeordneten Umwälzrohr, das am oberen Ende Zuflußöffnungen aufweist, aus einer unterhalb der Unterkante des Umwälzrohres angeordneten Rotorplatte mit an der Unterseite sitzenden Flügeln und aus im Gärbottichboden befindlichen, auf die Flügel weisenden Belüftungsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Umwälzrohres (14) gegen die Rotorplatte verschiebbar ausgebildet ist und die Zuflußöffnungen (20) durch Schieber (21) in der Größe einstellbar ausgebildet sind. z. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Umwälzrohres durch einen in Achsrichtung verschiebbar angeordneten, etwa zylindrischen Ring (19) gebildet ist. 3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (21) auf der Innenseite des Umwälzrohres (14) angeordnet sind und über Speichen (25) miteinander verbunden sind, die ihrerseits mit einer zentralen Betätigungsstange (24) mit Handgriff (27) in Verbindung stehen.