DE641025C - Kontinuierliche Stufengaerverfahren - Google Patents

Description

IT JPBB. 193'.

Verfahren zur Erzeugung von Hefe und Alkohol in mehreren aufeinanderfolgenden Bottichen sind bekannt, z. B. aus der britischen Patentschrift 299 336. Diese Verfahren haben sich jedoch in die Praxis nicht einführen können, da die Schwierigkeit der manuellen Bedienung einer Stufengäranlage mit der Anzahl ihrer Bottiche wächst und alle Vorteile, welche die Verteilung eines längeren Gärprozesses auf mehrere Bottiche bezüglich Raum und Kraftersparnis bringen, dadurch wiederum in Frage gestellt werden, daß für die Bedienung dieser Bottiche mehr Arbeitskräfte notwendig werden. Die Erkenntnis, daß es möglich ist, den Verlauf des Gärprozesses so zu unterteilen, daß auf jeden Bottich der Stufengäranlage ein gleich langer Zeitabschnitt der ganzen Gärperiode fällt, hat nun aber zu einem gänzlich neuen Verfahren

ao geführt, nämlich zu demjenigen, die Stufen-, gäranlage unter genauer Anpassung an den Gärvorgang automatisch zu steuern. Diese automatische Steuerung bewirkt, daß von der Einführung der Stellhefe in den ersten Stuf engärbottich bis zur Separation der hefehaltigen Maische des Ausreifebottichs keine Bedienung der Bottiche außer ihrer biochemischen Kontrolle und der damit verbundenen Maßnahmen, also keinerlei ständige Bedienung von Abfluß- und Zufuhrorganen, wie Ventilen, Hähnen usw., notwendig ist.

Für die automatische Regelung des Gärungsprozesses in der Stufengäranlage kommen somit folgende Teilvorgänge in Betracht:

1. die Zufuhr der Stellhefe in den ersten Bottich,

2. die Zufuhr der einzelnen Nährstoffe für alle Bottiche,

3. die Zufuhr des Zusatzwassers für alle Bottiche und den Ausreifebottich,

4. die Regelung der Temperatur der die Stufengäranlage durchlaufenden Maischmengen in den Einzelbottichen,

5. die Regelung der Höhe der in den einzelnen Bottichen entstehenden Gärschaumdecke,

6. die Regelung der den einzelnen Bottichen zuzuführenden, die Hefeausbeute bestimmenden Sauerstoffmengen.

Wie die Regelung erfolgt, ist aus der beiliegenden schematischen Abbildung für die Hauptelemente des Verfahrens ersichtlich und sei im folgenden des näheren erläutert:

H ist der Sammelbottich für die benötigte Stellhefe, die dem Gärbottich I in gleichen Perioden, die beispielsweise der Zeitdauer eines Generationswechsels entsprechen können, zugeführt wird. Aus dem Bottich I ist dessen Inhalt dann ebenfalls in der Zeit eines Generationswechsels nach dem Bottich II, von diesem in den Ausreifebottich III und von demselben in den Sammelbottich IV überzuleiten. Von dem Bottich IV geht die Maische mit der ausgereiften Hefe zum Separator. Da der Füllungswechsel der Bottiche hier etwa in der Zeit eines Generationswechsels erfolgt, wird also der Bottich IV immer in derselben Periode abgefüllt bzw. absepariert

und der Bottich I in derselben Zeit nun mit neuer Stellhefe versehen. Das Verfahren ist also kontinuierlich, und erfolgt in Stufen; seine Dauer ist gegeben durch die Zahl der verwendeten Bottiche, durch die Zeit für den Generationswechsel und durch die Stellhefemenge. Es ist aus der Abbildung ohne weiteres ersichtlich, daß eine manuelle Bedienung schon der fünf Ablaufventile der Bottiche ίο nicht in Frage kommen kann, wenn die Anlage exakt arbeiten soll. Wie die automatische Regelung erfolgt, ist aus dem Schema für das Steuerorgan b ersichtlich. Es ist hier nur die Steuerung der Nährstoffzufuhr für den Bottich I schematisch dargestellt, da die bildliche Darstellung des ganzen Steuervorganges die Abbildung komplizieren würde. In den Leitungen x, y, ζ befinden sich während des Betriebes die Zuckerlösung x, die Stickstofflösung y und die Phosphorsäurelösung 2. Die entsprechenden Ventile werden in Hubhöhe, d. h. im Öffnungsquerschnitt und 'in der Öffnungszeit, beeinflußt durch Steuerscheiben, die sich gleichmäßig schnell drehen. Die Ausschnitte der drei Steuerscheiben des Regelorgans b zeigen die Schlußzeiten der Ventile an. Es ist ersichtlich, daß man für die Nährstoffzufuhr des Bottichs I durch gegenseitige Verstellung der Steuerscheiben den Zufluß der drei vorgenannten Hefenahrungsstoffe zeitlich verschieben kann, während die Menge des Nährstoffgemisches pro Zeiteinheit geregelt wird durch die Gestaltung ihrer Hubkurven, beispielsweise nach Patent 53 119. Auch regelbare Pumpen können dafür benutzt werden. Auf gleiche Weise wird die Nährstoffzufuhr für alle Vermehrungsbottiche der Stufengäranlage gesteuert; auf wieder gleiche Weise können auch die zu einer Steuerwalze vereinigten Steuerscheiben und Zufuhrorgane geöffnet und geschlossen werden. Die Temperaturregelung der in den Bottichen befindlichen Maische geschieht dadurch, daß man die Temperatur der zufließenden Zusatzwassermenge regelt, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von elektrischen Widerstandsthermometern. Das Zusatzwasser für den Bottich I aus der Leitung / kann durch eine mit der Leitung verbundene Heizspirale erwärmt oder gekühlt werden und verändert dann entsprechend die Temperatur der Maische im Bottich I. Dieses Zusatzwasser strömt dem Bottich durch die Scharfstrahldüse α zu. Die scharfen Wasserstrahlen halten die Schaumgärdecke je nach der veränderlichen Höhenlage der Düsen« in einer bestimmten Höhe, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß bei einem kontinuierlichen Gärverfahren die Schaumbildung nicht größer ist als bei einem normalen Gärverfahren. Die Wirkung der Scharfstrahldüsen kann durch Zugabe von Gärfett imterstützt werden. Die Zuführung des Zusatzwassers in allen Bottichen braucht dabei nie unterbrochen zu werden; lediglich die Menge des Zusatzwassers wird für jeden Bottich einzeln durch die vorher erwähnten Steuerscheiben verändert oder gleichmäßig gehalten, so daß beispielsweise am Anfang der Gärzeit eines Bottichs die Zuflußmenge kleiner ist als am Ende und die Veränderung der Zunahme gegebenenfalls dem Zusatz der Hefezellen in den Bottich entspricht, wie es auch bei der Nährstoffzufuhr der Fall ist. Durch den kontinuierlichen Zufluß des Zusatzwassers erreicht man vermittels der Strahldüsen bei jeder Entleerung des Bottichs eine gleichmäßige Auswaschung desselben; ebenso werden die auf dem Boden der Bottiche befindlichen Belüftungselemente scharf abgespült, d.h. die Gäranlage reinigt sich selbst bei jedem Generationswechsel bzw. bei jeder Umhüllung. Zur Einstellung der Sauerstoffzufuhr für eine bestimmte Spiritus- und Hefeausbeute dient die Kombination des Kompressors c für die Luftzufuhr mit der Vakuumpumpe d und eines Zusatzkompressors e. Diese Kombination ermöglicht bei einer gleichbleibenden Belastung des Maschinenaggregats die Einstellung des Stufen- ~gärbottichsystems auf jede beliebige Hefe- und Spiritusausbeute. Der Kompressor c liefert die Frischluft mit ihrem bestimmten Sauerstoffgehalt für die Vermehrungsbottiche I und II. Die Vakuumpumpe saugt das in diesen Bottichen entstehende sauerstoffärmere und mit Kohlensäure angereicherte Luftgemisch ab und fördert es in einen Sammelbehälter /. Der Zusatzkompressor e saugt einen beliebigen Teil dieses kohlensäurereichen Gemisches aus dem Behälter/ ab und drückt denselben in den Ausreifebottich III. Der Ausreifebottich III wird also mit einem Luftgemisch beschickt, welches dazu dient, die hefehaltige Maische in Bewegung zu halten und die Hefequalität infolge des Sauerstoffmangels bzw. der Kohlensäureanreicherung günstig zu beeinflussen. Mit dem Sammelbehälter/ ist der Frischluftkompressor ebenfalls durch einen Kessel g" verbunden. Wird das in dieser Verbindungsleitung liegende Ventil/ ganz geöffnet, so arbeitet die Belüftung im Kreislauf, da der Widerstand des Filters in der Ansaugeleitung des Kompressors c größer ist als der Leitungswiderstand vom Sammelbehälter/ zum Kesselg. In diesem Falle erhält man eine rein anaerobe Gärung mit größerer Spiritusausbeute, weil keine Frischluft in die Vermehrungsbottiche I und II tritt. Schließt man das Ventil/ der Verbindungsleitung zwischen Sammelbehälter und Frischluftbehälter, so erhält man eine rein aerobe Gärung bzw. eine Vermehrung

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der Hefe ohne Alkoholerzeugung. Die Zwischenstufen., also die verschiedenen Ausbeuten an Hefe und Alkohol, erhält man durch die verschiedenen Öffnungsgrößen des Ventils i. Eine Regelung der Umdrehungszahlen der drei Luftförderungsmaschinen ist infolgedessen nicht mehr erforderlich; die verschiedenen Luftmengen für die einzelnen Bottiche sind gegeben durch die verschiedene Anzahl der

ίο Belüftungskörper für jeden Bottich. Da sowohl der Luftdruck als auch das Vakuum für alle Bottiche gleich sind, ist die zugeführte Luftmenge für den einzelnen Bottich gegeben durch die Anzahl der in ihm befindlichen Belüftungskörper. Eine Abstellung der Luftzufuhr während der Betriebszeit bzw. während der ümfüllzeit der Bottiche ist ebenfalls nicht notwendig; dadurch wird in Verbindung mit der nicht abgestellten Wasserzufuhr erreicht, daß die Belüftungskörper nie verschlammt oder verunreinigt werden.

Es ist für das ganze System selbstverständlich gleichgültig, ob die Stufengäranlage aus zwei oder aus einer größeren Anzahl von Vermehrungsbottichen besteht, der für alle Bottiche gemeinschaftliche Regler kann sowohl zwei als zehn in exaktester Weise steuern, und zwar auf mechanischem wie auch auf elektrischem Wege.

Claims (2)

30 Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Stufengär verfahren mit selbsttätig geregeltem Zufluß der Gärflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zuführung des Zusatzwassers bei gleichzeitiger Regelung seiner Temperatur sowie die Einstellung des Sauerstoffgehalts der den einzelnen Stufen zugeführten Luft selbsttätig geregelt werden, wobei die Vermehrungsbottiche mit Frischluft und einem bestimmten Teil der sauerstoffarmen Abluft oder nur mit im Kreislauf geführter Abluft beschickt werden können, während der Ausreifebottich nur mit der sauerstoffarmen Abluft belüftet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzwasser den einzelnen Bottichen durch Scharfstrahldüsen zugeführt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen