DE1767319C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Vergärung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung ?ur kontinuierlichen Vergärung von Nährsubstraten durch Mikroorganismen, bestehend aus einem oder mehreren hintereinander geschalteten, feststehenden, horizontalcn oder leicht geneigten Gärungsrohren, die in ihrem Inneren eine Mischvorrichtung aufweisen, mit Luft oder Inertgas belüftbar sind, temperierbar sind und als Ablauf einen einstellbaren Überlauf aufweisen.

Ausgehend von einer derartigen bekannten Vorrichlung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Wirkungsgrad der Vergärung unter besserer Ausnützung der kostenverursachenden Nährmedien vergrößert. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischvorrichtung aus einer mit dem Gärrohr koaxial verlaufenden, motorisch angetriebenen Walze besteht, deren Außendurchmesser nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Gärrohres und bei der entweder die Oberfläche geriffelt ist oder im Raum zwischen der Außenfläche der Walze und der Innenfläche des Gärrohres mindestens ein achsparalleler Rührslab angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung gewährleistet eine bei submersen Verfallrcn übliche gute Dtirchmischung und Heranführung frischer Nährsubstanzen.

Eine Abänderung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie an Stelle der Walze als Mischvorrichtung entlang einer Erzeugenden des Gärlohres distanziert angeordnete Schlitzboden, Sinterplatten, Siebboden oder Frittenböden aufweist, die über Anschlußstutzen und Ventile an eine Zufuhrleitung für

Luft oder Inertgas angeschlossen sind.

Durch die Geschwindigkeit und die Gestaltung der Mischvorrichtung kann nicht nur ein inniger Kontakt zwischen Mikroorganismen und frischer Nährsubstanz erreicht werden, sondern auch eine innige Berührung mit dem eingebrachten Luftstrom und damit eine intensive Atmung und eine wesentlich schnellere Eiweißsynthese, was sich in der Ausbeute an Mikroorganismenmaterial wie Bakterien, Hefen und Pilzen und andere mehr bemerkbar macht.

In Patentanspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 angegeben.

Die Rührwirkung bewirkt ein großflächiges Auseinandertreiben der eingebrachten Nährmedien. So kann auf diese Weise nicht nur eine schnelle und gründliche Ausnutzung des gebotenen Nährmaterials zur Gewinnung von Hefen, Pilzen und Bakterien erreicht werden, sondern auch die oxydativen Gärungen gegenüber den bekannten Wirbel- und Rührsystemen schneller und intensiver erzielt werden, was den Einsatz zur wirtschaftlichen Gewinnung von Säuren, wie Essigsäure. Zitronensäure u. dgl. wie auch zum Abbau von Faulstoffen in Kläranlagen mit Vorteil möglich macht. »\ber auch alkoholische Gärungen, wie Wein- und Biererzeugung, die Bidnntweinerzeugung, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft bewerkstelligen. Hierfür ist zweckmäßig höhere Füllung des Gärungsrohres, eine entsprechend niedere Belüftung und eine langsamere Einstellung des Rührwerkes erforderlich. Durch Verwendung längerer oder mehrerer übereinander gelagerter Rohre mit entsprechenden Rührwerken ist es möglich. Bier und Wein im kontinuierlichen Verfahren in verschiedenen Vergärungsstufen zu vergären, wenn auf diese Weise die Atmung auf den alkoholischen Abbau des gebotenen Zuckers umgestellt wird. Die Rohrsysteme haben den Vorteil, daß der Prozeß in jedem Abschnitt der Vergämng geprüft werden kann, wenn die Rohrsysteme entsprechende Auslässe in gewissen Wegabschnitten besitzen.

Durch die Regeltechnik läßt sich auf diese Weise der gesamte Prozeß automatisch zum gewu ohten Endprodukt kontinuierlich lenken. Auch der Linsatz von am Rohrsystem angebrachten Heiz- und Kühleinrichtungen wird durch die allseitige Rührwirkung möglich, da dadurch die Temperatur in dieser dünnschichtig geführten Nährlösung rasch gewechselt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es fernerhin möglich, auch mit dickeren Maischen zur Branntweingewinnung oder mit dickeren Melasseansätzen zu arbeiten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispie-Ic erfindungsgemäßer Vorrichtungen dargestellt sind.

F i g. 1 zeigt schematisch in teilweisem Längsschnitt ein Gärungsrohr mit einer als Walze ausgebildeten Mischvorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der F i g. 1,

F i g. 3 mit Walze und Rührstabarmiemng,

F i g. 4 mit geriffelter Walze und

Fig.5 in teilweisem Längsschnitt ein Gärrohr, bei dem die Vergärung durch Einpressen von Luft oder inerten Gasen erfolgt.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Walze 1 tragende Welle 2 mit Hilfe von Kugellagern 3 drehbar im Gärrohr 4 gelagert. Auf der Welle 2 ist eine Riemenscheibe 5 befestigt, über die die Welle 2 und mit ihr die Walze 1 mit Hilfe eines

Motors in Umdrehung versetzt werden kann.

Die Zufuhr der Luft zur Nährlösung wie auch die Beimpfung erfolgen durch den Rohrstutzen 6, der aber auch in dem die Kugellager 3 tragenden Verschlußkopf 10 angebracht sein könnte. Der AbfluÜ erfolgt am anderen Ende des Rohres durch einen Überlauf 11, der zur Niveaubildung der Nährlösung im Rohr 4 verschieden hoch eingestellt werden kann. Durch Antrieb des Rührwerkes iiiittels Riemenscheibe oder unter Vermeidung seitlicher Drücke am Lager durch Klauenkupplung, wird die Nährlösung je nach Ausführung der Walze 1 dünnschichtig und unter Wirbelbildung an die Wandungen des Gärrohres 4 hochgeschleudert und so die innige Vermischung mit der Nährlösung und der Luft bzw. des Luftsauerstoffes bewirkt. Die bei den üblichen geschlossenen Behältern vielfach störende und den Nutzraum verkleinernde Schäumung der Nährlösung tritt auf diese Weise nichl auf, sie wird schon bei geringster Bewegung des Rührwerkes zerschlagen.

Um die Temperatur mittels Warmwasser bzw. gegebenenfalls mit gekühlten Flüssigkeiten im biologischen Bereich von +5 bis 40° im Gärrohr konstant zu halten, ist das Gärrohr 4 mit einem Rohr 13 ummantelt, wobei das Wärmemedium durch den Stutzen 14 in den zylindrischen Hohlraum 15 zwischen Mantelrohr 13 und dem Gärrohr 4 eingeführt und durch den Stutzen 16 aus diesem wieder abgeleitet werden kann. In bestimmten Abständen des Gärrohres 4 sind Ausführungen 17 angebracht, die es ermöglichen, den Fortgang des Wachstums bzw. die Bildung von biologischen Produkten zu kontrollieren bzw. automatisch zu regeln.

In konsequenter Verfolgung des Aufbaues einer Dünnschicht entlang der Rohrwandung kann, wie dies F i g. 2 zeigt, ein Gärrohr 4 mit im engen Zwischenraum sich drehender Walze 22 vorgesehen werden. Bei luftliebenden Mikroorganismen kann die Walze oberflächig mit feinen Luftlöchern oder feinen Schlitzen versehen sein, wobei man, um d«s Eintreten der Nährlösung in die hohle Walze zu verhindern, mit Preßluft arbeitet.

In Abänderung des Beispieles nach F i g. 2 kann die Walze 22, wie F i g. 3 zeigt, im Durchmesser kleiner gehalten werden als der Durchmesser des Gärrohres 4, wobei im Zwischenraum zwischen der Walze 22 und

ίο dem Gärrohr 4 achsparallel ein Rührstab 23, an dessen Stelle auch mehrere treten können, angeordnet ist. Diese Rührstab-Armierungen, die entlang der Walze 22 angebracht sind, vermitteln das Hochbringen einer dünnen Schicht sowohl an der Wandung der Wal/e 22 als auch an der des Gärrohres 4, wobei in diesem Falle die Lüftung, d. h. das dünnschichtige Zusammenbringen der Mikroorganismen mit Luft und Nährlösung wegen des größeren Zwischenraumes zwischen Gärrohr 4 und Walze 18 keine Schwierigkeiten verursacht.

Einen ähnlichen Gedankengang verfolgt die Ausfuhrung des Dünnschichtfermenters, die in F i g. 4 dargestellt ist. Die Hochführung der Nährlösung in Dünnschicht besorgt bei diesem Ausführungsbeispiel eine mehr oder weniger stark geriffelte Wal/e 24.

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Rühreinrichtung ohne Verwendung mechanisch bewegter Mischvorrichtungen aus entlang einer Erzeugenden des Gärrohres 4 distanziert angeordneten Schlitzböden 25, an deren Stelle auch Sinterplatten, Siebböden, Frittenböden od. dgl. treten können, besteht, durch die über die Anschlußstutzen 26, die mit Ventilen 27 mehr oder weniger absperrbar sind, und die gemeinsame Zufuhrleitung 28 zur Herbeiführung einer Verteilung, Durchmischung und Versprühung Luft bzw. inerte Gase in das Gärrohr 4 einpreßbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Vergärung von Nährsubstraten durch Mikroorganismen, bestehend aus einem oder mehreren hintereinander geschalteten, feststehenden, horizontalen oder leicht geneigten Gärrohren, die in ihrem Inneren eine Mischvorrichtung aufweisen, mit Luft oder Inertgas belüftbar sind, temperierbar sind und als Ablauf einen einstellbaren Oberlauf aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung aus einer mit dem Gärrohr (4) koaxial verlaufenden, motorisch angetriebenen Walze (18) besteht, deren Außendurcbmesser nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Gärrohres (4) und bei der entweder die Oberfläche geriffelt ist oder im Raum zwischen der Außenfläche der Walze (18) und der Innenfläche des Gärrohres (4) mindestens ein achsparalleler Rührstab (19) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (18) innen hohl ist und in ihrem Mantel Durchbrechungen aufweist, wobei das Walzeninnere mit Preßluft füllbar ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie an Stelle der Walze (18) als Mischvorrichtung entlang einer Erzeugenden des Gärrohres (4) distanziert angeordnete Schlitzboden. Sintcrplatten, Siebboden oder Frittenböden (25) aufweist, die über Anschlußstutzen (26) und Ventile (27) an eine Zufuhrleitung (28) für Luft oder Inertgas angeschlossen sind.