DE3731678A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) mittels vergaehrung einer zuckerloesung u. zur anreicherung von aquariumwasser damit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Kohlendioxyd und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit, wobei ein im Aquariumwasser einge­ tauchtes Diffusionsgerät bzw. derart eingetauchte Behäl­ ter, in denen das Kohlendioxydgas aufgefangen, in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und im letzteren gelöst wird, und eine Vorrichtung zur Kohlendioxyd-Erzeugung durch Vergärung einer Zuckerlösung verwandt wird.

Pflanzen benötigen für die Photosynthese von Kohlenhydra­ ten Kohlenstoff, den sie in Form von Kohlendioxyd über Blätter und Wurzeln aufnehmen. Wasserpflanzen decken ihren CO₂-Bedarf im wesentlichen aus dem freien, im Wasser gelösten Kohlendioxyd, sofern dies in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Eine Anreicherung des Wassers mit Kohlendioxyd fördert bei im übrigen optimalen Bedingungen erheblich die Photosyntheserate und damit das Wachstum der Pflanzen.

Der von den Wasserpflanzen ausgeschiedene, bei der Photo­ synthese anfallende Sauerstoff dient andererseits den in Aquarien gepflegten Tieren zur Atmung. Eine Förderung der Photosynthese der Pflanzen trägt somit ebenfalls zum Wohlbefinden der Tiere bei.

Eine Düngung von Aquarienpflanzen mittels CO₂ wird seit einigen Jahren in der aquaristischen Praxis mit Erfolg angewandt. Das hierzu benötigte CO₂ wird in der Regel CO₂-Flüssiggasflaschen oder mit gasförmigem CO₂ gefüllten Druckbehältern entnommen. Beide Verfahren sind jedoch relativ kostenaufwendig und für viele Aquarianer zu teuer. Zur kontinuierlichen Entnahme von CO₂ aus Flüssiggas­ flaschen ist ein Druckminderungsventil erforderlich. Hierzu kommen Kosten für die Gasflasche bzw. Einwegbehäl­ ter. Beim zweiten Verfahren werden Druckbehälter verwen­ det, deren Kosten den Preis für das CO₂ so stark erhöhen, daß die Kosten in keiner vernünftigen Relation zum Nutzen stehen. Das letztgenannte Verfahren ist zudem arbeitsauf­ wendig, da die im Aquarium befindlichen Diffusoren täglich manuell nachgefüllt werden müssen.

Aus der aquaristischen Literatur (z. B. Krause, H.-J.: Aquarientechnik; In: Redaktion Aquarienmagazin (Ed.): Cosmos-Handbuch der Aquarienkunde, pp. 291-348 (besonders pp. 329 f.), Cosmos-Verlag, Stuttgart 1977) ist es be­ kannt, daß die Erzeugung von CO₂-Gas durch Vergärung einer Zuckerlösung mit Hefe (z. B. Saccharomyces cerevisiae) eine kostengünstige Alternative darstellt. Das herkömmli­ che Verfahren, bei dem in einfachen Gärbehältern (Flaschen oder dgl.) Zuckerwasser vergoren wird, weist für die aquaristische Praxis jedoch folgende erhebliche Nachteile auf:

• 1. Es ist arbeitsaufwendig, da die Gärung in der Regel nach zwei bis drei Wochen beendet ist, und der Gäran­ satz in entsprechenden lntervallen erneuert werden muß (vgl. hierzu Punkt 5.).
• 2. Die Gärung verläuft immer diskontinuierlich. Auf einen schnellen Anstieg der Gärtätigkeit folgt nach Erreichen eines Maximums ein allmählicher Rückgang der CO₂-Pro­ duktion.
• 3. Die Intensität der Gärung und damit die CO₂-Produktion sind temperaturabhängig und daher temperaturbedingten Schwankungen unterworfen.
• 4. Die in der Regel verwendete Backhefe besitzt ein Tempe­ raturoptimum von 2-30°C, das zumeist nicht erreicht wird. Dies kann zu einem vorzeitigen Absterben der Hefezellen und somit zu einer unvollständigen Vergärung des Zuckers führen.
• 5. Eine nennenswerte CO₂-Erzeugung findet nur statt, solange die Hefezellen durch gärungsbedingte Turbulen­ zen (aufsteigendes CO₂-Gas) in Schwebe und damit in allseitigem, wechselndem Kontakt zum Gärmedium gehalten werden. Die Gärung muß daher von Anfang an durch reich­ liche Hefezugabe auf einem hohen Niveau gehalten wer­ den, was eine rasche Vergärung der Zuckervorräte be­ wirkt und eine Begrenzung der Gärperiode auf zwei bis drei Wochen zur Folge hat. Die erzeugte CO₂-Menge ist unter diesen Umständen auch bei Verwendung kleiner Behälter für Aquarien der üblichen Abmessungen zu groß.

Werden geringere, dem CO₂-Bedarf angemessene Hefemengen verwendet, so sedimentieren die Hefezellen infolge zu geringer CO₂-Bildung und infolgedessen fehlender Turbulenzen im Gärmedium und bilden am Boden des Gärbe­ hälters eine Sedimentschicht, in der sie dem Kontakt mit dem Gärmedium entzogen sind, keinen wesentlichen Stoffwechsel mehr aufrecht erhalten können und bald absterben. Die Gärung kommt daher frühzeitig zum Erlie­ gen.

Eine für aquaristische Zwecke ideale, kontinuierliche, langfristige Versorgung des Aquariumwassers mit relativ geringen Mengen an CO₂-Gas ist aus den oben genannten Gründen mit herkömmlichen Gärverfahren nicht möglich. Selbstverständlich scheiden auch sämtliche Gärbehälter bzw. Gärverfahren zur industriellen Erzeugung von Gärungs- bzw. Fermentationsprodukten für die aqua­ ristische Praxis aus, da diese gerade eine schnelle Erzeugung der Gärungs- bzw. Fermentationsprodukte ermöglichen sollen.

Zur Einleitung von CO₂-Gas in das mit CO₂ anzurei­ chernde Wasser ist aus den US-Patentschriften 26 85 310 und 28 15 607 bekannt, daß das Wachstum von Algen gefördert werden kann, indem man CO₂-haltiges Gas durch das Kulturmedium perlen läßt. Diese Methode ist für die aquaristische Praxis ungeeignet, da sie keine gleichmäßige Dosierung des CO₂-Gases gewährlei­ stet. Sie ist außerdem unwirtschaftlich, da bei der relativ geringen Höhe von Aquarien die Dauer des Kon­ taktes zwischen den CO₂-Blasen und dem Aquariumwasser nicht ausreicht, um das gesamte CO₂ in Lösung zu brin­ gen, so daß ein Teil des Gases immer ungenutzt ent­ weicht.

Zur Anreicherung von Aquariumwasser mit CO₂ werden daher in der Regel im Aquarium untergetaucht ange­ brachte Diffusionsbehälter (CO₂-Diffusionsgeräte) verwendet, in denen das gasförmige CO₂ aufgefangen, in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und in letzterem gelöst wird.

Hierbei stellt sich vor allen Dingen das Problem einer gleichmäßigen, für Pflanzen und Tiere optimalen Dosie­ rung, da der CO₂-Bedarf von einer Reihe wechselnder, instabiler Faktoren abhängt.

Um einen optimalen Pflanzenwuchs zu gewährleisten, muß die CO₂-Konzentration im Aquariumwasser im allge­ meinen erheblich über derjenigen der Atmosphäre liegen. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten ist jedoch das im Wasser vorhandene CO₂ bestrebt, seine Konzen­ tration ins Gleichgewicht zur Konzentration des CO₂ in der Atmosphäre zu bringen. Es diffundiert also bei höherer Konzentration im Aquariumwasser ständig aus dem Wasser in die Atmosphäre ab. Die Geschwindigkeit dieses Gasaustausches ist von wechselnden Faktoren abhängig, wie z. B. von der Wasserbewegung, der Temperatur und der Kontaktfläche zwischen Wasser und Luft. Letztere kann je nach der Ausbreitung von Wasserpflanzen an der Wasseroberfläche besonders stark variieren. Weitere Faktoren, die einen wechselnden Einfluß auf den CO₂- Bedarf des Aquariumwassers ausüben, sind u. a. der Besatz mit Fischen, der Pflanzenbestand, die Beleuchtungsstärke und die Beleuchtungsperiode.

Bei Erzeugung des CO₂ mittels Hefegärung kommt als wei­ teres Problem hinzu, daß die Gärung als biologischer Vorgang sich einer exakten Regelung entzieht. Die Gä­ rungsintensität ist nicht exakt reproduzierbar und es kommt in der Endphase immer zu einem allmählichen Absin­ ken der CO₂-Produktion.

Um eine gleichmäßige, für Pflanzen und Tiere optimale CO₂-Konzentration im Aquariumwasser zu gewährleisten, muß daher zumal ein in Kombination mit der Gärmethode einsetzbares Co₂-Diffusionsgerät folgende Bedingungen erfüllen:

• 1. Die Menge des in das Aquariumwasser eindiffundierenden CO₂ muß regulierbar sein, um die CO₂-Applikation den oben genannten wechselnden Gegebenheiten im Aqua­ rium anzupassen und unvermeidbare gärungsbedingte Schwankungen der CO₂-Produktion auszugleichen. Die Einstellung des Diffusionsgerätes sollte leicht und ohne umständliche Manipulationen im Aquarium möglich sein.
• 2. Es sollte im Bedarfsfall eine vollständige Nutzung des zugeführten CO₂-Gases möglich sein, um bei einer Gärführung auf möglichst niederigem Niveau lange Nutzungszeiträume für die einzelnen Gäransätze zu erzielen und auch bei Abklingen der Gärung möglichst lange eine ausreichende CO₂-Versorgung des Aquarium­ wassers zu gewährleisten.
• 3. Der begrenzte Raum im Aquarium erfordert eine kom­ pakte, raumsparende Konstruktion des Diffusionsge­ rätes.

Die bereits bekannten CO₂-Diffusionsgeräte (DE-PS 16 42 474, DE-PS 28 30 260 DE-OS 32 24 149, Europäische Patentanmeldung 01 03 685, DE-OS 31 17 797) sind zumal für den Einsatz in Kombination mit der Gärmethode nicht geeignet, da sie die vorgenanntenBedingungen nicht oder nur zum Teil erfüllen. Sie besitzen entweder keine auf einfache Weise zu handhabende Regelmöglichkeit (DE-PS 16 42 474, DE-OS 32 24 149, Europäische Patentanmeldung 01 03 685, DE-OS 31 17 797) und/oder arbeiten unwirt­ schaftlich, da sie nur eine Diffusionskammer besitzen, in der das Aquariumwasser in unterschiedlicher Weise in möglichst großflächigen Kontakt zum CO₂-Gas gebracht wird (DE-PS 16 42 474, DE-PS 28 30 260, DE-OS 31 17 797).

Die Unwirtschaftlichkeit von CO₂-Diffusionsgeräten mit einer einheitlichen Diffusionskammer ist folgendermaßen begründet:

Gase haben das Bestreben, jeden Raum gleichmäßig zu erfüllen. An den Kontaktflächen zwischen gasförmigem CO₂ und dem Aquariumwasser geht daher nicht nur CO₂ im Aquariumwasser in Lösung, sondern es diffundieren auch aus der Atmosphäre stammende, im Wasser gelöste Gase (Fremdgase), vor allem Stickstoff und Sauerstoff, in den Gasraum der Diffusionskammer ein, da sie dort zunächst in einer geringeren Konzentration vorliegen als im Aquariumwasser. Die Diffusionskammer enthält daher schließlich ein Gemisch aus Fremdgasen und CO₂. Eine kontinuierliche oder periodische Entlüftung des Diffusionsbehälters ist zwingend notwendig, da andern­ falls die Relation CO₂/Fremdgas in der Diffusionskammer so lange zu Gunsten der Fremdgase verschoben wird, bis sie derjenigen im Aquariumwasser entspricht. Die Diffu­ sion von CO₂ in das Aquariumwasser kommt daher schließ­ lich zum Erliegen, das Diffusionsgerät "verstopft".

Soweit dieses Problem erkannt wurde, sind die bekannten CO₂-Diffusionsgeräte mit einer Zwangsentlüftung versehen, über die zumeist im oberen Bereich der Diffusionskammer Gase entweichen können. Dieser Konstruktionsform liegt die Vorstellung zugrunde, daß das relativ schwere CO₂ sich vornehmlich im unteren Bereich der Diffusionskammer befindet, während die leichteren Fremdgase sich im oberen Bereich der Diffusionskammer ansammeln und über die dort befindliche Entlüftungsöffnung herausgedrückt werden.

Hierbei handelt es sich um eine rein theoretische Mög­ lichkeit, die keine wesentliche Relevanz für die Praxis besitzt. In den fraglichen Diffusionskammern kann es allein schon wegen des geringen Volumens zu keiner nen­ nenswerten Schichtung und dadurch bedingten Trennung von CO₂ und Fremdgasen kommen. Zudem werden die Kammern zur Intensivierung des Kontaktes zwischen Gas und Wasser zumeist intensiv von Wasser durchströmt, was zu Turbu­ lenzen innerhalb des Gasraumes und somit zu einer innigen Vermischung von CO₂ und Fremdgasen führt. Über die Ent­ lüftung wird daher immer ein Gemisch von CO₂ und Fremd­ gasen abgegeben, dessen CO₂-Konzentration sich kaum von derjenigen im eigentlichen Nutzungsbereich an der Kontaktfläche zwischen Gas und Wasser unterscheidet. Ein erheblicher Teil des eingeleiteten CO₂-Gases ent­ weicht bei den fraglichen CO₂-Diffusionsgeräten somit ungenutzt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Ver­ fahren und Vorrichtungen zur Ermöglichung einer weitgehend kontinuierli­ chen, langfristigen Versorgung des Aquariumwassers mit relativ geringen Mengen an durch eine auf niedrigem Niveau erfolgende Vergärung einer Zuckerlösung erzeugtem CO₂-Gas unter Dosierung der eindiffundierenden CO₂-Gas­ menge entsprechend dem CO₂-Bedarf im Aquariumwasser zu schaffen, welche insofern drucklos arbeiten kann, als die CO₂-Gas-Erzeugung und Beimischung im Aquarium­ wasser automatisch ohne Regelung durch Absperr- oder Druckregulierventile erfolgen kann, und die eine optimale Ausnutzung des erzeugten CO₂-Gases für die Düngung des Aqariumwassers ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ausgehend von einem Ver­ fahren zur Erzeugung von Kohlendioxyd und zur Anreiche­ rung von Aquariumwasser der eingangs genannten Art vorge­ sehen, daß die Gärung in einem auf eine Temperatur zwi­ schen 20°-30°C aufgeheizten drucklosen Gärbehälter mit großen Auflageflächen für die sedimentierenden Fer­ mentations- bzw. Hefezellen erfolgt, und daß die Dosierung der Menge des in das Aquariumwasser eindiffundierenden Kohlendioxyd-Gases unter Verwendung einer kontinuierlich eingeleiteten CO₂-Gas-Menge durch Zu- und Abschaltung der jeweils untersten von mit Kohlen­ dioxyd-Gas beaufschlagbaren, in Form einer Kaskade über­ einander angeordneten, nach unten jeweils offenen Diffu­ sionskammern des Diffusionsgerätes erfolgt, so daß eine kontinuierliche, langfristige Versorgung des Aquarium­ wassers mit relativ geringen Mengen an Kohlendioxyd- Gas unter "Dosierung" der eindiffundierenden Kohlendio­ xyd-Menge entsprechend dem Kohlendioxyd-Bedarf im Aqua­ rium durch bloße geeignete Zu- und Abschaltung der unter­ sten Diffusionskammern erfolgt, in welche das Kohlendio­ xyd-Gas jeweils eingeleitet wird, wobei das in eine der unteren Diffusionskammern einge­ leitete Kohlendioxyd-Gas von den jeweils nachfolgenden darüber befindlichen Diffusionskammern aufgefangen wird, wobei infolge der Aufteilung des im Diffusionsgerät befindlichen Gas-Volumens in zahlreiche, kleine Einzel­ volumina sich ein abnehmender Konzentrationsgradient von Kohlendioxyd-Gas und ein zunehmender Konzentrations- Gradient von Fremdgas von den unteren zu den oberen Diffusionskammern einstellt und somit eine Trennung von Kohlendioxyd-Gas und Fremdgas und damit eine hoch­ gradige Ausnutzung des eingeleiteten Kohlendioxyd-Gases unter Abscheidung der Fremdgase und Abgabe derselben aus der obersten Kammer gewährleistet ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens läßt sich dabei mit niedrigen Investitions- und Betriebs­ kosten erstellen, wobei eine derartige Anlage sehr war­ tungsarm ist und dabei die gewünschte weitgehend kontinu­ ierliche, langfristige Erzeugung und Beimischung von Kohlendioxyd-Gas entsprechend dem Kohlendioxyd-Bedarf im Aquarium gewährleistet.

Durch eine gleichmäßige Temperierung des Gärmediums und die drucklose Erzeugung bzw. unmittelbare Einleitung des erzeugten Kohlendioxyd-Gases in das Aquariumwasser, wobei dies automatisch entsprechend dem dortigen Kohlen­ dioxyd-Bedarf ohne Regelung durch Absperr- oder Druckre­ gulierventile erfolgt, ist es möglich, eine optimale Ausnutzung des für den Gärvorgang eingesetzten Zuckers zu erreichen, wobei zudem eine lange Lebensdauer der sedimentierenden Hefezellen erreichbar ist.

Die Dosierung der eindiffundierenden Kohlendioxyd-Menge entsprechend dem Kohlendioxyd-Bedarf im Aquarium erfolgt dabei durch bloße geeignete Zu- und Abschaltung der untersten von in einer Kaskade übereinander angeordneten Diffusionskammern des Diffusionsgerätes. Dies ist dabei in einfachster Weise schon durch eine geeignete Verschie­ bung einer durch die einzelnen Diffusionskammer geführten Zuleitung für das erzeugte CO₂-Gas, bzw. durch Verschie­ bung der Einmündung dieser Zuleitungen in eine der über­ einander angeordneten Diffusionskammern möglich, wobei durch Änderung der Anzahl der beaufschlagten Diffusions­ kammern die effektive Diffusionsfläche im Aquariumwasser entsprechend dem Kohlendioxyd-Bedarf im Aquarium verän­ derbar ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei eine Anlage vorgesehen, welche aus einem im Aqua­ riumwasser eingebrachten Diffusionsgerät besteht, in welchem das Kohlendioxyd-Gas aufgefangen wird und in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und in diesem gelöst wird, sowie ferner einer Vorrichtung zur Kohlendioxyd-Erzeugung durch Vergärung einer Zuckerlösung über vorzugsweise sedimentierende Hefezellen, wobei der Gärbehälter eine Vorrichtung zum Aufheizen der sedimentierenden Zellen auf eine Temperatur zwischen 20°-30°C aufweist, bzw. dem Gärbehälter eine derartige Vorrichtung zugeordnet ist, wobei ferner der Gärbehälter mit dem Diffusionsgerät bzw. dessen Ausströmöffnung im Wasser derart verbunden ist, daß in dem aufgeheizten Gärbehälter eine drucklose Gärung erfolgt, und daß in diesem Gärbehälter zueinander beabstandete Auflageflächen bildende horizontale Platten für die sedimentierenden Zellen in Abstand übereimander angelegt sind, und daß ferner die Dosierung der Menge des in das Aquariumwasser eindiffundierenden Kohlendioxyd-Gases unter Verwendung einer kontinuierlich anfallenden Kohlen­ dioxyd-Menge durch Zu- und Abschaltung der jeweils unter­ sten von mit Kohlendioxyd-Gas beaufschlagbaren, in Form einer Kaskade übereinander angeordneten, nach unten jeweils offenen Diffusionskammern des Diffusionsgerätes erfolgt, wobei die Diffusionskammern jeweils zueinander seitlich versetzt sind und in einem Überlappungsbereich jeweils eine zur darüber liegenden Diffusionskammer gerichtete Aussparung in oder unter der seitlichen Kammerwand auf­ weisen und dabei in einer großen Anzahl dicht übereinan­ der angeordnet sind, und wobei zu den einzelnen Diffusi­ onskammern einzelne beaufschlagbare Gaszuleitungen ange­ legt sind, von denen mindestens eine geöffnet ist.

In vorzugsweiser Ausführung erfolgt dabei die Ausbildung der zu den einzelnen Diffusionskammern führenden Gaszu­ leitungen in Form eines Einleitungsrohres, welches senk­ recht durch Überlappungsbereiche in übereinander ange­ ordneten Diffusionskammern geführt ist, und wobei in den Wandungen an den Kammeroberseiten des Diffusionsge­ rätes zur Einführung des Einleitungsrohres jeweils senk­ recht über- oder untereinander eine Öffnung angelegt ist, in die das Einleitungsrohr gasdicht eingeführt ist und wobei in der Außenwandung des Einleitungsrohres im Abstand der zueinander versetzten Diffusionskammern Ausströmöffnungen angelegt sind, welche sich jeweils im Inneren der einzelnen Diffusionskammern öffnen. Durch Verschiebung des vom Gärbehälter kommenden CO₂-Ableitungs- schlauches im Einleitungsrohr zu den einzelnen Ausström­ öffnungen ist es dabei möglich, einzelne dieser Diffu­ sionskammern zu- bzw. abzuschalten und insofern in ein­ fachster Weise die wirksame Diffusionsfläche des CO₂- Diffusionsgerätes entsprechend dem Kohlendioxyd-Bedarf im Aquarium zu wählen.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfah­ rens zur Erzeugung von Kohlendioxyd-Gas und zur Anreiche­ rung von Aquariumwasser besteht somit aus einer Kombi­ nation eines Gärbehälters und eines auf die Erzeugung von Kohlendioxyd-Gas mittels Hefegärung abgestimmten Diffusionsgerätes, wobei die Konstruktion dieser Anlage die oben zum Stand der Technik dargestellten Probleme herkömmlicher Gärverfahren bzw. CO₂-Diffusionsgeräte bezogen auf deren aquaristische Nutzung löst bzw. erheb­ lich mindert.

Für den Gärbehälter sind dabei insbesondere folgende Konstruktionsmerkmale wesentlich:

• 1. Eine oder mehrere dem Wärmeaustausch mit dem Aquarium­ wasser dienende Behälterwände oder Behälterwandbe­ reiche, so daß automatisch im Gärbehälter die im Aquariumwasser vorliegende Temperatur zwischen 20° -30°C sich einstellt;
• 2. Anordnung von zueinander beabstandeten Auflageflächen in Form horizonaler Platten für die sedimentierenden Hefezellen im Innern des Gärbehälters, wobei aufgrund dieser kompakten Anordnung der in einer großen Anzahl von horizontalen Auflageflächen für die sedimentieren­ den Hefezellen bildenden Platten die Hefezellen weit­ flächig über die Auflageflächen der Platten verteilt werden können, und dabei lediglich in einer äußerst geringen Schichtdicke auf den Platten aufliegen. Die Lebensdauer der Hefezellen läßt sich insofern erheblich verlängern, wobei diesbezüglich ins­ besondere die Anbringung eines Vibrators an einer Zuleitung des Gärbehälters oder im Gärbehälter selbst von Vorteil ist, der Schwingungen bzw. Druckwellen auf das Gärmedium überträgt, so daß die Lebensdauer der Hefezellen und damit der Nutzungszeitraum für die einzelnen Gäransätze sich erheblich verlängert.

Der Gärbehälter besteht dabei vorzugsweise aus einem aus Glas oder Kunststoff hergestellten Kasten, dessen Wände bis auf eine oder mehrere dem Wärmeaustausch mit dem Aquariumwasser dienende Wände oder Wandbereiche mit einer Wärmeisolationsschicht versehen sind. Der Behälter wird hierzu vorzugsweise in einen Plastikkasten eingeschäumt. Der Gärbehälter wird in einer bevorzugten Ausführungsform über etwa in der hinteren Mitte der Sei­ tenwände drehbar angebrachte Bügel am oberen Rand einer Aquariumscheibe so angehängt, daß die dem Wärmeaustausch dienende, nicht isolierte Behälterwand durch das Eigen­ gewicht des mit Gärmedium gefüllten Behälters an die Aquariumsscheibe gepreßt wird, oder durch eine außen ringsum laufende Dichtung in geringem Abstand zur Aqua­ riumscheibe gehalten wird.

Auf diese Weise wird, vermittelt durch die Aquariumscheibe, über den eventuell vorhandenen, ringsum abgedichteten Spaltraum und die konfrontierte Wand des Gärbehälters ein Wärmeaustausch zwischen Aquariumwasser und Gärmedium erreicht, so daß bei gleichzeitiger Wärmeisolation der übrigen Behälterwände die Temperatur des Gärmediums immer derjenigen des Aquariumwassers entspricht.

In Aquarien werden in der Regel tropische Tiere und Pflanzen bei einer thermostatisch geregelten Temperatur von etwa 25°C gepflegt, die zugleich eine günstige Temperatur für die Hefegärung darstellt. Da die Gärungs­ intensität und damit die gärungsbedingte CO₂-Erzeugung temperaturabhängig ist, gewährleistet die gleichmäßige Temperierung des Gärmediums zugleich eine gleichmäßige CO₂-Erzeugung.

Selbstverständlich kann das gleiche Resultat erreicht werden durch Einhängen des gesamten, nicht isolierten Gärbehälters in das Aquariumwasser, durch Kontaktbereiche in einem externen Kreislauf des Aquariumwassers, etwa im Filterkreislauf, durch Kontakt zu einer thermostatisch geregelten Heizplatte oder mittels eines thermostatisch geregelten Heizstabes.

In dem Gärbehälter sind zusätzliche Auflageflächen für sedimentierende Hefezellen vorzugsweise in Form dünner, horizontal angeordneter Platten vorhanden. Die Platten sind vorzugsweise an den Schmalseiten des Gärbehälters befestigt und lassen jeweils zu den Breitseiten bzw. wenigstens zu einer Seite einen Schlitz frei, der das Aufsteigen des erzeugten Co₂-Gases zur Oberfläche ermög­ licht, was selbstverständlich auch durch Öffnungen in den Platten selbst gewährleistet sein kann.

Die damit erzielte erhebliche Vergrößerung der Auflage­ fläche für die sedimentierenden Hefezellen ermöglicht dabei einerseites eine Verlängerung der Lebensdauer der Hefezellen und andererseites eine kontinuierliche Gärung und CO₂-Gas-Erzeugung auf niederigem Niveau.

Im Betrieb ist der Gärbehälter dabei fast vollständig mit Gärmedium gefüllt. Dieses besteht dabei aus einer 10-30%igen, vorzugsweise 20-25%igen Zuckerlösung in Wasser, die zur optimalen Nährstoffversorgung der Hefen zusätzlich ein geeignetes, lösliches Nährstoffge­ misch enthalten sollte. Die Gärung wird durch Zugabe einer auf die gewünschte CO₂-Erzeugungsrate abgestimmte Hefemenge (vorzugsweise Trockenhefe) in Gang gesetzt. Die Hefezellen sedimentieren bei der für aquaristische Zwecke vorteilhaften niedrigen Gärintensität und kurzem Sedimentationsweg rasch und setzen sich in extrem dünner Schicht auf den Platten ab. Sie bleiben dabei, - da in sehr dünnen Schichten angeordnet, - in gutem Kontakt zum Gärmedium, sind infolgedessen in ihrem Stoffwechsel kaum behindert und setzen die Gärtätigkeit kontinuierlich fort. Versuche zeigten, daß in dem erfindungsgemäßen Gärbehälter eine nahezu kontinuierliche Vergärung von Zucker auf niedrigem Niveau über mehrere Monate bis zu einer nahezu vollständigen Vergärung des eingebrachten Zuckers möglich ist, wobei der theoretisch mögliche Ertrag von 50% des Zuckergewichtes an CO₂-Gas nahezu erreicht wird. Zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Gärprozesses ist eine Nachdosierung von Hefe im Abstand von drei bzw. vier Wochen notwendig.

Eine Nachdosierung von Hefe erübrigt sich bei kontinuier­ licher oder periodischer Vibrationsbehandlung des Gär­ mediums. Aus der US-Patentschrift 30 80 299 und der DE-AS 12 34 657 ist es bekannt, daß die Gärung durch Vibrationsbehandlung des Gärmediums mittels Ultraschall bzw. eines in einen Umwälzkreislauf eingeschalteten Vibrators beschleunigt werden kann. Wie eigene Versuche zeigten, wird durch Übertragung relativ schwacher, nie­ derfrequenter Vibrationen (um 50 Hz) bzw. Druckwellen auf das Gärmedium der Gärvorgang in dem erfindungsgemäßen Gärbehälter nicht beschleunigt, dagegen aber die Gärdauer auf einem niedrigen, gleichmäßigen Niveau wesentlich verlängert. Das in den Ansprüchen beanspruchte Verfahren zur Erzeugung von Kohlendioxyd-Gas und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit wird insofern durch ein derarti­ ges vorteilhaftes Verfahren unter Einleitung schwacher, niederfrequenter Vibration bzw. niederfrequenter Druck­ wellen auf das Gärmedium im Gärbehälter ergänzt.

Die Vibrationsbehandlung verlängert vermutlich die Le­ bensdauer der Hefezellen durch Gewährleistung eines besseren Austauschs des Gärmediums an deren Oberfläche oder durch eine vorteilhafte Wirkung auf den Stoffwechsel der Hefen.

Ein derartiger in der Anlage zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens angeordneter Vibrator arbeitet dabei vorzugsweise mit einer Wechselstromfrequenz von 50 Hz, wobei die Schwingungen in bekannter Weise durch einen Permanentmagneten oder ein Eisenstück erzeugt werden, die im Magnetfeld eines mit Wechselstrom betrie­ benen Elektromagneten schwingen. Die Vibratoren dieser Bauart arbeiten nahezu verschleißfrei und sind kosten­ günstig herzustellen. Der Vibrator kann ebenso aus einem Schwingungen erzeugenden Elektromotor bestehen.

Der Vibrator kann fest mit dem Gärbehälter verbunden oder auf letzterem aufgesteckt sein. Die Vibrationen werden in diesem Fall direkt auf den Gärbehälter und durch elastische Verformung seiner Wände als Druckwellen auf das Gärmedium übertragen.

In einer anderen Ausführungsform werden die Schwingungen bzw. Druckwellen durch Luftdruck übertragen. Der Vibrator ist in diesen Fall entsprechend einer zum Durchlüften von Aquarien verwendeten Membranpumpe gebaut, bei der die Saugseite geschlossen ist und an der Druckseite kein Ventil eingebaut ist. Beim Betrieb einer entspre­ chend umgebauten Membranpumpe vibriert die Luft im ange­ schlossenen Luftschlauch mit einer Frequenz von 50 Hz. Die umgebaute Membranpumpe ist direkt oder über einen Luftschlauch, der auch an den CO₂-Ableitungsschlauch des Gärbehälters angeschlossen sein kann, mit dem Gasraum des Gärbehälters verbunden, so daß die erzeugten Luft­ vibrationen bzw. Druckwellen auf den Gärbehälter und das Gärmedium übertragen werden. Der die Schwingungen übertragende Luftschlauch kann auch in das Gärmedium eingetaucht sein und die Vibrationen direkt auf das Gär­ medium übertragen.

Der Vibrator sollte in der Regel auf dem Gärbehälter befestigt sein. Bei Verwendung einer Schlauchverbindung zur Übertragung von Vibrationen kann er auch extern unter­ gebracht werden.

In einer weiteren Ausführungsform überträgt der Vibrator Schwingungen auf eine in direktem Kontakt zum Gärmedium stehende elastische Membran oder einen elastischen Wand­ bereich des Gärbehälters und vermittels dieser auf das Gärmedium.

Die Ableitung des erzeugten CO₂-Gases aus dem Gärbehälter erfolgt über einen Schlauch, der mit einem durchbohrten Stopfen in einer Öffnung des im übrigen gasdicht geschlos­ senen Gärbehälters befestigt ist. Der Stopfen verhindert bei starkem Überdruck durch Herausspringen ein Bersten des Gärbehälters. Diese Komplikation ist bei sachgemäßer Handhabung der Anlage allerdings ausgeschlossen, da der Schlauch beidseitig geöffnet ist, die Anlage also druck­ los arbeitet.

Der CO₂-Ableitungsschlauch führt über einen in bekannter Weise konstruierten Blasenzähler zu dem im Aquarium unter­ getaucht angebrachten CO₂-Diffusionsgerät. Zwischen Gär­ behälter und Blasenzähler ist zusätzlich eine Vorrichtung zum Messer der erzeugten CO₂-Menge angebracht.

Eine Kontrolle der eingeleiteten CO₂-Menge erfolgt bei bisher bekannten CO₂-Anlagen in der Regel mit Hilfe eines in die Schlauchverbindung zwischen CO₂-Quelle und CO₂- Diffusionsgerät eingeschalteten Blasenzählers, wie er auch für die erfindungsgemäße Anlage vorgesehen ist. Der Blasenzähler besteht aus einem kleinen Behälter, der teilweise mit Wasser gefüllt ist, durch das das CO₂- Gas geleitet wird. Anhand der aufsteigenden CO₂-Blasen ist eine exakte Bestimmung der eingeleiteten CO₂-Gasmenge jedoch nicht möglich, da das Volumen der Blasen variieren kann.

Eine exakte Bestimmung der erzeugten CO₂-Gasmenge ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gärmethode vorteil­ haft, da sich daraus die zu erwartende Gärdauer eines Gäransatzes errechnen läßt und das CO₂-Diffusionsgerät in Abhängigkeit von der produzierten CO₂-Gasmenge, z. B. durch Verschiebung des durch die einzelnen Diffu­ sionskammern geführten Einleitungsrohres bzw. Einleitungs­ schlauches, eingestellt werden kann.

Das CO₂-Meßgerät ist vorzugsweise an die Schlauchverbin­ dung zwischen Gärbehälter und Blasenzähler angesetzt. Es ermöglicht die Entnahme einer genau definierten CO₂- Menge aus dem Schlauch. Im einfachsten Fall besteht es aus einem kleinen Gummiball mit definierten Volumen oder ist nach Art einer medizinischen Spritze aufgebaut. Durch Drücken des Gummiballs bzw. Pressen des Spritzenkolbens und anschließendes Loslassen des Gummiballs bzw. Heraus­ ziehen des Spitzenkolbens wird eine definierte Gasmenge aus dem Schlauch entnommen. Am Blasenzähler kann festge­ stellt werden, innerhalb welcher Zeit die entnommene CO₂-Menge wieder ersetzt wird. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, etwa die pro Tag produzierte CO₂-Menge zu errechnen.

Durch die Kombination einer derartigen Meßvorrichtung zur quantitativen Bestimmung des eingeleiteten CO₂-Gases und der einfach zu handhabenden Dosiervorrichtung, wobei das CO₂-Gas fast drucklos automatisch ohne eine größere Druck­ differenz aufbauende Absperr- oder Druckregulierventile dem Diffu­ sionsgerät zugeführt wird, ist eine optimale Versorgung des Aquariumwassers mit CO₂-Gas möglich.

Das erzeugte CO₂-Gas wird vom Blasenzähler aus mittels eines Schlauches in das im Aquarium untergetaucht ange­ brachte Co₂-Diffusionsgerät eingeleitet. Im Diffusions­ gerät wird das CO₂-Gas in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und in letzterem gelöst.

Das erfindungsgemäße Diffusionsgerät ist dabei auf die gärungsbedingte CO₂-Erzeugung in doppelter Hinsicht abgestimmt:

• 1. Es gewährleistet bei einer Gärführung auf niedrigem Niveau eine optimale Ausnutzung des erzeugten CO₂- Gases u.a. durch Trennung der Fremdgase vom CO₂ und ermöglicht dadurch lange Nutzungszeiträume für die einzelnen Gäransätze. Dies wird dabei durch die Auf­ teilung des im CO₂-Diffusionsgerät vorhandenen Gas­ volumens in zahlreiche, kleine Einzelvolumina und dadurch bedingte getrennte Abscheidung der Fremdgase im Diffusionsgerät ermöglicht.
• 2. Die in das Wasser eindiffundierende CO₂-Gasmenge kann auf einfachste Weise reguliert bzw. begrenzt werden, wodurch vor allem bei Auftreten einer uner­ wartet hohen Gärintensität etwa in der Anfangsphase eines Gäransatzes eine für die im Aquarium gepflegten Tiere schädliche Überdosierung mit CO₂-Gas vermieden wird, und die CO₂-Konzentration des Aquariumwassers ständig auf einem für Pflanzen und Tiere optimalen, gleich­ mäßigen Niveau haltbar ist.

Das Diffusionsgerät besteht in einer bevorzugten Aus­ führungsform aus mehreren, unten offenen Diffusions­ kammern, die seitlich versetzt in Form einer Kaskade in großer Anzahl so übereinander angeordnet sind, daß beim Einleiten von CO₂-Gas in eine untere Diffu­ sionskammer über eine zur darüber befindlichen Diffu­ sionskammer gerichtete Aussparung in der Kammerwand überlaufendes CO₂-Gas in die darüber befindliche Diffu­ sionskammer aufsteigt. Die Diffusionskammern werden auf diese Weise nacheinander mit CO₂-Gas gefüllt. Die Diffusionskammern können selbstverständlich auch auf andere Weise, etwa in Form einer Treppe oder Schraube versetzt angeordnet sein.

Das Gasvolumen in den einzelnen Diffusionskammern wird durch die Höhe der Kammerwand oberhalb der dem Gasüberlauf dienenden Aussparung bestimmt.

Die wechselseitige Versetzung der Diffusionskammern ermöglicht diese ohne Abstand direkt aufeinanderzu­ setzen, da in den seitlich überstehenden Bereichen in jedem Fall der Abstand zwischen den Diffusionskam­ mern ausreichend groß ist, um den notwendigen Wasser­ austausch im Bereich der Diffusionsflächen an der Wasser-Gas-Grenze zu gewährleisten. Durch diese Anord­ wird die Gesamthöhe des Diffusionsgerätes im Vergleich zu bekannten CO₂-Diffusiongeräten (DE-OS 32 24 149; Europäische Patentanmeldung 01 03 685) auf ein Minimum reduziert, was zugleich die Unterbringung einer erheb­ lich größeren Anzahl von Diffusionskammern in dem zur Verfügung stehenden Raum ermöglicht. Es versteht sich von selbst, daß mit steigender Anzahl der Diffu­ sionskammern eine bessere Ausnutzung des eingeleiteten CO₂-Gases erreicht wird. Das erfindungsgemäße CO₂- Diffusionsgerät zeichnet sich außerdem im Vergleich zu den oben genannten, bekannten CO₂-Diffusionsgeräten durch eine extrem einfache Konstruktion aus.

Mit dem erfindungsgemäßen CO₂-Diffusionsgerät werden auf engem Raum zahlreiche Kontaktflächen zwischen Gas und Wasser geschaffen, über die CO₂-Gas in das Aquariumwasser eindiffundiert.

Bei kontinuierlicher Einleitung von CO₂-Gas in eine der unteren Diffusionskammern der Kaskade wird nach einiger Zeit beim Überlaufen der obersten Diffusions­ kammer Gas an die Atmosphäre abgegeben. Hierbei handelt es sich bei Verwendung einer großen Anzahl von Diffu­ sionskammern im wesentlichen um Fremdgase.

Diese Feststellung ist folgendermaßen begründet: Über die Kontaktflächen zwischen Gas und Wasser diffun­ diert nicht nur CO₂ in das Aquariumwasser, sondern in umgekehrter Richtung auch Fremdgas aus dem Aquarium­ wasser in die Gasräume ein. Die CO₂-Konzentration in den Gasräumen der Diffusionskammern nimmt folglich mit zunehmend langem Kontakt zum Aquariumwasser ab, während gleichzeitig die Konzentration von Fremdgasen zunimmt. Es stellt sich somit zwangsläufig ein Gradient abnehmender CO₂-Konzentration und zunehmender Fremd­ gaskonzentration in den Diffusionskammern der Kaskade von unten nach oben ein, da das Gas in den jeweils höher gelegenen Diffusionskammern länger in Kontakt zum Aquariumwasser gestanden hat.

Das beim Überlaufen der obersten Diffusionskammer an die Atmosphäre abgegebene Gas besteht daher, in Abhängigkeit von der eingeleiteten CO₂-Menge und der Anzahl der verwendeten Diffusionskammern zum Teil oder fast ausschließlich aus Fremdgasen, wobei der Ausnutzungsgrad mit abnehmender CO₂-Einleitung und zunehmender Anzahl der Diffusionskammern steigt.

Die höchste Effektivität wird erreicht bei einer mög­ lichst großen Anzahl von Diffusionskammern mit jeweils möglichst kleinem Gasvolumen und relativ großer Kontakt­ fläche zwischen Gas und Wasser. Bei kleinen Gasvolumina in den einzelnen Diffusionskammern wird - kontinuierliche Einleitung von CO₂-Gas in die unterste Diffusionskammer vorausgesetzt - die CO₂-Konzentration in mehreren Diffu­ sionskammern im unteren Teil der Kaskade relativ hoch gehalten, was eine hohe Diffusionsrate des CO₂-Gases über eine große Gesamtfläche bewirkt. Bei fortgesetzter CO₂-Abgabe und Fremdgasaufnahme nähern sich CO₂-Konzen­ tration und Fremdgaskonzentration in den folgenden Diffu­ sionskammern der Kaskade zunehmend der relativen Konzen­ tration der entsprechenden Gase im Aquariumwasser an, bis nach Durchlaufen einer größeren Anzahl von Diffu­ sionskammern der Gleichgewichtszustand erreicht ist und kein Gasaustausch mehr stattfindet. Dieses für die CO₂-Versorgung des Aquariumwassers wertlose Gasgemisch wird beim Überlaufen der obersten Diffusionskammer an die Atmosphäre abgegeben.

Der dargelegte Sachverhalt wird dadurch bestätigt, daß bei entsprechenden Voraussetzungen und einer experimen­ tellen Unterbrechung der CO₂-Zufuhr das in den untersten Diffusionskammern befindliche Gas sich vollständig im Wasser löst, in den jeweils höher gelegenen Diffusions­ kammern aber zunehmend große Gasblasen zurückbleiben, die auch nach längerer Zeit nicht verschwinden.

In dem erfindungsgemäßen CO₂-Diffusionsgerät wird folg­ lich durch Aufteilung des im Diffusionsgerät vorhandenen Gasvolumens auf möglichst viele, kleine, voneinander getrennte Einzelvolumina eine hochgradige Nutzung des eingeleiteten CO₂-Gases bei gleichzeitiger Abscheidung der Fremdgase erreicht. Dieses Problem wurde bei keinem der bisher bekannten CO₂-Diffusionsgeräte erkannt und gelöst.

Die Einleitung des CO₂-Gases in das Diffusionsgerät erfolgt dabei über ein Einleitungsrohr, das vorzugsweise in den sich überlagernden Bereichen der Diffusionskammern durch letztere geführt ist. Das Einleitungsrohr besitzt zu jeder Diffusionskammer hin eine Öffnung, durch die CO₂-Gas eingeleitet werden kann.

Die Öffnungen im Einleitungsrohr sind vorzugsweise den Aussparungen in den Diffusionskammerwänden abgewandt. Dadurch wird erreicht, daß beim Überlaufen der jeweils untersten, mit Gas beschickten Diffusionskammer aus der CO₂-Zuleitung nachströmendes Gas in der fraglichen Diffusionskammer verbleibt und nicht in die aufsteigende CO₂-Gasblase gelangt. Hierdurch wird eine hohe CO₂-Kon­ zentration in der jeweils untersten, mit Gas beschickten Diffusionskammer und dadurch eine hohe CO₂-Diffusionsrate gewährleistet.

Durch die wechselseitig versetzte Anordnung der Diffu­ sionskammern wird zudem erreicht, daß in der Kaskade aufsteigendes Gas in die der Aussparung gegenüberliegende Hälfte der nächsthöheren Diffusionskammer gelangt. Läuft diese Diffusionskammer durch die Gaszufuhr über, so steigt nur bereits vorher in der Diffusionskammer vorhan­ denes Gas in die nächste Diffusionskammer auf. Es wird also erreicht, daß das Gas in jeder Diffusionskammer eine Zeit lang verweilt und nicht in einer über mehrere Diffusionskammern aufsteigenden Gasblase einige Diffu­ sionskammern "überspringt", was eine schlechtere Nutzung des eingeleiteten CO₂-Gases zur Folge hätte.

Der vom Gärbehälter kommende CO₂-Schlauch ist mit seinem Endstück paßgerecht im Einleitungsrohr des Diffusionsge­ rätes geführt. Durch Verschieben des Schlauches im Ein­ leitungsrohr kann die Anzahl der zur CO₂-Versorgung des Aquariumwassers verwendeten Diffusionskammern bestimmt werden, wobei das Gas jeweils durch die dem Schlauch­ ende am nächsten gelegene Öffnung eingeleitet wird.

Die Gesamtmenge des pro Zeiteinheit in das Aquarium­ wasser eindiffundierenden CO₂-Gases ist von der Summe der Kontaktflächen zwischen Gas und Wasser abhängig. Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion des CO₂- Diffusionsgerätes ist über die Anzahl der mit CO₂-Gas beschickten Diffusionskammern eine Begrenzung der pro Zeiteinheit in das Wasser eindiffundierenden CO₂-Gasmenge auf einfachste Weise möglich. Die in das Wasser eindif­ fundierende CO₂-Gasmenge kann somit, - bei einer über dem Bedarf liegenden CO₂-Gasproduktion - , in Abhängig­ keit vom Pflanzenbestand, der Beleuchtungsstärke und weiterer den CO₂-Bedarf beeinflussender Faktoren bezogen auf das Wasservolumen des Aquariums bedarfsgerecht do­ siert werden.

Es versteht sich von selbst, daß das Öffnen und Schließen der Einleitungsöffnungen etwa bei fest angeschlossenem CO₂-Zuleitungsschlauch auch auf andere Weise erfolgen kann, wie z. B. durch Verschieben einer Schablone oder eines Rohrstücks im Innen- oder Außenbereich des Zulei­ tungsrohres.

Durch Einbau der Kaskade in einen Behälter, durch den vorzugsweise von oben nach unten Aquariumwasser gepumpt wird, kann der Gasaustausch an den Diffusionsflächen beschleunigt werden.

Eine derartige Regulierbarkeit der CO₂-Dosierung sowie eine möglichst effiziente Ausnutzung des eingesetzten CO₂-Gases sind beim Einsatz von Diffusionsgeräten in Kombination mit der CO₂-Produktion durch Hefegärung unabdingbar notwendig. Sie sind auch im Betrieb mit einer kontinuierlichen, regulierbaren CO₂-Quelle, etwa aus Flüssiggasflaschen, wünschenswert. Das erfindungsgemäße CO₂-Diffusionsgerät ist somit auch für den Betrieb mit anderen CO₂-Quellen bestens geeignet. Insofern wird sowohl für den drucklosen Gärbehälter als auch für das CO₂-Diffusionsgerät gemäß dieser Erfindung Elementen­ schutz beansprucht.

Bevorzugte Ausführungsformen der Anlage zur Erzeugung von Kohlendioxyd und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit sowie des CO₂-Diffusionsgerätes und des gemäß dieser Erfindung vorgesehenen drucklosen Gärbehälters ergeben sich im übrigen aus den beigefügten Patentan­ sprüchen und der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, welche anhand beigefüg­ ter Zeichnungen näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Abb. 1 Eine bevorzugte Ausführungsform der Anlage zur Erzeugung von Kohlendioxyd mittels eines Gärbehälters und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit mittels eines im Aquariumwasser eingebrachten Diffusions­ gerätes in Seitenansicht, wobei der an einer Scheibe des Aquariums außen ange­ hängte Gärbehälter mit Gasmeßgerät, sowie das innerhalb des Aquariums angeordnete Diffusionsgerät mit Blasenzähler darge­ stellt ist;

Fig. 2a und Fig. 2b Eine schematische Darstellung des Gärbehäl­ ters mit zueinander beabstandete Auflage­ flächen bildenden horizontalen Platten für die sedimentierenden Hefezellen;

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 Den am Gärbehälter angeschlossenen, gä­ rungsverlängernd wirkenden Vibrator in drei unterschiedlichen Ausführungsformen, in Schnittdarstellung bzw. Draufsicht;

Fig. 6a Eine bevorzugte erste Ausführungsform des CO₂-Diffusionsgerätes in Seitenan­ sicht mit Darstellung der übereinander angeordneten Diffusionskammern und durch diese Kammern senkrecht geführtem Einleitungsrohr für das erzeugte CO₂- Gas;

Fig. 6b Eine schematische Ansicht einer der zur Bildung des Co₂-Diffusionsgerätes übereinander angeordneten Diffusions­ kammern;

Fig. 6c Eine vergrößerte Darstellung des durch die übereinander angeordneten Diffu­ sionskammern geführten Einleitungsrohres mit seitlichen Ausströmöffnungen und innerhalb des längs dieses Einleitungs­ rohres verschiebbaren Schlauches zur Zuführung des CO₂-Gases in die ge­ wünschte untere Diffusionskammer, und

Fig. 7 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des CO₂-Diffusionsgerätes, wobei die Diffusionskammern in einem gemeinsamen Behälter eingebaut sind, welcher im Gegenstrom von dem zu dosierenden CO₂- Gas und dem mit diesem Gas anzureichern­ den Aquariumwasser durchflossen wird.

Gemäß Fig. 1 weist die Anlage zur Erzeugung von Kohlen­ dioxyd und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit einen Gärbehälter (3) auf, welcher mittels eines Bügels (1) außen an einer Aquariumscheibe (2) befestigt ist, wobei außen an dem Gärbehälter ein Vibrator (9) angelegt ist.

Der Gärbehälter ist über einen Schlauch (36) zur Ablei­ tung des erzeugten CO₂-Gases mit einer Vorrichtung (5) zum Messen der erzeugten CO₂-Menge, einem Blasen­ zähler (6) und einem im Aquarium untergetaucht ange­ brachten Diffusionsgerät (7) verbunden.

Die in Fig. 1 eingezeichnete gestrichelt-punktierte Linie deutet dabei den Wasserstand im Aquarium an. Die ferner in den Zeichnungen dargestellten gestrichel­ ten Kreise deuten den Sauger zum Befestigen des Blasen­ zählers (6) und des CO₂-Diffusionsgerätes (7) an der Aqua­ riumscheibe an. Der Schlauch (36) zur Ableitung des gärbedingt erzeugten CO₂-Gases ist mittels eines durch­ bohrten Stopfens (8) in einer Offnung des Gärbehälters befestigt.

Die Vorrichtung (5) zum Messen der erzeugten CO₂-Menge ist in Fig. 1 nach Art einer medizinischen Spritze gebaut, kann aber auch aus einem kleinen Gummiball mit definiertem Volumen bestehen, wie er als Saugball für Pipetten Verwendung findet. Die Vorrichtung ermög­ licht die Entnahme einer definierten Gasmenge aus dem vom Gärbehälter kommenden Schlauch (36). Am Blasenzähler (6) kann festgestellt werden, innerhalb welcher Zeit die entnommene Gasmenge durch neu produziertes CO₂-Gas ersetzt wird.

In den Zeichnungen erläutern die Fig. 2a und b die Konstruktion des Gärbehälters. In Fig. 2a ist der vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff gefertigte Gärbehälter ohne Wärmeisolation dargestellt. Im Innern sind in dem dargestellten Fall 8 horizontal angeordnete Platten (12 a, b, c,...) eingebaut, welche in Fig. 2a gestrichelt dargestellt sind. Diese Platten dienen dabei als Auflageflächen für sedimentierende Hefezellen. Der im übrigen gasdichte Behälter besitzt einen in die Deckplatte eingesetzten Stutzen (13) zum Ableiten des erzeugten CO₂-Gases und ggfls. eine zweite Öffnung mit einem Stutzen (44) bzw. (46) gemäß Fig. 5, wobei die dortige Wandung zum Befestigen der Vibratormembran (42) gemäß Fig. 4 bzw. des Vibrators (45) gemäß Fig. 5 dient.

Fig. 2b zeigt einen von oben nach unten senkrecht zur Breitseite des Gärbehälters geführten Schnitt durch den wärmeisolierten Gärbehälter. Die dem Wärmeaustausch mit dem Aquariumwasser dienende Wandfläche (14) bleibt unisoliert, während die übrigen Flächen mit einer Wärme­ isolationsschicht (15) versehen sind, welche in der Zeichnung schraffiert dargestellt ist. Eine außen um die nicht isolierte Fläche laufende, leicht komprimier­ bare Dichtung (16) verhindert einen Wärmeverlust aus einem eventuell verbleibenden Spaltraum zwischen der nicht isolierten Wandfläche (14) des Gärbehälters und der zum Aquariumwasser in Kontakt stehenden Fläche (2) (z. B. der Aquariumscheibe oder Fläche in einem externen Aquariumwasser-Kreislauf, wie einem Filterkreis­ lauf oder dgl.).

Die nicht isolierte Fläche (14) des Gärbehälters kann der den Wärmeaustausch mit dem Aquariumwasser vermit­ telnden Fläche (2) auch direkt anliegen.

Die in den Gärbehälter eingebauten, in Fig. 2b als Linien eingezeichneten Platten (12 a, b, c,...) lassen in der hier dargestellten Ausführungsform zu den Wänden an den Breitseiten des Gärbehälters jeweils einen schmalen Schlitz (34) frei, der das Aufsteigen des erzeugten CO₂-Gases zur Oberfläche ermöglicht.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind drei Ausführungsformen möglicher, gärungsverlängernd wirkender Vibratoren (10, 37, 45) dargestellt, wobei diese an den Gärbehälter (3) angeschlossen sind.

Der in Fig. 3 dargestellte Vibrator (10) erzeugt im angeschlossenen Luftschlauch (11) Luft-Vibrationen. Der Luftschlauch (11) ist in der dargestellten Anordnung über den CO₂-Ableitungsschlauch (36) mit dem Gärbehäl­ ter (3) verbunden. Die Luftvibrationen werden über den Gasraum im oberen Bereich des Gärbehälters auf das Gärmedium übertragen. Der Vibrator weist dabei einen Elektroanschluß (43) auf.

In Fig. 4 ist ein Schnittbild eines auf dem Gärbehälter (3) befestigten, nach Art einer Membranpumpe gebauten Vibrators (37) dargestellt, bei dem die Schwingungen durch einen Permanentmagneten (38) erzeugt werden, der im Magnetfeld eines mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten (39) schwingt. Die Schwingungen werden über eine federnd am Gehäuse (40) befestigte Stange (41) auf eine gasdicht auf einem Stutzen (44) des Gärbe­ hälters befestigte elastische Membran (42) und über diese in Form von Druckwellen auf den Gasraum über dem Gärmedium und sekundär auf das Gärmedium übertragen. Das Gärmedium ist dabei punktiert angedeutet. Ein ent­ sprechend konstruierter Vibrator kann auch etwa an einer Seitenwand des Gärbehälters angebracht sein und dann ähnlich wie die in Fig. 5 dargestellte Ausfüh­ rungsform Schwingungen bzw. Druckwellen direkt auf das Gärmedium übertragen. Man erkennt deutlich die Auflagefläche (12 a) für die sedimentierenden Hefezel­ len, ferner die Wärme-Isolationsschicht (15) des Gär­ behälters, den Elektroanschluß (43) des Vibrators und in Darstellung einer strich-punktierten Linie die obere Grenze des Gärmediums.

Fig. 5 zeigt einen Vibrator (45) in einer weiteren Ausführungsform. Der Vibrator (45) ist in einem Stutzen (46) in einer seitlichen, wärmeisolierten Wand (15) des Gärbehälters (3) eingesetzt und an diesem befestigt.

Der Vibrator besteht in diesem Fall aus einer mit Wech­ selstrom, - bei geringfügigen Konstruktionsänderungen auch mit Gleichstrom - zu betreibenden Magnetspule (47) mit einem beweglich angebrachten Permanentmagnet­ kern oder Eisenkern (48), welcher durch Magnetfeld­ änderungen der Magnetspule (47) in Schwingungen versetzt wird. Die Schwingungen werden auf eine elastische Mem­ bran (49) übertragen, die in dem punktiert dargestellten Gärmedium Druckwellen erzeugt. Man erkennt dabei deut­ lich in der Zeichnung die Auflageflächen (12 f, g, h, ...) für sedimentierende Hefezellen sowie den Elek­ troanschluß (43) des Vibrators.

Fig. 6 a zeigt das erfindungsgemäße CO₂-Diffusionsgerät in einer ersten Ausführungsform in einer Projektion senkrecht von der Seite. Das CO₂-Diffusionsgerät besteht dabei aus gegenseiteig versetzt dicht übereinander angeordneten, nach unten offenen, runden oder eckigen Diffusionskammern (17 a, b, c,...) und einem Einlei­ tungsrohr (18), welches schraffiert dargestellt ist und welches an dem vom CO₂-Ableitungsschlauch des Gär­ behälters kommenden Schlauch (4) angeschlossen ist. Eine Diffusionskammer (17) ist in Fig. 6b in der Aufsicht schräg von oben dreidimensional dargestellt.

Die Diffusionskammern (17 a, b, c,...) weisen jeweils eine Aussparung (19) in der seitlichen Kammerwand auf, über die eingeleitetes CO₂-Gas überlaufen kann. Die Höhe der Wand der Diffusionskammer über der Aussparung bestimmt die Höhe des Gasraumes, dessen untere Begren­ zung in Fig. 6a jeweils durch eine strich-punktierte Linie markiert ist.

In den Zeichnungen erkennt man deutlich das dort schraffiert dargestellte CO₂-Einleitungsrohr (18), welches in den sich überlagernden Bereichen der Diffu­ sionskammern gasdicht jeweils durch eine Öffnung (35) in den Kammerdecken geführt ist. Das Einleitungsrohr (18) besitzt dabei zu jeder Diffusionskammer eine Öff­ nung (20) zum Einleiten von CO₂-Gas, wobei diese Öffnung der dem Gasüberlauf dienenden Aussparung (19) in der seitlichen Kammerwand jeweils abgewandt ist.

Der vom Gärbehälter kommende Schlauch (4) ist paßgerecht in dem Einleitungsrohr (18) geführt. Durch Verschieben des Schlauches (4) im Einleitungsrohr (18) kann die Anzahl der verwendeten Diffusionskammern (17 a, b, c,...) bestimmt, und die CO₂-Applikation bedarfsgerecht dosiert werden. Die Einleitung des CO₂-Gases erfolgt jeweils über die erste Öffnung im Einleitungsrohr (18) unterhalb des Schlauchendes.

Fig. 6c zeigt zur Veranschaulichung das Einleitungs­ rohr (18) und den vom Gärbehälter kommenden, gestrichelt gezeichneten Schlauch (4) in einer Stellung, in der das CO₂-Gas durch die vierte Öffnung des Einleitungs­ rohres von unten eingeleitet wird.

Es werden in diesem Fall also nur die obersten fünf Diffusionskammern (in Fig. 6c nicht eingezeichnet) zur Einleitung von CO₂-Gas in das Aquariumwasser verwen­ det.

In einer zweiten Ausführungsform des CO₂-Diffusions­ gerätes gemäß Fig. 7 ist eine Kaskade aus Diffusions­ kammern (29 a, b, c,...) in einen Behälter (32) einge­ baut, der in vorteilhafter Weise aus durchsichtigem Material gefertigt ist. Die Decken der einzelnen Diffu­ sionskammern werden von wechselseitig versetzt überei­ nander angeordneten, waagerechten, an drei Seiten gas­ dicht an den Behälterwänden (33) anliegenden Platten (21 b c, d,...) gebildet. An diesen ist jeweils an der verbleibenden freien Seite eine schmale Platte (22 a, b, c,...) senkrecht nach unten gasdicht zwischen die Behälterwände (33) eingesetzt. Die Höhe der letzt­ genannten Platten bestimmt die Höhe der Gasräume, deren untere Grenze in Fig. 7 jeweils durch eine strich­ punktierte Linie markiert ist. Der obersten Diffusions­ kammer dient die obere Behälterwand (21 a) als Decke.

Die Einleitung des CO₂-Gases erfolgt wie bei der in den Fig. 6a, 6b und 6c dargestellten Ausführungs­ form über ein durch Löcher (30) in den Decken der Diffu­ sionskammern gasdicht geführtes, schraffiert darge­ stelltes Einleitungsrohr (23) mit entsprechend angeord­ neten Einleitungsöffnungen (24). Durch Verschieben des vom Gärbehälter kommenden Schlauches (4) im Einlei­ tungsrohr (23) kann wie in der in Fig. 6a, 6b und 6c dargestellten Ausführungsform die Anzahl der mit CO₂-Gas beschickten Diffusionskammern bestimmt werden. Das Gas läuft bei kontinuierlicher CO₂-Einleitung in eine Kammer an der freien Seite (31) der Diffusions­ kammern über und steigt von Kammer zu Kammer auf. Aus der obersten Diffusionskammer überlaufendes Gas kann durch eine kleine Öffnung (25) in der oberen Behälter­ wand entweichen.

Über ein in vorteilhafter Weise in der Decke des Behäl­ ters angebrachtes Zuleitungsrohr (26) wird Aquarium­ wasser durch das untergetaucht im Aquarium angebrachte CO₂-Diffusionsgerät gepumpt. Die Zuleitung (27) wird dabei in vorteilhafter Weise vom Filterausgang abge­ zweigt oder über eine eigene Pumpe versorgt. Das CO₂- Diffusionsgerät kann auch über die Saugseite einer Pumpe bzw. über den Filtereingang betrieben werden. Der Schlauchanschluß sollte in diesem Fall in vorteil­ hafter Weise an der unteren Behälterwand angebracht sein.

Das Wasser durchströmt, wie in Fig. 4 eingezeichnet und durch Pfeile angedeutet, das CO₂-Diffusionsgerät in vorteilhafter Weise von oben nach unten. Es reichert sich hierbei an den Kontaktflächen zu den Gasräumen mit CO₂-Gas an. Das CO₂-haltige Wasser verläßt das CO₂-Diffusionsgerät über eine Öffnung (28) in der unte­ ren Behälterwand. Bei dieser Ausführungsform wird ein besonders guter Wasseraustausch an den Kontaktflächen zwischen Gas und Wasser und damit eine hohe CO₂-Diffu­ sionsrate gewährleistet.

Sofern in der vorliegenden Anmeldung von einem "druck­ losem Gärverfahren" bzw. "drucklosem Gärbehälter" ge­ sprochen wird, so ist dies dahingehend zu verstehen, daß bei dem vorliegenden Verfahren zur Vergärung der Zuckerlösung und zur Erzeugung des Kohlendioxyd-Gases keine größeren Druckänderungen auftreten, wobei natür­ lich Druckänderungen entsprechend der sich am Schlauch­ ende im CO₂-Diffusionsgerät einstellenden Höhendifferenz zwischen den jeweils eingestellten Ausströmöffnungen für das erzeugte Kohlendioxyd-Gas wirksam werden. Es stellt sich somit jeweils eine Druckänderung entsprechend der Än­ derung des hydrostatischen Druckes im Aquariumwasser entsprechend der wirksam werdenden, oberhalb des Schlauchendes bzw. der Ausströmöffnung vorhandenen Wasserschichthöhe ein.

Claims (33)

1. Verfahren zur Erzeugung von Kohlendioxid und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit, über ein im Aquariumwasser eingetauchtes Diffusionsgerät bzw. derartige Behälter, in denen das Kohlendioxid­ gas aufgefangen, in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und im letzteren gelöst wird, und eine Vorrichtung zur Kohlendioxid-Erzeugung durch Vergä­ rung einer Zuckerlösung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gärung in einem auf eine Tem­ peratur zwischen 20°-30°C aufgeheizten drucklosen Gär­ behälter mit großen Auflageflächen für die sedimentier­ enden Mikroorganismen bzw. Hefezellen, und daß die Dosierung der Menge des in das Aquarium­ wasser eindiffundierenden Kohlendioxid-Gases unter Verwendung einer kontinuierlich eingeleiteten Kohlendioxid-Menge durch Zu- u. Abschaltung der jeweils untersten von mit Kohlendioxid-Gas beaufschlagbaren, in Form einer Kaskade übereinander angeordneten, nach unten jeweils offenen Diffusionskammern des Diffusionsgerätes erfolgt, so daß eine kontinu­ ierliche, langfristige Versorgung des Aquariumwas­ sers mit relativ geringen Mengen an Kohlendioxid- Gas unter "Dosierung" der eindiffundierenden Koh­ lendioxid-Menge entsprechend dem Kohlendioxid- Bedarf im Aquarium durch bloße geeignete Zu- und Abschaltung der untersten Diffusionskammern erfolgt, in welche das Kohlendioxid-Gas jeweils eingeleitet wird, wobei das in eine der unteren Diffusionskammern eingeleitete Kohlendioxid-Gas von den jeweils nachfolgenden darüber befindlichen Diffusions­ kammern aufgefangen wird, wobei in Folge der Auf­ teilung des im Diffusionsgerät befindlichen Gas­ Volumens in zahlreiche kleine Einzelvolumina sich ein abnehmender Konzentrationsgradient von Kohlen­ dioxid-Gas und ein zunehmender Konzentrationsgradient von Fremdgas von den unteren zu den oberen Diffusions­ kammern einstellt und somit eine Trennung von Kohlen­ dioxid-Gas und Fremdgasen und damit eine hochgradige Ausnutzung des eingeleiteten Kohlendioxid-Gases unter Abscheidung der Fremdgase und Abgabe derselben aus der obersten Kammer gewährleistet wird.

2. Verfahren zur Erzeugung von Kohlendioxid-Gas und zur Anreicherung von Aquariumwasser damit, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßige Temperierung des Gärmediums und damit eine gleichmäßige Kohlendioxid-Gaserzeugung durch einen Wärmeaustausch zwischen einer Wandung bzw. einem Wandbereich des Gärbehälters und einer Außenwandung des Aquariums oder durch Eintauchen des Gärbehälters im Aquariumwasser oder durch eine thermo­ statisch regulierbare Heizvorrichtung erfolgt.

3. Anlage zur Erzeugung von Kohlendioxid und zur Anreiche­ rung von Aquariumwasser damit über ein im Aquarium­ wasser eingebrachtes Diffusionsgerät bzw. derartige Behälter, in denen das Kohlendioxid-Gas aufgefangen, in Kontakt zum Aquariumwasser gebracht und im letzteren gelöst wird, und eine Vorrichtung zur Kohlendioxid- Erzeugung durch Vergärung einer Zuckerlösung zur Durch­ führung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärbehälter (3) eine Vorrichtung zum Aufheizen der sedimentierenden Zellen auf eine Temperatur zwi­ schen 20-30°C aufweist, bzw. dem Gärbehälter (3) eine derartige Vorrichtung (2) zugeordnet ist, daß der Gärbehälter (3) mit dem Diffusionsgerät (7, 32) bzw. dessen Austrittsöffnung im Wasser derart verbunden ist, daß in dem aufgeheizten Gärbehälter eine drucklose Gärung erfolgt, daß in diesem Gärbehälter zueinander beabstandete Auflageflächen (12) bildende horizontale Platten (12 a, b, c ...) für die sedimentierenden Zellen in Abstand übereinander angelegt sind, und daß die Dosierung der Menge des in das Aquariumwasser eindiffundierenden Kohlendioxid- Gases unter Verwendung einer kontinuierlich anfal­ lenden Kohlendioxid-Menge durch Zu- und Abschaltung der jeweils untersten von mit Kohlendioxid-Gas beauf­ schlagbaren, in Form einer Kaskade übereinander ange­ ordneten, nach unten jeweils offener Diffusionskammern (17 a, b, c ...; 29 a, b, c ...) des Diffusionsgerätes (7, 32) erfolgt, wobei die Diffusionskammern jeweils zueinander seitlich versetzt sind und in einem Überlappungsbereich jeweils eine zur darüberliegenden Diffusionskammer gerichtete Aussparung (19, 31) in oder unter der seitlichen Kam­ merwand aufweisen und dabei in einer großen Anzahl dicht übereinander angeordnet sind, und wobei zu den einzelnen Diffusionskammern einzelne beaufschlagbare Gaszuleitungen angelegt sind, von denen mindestens eine geöffnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht durch die Überlappungsbereiche ein Einlei­ tungsrohr (18, 23) durch die Diffusionskammern (17 a, b, c ...; 29 a, b, c ...) geführt ist, wobei in den Wandungen an den Kammeroberseiten zur Einführung des Einleitungsrohres jeweils übereinander oder unter­ einander eine Öffnung (35, 30) angelegt ist, in die das Einleitungsrohr gasdicht eingeführt ist und wobei in der Außenwandung des Einleitungsrohres (18, 23) im Abstand der zueinander versetzten Diffusionskammern Ausströmöffnungen (20, 24) angelegt sind, welche sich jeweils im Innern der einzelnen Diffusionskammern öffnen.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (20, 24) des Einleitungsrohres sich jeweils in einer Richtung öffnen, welche zur Seite der Anlage der in den Seitenwandungen der Difus­ sionskammern angelegten Aussparungen (19, 31) abgewandt ist.

6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionskammern (29 a, b, c ...) in einem Behälter (32) übereinander eingebaut sind, wobei die Wandungen an den Kammeroberseiten der einzelnen Diffusionskammern von wechselseitig versetzt übereinander angeordneten, waagerechten, an drei Seiten gasdicht an den seitlichen Behälterwänden (33 a, b, c, d) anliegenden Platten (21 b, c, d ...) gebildet werden und die Seitenwände der einzelnen Diffusionskammern jeweils durch Abschnit­ te von drei seitlichen Behälterwandungen (33 a, b, c, d) und eine an der freibleibenden Seite der waage­ rechten Platte (21 b, c, d ...) angelegte schmale, senkrecht nach unten gasdicht zwischen den Behälter­ wänden eingesetzte schmale Stegplatte (22 a, b, c ...) (Gasüberlauf bzw. Grenze für die Höhe der Füllräume der Diffusionskammern) gebildet werden.

7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4- 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Ableitungsschlauch (36) des Gärbehälters (3) kommender Schlauch (4) paßgerecht im Einleitungs­ rohr (18, 23) geführt und in diesem Einleitungsrohr bis zu den jeweiligen Ausströmöffnungen (20, 24) zu den einzelnen Diffusionskammern verschiebbar ist, wodurch die Anzahl der verwendeten Diffusionskammern bestimmbar und die Kohlendioxid-Applikation bedarfs­ gerecht dosierbar ist.

8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (32) ringsum geschlossen ist bis auf die an seiner Ober- bzw. Unterseite befindliche Ent­ lüftungsöffnung (25) für Fremdgas sowie die Zuführung des Einleitungsrohres (23) und bis auf eine Zuleitung (26) und eine Ableitung (28) für im Gegenstrom zum Kohlendioxid-Gas durch den Behälter (32) bzw. zwischen den wechselseitig zueinander seitlich versetzten Dif­ fusionskammern zu führendes Aquariumwasser.

9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Diffusionskammern aufnehmende Behälter (32) in Form eines Quaders ausgebildet ist.

10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen für die sedimentierenden Hefezellen bildenden, dünnen, horizontal angeordneten Platten (12 a, b, c ...) mindestens zu einer Seite des Gärbehäl­ ters einen Schlitz (34) freilassen oder daß in den Platten (12 a, b, c ...) jeweils Öffnungen angelegt sind.

11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärbehälter (3) ein aus Glas oder Kunststoff her­ gestellter Kasten ist, dessen Wände bis auf die dem Wärmeaustausch mit dem Aquarium bzw. den Aquariumwas­ ser dienenden Wände (14) mit einer Wärmeisolations­ schicht (15) versehen sind.

12. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärbehälter (3) am oberen Rand einer Aquarium­ scheibe (2) unter Kontakt mit der Außenwand der Aqua­ riumscheibe anhängbar ist oder derart an einem Aquarium angeordnet ist.

13. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aquariumscheibe (2) und der dem Wärmeaus­ tausch dienenden Wandfläche (14) des Gärbehälters (3) ein ringsum abgedichteter Spaltraum vorhanden ist.

14. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch eine thermostatisch regulierbare Heizvorrich­ tung aufzuheizender Gärbehälter in einem Kasten mit oder aus wärmedämmenden Material eingeschäumt ist.

15. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3-14, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb der Gärbehälter (3) fast vollständig mit Gärmedium gefüllt ist, welches seinerseits mit Hefe­ zellen geimpft ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gärmedium aus einer 10-30%igen Zuckerlösung mit einem zusätzlichen löslichen Nährstoffgemisch besteht.

17. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3- 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vibrator (9, 10, 37, 45) an einem Anschluß des Gärbehälters (3) oder der Ableitung (4, 36) des Gärbe­ hälters anschließbar ist, um gärungsverlängernde Schwingungen bzw. Druckwellen auf das Gärmedium zu übertragen.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9, 10, 37, 45) aus einem Elektromagneten (39, 47) und einem Permanentmagneten (38, 48) bzw. Eisenstück (48) besteht, die beweglich zueinander angebracht sind und infolge von Magnetfeldänderungen entsprechend der Wechselstromfrequenz des zum Betrieb des Elektromagneten verwendeten Wechselstromes mit einer niedrigen Freqrenz von z. B. 50 Hz schwingen.

19. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator aus einem Schwingungen erzeugenden Elek­ tromotor besteht.

20. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (10, 37) nach Art einer Membranpumpe mit geschlossener Saugseite und offener Druckseite gebaut ist, wobei die Druckseite in offener Verbindung zum Gasraum des Gärbehälters (3) bzw. zum Gärmedium steht.

21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 -20, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9, 45) über eine zum Gärmedium in Kontakt stehende Membran oder einen elastischen Wandbereich des Gärbehälters (3) Schwingungen bzw. Druckwellen direkt auf das Gärmedium überträgt.

22. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 -21, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9) am Gärbehälter (3) befestigt ist und Schwingungen direkt auf diesen überträgt.

23. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 -22, dadurch gekennzeichnet, daß im Ableitungsschlauch (36) zwischen dem Gärbehälter (3) und dem Diffusionsgerät (7, 32) ein Blasenzähler (6) zur Kontrolle der eingeleiteten Kohlendioxyd- Menge zwischengeschaltet ist.

24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ableitungsschlauch (36) zwischen dem Gärbe­ hälter (3) und dem Blasenzähler (6) ein Kohlendioxid- Meßgerät (5) eingesetzt ist, welches durch Entnahme einer bestimmten Kohlendioxyd-Menge in Kombination mit dem Blasenzähler die Messung der gärungsbedingt produzierten Gasmenge ermöglicht.

25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxyd-Meßgerät (5) einen kleinen Gummiball mit definiertem Füllvolumen für das aufzunehmende Gas oder eine ein bestimmtes maximales Füllvolumen aufnehmende medizinische Spritze (5) aufweist.

26. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 -25, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen der Einleitungsöffnungen (20, 24) des Einleitungsrohres (18, 23) bei fest angeschlossenem Zuleitungsschlauch (4) durch Ver­ schieben einer Schablone oder eines Rohrstückes im Innen- oder Außenbereich des Einleitungsrohres erfolgt.

27. Diffusionsgerät zur Einleitung von Gas oder eines Gasgemisches in Wasser mit zumindest einer in das Wasser eingetauchten, unten offenen Diffusionskam­ mer, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, unten offene Diffusionskammern in Form einer Kaskade in größerer Anzahl übereinander ange­ ordnet und seitlich versetzt sind, daß beim Einleiten des Gases in eine untere Diffusionskammer über eine zur darüber befindlichen Diffusionskammer gerichtete Aussparung in der Kammerwand überlaufendes Gas in die darüber befindliche Diffusionskammer aufsteigt, daß die effektive Diffusionsfläche des Diffusions­ gerätes durch Zu- und Abschaltung der Gaseinleitung der jeweils untersten von mit Gas beaufschlagbaren, in Form einer Kaskade übereinander angeordneten Diffusionskammer verändert werden kann, wobei zumin­ dest die Zuleitung zu einer der Diffusionskammern jeweils geöffnet ist.

28. Diffusionsgerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionskammern jeweils wechselseitig seitlich zueinander versetzt übereinander angeordnet sind, daß die Diffusionskammern in Form einer geraden Treppe seitlich versetzt übereinander angeordnet sind oder daß diese in Form einer Schraube seitlich versetzt zueinander angeordnet sind.

29. Diffusionsgerät nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht durch die Überlappungsbereiche ein Einlei­ tungsrohr (18, 23) durch die Diffusionskammern (17 a, b, c ...; 29 a, b, c ...) geführt ist, wobei in den Wandungen an den Kammeroberseiten zur Einführung des Einleitungsrohres jeweils übereinander oder untereinander eine Öffnung (35, 30) angelegt ist, in die das Einleitungsrohr gasdicht eingeführt ist, und wobei in der Außenwandung des Einleitungsrohres (18, 23) im Abstand der zueinander versetzten Diffu­ sionskammern Ausströmöffnungen (20, 24) angelegt sind, welche sich jeweils im Inneren der einzelnen Diffusionskammern in einer Richtung öffnen.

30. Diffusionsgerät nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Außenwandung des Einleitungsrohres (18, 23) angelegten Ausströmöffnungen (20, 24) sich jeweils im Inneren in einer Richtung öffnen, welche zur Seite der Anlage der in den Seitenwandungen der Diffusions­ kammern angelegten Aussparungen (19, 31) abgewandt ist.

31. Diffusionsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 27-30, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionskammern (29 a, b, c ...) in einem Behäl­ ter (32) übereinander eingebaut sind, wobei die Wan­ dungen an den Kammeroberseiten der einzelnen Diffu­ sionskammern (29 a, b, c ...) von wechselseitig ver­ setzt übereinander angeordneten, waagerechten, an drei Seiten gasdicht an den seitlichen Behälterwänden (33 a, b, c, d) anliegenden Platten (21 a, b, c ...) gebildet werden und die Seitenwände der einzelnen Diffusionskammern jeweils durch Abschnitte von drei seitlichen Behälterwandungen (33 a, b, c, d) und eine an der freibleibenden Seite der waagerechten Platten (21 b, c, d ...) angelegte schmale, senkrecht nach unten gasdicht zwischen den Behälterwänden eingesetzte schmale Stegplatte (22) (Gasüberlauf bzw. Grenze für die Höhe der Füllräume der Diffusionskammern) gebildet werden.

32. Druckloser Gärbehälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3-26, insbesondere mit einem die Lebensdauer der sedimentierenden Hefezellen verlängernden Vibrator.

33. Druckloser Gärbehälter zur Erzeugung von Kohlendioxyd- Gas nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gärbehälter eine Vorrichtung (Rührwerk, Pumpe oder dgl.) zugeordnet ist, welche Turbulenzen im Gärmedium erzeugt.