AT246545B

AT246545B - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des Gärvorganges bei der Gärfutterbereitung

Info

Publication number: AT246545B
Application number: AT546961A
Authority: AT
Inventors: Xaver Bocksberger; Ernst Dipl Ldw Schreyer
Original assignee: Xaver Bocksberger; Ernst Dipl Ldw Schreyer
Priority date: 1960-07-15
Filing date: 1961-07-14
Publication date: 1966-04-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des Gärvorganges bei der
Gärfutterbereitung
Massgebend bei der milchsauren Vergärung von Futterpflanzen ist die Einhaltung bestimmter, günsti- ger Temperaturbereiche während des Gärvorganges und die Vermeidung oder rasche Überwindung ungün- stiger Temperaturbereiche.

Bei der sogenannten Kaltvergärung soll die Temperatur zwischen etwa 15 und SOOC, optimal zwi- schen 20 und 25 C, liegen. Bei der sogenannten Warmvergärung soll die Temperatur zwischen etwa 40 und 50 C, optimal bei 45oC, liegen.

In diesen Temperaturbereichen finden bei ausreichendem Vorrat von vergärbaren Zuckerarten die von den jeweils verschiedenen Arten spezifischen Milschsäurebakterien günstigste Entwicklungsbedingun- gen.

Die Milchsäurebakterien neigen, je nach Art, zu anaerobem, d. h. luftarmem Wachstum oder sind an obligat anaerobe, d. h. luftlose Wachstumsbedingungen gebunden. Die Gasbildung durch diese Milchsäurebakterien ist geringfügig. Eiweissstoffe werden von ihnen nicht vergoren, sondern sparsamst in Anspruch genommen.

Im kritischen und daher zu vermeidenden oder rasch zu überwindenden Temperaturbereich von etwa 30 bis 400C finden bei Luftabschluss die überaus schädlichen, obligat anaeroben Buttersäurebakterien beste Entwicklungsbedingungen. Sie vergären bei Vorhandensein von vergärbaren Zuckerarten diese in Buttersäure. Fehlt Zucker, dann greifen sie Eiweissstoffe an und bauen sie ab. Die Gasbildung ist reichlich.

Bei Luftzutritt im Temperaturbereich von 30 bis 400C finden Colibakterien beste Vorbedingungen.

Dabei können Zuckerarten direkt in Essigsäure vergärt werden unter starker Gasbildung.

Bei allen Gärvorgängen tritt Gärwärme in Erscheinung, so dass bei nicht regelbaren Temperaturen die Bedingungen wechseln und im Auf- und Absteigen der Temperaturen, wie diese im Verlaufe des Gärvorganges sich einstellen, eine ordentliche Gärführung unmöglich ist.

Vereinzelte Versuche, z. B. mittels im Gärfutterbehälter verlaufender Rohrsysteme, in denen Kühlmittel zirkulieren, die Gärtemperatur zu beeinflussen bzw. niedrig zu halten, sind aus mangelnder Kenntnis der Zusammenhänge und Bedingungen erfolglos verlaufen. Verfahren und Vorrichtungen, die die Gärtemperatur auf anderem Wege zu lenken gestatten, sind nicht bekannt.

Durch die erfindungsgemässe Temperaturregelung bei der Gärfutterbereitung wird der bisher untergeordnete, dem Zufall überlassen Gärvorgang abgelöst von einer gelenkten, zweckentsprechenden Gärführung, bei der die Eigenarten der wirksamen Bakterien berücksichtigt werden können.

Die Temperaturregelung erfolgt unter Ausnutzung der Verdunstungskälte zur Kühlung und der Kondensationswärme zur Erwärmung des Gärfutters. Die Beeinflussung des Gärvorganges wird mittels an sich bekannter Einführung von Luft, warmer oder kalter Gase in das Gärfutter erreicht, u. zw. dadurch, dass

das Gärfutter durch Einleitung von feuchtigkeitsgesättigten, relativ zum Gärfutter kälteren bzw. von feuchtigkeitsungesättigten Luft- bzw. Gasmengen gekühlt oder durch Einleitung von Luft bzw. Gasen, die bei der jeweiligen Temperatur des Gärfutters darin Feuchtigkeit niederschlagen, erwärmt wird.

In einer besonderenAusgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Kühlung erreicht durch
Umwälzung von Gas-Dampfgemischen, derart, dass das warme Gas-Dampfgemisch bei zugedecktem
Gärfutter abgesaugt, einer Zwischenlühlung unter Kondensatabscheidung unterzogen und so abgekühlt in das Gärfutter wieder eingeblasen wird. Beim Durchströmen des Gärfutters nimmt es dessen Temperatur an, mischt sich erneut mit Dämpfen aus dem Gärfutter, wobei sich dieses abkühlt.

Haben sich im Gärfutterbehälter zu geringe Mengen Gärgase angesammelt oder soll die vorhandene
Gasart durch eine andere ergänzt oder ersetzt werden, z. B. durch Kohlendioxyd, dann kann die Zuführung des Ergänzungs- oder Ersatzgases vor, während oder nach der Umwälzung des Gas-Dampfgemisches durch Einströmenlassen während der Gasumwälzung oder in bekannter Weise durch Sonden erfolgen.

Die Kühlung in bestimmten Abschnitten des Gärvorganges kann auch dadurch erreicht werden, dass kältere Aussenluft oder geeignete Gase durch das Gärfutter geblasen werden und bei gelockerter Deckung ins Freie abfliessen.

Die Erwärmung wird in einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erreicht durch Umwälzung von Gas-Dampfgemischen, derart, dass das kalte Gas-Dampfgemisch bei zugedecktem Gärfutterbehälter aus dem Gärfutter abgesaugt, einer Zwischenerwärmung und Zwischenbefeuchtung unterzogen und so erwärmt und befeuchtet in das Gärfutter wieder eingeblasen wird. Beim Durchströmen des kälteren Gärfutters nimmt es dessen Temperatur an, scheidet Kondensate aus, wobei dem Gärfutter die Kondensationswärme zugeführt wird. Die Erwärmung in bestimmten Abschnitten des Gärvorganges kann auch dadurch erreicht werden, dass erwärmte und befeuchtete Aussenluft oder derart behandelte, geeignete Gase durch das Gärfutter geblasen werden und bei gelockerter Deckung ins Freie abfliessen.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren muss die Gärführung unterschiedlich gehandhabt werden, je nachdem, ob das Futter einer Kaltgärung zwischen 15 und 30 C oder einer Warmgärung zwischen. etwa 40 und 500C unterzogen werden soll.

Die Gärführung bei Kaltgärung kann dann, wenn man gewisse Verluste und Mischgärungen hinnimmt, in einfachster Weise so vollzogen werden, dass jedesmal, wenn die Temperatur des Gärfutters infolge der fortlaufend entstehenden Gärwärme sich 30 C nähert, so lange kältere Luft durch das Gärfutter geblasen wird, bis dessen Temperatur auf etwa 200C gesunken ist. Dabei ist Luft mit geringerer relativer Feuchte bei gleicher Temperatur wirksamer und verkürzt die Belüftungszeit. Die Deckung des Gärfutterbehälters wird während der Belüftung entfernt oder so gelockert, dass die Luft mit der aufgenommenen Gärwärme ungehindert ins Freie entweichen kann. Nach Absenkung der Temperatur wird die Deckung jedesmal wieder in Ordnung gebracht.

Die Belüftung bewirkt ein dichteres Gefüge im'Gärfutter. Die geringe Menge in der Restluft vorhandenen Sauerstoffs wird durch die Gärvorgänge rasch abgebaut und die dabei entstehenden Gärgase schaffen anaerobe Bedingungen unter der Deckung im Gärfutter.

Die Gärführung bei Kaltgärung wird dagegen dann, wenn man Verluste und Mischgärungen möglichst eindämmen will, so gehandhabt, dass jedesmal, wenn sich die Temperatur im gutgedeckten Gärfutterbehälter 300C nähert, so lange die Gärgas-Dampfmischung unter der Deckung abgesaugt, in geschlossener Rohrleitung unter Ableitung des Kondensats zwischengekühlt und dann wieder durch das Gärfutter geblasen wird, bis die Temperatur im Gärfutter auf etwa 200C gesunken ist. Bei der Zwischenkühlung kondensieren dabei Wasserdämpfe, Dämpfe anderer Herkunft und darin gelöste organische Säuren entsprechend den-allgemeinen Gasgesetzen aus. Bei derartiger Umwälzung des praktisch sauerstofffreien Gärgas-Dampfgemisches finden die anaeroben Bakterien immer förderliche Lebensbedingungen.

Die Umwälzung der Gas-Dampfmischung bewirkt eine dichtere Lagerung des Gärfutters.
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In der Praxis konnten bisher diese entscheidenden Voraussetzungen eines günstigen Gärverlaufes nicht geschaffen werden. Trotz aller Vorschriften und deren peinlicher Befolgung gehen Kaltgärungen häufig, bei An- und Abwelksilage fast immer in ungeregelte Warmgärungen über und enden oft in der Heissgärzone von über 50 C. Dies ist eine zwangsläufige Folge des bisher üblichen Verfahrens. Danach soll der Gärfutterbehälter möglichst ohne Unterbrechung gefüllt werden und während der Füllung soll durch Festtreten od. dgl. der Inhalt unter Austreibung der Luft verdichtet werden. Nach der Füllung soll der Inhalt durch Deckungen, seien diese behelfsmässiger oder konstruktiver Art, vom Luftzutritt abgeschlossen werden.

Dann wird das Futter sich selbst überlassen, wobei man annimmt, dass keine wesentliche Temperatursteigerung durch Gärvorgänge eintreten wird.

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- 250C1. Abschnitt : Das Futter wird bei lockerer, besser aber bei dichter Lagerung mit vorbehandelter, d. h. mit auf etwa 40 - 450C erwärmter und vollbefeuchteter Luft reichlich belüftet.

Beim Durchstreichen dieser Luft durch das kältere Futter kondensieren Wasserdämpfe aus. Die Kondenswärme teilt sich dem Futter mit. Der Temperaturanstieg auf 400C wird dadurch rascher erreicht.

Der zweite und dritte Abschnitt des Verfahrens bleiben unverändert.

In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens schematisch dargestellt, wie sie für die Warmgärung benutzt werden können.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung mit fest eingebautem Standrohr, Fig. 2 eine Vorrichtung mit beweg- lichen Rohrsonden.

Im Gärfutterbehälter 1 lagert das Gärfutter 2, in dem das Standrohr 3 eingebettet ist, durch welches die Gase zugeführt werden. Es ist erfindungsgemäss mit einem beweglichen Stöpsel 4 oben verschlossen. Der Gärfutterbehälter hat am oberen Rand eine Ölrinne 5, in die der Rand des Deckels 6 eintaucht und dadurch den Luftabschluss herstellt. Im Deckel 6 befinden sich trichterförmige Öffnun- gen 7, über die die Gase abgesaugt werden, um über eine Leitung 8 zum Sammler 9 zu gelan- gen. Vom Sammler 9 führt eine Sammelleitung 10 die Gase über eine Heizeinrichtung 11 zum
Saugstutzen 12 eines Gebläses 13. Vom Gebläse 13 weg führt eine Druckleitung 14 über eine
Kühleinrichtung 15, die hier als Wasseranschluss mit Einsprühvorrichtung dargestellt ist, zurück zum
Standrohr 3.

Das Kondenswassersammelgefäss 16 nimmt in den entsprechenden Abschnitten der
Gärführung das ausgeschiedene Kondensat auf und lässt es über den Syphon ablaufen. Die Heizeinrichtung bleibt im zweiten und dritten Abschnitt der Gärführung ausser Betrieb.

Zur Gärführung für Warmgärung und zur Gärführung für Kaltgärung wird die Heizeinrichtung nicht benötigt. Zur Gärführung für Kaltgärung werden lediglich das Gebläse 13, die Druckleitung 14 und das Standrohr 3 benötigt, alle andern Leitungen und Vorrichtungen ausserhalb des Gärfutterbehälters sind entbehrlich.

Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens soll nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sein.

Insbesondere können ortsfeste oder ortsbewegliche Einrichtungen Verwendung finden, z. B. indem eine oder mehrere, gruppenweise über an sich bekannte Verteiler verbundene, von oben oder von beliebiger Richtung eingebrachte Sonden an Stelle des Standrohres 3 verwendet werden. An Stelle der Öffnungen 7 können zum Absaugen eine oder mehrere, gruppenweise über Sammler verbundene, von oben oder von beliebiger Richtung eingebrachte Sonden benutzt werden, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. In dem Gärbehälter 1 befinden sich hier bewegliche gelochte Rohrsonden 17 zum Einblasen und bewegliche gelochte Rohrsonden 18 zum Absaugen der Luft oder der Gase. Die Rohrsonden sind rings vom Gärfutter 2 eingeschlossen.

Da Luft und Gase im Gärfutter aufsteigen, reichen die zum Einblasen bestimmten Rohrsonden 17 tiefer in das Gärfutter 2 hinein als die zum Absaugen bestimmten Rohrsonden 18. Aus demselben Grunde sollen die Rohrsonden 17 zweckmässig in ihrem oberen Teil nicht gelocht sein. Das Gärfutter 2 ist mit einer Schicht 20 aus Erde, Sporen, Säcken, Sand od. dgl. abgedeckt.

Die einzelnen Rohrsonden 17 und 18 sind mit Anschlussflanschen bzw. Kupplungen 19 für das in Fig. 1 dargestellte Rohrsystem versehen. Dieses Rohrsystem kann eine verschliessbare Anschlussöffnung 21 zum Herauslassen und/oder 22 zum Einlassen von Gasen oder Dämpfen aufweisen.

Von einer zentralen, ortsfesten oder ortsbeweglichen Luftförderungs-, Heizungs- und Kühlungseinrichtung können durch dem Zweck angepasste Vorrichtungen mehrere Gärfutterbehälter gleichzeitig in beliebiger Zahl und beliebiger Reihenfolge behandelt werden.

An Stelle der Öffnungen 7 und/oder des Standrohres 3 können gedeckte oder gelochte Schlitze oder entsprechend geformte Steine in der Wand des Gärfutterbehälters Verwendung finden, so dass der Umlauf des Gas-Dampfgemisches gewährleistet bleibt. Auch können an Stelle des Standrohres 3 und der Öffnungen 7 für die Gaszuführung und die Gasabführung in das Gärfutter eingelagerte, mit Löchern oder andern Öffnungen versehene Schläuche beliebigen Materials, z. B. aus Metall, Gummi, Plastik u. dgl. Verwendung finden. An Stelle des Standrohres 3 kann ein Rost vorgesehen sein, unter dem die Gaszuführung am Boden des Gärfutterbehälters erfolgt, auf dem das Futter lagert. Ein oder mehrere, durch Vorlocher oder Sonden u. dgl. geschaffene, verstöpselbare Hohlräume können ebenfalls an Stelle des Standrohres 3 zur Anwendung kommen.

Für die Heizeinrichtung 11 können alle Heizungsarten benutzt werden, z. B. elektrische, Kohle-, Öl-oder Gasheizung, und für die Gaskühlung können statt des Wasseranschlusses mit Sprüheinrichtung 15 berieselte, in der Leitung liegende Filter, Kältemaschinen usw. Verwendung finden, jedoch auch Rohr-

schlangen od. dgl. mit Aussenberieselung. An der Vorrichtung können Kontrolleinrichtungen für Temperatur und Feuchtigkeit angebracht sein und an sich bekannte automatische Einrichtungen zum Ein- und Abschalten bei bestimmten Temperaturen.

Zur Dosierung der Gasmengen können Sperr- und Drosseleinrichtungen dienen. Die Rohrleitungen können mit Einrichtungen versehen sein, die den Gas- und Luftaustritt ins Freie ermöglichen, z. B. mit herausnehmbaren Zwischenstücken. Mittels besonderer Anschlüsse können Ergänzungs- und Ersatzgase in das Gärfutter eingeleitet werden. Die Rohrleitungen können aus Schläuchen beliebigen Materials bestehen und mit entsprechenden Kupplungen versehen sein.

Zur Gasförderung können alle bekannten Gasförderungsmaschinen dienen, wie Zentrifugalgebläse, Pumpen od. dgl. Die Richtung der Gasbewegung ist den jeweiligen Verhältnissen entsprechend zu wählen, sie kann von unten nach oben, von oben nach unten, von einer Seite zur andern Seite, von der Mitte oder zur Mitte, kurzum in jeder Richtung geführt werden.

Das Gärfutter kann in Behältern jeder Deckungsart, sei diese behelfsmässig oder konstruktiv, wie Öl- innendeckel, Plastikhaube, Lehmdecke od. dgl., behandelt werden sowie auch in Behältern jeder Form, wie Hochsilo rund oder eckig, Langsilo od. dgl.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beeinflussung des Gärvorganges bei der Gärfutterbereitung mittels Einführung von
EMI5.1
durch Einleitung von feuchtigkeitsgesättigten, relativ zum Gärfutter kälteren bzw. von feuchtigkeitsungesättigten Luft- bzw. Gasmengen gekühlt oder durch Einleitung von Luft bzw. Gasen, die bei der jeweiligen Temperatur des Gärfutters darin Feuchtigkeit niederschlagen, erwärmt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kaltgärung die Temperatur des Gärfutters durch an sich bekanntes Belüften mit Aussenluft auf etwa 15 - 300C gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Aussenluft eingeblasen oder angesaugt wird. EMI5.2 tung des Gärfutters die Abdeckung des Gärfutterbehälters entfernt bzw. luftdurchlässig gelockert und nach der Lüftung wieder möglichst luftundurchlässig auf das Gärfutter aufgelegt wird. EMI5.3

6. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass durch zeitweilige Erzeugung einer Temperatur von etwa 30 bis 400C die Sporen der Buttersäurebakterien zur Auskeimung gebracht und durch anschliessende Temperaturänderung auf höhere oder niedrigere Temperaturbereiche die Keime vernichtet und/oder in ihrer Weiterentwicklung behindert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Angärung durch an sich bekannte lockere Lagerung des Gärfutters und Zutritt der Aussenluft ein Austausch der Gärgase gegen die Aussenluft vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Angärung das Gärfutter mit vorzugsweise auf 40 - 500C erwärmter feuchter Luft durchlüftet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das im Gärfutter enthaltene Gas-Dampfgemisch über ein in sich geschlossenes Rohrsystem geleitet, in diesem zwischengekühlt und dem Gärfutter wieder zugeleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zwiscnenkühlung Dämpfe aus Wasser und/oder andern Substanzen auskondensiert und die Kondensate abgeleitet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausser Luft oder den rückgeleiteten, gekühlten Gasen oder Dämpfen, gegebenenfalls auf Grund von deren chemischer Analyse, andere Gase oder Dämpfe in das Gärfutter geleitet werden.

12. Vorrichtung für einen Gärfutterbehälter mit einem senkrechten durchlochten Standrohr darin zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Standrohr (3) ein Stöpsel (4) beweglich ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere senkrechte durchlochte Standrohre (17, 18) verschieden tief in den Gärfutterbehälter (1) hineinreichen, deren tiefer hineinreichende (17) nur in ihrem unteren Teil mit Löchern versehen sind. <Desc/Clms Page number 6>

14. Vorrichtung für einen Gärfutterbehälter zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (3,17, 18) als bewegliche Rohrsonden ausge- bildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12,13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Luftführung eine Gebläse-Umwälzleitung (7,8, 9,10, 12,13, 14) vorgesehen ist, in der sich eine Heizeinrichtung (11) und/oder eine Kühlvorrichtung (15) befinden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung als Wasser-Einsprüheinrichtung (15), als Berieselungs- oder Verdampfungsanlage ausgestaltet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftführung (14) eine Kondenswasser-Sammeleinrichtung (16) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h net, dass in der Luftführung (10,14) Anschlüsse (21,22) zum Aus-und/oder Einlassen von Gasen oder Dämpfen angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeich- net, dass an eine Luftführung (7,8, 9,10, 12, 13, 14) mehrere Standrohre (3, 17, 18) eines oder mehrerer Gärfutterbehälter (1) angeschlossen sind. EMI6.1 Ansprüche 12net, dass an sich bekannte automatische Einrichtungen zum Ein-und Ausschalten der Stromkreise für die Luftförderung, Heizung und/oder Kühlung in Abhängigkeit von der Temperatur des Gärfutters vorgesehen sind.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 20, gekennzeichnet durch in dem Rohrleitungssystem (8,14) vorhandene Hähne, Ventile (21, 22), herausnehmbare Zwischenstücke.

Kupplungen (19) od. dgl. zur Verbindung des in sich geschlossenen Rohrsystems mit der Aussenluft oder mit Behältern, welche in das Gärfutter einzublasende Gase oder Dämpfe enthalten.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis21, dadurch gekennzeich- net, dass die Richtung des Luftstromes in den im Gärfutterbehälter (1) befindlichen Rohren (3, 17, 18) umkehrbar ist.