CN108138105A - 发酵罐和发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发酵罐和发酵方法,所述罐包括用于供给或排出产品、配置于发酵罐的下端部的具有第一中央开口(6a)的第一供给或排出管线。所述发酵罐还包括用于供给或排出产品、分别具有在配置在中央的开口的第二供给和排出管线和第三供给和排出管线,三个开口配置于不同的高度水平面。
Description
技术领域
本发明涉及根据方案1和方案12的前序部分的发酵罐和发酵方法。
背景技术
从现有技术中已知发酵罐和发酵方法。在发酵中,接种过的基板通常从下方填充入罐。随后是典型地需要数日至数周的发酵和存储的方法步骤。液体中含有的或者在这些方法步骤中所添加的颗粒(例如,啤酒花、酵母和冷却残渣)在罐的下部区域中逐渐地沉积和累积。各罐在其下端部具有填充开口。该填充开口也用于移除颗粒和随后的液体。在沉积物提取中,必须注意使沉积物提取不发生得过快,否则存在开辟通道(channeling)以及因此使颗粒移除的效率低的风险。
为了加速发酵过程,能够进一步实施搅拌或循环方法,从而致使发酵更有效或优化分离过程。然而,这防止了沉积。这反过来致使例如借助于离心机的更老式、复杂的独立颗粒分离,并且导致通过循环所期望的方法效率的降低。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供使更有效的发酵和同时更有效的沉积成为可能的改善的发酵罐和改善的发酵方法。
根据本发明,利用方案1和方案12的特征满足该目的。
在这里,发酵罐被理解为能够用作发酵罐和/或存储罐的罐。根据本发明的发酵罐包括在其下端部处的具有第一供给或排出管线的中央开口。该供给或排出管线是能够既用于供给产品又用于排出产品的管线。在这里产品是指例如具有酵母的麦芽汁(wort ladenwith yeast)、麦芽浆、啤酒、酵母沉积物、啤酒花沉积物、蛋白质沉积物、例如氧气、氮气、空气或蒸汽等的气体和/或其它多相流体(沉积物/流体混合物或沉积物/流体/气体混合物)。在下端部处的各开口主要被理解为用于对发酵罐装载产品、在这里特别是指装载具有酵母的麦芽汁、啤酒或在初次发酵之后的啤酒。根据本发明除了该第一供给或排出管线,还设置有另外的第二和第三供给或排出管线。所述供给/排出管线也均具有用于供给或排出产品的布置在中央的开口,其中三个开口配置于不同的高度水平面。在这里,中央是指发酵罐的中央区域。
三个可能的供给和排出管线的中央配置带来了以下优势:例如,两个供给或排出管线能够被有利地用于在发酵罐中循环产品。归因于开口的中央配置,可能的是,反应器中的流能够相对于中心轴线均匀和对称地形成。因此,沉积物能够均匀地沉积并被更好地提取。能够可变化地设定流区域。使用全部三条管线的灵活的可能性(两个作为特别地用于循环的供给或排出管线、另一个使对不同的过程和过程步骤的理想适应、即例如理想的成浆(defibration)和反应催化成为可能。根据本发明的配置特别使例如在发酵罐的下部区域中形成沉积物以及同时在上水平面的开口之间的进行循环成为可能,使得能够以加速的方式进行整个发酵过程。
利用可变化的倒流,能够在循环中理想地操作装置,可选地,还可以利用部分循环(例如,如果水仓留在罐中)。
根据本发明的配置还带来了以下优势:各配置十分容易清洁。中央配置尤其在清洁期间不导致喷雾阴影。针对半连续或连续过程管理(其中能够将连续理解为是指完全连续)还能够理想地采用相应的发酵罐。
根据优选的实施方式,第一供给或排出管线能够包括优选地配置于发酵罐外部的各供应管。根据优选的实施方式,第二供给或排出管线包括第二管,并且第三供给或排出管线包括第三管,第二管和第三管至少部分地在发酵罐内延伸。
这样的构造实施起来简单且便宜。
有利的是,第二和第三管中的一者配置于另一者内、优选地彼此同心地配置,其中内管延伸超过外管。内管(在这里例如是第三管)因而在其端部包括第三开口,与此同时,第二开口的面积对应于第二管的内横截面面积减去内管的横截面面积并且位于相应的下水平面。相应的配置特别巧妙且节省空间,另外容易安装和清洁。最后,相应的配置允许特别对称和均匀的流的形成。通过使用该管中管系统(tube-in-tube system),还可能进行对流操作,从而能够附加地改善传热。
根据优选的实施方式,第二和第三管从下方突出、特别地通过第一开口进入罐的内部。因为第二和第三管能够被引导通过已经存在的第一开口、而不需要罐中额外的孔,所以这样的实施方式是特别有利的。第二和第三管能够从下方容易地插入罐中,并且还能够按照期望对形状和长度进行改装或更换以及/或者改变。
根据另一实施方式,第二和第三管能够从上方突出进入罐的内部、特别地通过罐的上侧。此外,这里出现以下优势:在侧壁中不需要孔、特别地在发酵罐的圆锥形部和/或筒部中不需要孔。同样在该实施方式中,管中管配置能够容易地从上方插入罐中并且能够以简单的方式改装或更换。
根据另一实施方式,第二管能够从下方突出进入罐的内部、特别地通过第一开口,并且第三管从上方、特别地通过上罐侧进入罐的内部。在这里也出现上述优势。
根据优选的实施方式,移位构件配置于下部罐区域并且优选地安装于第二和/或第三管。下部区域在这里指的是横截面朝向第一开口减小的区域。该下部罐区域典型地形成为圆锥形。但是也可以是弧状基部、即中凹基部或球锥基部。
当提取和/或填充产品时,移位构件移位容积的一部分并且用作断流器或引流件。由于根据本发明的移位构件,在排出产品时,产品不再二维地流动、而是沿着环状通道以环状围绕移位构件地流动。因为防止了开辟通道,所以环状流导致了流动的优化。能够更好和更有效地从液体中分别分离酵母或沉积物。此外,由于能够不再不受控制地加热沉积物的中央核,所以出现对沉积物更均匀的温度控制。归因于移位构件,沉积物还具有与液体的较大的接触面,使得还能够促进代谢、运输和扩散效果。此外,在存储和/或提取气体、沉积物和/或产品期间的流能够受到移位构件到罐基部的距离以及/或者移位构件和/或罐内侧的结构的影响,因而能够产生积极的过程影响。移位构件能够有利地安装到第二和/或第三管(也是可更换的),使得不需要在罐壳体上额外安装移位构件,这能够节约成本。
有利的是,下部罐区域的至少一下部分是可移除的、能够特别地枢转离开和/或被法兰安装并且/或者能够被拆卸,例如,形成为所谓的枢转锥或法兰锥。供给/排出管线优选地安装到或者集成到该可移除的基部。同样地,可能设置的移位构件于是能够被安装到例如该部分或安装于第二和/或第三供给/排出管线。于是,根据本发明的供给/排出管线能够以简单的方式被安装(可能由移位构件辅助),并且还能够在现有发酵罐中被改装,其中由于移位构件容易被枢转离开或可以被法兰安装/移除,所以持续地确保了从下方到罐的可达性。
有利地,能够改变第二和/或第三管的高度和/或直径和/或横截面形状。为了该目的,第二和第三管至少部分地可更换。因此,能够例如从发酵罐收回第二和第三管并且利用适用于不同过程的相应不同的管来替换它们,从而开口的高度水平面也能够相应地适应。然而,还能够通过可变化的安装元件(例如,插件、螺钉、卡销、法兰和/或夹持连接件)至少部分地替换和更换第二和/或第三管,或者分别以方法或产品相关的方式改变它。
有利的是,发酵罐包括具有阀装置的管道系统,该阀装置被构造成使得位于中间水平面的开口与位于最高水平面的开口之间的循环成为可能。于是,循环能够在例如第三和第二开口之间进行,其中沉积物能够同时沉积、即在能够累积或完整保留沉积物的下部罐区域创建中央流平静区(central flow-calmed zone)。如果要加速过程并且随后或同时移除沉积物,则这是特别有用的。
根据另一实施方式,能够在位于最高水平面的开口与位于最低水平面的开口之间进行循环。因此,沉积物不是被从下方提取并供应到上罐区域,就是通过将液体从最高水平面转移到下部罐区域而使沉积物涡旋上升。要获得沉积物与液体之间的诸如分离或质量传递等反应时特别推荐该方法。
根据另一实施方式,管道系统和阀装置被构造成使得循环在位于最低水平面的开口与位于中间水平面的开口之间进行。循环使流平静区在上罐区域中形成。于是,颗粒能够在该处继续良好地沉落,同时下部罐区域中的沉积物能够被分离/松动。
这使以下事实变得清楚:三个可能的供给或排出管线的中央配置带来了各种各样的处理选项,其中流和/或流率能够理想地适应不同的过程步骤,从而获得过程优化。
还能够使一个或多个引流装置与第二和/或第三管的端部区域连接并且/或者连接于第二和/或第三管的上方,特别是以下组中的至少一个装置:横截面扩大或逐渐变细的管部、板状分配器、喷嘴、文丘里喷嘴、喷淋球、喷射清洁器、涡旋元件、移位构件、分配器元件和/或功能元件。在这里功能元件待理解。因此,流能够被进一步影响(例如,被加宽)。
除了所述形状和构造,管和/或装置的表面以及/或者锥内侧能够被按照期望处理和/或由任意材料制成。例如,粗化能够引起凝结核并且导致局部气体形成物选择性地发展并且能够影响流。此外,通过表面处理和/或选择合适的材料能够影响静摩擦、因而影响例如滑移和排出行为。例如借助于车床加工、磨削、抛光等或可选地借助于3D打印能够制造根据本发明的装置以及各连接装置或安装装置,并且/或者借助于熔接、螺合和/或接合方法等能够影响组装。
根据优选的实施方式,根据本发明的罐或者单元的阀/管道系统连接到至少一个其它罐,其中特别地第一罐的第一和/或第二和/或第三供给或排出管线可连接到第二罐的第一和/或第二和/或第三供给或排出管线。
根据优选的实施方式,发酵罐与至少一个其它发酵罐互连,其中第二和/或第三供给或排出管线可连接到另一罐的第二和/或第三供给或排出管线。对于连续过程管理,相应的配置特别有利。例如,第一罐中布置于沉积物上方的产品能够经由第二和/或第三供给或排出管线、特别地还经由另一罐的第二和/或第三供给或排出管线从罐的内部被输送到所述另一罐中。同样地,能够仅转移沉积物并且由此能够例如逐渐地浓缩。
特别有利的是使发酵罐连接到剂量装置、特别是啤酒花剂量装置,其中经由至少一个供给或排出管线添加例如啤酒花等介质。能够以简单的方式经由已存在的三个供给或排出管线供给佐药和/或其它原材料、辅助材料、操作材料和基材料。
根据本发明的发酵方法能够引起产品在三个供给或排出管线的两个开口之间循环。
循环有利地在第二和第三供给或排出管线的开口、即两个上开口之间进行。于是发酵罐的下部区域中的沉积物能够有利地经由第一排出或供给管线排出。
如果数个发酵罐互连,则产品能够例如经由所述第二和/或第三供给或排出管线并且经由下游罐的第二和/或第三供给或排出管线传递到下游罐中。还能够完全或部分地循环罐的罐内容物并且经由分支(即,在循环管线中)将部分流转移到下游和/或上游罐中。
本发明还涉及用于连续或半连续的发酵过程的根据本发明的发酵罐的使用。
附图说明
利用以下附图进一步说明本发明。
图1十分示意性地示出了根据本发明的发酵罐的一个实施方式的截面图。
图2示出沿着图1中的线I-I截取的截面图。
图3a至图3d十分示意性地示出了具有配置于不同位置的第二和第三供给或排出管线的发酵罐的不同实施方式。
图4a至图4f示出了根据本发明的发酵罐用的不同循环选项。
图5十分示意性地示出了根据本发明的安装有移位构件的发酵罐的另一实施方式的部分截面图。
图6十分示意性地示出了具有和不具有移位构件的发酵罐的流动行为的比较。
图7a、图7b十分示意性地示出了具有移位构件的发酵罐的两个实施方式的局部视图。
图8a至图8l示出根据本发明的移位构件的不同实施方式。
图9a至图9d十分示意性地示出了配置于第二和/或第三供给或排出管线的引流装置。
图10a至图10d十分示意性地示出了配置于第二和/或第三供给或排出管线的引流装置。
图11a至图11d十分示意性地示出了移位构件和引流装置的组合。
图12a至图12d十分示意性地示出了配置于第二和/或第三供给或排出管线的引流装置。
图13a至图13d十分示意性地示出了具有引流装置的实施方式。
图14十分示意性地示出了具有剂量装置的发酵罐。
图15十分示意性地示出了均用于根据本发明的发酵罐的两个管道系统变型。
图16示出了彼此连接的两个发酵罐。
图17示出了以串联方式互连的三个发酵罐。
图18示出了用于连续操作的以串联方式互连的三个发酵罐。
图19示出分批模式下的图18中示出的图示。
图20a以立体图示出了根据本发明的移位构件的实施方式。
图20b示出了从下方观察图20a的移位构件的视图。
图21a以立体图示出了根据本发明的移位构件的另一实施方式。
图21b示出了从下方观察图21a的移位构件的视图。
具体实施方式
图1十分示意性地示出了根据本发明的发酵罐1的截面图。发酵罐可以是例如用于发酵和/或成熟和/或存储和/或繁殖/同化的发酵和/或存储罐,所述发酵和/或成熟和/或存储和/或繁殖/同化包括诸如添加生物体、啤酒花、添加剂和/或其它原材料、佐药、工作材料的所有可能的作业步骤。这里发酵罐被设计为具有筒部5和圆锥形下罐区域2的柱锥罐1。朝向开口6a向下逐渐变细的部分2不需要必须是圆锥形,但是必须的是部分2的截面面积(在垂直于纵向轴线L的截面中观察)朝向开口6a减小。下锥形部2可以分别形成为例如所谓的凸状底或者凹状底。在圆锥形部2的情况中,锥角β大约为40°至90°,优选为60°至90°。发酵罐的高度例如在1.5m至20m的范围内。筒部5的直径m典型地为例如1m至6m。逐渐变细的下罐部的高度u为例如0.5m至6m。
供给和/或排出管6在开口6a处连接。尽管未示出,但是发酵罐1优选地被地面上或者例如安装于板上的多个足部或环支撑。发酵罐还可以包括用于温度调节的装置、特别是冷却装置(未示出),该冷却装置至少部分地在容器壁的表面处冷却下区域。各温度调节装置还可以被设置于和/或可以被唯一地设置于筒部。
根据本发明,除了用于供给或排出产品的第一供给或排出管线6,现在发酵罐1还包括第二供给或排出管线10以及第三供给或排出管线11,第二供给或排出管线10以及第三供给或排出管线11分别具有用于供给或排出产品的在中央配置的开口10a、11a,其中三个开口布置在不同的高度水平面N1、N2、N3。供给或排出管线6、10、11包括相应的口ZA1、ZA2、ZA3,口ZA1、ZA2、ZA3能够连接到相应的管系统,使得各产品能够被供给或排出并且/或者在循环(circulation)中循环,此外,可选地,也能够附加地或唯一地对各产品调节温度。第二和第三供给或排出管线包括相应的管10、11,管10、11中的一者配置于另一者的内部、优选地彼此同心地配置,其中内管11应当突出超过外管10的上边缘并且延伸至水平面N3。例如在图2中示出了第二供给或排出管线10的第二开口。第二开口由管10的内横截面面积减去管11的总横截面面积获得并且在图2中以阴影示出。产品能够流入管10和管11之间的第二供给或排出管线10。在该特别实施方式中,管中管系统穿过下部第一开口6a。因此,特别有利的是,发酵罐1中的独立孔不是必须的。于是,有效的第一开口6a由开口6a的横截面面积减去管10的总横截面面积获得。对于对称和均匀的流而言特别有利的是,环状开口、即环状流道对于开口6a和开口10a二者出现,其中产品能够通过开口6a和开口10a流入和流出。开口或者管6、10、11的中央配置、特别是同心配置具有如下优势:三个供给或排出管线能够以简单的方式集成到发酵罐中的最小可能空间。
图3a至图3d彼此相邻地示出了根据本发明的其它实施方式。图3a实质上对应于图1中示出的实施方式。箭头代表产品的循环,其中产品经由第三供给或排出管线11通过开口11a进入发酵罐1、经由管10通过开口10a排出、然后经由管11再次供给到循环,与此同时,沉积物能够沉积于发酵罐1的下部区域2。图3b示出对应于图3a的配置,仅具有相对较短的管,其中将在之后说明的是,第三管11的上端部形成为喷嘴。可选地,管11能够保持较短,尽管如此,发酵罐1中仍然形成各流分布(flow profile)。
图3c示出了根据本发明的另一可能的实施方式。在这里,第二和第三管10、11穿过罐的上壁或盖从上方突出到罐的内部。然后,第三管11延伸穿过管10并突出超过管10,其中用于循环的产品在如下循环中流动:从开口10a流出、流入发酵罐、流到开口11a。这样的管中管设计也容易安装于发酵罐。
图3d示出了另一实施方式,其中第二管10从下方突出到罐的内部、特别地穿过第一开口6a从下方突出到罐的内部,第三管11穿过上罐侧从上方突出到罐的内部,使得在开口11a与10a之间能够形成用于循环的流。这样的配置也容易制造。
根据优选的实施方式,移位构件3配置于发酵罐1并且优选地安装在第二和/或第三管10、11处。在图5中,移位构件3安装到罐10的外侧。移位构件3配置于发酵罐1的下部区域2。例如,移位构件3是由不锈钢形成的封闭构件。移位构件被设计和配置为使得开口到出口开口6a的环状排出通道7出现,其中移位构件在垂直于中心轴线M的方向上的直径大于第一和/或第二管10、11的直径。移位构件3分别相对于开口6a和中心轴线M轴向地配置,并且例如形成为双锥(double cone)。下锥表面大致平行于罐的内表面地延伸。
特别地,如能够从图6a、图6b看出的,通过移位构件3能够防止在沉积物中开辟通道,开辟通道出现在例如产品流出量高处且在图6a中示出。移位构件3的形状能够单独改变。从图7a、图7b中可以明显看出,能够使形状适合罐的几何形状或基部的几何形状,并且/或者能够通过后者的形状对流进行具体地导向/影响。图8示出了移位构件的数个可能形状。同样,可选地,能够将数个移位构件安装到一个和/或数个供给或排出管线并且以变化的方式进行组合。图8a示出了双锥、图8b示出了下部区域形成为涡旋元件(swirl element)且使流经的流体进行旋转运动的双锥。图8c示出了上下两半部均形成为涡旋元件的双锥。图8d示出了非对称双锥。图8e示出了在下部区域逐渐变细且在顶部为圆形的涡旋元件。图8f示出了具有上锥形部和底部处的圆形部的移位构件。图8g至图8l示出了在图8a至图8f中示出的元件的组合。可选地,能够对集成的移位构件进行功能化设计,例如,在该集成的移位构件中,温度调节装置和/或气流/流体流是可能的。
根据本发明还能够使装置进一步包括用于流引导的装置15,该装置15与第二和/或第三管连接或者配置于第二和/或第三管上方。各装置15包括例如以下分组中的装置:横截面扩大或逐渐变细的管部15、板状分配器或其它分配构件15(参照图9a至图9d)、喷嘴、文丘里喷嘴(参照图10a至图10d)、喷淋球、喷射清洁器(参照图12a至图12d)以及上述装置的组合(参照图11a至图11d)。特别地,如图13a至图13d所示,还能够在第二和/或第三管的上方配置诸如流动构件、挡板和分配器板的用于流引导的装置。特别有利的是,如果第二和第三管的高度和/或直径和/或横截面形状是可变化的,则第二和/或第三管是至少部分可更换的。
能够例如从发酵罐1收回第二和/或第三管,并且分别用不同的管和/或其它能够相应地适合的、可选地功性元件来替换第二和/或第三管。能够利用安装元件(诸如插件、螺钉、卡销、法兰和/或夹持连接件)将第二和/或第三管可拆卸地安装到罐。然而,还能够借助于可变化的连接元件(例如,插件、螺钉、卡销、法兰和/或夹持连接件)至少部分地替换并改变第二和/或第三管。但是诸如移位构件3或用于流引导的装置等附加元件也分别能够借助于各连接元件被可更换地安装,并且/或者分别能够被模块化地扩展或改变。
根据优选的实施方式,如图14所示,罐1能够设置有例如啤酒花剂量装置12的剂量装置,其中能够经由供给或排出管线6、10、11中的至少一者添加介质(在这里是啤酒花)。能够经由相应的阀装置13(例如,阀歧管和/或不同类型的口或互连件和/或不同类型的连接件)从三个供给或排出管线中选择相应的供给或排出管线。于是,没有额外的供给管线必须被集成到系统中、特别是集成到发酵罐中。尽管图14未示出任何PBE(流程影响单元),但是能够可选地包含PBE并且/或者另外添加和/或移除物质。
例如啤酒花产品(诸如啤酒花颗粒、啤酒花提取物、啤酒花油和/或啤酒花伞状花序)的待添加的介质被引入可选地可移动或固定安装的剂量装置12的剂量罐。剂量罐紧闭。随后是例如通过用惰性气体和/或二氧化碳取代来移除空气。然后,例如经由三个在中央配置的供给或排出管线10、11、6中的一者(优选地,布置于沉积物上方的第二和/或第三排出管线)使容器部分或全部地填充溶液介质(例如,啤酒和/或水)。可选地,能够在剂量罐中进行均化/分散。混合物能够随后或同时经过供给或排出管线中的至少一者进入发酵罐1,在发酵罐1中,能够使发酵罐内容物(即产品)循环,这将在下文中更详细地说明。此外,经由剂量罐12还能够或能够唯一地进行循环,该剂量罐12还能够可选地装配有诸如筛和/或压送式螺钉(press screw)等分离装置。在期望的分离或提取之后,能够使沉积物保留在剂量罐中和/或可选地被进一步处理,或者根据本发明理想地移除沉积物。
特别地,从图4和图5中能够观察到,根据本发明的发酵方法,能够在三个开口6a、10a、11a中的两者之间进行循环。
为了该目的,发酵罐1包括具有相应的阀的管道系统,相应的阀被构造成使得在位于中间水平面N2的一个开口10a与位于最高水平面N3的一个开口11a之间可以循环,特别地如图4a和图4b所示。于是,能够在例如第三开口11a与第二开口10a之间进行循环,其中能够同时使沉积物沉积、即在能够累积或完整保留沉积物的下部罐区域中出现中央流平静区(flow-calmed zone)。以该方式能够加速流程。在图4a中,口ZA1被构造成入口并且口ZA2被构造成出口。如图4b所示,还能够选择口ZA2作为入口而口ZA3作为出口。
还能够切换管道系统中的阀,例如图15中示出的V1或V2,使得循环能够在位于最高水平面N3的开口11a与位于最低水平面N1的开口6a之间进行,如图4c和图4d所示,其中图4c绘示了形成为入口的口ZA3和形成为出口的口ZA1,图4d绘示了形成为入口的口ZA1和形成为出口的口ZA3。因此,从下部提取沉积物并且供给到上部罐区域,或者使沉积物涡旋上升,其中例如液体从最高水平面转移到下部罐区域。当获得诸如在沉积物与液体之间的溶液或质量传递的反应时特别推荐该方法。
还能够连接在这里仅作为示例示出的阀歧管V1或V2,使得循环在位于最低水平面N1的开口6a与位于中间水平面N2的开口10a之间进行。该循环使流平静区在上部罐区域中形成。因此,如图4e和图4f中的示例所示出的,颗粒能够在该处继续良好地沉落,同时在下部罐能够进行沉积物的溶解/松动,其中在图4e中口ZA1被用作出口并且口ZA2被用作入口,而在图4f中则相反。
图15中示出的阀装置或管道系统V1、V2仅作为示例。为使用至少4至7个阀和一个泵18设置优选的变型,使得例如倒流和用于流程和清洁优化的前述方法成为可能。例示出的管道系统变型V1包括例如四个阀和一个泵18,其中在该处存在两个供给或排出可选件20、21,两个供给或排出可选件20、21均能够经由未示出的阀连接到口ZA1、ZA2或ZA3。例示出的管道系统变型V2允许均可例如经由未示出的阀连接到口ZA1、ZA2或ZA3的三个供给或排出可选件22、23、24。
在图15中,PBE表示流程影响、即选择性的流程影响和监视的可能性。例如,能够将物质添加到泵18的上游和/或下游并且/或者将物质从泵18的上游和/或下游移除,其中物质为产品、沉积物、原材料、基材料和辅助材料,例如诸如伞状花序、油、提取物、颗粒的啤酒花产品、木屑、酶、稳定剂、冷却残渣、酵母、其它生物体、香料、调味或着色物质、基质、水果和水果产品等。另外,能够例如借助于过滤器、离心机、水力旋流器、倾析器、压送式螺钉等进行诸如对空气、二氧化碳、蒸汽和/或氮气的气化和排气,温度调节和/或分离/挤压,固体沉积的物理效应。所采用的泵的类型应当依据需求适应流程,并且还能够可选地在容量方面适应(例如,借助于频率控制器)。使泵18连接到可以位于例如发酵罐和/或其它流程点(例如,密度测量、流动和/或填充水平测量)的其它测量和控制技术设备是可能和有用的。
还能够使数个反应器互连。发酵罐在该处连接到至少一个其它发酵罐,使得特别地例如在图16至图19中显而易见的,罐1a的第一供给或排出管线6能够连接到第二罐1b的第一供给或排出管线6。优选地,特别在图16中显而易见的,第一罐1a的第二和/或第三供给管线10、11分别可连接到另一罐1b的第二和/或第三供给或排出管线10、11。然而,原则上,上游罐和下游罐的所有入口和出口的任意组合(即,第一和/或第二和/或第三供给/排出管线)都是可能的,即使这并未在图18和图19中示出。然而,除了固定的管道系统之外,可移动站和/或诸如软管的柔性方案也能够被用于数个罐中以实现根据本发明的方法或者将它们彼此组合。如同将在关于图17至图19的上下文中更详细说明的,根据本发明的发酵罐特别适合于连续流程管理。这意味着根据本发明的装置不仅适合于传统的分批操作,而且还能够用于具有或不具有循环的半连续和完全连续操作。在该情况下,在各发酵罐1中能够进行独立的可调节循环,然而,取决于操作,沉积物能够选择性地沉积,也可以选择性地被提取或供给到别处的流程。另外,通过循环能够促进分离流程。通过使数个罐级联,能够实现颗粒、气体和流体的分馏。于是,例如借助于(多个)泵18和/或归因于压力梯度实现运输(forwarding)。
例如,图17示出了三个互连的罐。路径K1-K4表示通过罐的级联的可能的流动。K3a和K3b示出从罐的提取的变型。经由供给和排出口ZA,附加的供给和排出是可能的。D代表剂量或另一供给选项,例如啤酒发酵中的发酵醪。沉积物S能够被提取和再次使用。气体能够从罐中被提取以及例如被再次使用以在同一和/或另一罐中进行气体洗涤。
图18和图19示出管道系统变型,例如三个罐1a、1b和1c能够如何互连。
对于根据本发明的互联罐的半连续或完全连续操作,如果设定级联中的压力梯度使得至少一个上游罐具有比至少一个下游罐高的压力,则是特别有利的。于是根据本发明,在不具有额外的泵的情况下,能够确保流体转移。理想地,罐之间还布置有控制阀并且控制阀在下游罐中的填充高度下降时打开。利用这样的互连,能够容易地实现半连续或完全连续液体转移,然而,归因于变化的可混合区,颗粒在独立系统或再次使用中能够选择性地分段、沉积以及可选地被进一步处理。通过利用压力梯度和由填充高度测量所控制的控制阀,能够由所供给的或所排出的液体量容易地控制通过级联的流,并且能够降低转移泵、测量和控制技术设备的成本。
图18示出了用于罐的级联的连续操作的可能互连,其中例如以黑色示出的阀目前关闭。因此,如同以上已说明的,例如产品目前能够经过第二供给或排出管线10的开口10a到各自的下一个罐变得清楚。在图19中阀被切换,使得罐的级联在分批模式下操作并且没有产品经由第一和第二供给或排出管线10、11被传递到下游罐1b。
图20a示出了目前用于圆锥形下部罐区域2的根据优选实施方式的移位构件3的立体图。构件3包括下部圆锥形区域(用U表示)和向上逐渐变细的上部区域(用O表示)。下部区域的锥角优选地对应于下部罐区域的锥角(例如,60°),于是在移位构件的下部区域中,罐与移位构件之间的距离p(从水平方向或垂直于纵向轴线观察)大质是恒定的。上侧能够形成为例如平滑。移位构件3的下部锥区域被构造为使得在填充、排空和/或循环期间能够引起产品的旋转运动。为了该目的,下部区域具有目前为肋形式的绕着移位构件的中心轴线M螺旋的多个突起R。在图20a、图20b图示的实施方式中,存在例如均以180°的角度范围绕着移位构件3的下部锥形区域螺旋的四个螺旋肋。肋R例如以90°的角度安装于下部锥形区域。这意味着未卷绕的锥形表面上的横向肋表面在未卷绕的锥形表面上以90°的角度布置。如同分别在图20a和图21a中明显看出的,于是在肋表面与锥形表面接触的各基准点B处,穿过B和锥尖的直线的垂线布置于肋表面。然而,这只是优选的实施方式。如果绕着移位构件3的锥形表面螺旋的肋R以其外表面或边缘80抵靠罐的内表面110,则是有利的。绕着移位构件3的周缘螺旋的数个出口通道K能够被创建,各出口通道K均由罐内表面110、移位构件的表面和相对地布置的横向肋限定。相应的移位构件能够容易地插入并焊接到锥形下部罐区域。移位构件能够以该方式容易地安装并且还被改装到现有系统中。图20a、图20b仅为示例。然而,取决于移位构件3的尺寸以及期望的流程影响,肋R能够具有或多或少的显著的螺旋度(例如在图21a、图21b中所示),其中例如四个肋以360°绕着移位构件3的中心轴线螺旋。还能够设置更多或更少的肋R。能够设置三个至六个肋、优选地设置三个至四个肋。各肋放置于锥形表面的角度还能够在例如60°至120°之间变化。还可能的是,移位构件3的上部锥形表面包括导致产品进行旋转运动的肋。如同以上已经说明的,能够使一条或多条管线通过移位构件。
Claims (15)
1.一种发酵罐(1),其包括:
第一供给或排出管线(6),其具有配置于所述发酵罐(1)的下端部、用于供给或排出产品的第一中央开口(6a),
其特征在于,
所述发酵罐(1)还包括第二供给或排出管线(10)和第三供给或排出管线(11),其分别包括布置在中央的、用于供给或排出产品的开口(10a、11a),其中,
所述三个开口(6a、10a、11a)配置于不同高度水平面(N1、N2、N3)。
2.根据权利要求1所述的发酵罐(1),其特征在于,
所述第二供给或排出管线(10)包括第二管(10),并且所述第三供给或排出管线(11)包括第三管(11),其中优选的是,所述第二管和所述第三管至少部分地在所述发酵罐内延伸。
3.根据权利要求2所述的发酵罐(1),其特征在于,所述第二管(10)和所述第三管(11)中的一者配置于另一者内,优选地同心配置。
4.根据至少权利要求2所述的发酵罐(1),其特征在于,所述第二管(10)和所述第三管(11)从下方突出进入所述罐的内部,特别地穿过所述第一开口(6a)从下方突出进入所述罐的内部;或者
所述第二管(10)和所述第三管(11)从上方突出进入所述罐的内部,特别地穿过所述罐的上侧从上方突出进入所述罐的内部;或者
所述第二管从下方突出进入所述罐的内部,特别地穿过所述第一开口(6a)从下方突出进入所述罐的内部,并且所述第三管(11)从上方突出进入所述罐的内部,特别地穿过所述罐的上侧从上方突出进入所述罐的内部。
5.根据权利要求1或2中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,移位构件(3)配置于下部罐区域(2)并且优选地安装于所述第二管(10)和/或所述第三管(11)。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,所述第二管和/或所述第三管的高度和/或直径和/或横截面形状是可变化的,其中所述第二管和/或所述第三管至少部分地可更换。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,所述发酵罐包括具有阀装置(V1、V2)的管道系统,所述阀装置被构造成使得:
位于中间水平面(N2)的开口(10a)与位于最高水平面(N3)的开口(11a)之间的循环是可能的,并且/或者,
位于最高水平面(N3)的开口(11a)与位于最低水平面(N1)的开口(6a)之间的循环是可能的,并且/或者,
位于最低水平面(N1)的开口(6a)与位于中间水平面(N2)的开口(10a)之间的循环是可能的。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,一个或多个引流装置与所述第二管(10)和/或所述第三管(11)的端部区域连接,和/或连接于所述第二管(10)和/或所述第三管(11)上方,特别地所述一个或多个引流装置是以下组中的至少一个装置:
-横截面扩大或逐渐变细的管部、板状分配器、喷嘴、文丘里喷嘴、喷淋球、喷射清洁器、涡旋元件、移位构件、分配器元件和/或功能元件。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,所述罐与至少一个其它罐互连,其中,特别地,第一罐(1a)的所述第一供给或排出管线(6)和/或所述第二供给或排出管线(10)和/或所述第三供给或排出管线(11)可连接到第二罐(1b)的所述第一供给或排出管线(6)和/或所述第二供给或排出管线(10)和/或所述第三供给或排出管线(11),其中第一罐(1)的所述第一供给或排出管线(6)优选地可连接到第二罐的所述第一供给或排出管线。
10.根据权利要求1至9中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,所述发酵罐(1a)与至少一个其它发酵罐互连,并且所述第二供给或排出管线(10)和/或所述第三供给或排出管线(11)均与另一罐(1b)的第二供给或排出管线(10)和/或第三供给或排出管线(11)可互连。
11.根据权利要求1至10中至少一项所述的发酵罐(1),其特征在于,所述罐(1)连接到剂量装置(12)、特别地连接到啤酒花剂量装置,其中能够经由至少一个所述供给或排出管线(6、10、11)添加特别是啤酒花的介质。
12.利用根据权利要求1至11中至少一项所述的发酵罐的发酵方法,其特征在于,所述产品的循环或至少部分循环在所述供给或排出管线(6、10、11)的两个开口之间进行。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述循环在所述第二供给或排出管线(10)的所述开口(10a)和所述第三供给或排出管线(11)的所述开口(11a)之间进行,并且经由所述第一供给或排出管线(6)排出所述发酵罐的下部区域(2)中的沉积物。
14.根据权利要求12和13中至少一项所述的方法,其特征在于,数个发酵罐(1a、1b、1c)互连,特别地,第一罐(1a)的所述第一供给或排出管线和/或所述第二供给或排出管线和/或所述第三供给或排出管线连接到第二罐(1b)的所述第一供给或排出管线和/或所述第二供给或排出管线和/或所述第三供给或排出管线,并且来自第一罐(1a)的产品经由相应的连接供给到随后的罐(1b),其中特别地产品经由所述第二供给或排出管线(10)和/或所述第三供给或排出管线(11)并且经由随后的罐的第二供给或排出管线(10)和/或第三供给或排出管线(11)被传递。
15.根据权利要求1至11中至少一项所述的发酵罐用于连续或半连续发酵过程。
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