DE202009008887U1

DE202009008887U1 - Gärgasdurchführung zur Ankopplung eines Wärmetauschers an einen geschlossenen Fermentationsbehälter

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Publication number: DE202009008887U1
Application number: DE202009008887U
Authority: DE
Original assignee: FP SENSOR SYSTEMS GmbH
Current assignee: FP SENSOR SYSTEMS GmbH
Priority date: 2009-06-27
Filing date: 2009-06-27
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2019-06-28

Abstract

Gärgasdurchführung zur Ankopplung eines Wärmetauschers an den Anschluss eines Behälters 8b, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a. bestehend aus einem glatten Metallrohr 6, einem Abzweigstück mit den Konturen 2a, 2b, 2c und 2d, einem Anschlussfitting 7 und den Dichtstopfen 3, 4, 5
b. das glatte Metallrohr 6 besitzt einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser des Wellrohrs 9 wodurch eine ungehinderte Fügung der Innenbohrung eines Dichtstopfens 3 auf das glatte Metallrohr 6 möglich wird
c. das glatte Metallrohr 6 mit dem Wellrohr 9 vorzugsweise über eine Schweißverbindung unlösbar verbunden ist
d. der Anschlussfitting 7 einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6 besitzt
e. das Abzweigstück mit den Konturen 2a, 2b, 2c, 2d im Bereich der Konturen 2a, 2b einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6 besitzt, die einen Hohlraum entstehen lassen, durch den das Gärgas 12 ungehindert hindurchströmen kann...

Description

Die Produktion von alkoholischen Getränken wird im Allgemeinen in geschlossenen Tanks oder Fässern vorgenommen. In der Regel wird dass Gebinde weitgehend gefüllt, jedoch verbleibt meist im oberen Bereich eine Zone, dem sogenannten Gärgasraum, von Flüssigkeit ungefüllt. Im Fermentationsprozess wird bei der alkoholischen Gärung in der Ausgangsflüssigkeit der Bestandteil Zucker in Alkohol umgesetzt. Als Reaktionsprodukt entsteht bei dieser Umwandlung u. a. Kohlendioxidgas (CO2). Das im Gärbehälter freigesetzte Kohlendioxidgas muss für den erforderlichen Druckausgleich nach außen abgeführt werden. Die Abführung des Gärgases erfolgt im Allgemeinen über eine obere Öffnung im Behälter, dem sogenannten Gärspund. Jedoch hat eine unverschlossene Öffnung im Gärtank den Nachteil, dass Luftsauerstoff in den Gärgasraum gelangen kann und dort eine ungewollte Veränderungen der Flüssigkeit hervorruft. Aufgrund dessen wird eine sogenannte Gärröhre, eine Art Siphon, in Kombination mit einem Dichtstopfen aus einem weichen Kunststoffmaterial eingesetzt. Die mit Wasser gefüllte Gärröhre verhindert das Eindringen von Luftsauerstoff in den Gärraum und ermöglicht trotzdem den Austritt von Gärgas. Der Dichtstopfen dient dabei als Gasabdichtung und mechanische Fixierung der Gärröhre.
Ist die Ausgangsflüssigkeit im Behälter zu warm, besteht das Problem, dass der Gärprozess zu schnell anstartet und mit einer zu hohen Geschwindigkeit abläuft. Eine zu hohe Vergärgeschwindigkeit, (Zuckerabbau bzw. Alkoholzunahme pro Tag) hat negative Einflüsse auf die Bildung von Aromen und Geschmacksbestandteilen im alkoholischen Endprodukt. Die auf einem hohen Temperaturniveau eingeleitete Gärung beschleunigt durch die entstehende zusätzliche Reaktionswärme die Gärgeschwindigkeit weiter. Um dem entgegenzuwirken, werden Wärmetauscher eingesetzt, die einen Wärmeentzug in der Behälterflüssigkeit ermöglichen und somit die Gärgeschwindigkeit auf das gewünschte Maß zurückzuführen.
In der Praxis haben sich kostengünstige, wirkungsvolle und flexibel einsetzbare sogenannte Kühlschläuche bewährt, die aus einem Edelstahl-Wellrohrmaterial in koaxialer Anordnung bestehen. Dabei wird über einen Kunststoff-Innenschlauch kalte Prozessflüssigkeit nach vorne bis zum Schlauchende geführt und an der Außenkontur entlang zurückgeführt. Dabei nimmt die Prozessflüssigkeit durch die Außenwand Wärme auf und transportiert diese über den Austritt ab. Umgekehrt sind die Wärmetauscher auch zur Beheizung von Flüssigkeiten bei der Herstellung von alkoholischen Getränken einsetzbar.
Diese Wärmetauscher sind aufgrund ihrer großen Oberfläche und des hohen Wärmeübergangskoeffizients (K-Wert) sehr effizient. Durch die prinzipbedingte gute Biegsamkeit des Wellrohrs lässt sich der Wärmetauscher auch bei geringem Abstand zwischen Decke und Gärspund gut in das Behältnis einführen.
Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 298 17 604 ist ein Tauchkühler bzw. Wärmetauscher in koaxialer Anordnung bekannt, welcher zur Kühlung von Flüssigkeiten in einem Behälter eingesetzt wird. Der Anmelder kritisiert jedoch, dass das Deutsche Gebrauchsmuster DE 298 17 604 als Stand der Technik einzuordnen ist.
In der Definition des Deutschen Patents DE 31 39 868 wurde bereits ein Wärmetauscher in gleicher Ausführung als Erfindung benannt. Eine Neuerung mit ausreichender Erfindungs-höhe des Deutschen Gebrauchsmusters DE 298 17 604 gegenüber dem Deutschen Patent DE 31 39 868 kann nicht festgestellt werden.
Bisher nicht hinreichend gelöst ist im Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen Wärmetauscher eine Gärgasdurchführung, die sehr kostengünstig, montagefreundlich, hygienegerecht und technisch zuverlässig ausgeführt ist. Eine Anordnung mit diesen Eigenschaften ist Inhalt dieser Erfindung.
Der beschrieben Wärmetauscher in koaxialer Anordnung ist u. a. aus den zuvor genannten Schutzrechtsanmeldungen bekannt und nicht Gegenstand dieser Anmeldung. Vielmehr sind Ergänzungen an der oberen Führung des Kühlschlauchs und der Gegenkontur zur gasdichten Fassung die eigentliche Neuheit, die nachfolgend im Detail beschrieben wird.
In der Zeichnung 1 ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
1 schematische Darstellung der Gärgasduchführung im Gebrauchsumfeld
In 1 ist die obere Kontur eines nach unten geschlossenen Gärbehälters 8a dargestellt, der eine obere Öffnung 8b, den sogenannten Gärspund aufweist. In den Behälter eingefüllt wird eine Ausgangsflüssigkeit, z. B. Taubenmost, der in dem Behälter zu einem alkoholischen Getränk z. B. Wein vergoren werden soll. In der Regel wird der Behälter 8a nicht vollständig bis zum oberen Rand gefüllt, so dass ein sogenannter Gärgasraum 10 entsteht, in dem sich das Gärgas 12 (hauptsächlich Kohlendioxid) sammeln kann. Es ist mit geeigneten Maßnahmen sicherzustellen, dass das Gärgas 12 ungehindert entweichen kann ohne dass Luftsauerstoff in den Gärgasraum 10 eindringen kann.
Besteht die Anforderung, die Eigenschaften des Druckausgleichs und des Luftabschlusses beizubehalten und zusätzlich einen Wärmetauscher in den Behälter 8a über den Gärspund 8b einzubringen, sind konstruktive Maßnahmen erforderlich. Diese Anordnung ist Gegenstand dieser Erfindung. So wird in diesem Rahmen der Wellrohrschlauch 9 mit einem glatten Metallrohr 6, vorzugsweise aus Edelstahl verbunden. Das Metallrohr 6 besitzt am oberen Ende eine Anschlussgeometrie zur Anbindung der weiteren Anschlussteile für die Abbildung der koaxialen Anordnung des Wärmetauschers gemäß den genannten Schutzrechtsanmeldungen (Stand der Technik). Insbesondere ist der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6 etwas größer gestaltet, als der Außendurchmesser des Wellrohrs 9 selbst. Der Außendurchmesser des Anschlussfittings 7 ist ebenso etwas größer gestaltet als der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, dass eine mit einer angepassten Innenbohrung versehenen Dichtstopfen 3 aus weichem Kunststoffmaterial sich leicht über die Außenkontur des Wellrohrschlauchs 9 von unten her aufschieben lässt. Der Innendurchmesser des Dichtstopfens 3 ist so angepasst, dass dieser passgenau auf das glatte Metallrohr 6 aufgeschoben werden kann. Das Anschlussstück 7, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Dichtstopfens 3, bildet einen mechanischen Anschlag.
Ein weiterer Bestandteil der beschriebenen Neuerung einer Gärgasdurchführung ist ein Abzweigstück, das aus den Einzelkonturen 2a, 2b, 2c und 2d besteht. Das Abzweigstück mit den Konturen 2a–2d kann aus Einzelteilen zusammengefügt oder einteilig geformt sein. Das Abzweigstück 2a–2d kann aus unterschiedlichen lebensmittelechten Materialien wie beispielsweise Metall oder Kunststoff bestehen. Vorzugsweise kommen auf dem Markt verfügbare Standardteile zur Anwendung.
Das Abzweigstück mit den Konturen 2a–2d lässt sich über den mit einer passenden Bohrung versehenen Dichtstopfen 4 auf den Gärspund 8b des Behälters 8a dicht und stabil aufsetzen. Durch die Kontur 2b und 2a lässt sich der Wellrohrschlauch 9 mit angebundenem glatten Metallrohr 6, montiertem Anschlussstück 7 und eingebautem Dichtstopfen 3 in den Tank einführen und dicht nach oben hin abschließen. Zwischen der Innenwand des Abzweigstücks mit den Konturen 2a–2d und der Außenwand des glatten Rohrstücks 6 bildet sich ein Hohlraum aus, durch den das im Gärgasraum 10 entstehende Gärgas 12 ungehindert durchtreten kann. Das Abzweigstück mit den Konturen 2a–2d besitzt einen seitlichen Abgang mit den Konturen 2c–2d. Über die seitliche Kontur 2c–2d kann das angesammelte Gärgas 12 zur Atmosphäre hin abgeführt werden.
Am seitlichen Abzweig mit den Konturen 2c–2d befindet sich im Fortgang die standardmäßige Anordnung mit einem Dichtstopfen 5 mit einer in einer passenden Bohrung befindlichen Gärröhre 13, welche mit einer Sperrflüssigkeit 14 gefüllt ist. Somit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass das Gärgas 12 ungehindert in die Atmosphäre austreten kann und der Luftsauerstoff in den Gärgasraum 10 nicht eindringen kann.

1: Gärgasdurchführung (gesamt), bestehend aus 2a–d, 3, 4, 5, 6, 7
2a: Abzweigstück Kontur a
2b: Abzweigstück Kontur b
2c: Abzweigstück Kontur c
2d: Abzweigstück Kontur d
3: Dichtstopfen oben
4: Dichtstopfen unten an Gärspund
5: Dichtstopfen an seitlichem Gärgasabgang für Gärröhre
6: glattes Rohrstück zur Abbildung der Dichtfläche
7: Anschlussstück zur Weiterführung der Anschlüsse der koaxialen Anordnung
8a: Behälteraußenwand
8b: Gärspund (obere Öffnung an Behälter)
9: Wellrohrschlauch (Wärmetauscher)
10: Gärgasraum
11: gärende Flüssigkeit (entstehendes alkoholisches Getränk)
12: entstehendes Gärgas bzw. Kohlendioxid (CO2)
13: Gärröhre (Siphon)
14: Flüssigkeitsspiegel Sperrflüssigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 29817604 U [0005, 0005]
- DE 3139868 [0006, 0006]
- DE 29817604 [0006]

Claims

Gärgasdurchführung zur Ankopplung eines Wärmetauschers an den Anschluss eines Behälters 8b, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a. bestehend aus einem glatten Metallrohr 6, einem Abzweigstück mit den Konturen 2a, 2b, 2c und 2d, einem Anschlussfitting 7 und den Dichtstopfen 3, 4, 5 b. das glatte Metallrohr 6 besitzt einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser des Wellrohrs 9 wodurch eine ungehinderte Fügung der Innenbohrung eines Dichtstopfens 3 auf das glatte Metallrohr 6 möglich wird c. das glatte Metallrohr 6 mit dem Wellrohr 9 vorzugsweise über eine Schweißverbindung unlösbar verbunden ist d. der Anschlussfitting 7 einen größeren Außendurchmesser als der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6 besitzt e. das Abzweigstück mit den Konturen 2a, 2b, 2c, 2d im Bereich der Konturen 2a, 2b einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des glatten Metallrohrs 6 besitzt, die einen Hohlraum entstehen lassen, durch den das Gärgas 12 ungehindert hindurchströmen kann f. das Gärgas 12 über den seitlichen Abgang mit der Kontur 2c–2d des Abzweigstücks mit den Konturen 2a–2d abgeleitet werden kann.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück mit den Konturen 2a–2d aus den Einzelteilen mit den Konturen 2a, 2b, 2c, 2d mittels Schweiß- oder Klebeverbindungen zu einem Gesamtteil zusammengefügt wird.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück mit den Konturen 2a–2d einteilig beispielsweise als Giessteil aus Kunststoff oder Metall ausgeführt ist.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den seitlichen Abgang mit der Kontur 2d des Abzweigstücks mit den Konturen 2a–2d ein Dichtstopfen 5 und in dessen Innenbohrung eine Gärröhre 13 zur Ableitung des Gärgases 12 eingefügt wird.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Abgang mit der Kontur 2c–2d des Abzweigstücks mit den Konturen 2a–2d in unterschiedlichen Winkelstellungen und Durchmessern ausgeführtwird.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück mit den Konturen 2a–2d aus dem Material PVC besteht
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das glatte Rohrstück aus dem Material Edelstahl besteht.
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Wellrohrschlauch 9 einen Durchmesser von ca. 32 mm und das glatte Metallrohr einen Durchmesser von ca. 33 mm besitzt
Gärgasdurchführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück 7 einen größeren Durchmesser von beispielsweise ca. 40 mm aufweist, womit ein hindurch gleiten durch die Bohrung des Dichtstopfens 3 verhindert wird.