DE2242196A1 - Gaerungsverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Gaerungsverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

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DE2242196A1 DE19722242196 DE2242196A DE2242196A1 DE 2242196 A1 DE2242196 A1 DE 2242196A1 DE 19722242196 DE19722242196 DE 19722242196 DE 2242196 A DE2242196 A DE 2242196A DE 2242196 A1 DE2242196 A1 DE 2242196A1
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Description

  • Gärungsverfahren und Vorrichtung zur DurchfUhrung dieses Verfahrens Die üblichen Gärungsverfahren, die unter Verwendung eines mit einem RUhrer versehenen Gärungstanks durchgeführt werden, weisen drei Nachteile auf, und zwar einen hohen Energieverbrauch, die Schwierigkeit, den Inhalt des Tanks gleichmässig zu vermischen sowie eine sich schwierig gestaltende Verfahrensdurchführungw wenn eine Gärung in grossem Maßstabe durchgeführt werden soll.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend geschilderten Nachteile.
  • Durch die Erfindung wird ein durch zwei Kräfte aktiviertes Umlaufgärungsverfahren zur Verfügung gestellt, wobei ein Gärungsgefäss verwendet wird, das eine Einrichtung zum Sammeln und Entfernen des Schaumes vorsieht. Unter Verwendung dieser Vorrichtung lässt sich eine GärungsflUssigkeit in ausgeseich neter Weise gären. Bei der Durchfllhrung des erfindungsgemässen Verfahrens werden sowohl die vergorene Plüssigkeit als auch Linie Schäume mittels Luft bzw. einer Entfernungseinrichtung in Umlauf versetzt. Innerhalb des Gärungsgefässes ist ein mit einem Mantel versehener Tunnel vorgesehen. Die umlaufende Fldssigkeit innerhalb des Tanks kann zyklisch in den mit dem Mantel versehenen Tunnel sowie aus diesem heraus zirkulieren. Was die angereicherten Schäume und Öle betrifft, die auf der Oberfläche der Gärlösung schwimmen (die Hauptmenge der Zellen befindet sich in der Schaumschicht), so ist eine äussere Umlaufroute durch die Einrichtung zum Sammeln des Schaums, zum Brechen desselben sowie zu seiner Entfernung, wobei diese Einrichtungen in Reihe geschaltet sind, vorgesehen, wobei diese Route zurUck in das Gärungsgefäss führt. Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die zu seiner Durchftihrung eingesetzte Vorrichtung eignen sich besonders zum aeroben und/oder anaeroben ZUchten von Mikroorganismen sowie zur Durchführung von Verfahren unter Verwendung derartiger Organismen.
  • Das durch zwei Kräfte aktivierte Umlaufgärungsverfahren gemäss vorliegender Erfindung bietet folgende Vorteile: 1. Geringer Energieverbrauch. In der Gärungsindustrie wurden bisher alle Verfahren unter Verwendung eines Gärungsgefässes durchgeführt, in welchem sich eine mechanische Einrichtung, wie beispielsweise ein Propeller oder ein FlUgelrad, befindet. Daher verbrauchen die bekannten Verfahren viel Energie. Das erfindungsgemässe, durch zwei Kräfte aktivierte Umlaufgärungsverfahren bewirkt ein kräftiges RUhren in der Weise, dass eine bestimmte Luftmenge in das Gärungsgefäss eingeleitet wird, wodurch die Gärfldssigkeit innerhalb des Gärungsgefässes in einen turbulenten Umlauf nach dem Prinzip des Drucklufthebers gebracht wird. Daher wird der Wirkungsgrad der Kräfte gesteigert, wobei ferner der Energieverbrauch merklich vermindert wird.
  • 2. Erhöhte Kapazität. Bei der Durchführung der üblichen Gärungsverfahren ist das Verhältnis zwischen der pro Volumen der Gärlösung verbrauchten Energie und dem Gesamtvolumen der Gärlösung nicht konstant, d.h., je grösser das Volumen der Gärlösung ist, desto grösser ist der entsprechende Energieverbrauch pro Volumeneinheit der Gärlösung. Daher ist die Kapazität bei der Durchführung der bisher bekannten Verfahren begrenzt. Ferner treten Schwierigkeiten bei der mechanischen Ausgestaltung des Gärungsgefässes auf. Es ist praktisch unmöglich, eine annehmbare Vorrichtung zu entwerfen. Da es unnötig ist, die Lösung unter Verwendung einer mechanischen Einrichtung zu rühren, ist das Verhältnis der pro Volumeneinheit der Gärlösung verbrauchten Energie zu dem Gesamtvolumen an Gärlösung konstant. Das durch zwei Kräfte aktivierte Umlaufgärungsverfahren~unter Anwendung des Prinzips des Drucidufthebers lässt sich ohne weiteres in grossem Maßstabe durchführen. In diesem Zusammenhang sei auf die nachfolgenden Tabellen und graphischen Darstellungen hingewiesen.
  • 3. Hoher Gärungswirkungsgrad bei kräftigem Rühren. Übliche Gärungsverfahren unter Anwendung mechanischer Rühreinrichtungen können kein gründliches Rühren und Vermischen, insbesondere bei einer Durchführung in grossem Maßstab, bei der Durchführung einer Erdölgärung gewährleisten. Der Grund liegt darin, dass eine sehr stabile Schicht aus an Zellen angereicherten Schäumen und Ölen gebildet wird, die auf der Oberfläche der Gärungslösung schwimmt (die Hauptinenge der Zellen ist innerhalb der Schaumschicht konzentriert). Folglich ist es schwierig, die konzentrierten Zellen aus der Schaumschicht erneut in das Gärungssystem durch mechanisches Rühren zurückzubringen Daher ist der Wirkungsgrad der bisher bekannten Gärungsverfahren sehr begrenzt.
  • Erfindungsgemäss wird die Schicht aus Schäumen zusammen mit Ölen aus der Gärungseinrichtung in eine Einrichtung zum Brechen des Schaums herausgedrückt, worauf eine erneute Zurückführung in die Gärungseinrichtung über eine äussere zyklische Route erfolgt. Auf diese Weise bietet sich den Mischungen aus Schäumen und Ölen die Gelegenheit zu einem gründlichen und gleichmässigen Vermischen infolge des turbulenten Umlauffliessens der Flüssigkeit während der Verarbeitung. Dabei können die höchsten Konzentrationen an Zellen und Ölen innerhalb der Gärungslösung konstant gehalten werden. Dies bedeutet, dass bei der DurchfUhrung dieses Verfahrens Wirkungsgrade erhalten werden, die bei der Durchführung der bekannten Verfahren unter Anwendung eines mechanischen Rührens nicht möglich waren.
  • 4. Günstiger Wärmeübergang ohne zusätzliche EWhleinrichtungen.
  • Im allgemeinen müssen bei der DurchfUhrung von Gärungsverfahren, insbesondere bei der Durchführung von Erdölgärungsverfahren, die Wärmen, die durch die Oxydationsreaktion innerhalb des Gärungssystems erzeugt werden, durch Kühleinrichtungen entfernt werden, die an der Gärungseinrichtung angebracht werden müssen, um eine optimale Temperatur zum Wachsen von Mikroorganismen aufrecht zu erhalten. Erfindungsgemäss werden grosse Eühloberflächen auf der Wand der Gärungseinrichtung und des mit einem Mantel versehenen Drucklufthebertunnels ausgebildet, die als KWhlwassermantel wirken.
  • Sowohl das turbulente Fliessen der Gärlösung innerhalb des Gärsystems als auch die stark erhöhte Reynold-Zahl werden bei Anwendung des durch die Druckluftheberwirkung bewirkten Umlaufs erhöht. Daher wird der Widerstand des aus der flUseigen Phase bestehenden Films entsprechend vermindert. Das Anhaften an die innere Wand der Gärungsvorrichtung wird ebenfalls herabgesetzt. Folglich bewirkt dieses Verfahren einen Wärmeübergang, der besser ist als bei den anderen üblichen Gärungsverfahren unter Verwendung von Propellern oder Flügelrädern sowie unter Anwendung des Drucklufthebersystems.
  • Das durch zwei Kräfte bewirkte Umlaufgärungsverfahren gemäss vorliegender Erfindung trägt auch teilweise Wasserdampf aus dem System aus, und zwar durch Anwendung der Temperaturänderung der Luft, so dass der Wärmeübergang des Systems verbessert wird.
  • Daher ist es nicht notwendig, weitere Kühleinrichtungen vorzusehen. Folglich sind die Anlagekosten und die Produktionskosten niedrig.
  • 5. Es wird eine geringe Luftmenge benötigt. Die Menge an benötigter Luft bei der Durchführung von Erdölgärungsverfahren ist so gross, dass die Luftzufuhr einen wesentlichen Kostenfaktor darstellt. Das erfindungsgemässe Gärungsverfahren ermöglicht es, dass Teile der Luft, die während der Gärung freigesetzt werden, zusammen mit Schäumen rezyklisiert werden. Daher begünstigt das Verfahren die Ausnützung des Sauerstoffs in der Luft, so dass die erforderliche Luftmenge merklich reduziert wird.
  • Zur Erreichung der vorstehend geschilderten Ziele sieht die Erfindung ein durch zwei Kräfte aktiviertes Umlaufsystem vor, die über einen inneren und einen äussereg Weg bezüglich der gegorenen Flüssigkeit bzw. der Schäume wirken. Innerhalb der Gärungsvorrichtung ist ein mit einem Mantel versehener Tunnel vorgesehen, dessen Fuss auf einer flachen Platte befestigt ist, die sich an dem Boden der Gärungseinrichtung befindet. Der untere Teil des mit einem Mantel versehenen Tunnels, der an die flache Platte angrenzt, ist mit Löchern versehen, während der obere Teil des Tunnels zu einer trichterähnlichen Form aufgeweitet ist. Die Platte auf dem Teil ausserhalb des mit einem Mantel versehenen Tunnels ist mit einer Vielzahl von eng zueinander zugeordneten Löchern versehen, welche dazu dienen, die eingeblasene Luft durchzulassen, während der Teil unterhalb des mit dem Mantel versehenen Tunnels blind ist.
  • Während des Verfahrens wird komprimierte Luft aus einer nichtgezeigten Quelle in die Gärungseinrichtung aus dem Boden durch die perforierte Platte eingeleitet und zwingt die Gärungslösung ausserhalb des mit dem Mantel versehenen Tunnels zu einer Aufwärtsbewegung und dann zu einem i5berlaufen über den Tunnel in den mit dem Mantel versehenen Tunnel sowie zu einem Fliessen in Abwärtsrichtung sowie in einer Richtung nach aussen. Daher stellt sich innerhalb der Gärungseinrichtung ein Zirkulationssystem mit einem reissenden turbulenten Fliessen ein. Eine Einrichtung zum Sammeln von Schaum ist an dem oberen Teil der Gärungseinrichtung vorgesehen. Die Einrichtung zum Sammeln von Schaum besitzt die Form eines oben offenen und nach unten gerichteten Trichters, der bezüglich der Leitung einstellbar ist, die auf der Gärungseinrichtung in einem bestimmten Abstand befestigt ist.
  • Durch Einstellen des Trichters kann die Schaumschicht, die während des Gärungsverfahrens erzeugt wird, kontinuierlich gesammelt und aus der Gärungseinrichtung in den Schaumbrecher transportiert werden, in welchem der Schaum gebrochen wird. Der erhaltene Umlauf einer Flüssigkeit, die mit Öl und Zelle angereichert ist, beschleunigt den Umlauf in die Gärungseinrichtung.
  • Der Schaumbrec-her 15 (Figur 1, 3, 4 und 5) ist derartig ausgelegt, dass eine grosse Luftmenge aus der Gärungseinrichtung ausgetrieben wird, während die zurückbleibende Luft in Form einer sehr kleinen Blase in der abgetrennten Flüssigkeit vorliegt und erneut in die Gärlösung mittels einer Düse eingeleitet wird. Ein Lufteinlassrohr ist mit dem Boden des Gärungsgefässes verbunden, um die Luft auszugleichen, die.aus dem Schaumbrecher ausgetrieben wird. Die zugeführte Luft wird von einer äusseren Quelle zugeleitet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 2 einen Querschnitt durch die Gärungseinrichtung.
  • Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Schaumbrecher.
  • Figur 4 einen Querschnitt durch einen Schaumbrecher.
  • Figur 5 einen Querschnitt längs der Linie A-A von Figur 3 und die Figuren 6A und 6B einen Vergleich der pro Volumeneinheit erforderlichen Energie bei Verwendung einer bisher bekannten Vorrichtung sowie bei Einsatz der erfindungsgemäsen Vorrichtung.
  • Die Figur 1 zeigt den wesentlichen Aufbau eines durch zwei Kräfte aktivierten Umlaufgefässes, das zur Durchführung der Erfindung eingesetzt wird. Dabei ist die Gärungseinrichtung 6 mit einem mit einem Mantel versehenen Tunnel 4 ausgerüstet.
  • Die Gärungseinrichtung 6 besitzt eine Wand 7 und einen Kühlmantel 8. Der Fuss des mit einem Mantel versehenen Tunnels ist auf einer flachen Platte 5 befestigt, die sich an dem unteren Teil der Gärungseinrichtung befindet. Vorzugsweise ist der Fuss angeschweisst. Das Verhältnis Tunnel zu Gärungseinrichtung bezüglich Höhe und Durchmesser kann beliebig sein, vorausgesetzt, dass die erzwungene Zirkulation möglich ist.
  • Die flache Platte 5 ist mit einer Vielzahl von eng einander zugeordneten Löchern versehen, durch welche Luft durchströmen kann. Sowohl die Gärungseinrichtung als auch der mit dem Mantel versehene Tunnel sind mit Wänden versehen, in denen Kühlwasser strömen kann.
  • Bin trichterähnlicher Schaumsammler 11 befindet sich auf der Oberseite der Gärungseinrichtung. Der Schaumsammler ist bezüglich zu dem Auslass des Rohres 13 in einem gewissen Abstand einstellbar. Die von dem Sammler gesammelten Schäume werden in den Schaumbrecher 15 durch die Leitung 13 transportiert.
  • Der Schaumbrecher 15 besitzt eine Prallplatte 20, mit deren Hilfe die Luft aus dem Schaum entfernt wird. Die Flüssigkeit, in der sich eine bestimmte Menge Luftblasen befindet, fliesst in Abwärtsrichtung in die Leitung 17 und dann in die Düse 18, in welcher der abgetrennte Schaum in die Gärungseinrichtung 6 durch einen Flüssigkeitsstrom gepresst wird, der aus der G§rungseinrichtung abgezogen wird. Der reissende Strom aus der Düse fliesst durch die Seitenwand in die Gärungseinrichtung.
  • Die Figur 2 zeigt den Querschnitt der Gärungseinrichtung 6. Die Figur 3 zeigt eine Längsansicht des Schaumbrechers 15. Die Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Schaumbrecher 15.
  • Die Figur 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A von Figur 3. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn das Verhältnis zwischen der Höhe des mit dem Mantel versehenen Tunnels zu der Gärungseinrichtung 0,5 ibis 0,9 beträgt, und das Verhältnis des Durchmessers des mit dem Mantel versehenen Tunnels zu dem Durchmesser der Gärungseinrichtung zwischen 0, 1 und 0,4 liegt.
  • Zu der durch die Figuren 1 bis 5 wiedergegebenen AusfUhrungsform gehören ein Einlass 1 für die Zufuhr von Rohmaterial, ein Lufteinlassrohr 2, ein Rohr 3, der mit einem Mantel versehene Tunnel 4, eine flache Platte 5, die Gärungseinrichtung 6, eine zylindrische Wand 7 der Gärungseinrichtung, ein Kühlwassermantel 8 der Gärungseinrichtung, der mit Einlass- und Auslassrohren (nicht mit Bezugszahlen versehen) versehen ist, ein zylindrischer ummantelter Tunnel 9, ein Kühlwassermantel 10 des mit einem Mantel versehenen Tunnels, der mit nicht mit Bezugszahlen versehenen Einlass- und Auslassrohren versehen ist, ein Schaumsammler 11, eine Einstelleinrichtung 12, ein Auslassrohr 13, ein Schaumbrecher 15, ein Abgasauslass 16, eine Leitung 17, eine Düse 18, eine Leitung 19, die mit einer Pumpe 21 verbunden ist, sowie die Prallplatte 20 des Schaumbrechers.
  • Die erfindungsgemäss durchgeführte doppelt erzwungene Zirkulation (Gärungslösung und Schäume) ermöglicht einen ausgezeichneten Wirkungsgrad des Sauerstofftransports und ein im wesentlichen vollständiges Vermischen der Kulturmedien mit den Zellen.
  • Daher ist der Gärungswirkungsgrad grösser als im Falle der bekannten Verfahren.
  • Nachfolgend werden Vergleichsbeispiele angegeben, bei deren Durchführung' übliche Verfahren angewendet wurd'en, die unter Verwendung von Gärungseinrichtungen mit mechanischen Einrichtungen arbeiten, sowie Beispiele für das erfindungsgemässe doppelt erzwungene Umlaufgärungsverfahren, das unter Verwendung einer Gärungseinrichtung mit einer Druckluftheberwirkung arbeitet.
  • Beispiel 1 Ein 3000 l-Medium wird in eine Waldhaf-Gärvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 6000 1 gegossen. Diese Vorrichtung wird zur Durchführung der üblichen Gärungsverfahren eingesetzt.
  • Nach einer 40-stUndigen Gärung bei einem pH von 3,0 bis 4,0, bei einer Temperatur von 34 + 1"C und bei einer Luftbeschickungsgeschwindigkeit von 10 vvm ( wird eine Zellenkonzentration von 2 g/100 ml erhalten, wobei der Energieverbrauch 6,3 HP/kl und die Produktionsrate 60 % betragen.
  • Beispiel 2 Ein 65 000 l-Medium, und zwar das gleiche, das zur Durchführung des Beispiels 1 verwendet wird, wird in eine Waldhaf-Gärvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 180 000 1 eingefüllt.
  • Nach 46-tEndiger Gärung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wird eine Zellenkonzentration von 2 g/100 ml bei einem Energieverbrauch von 6,8 Hp/kl und einer Produktionsrate von 31,2 % erhalten.
  • Beispiel 3 Das Medium von Beispiel 1 wird in einer Menge von 6 000 1 in eine Gärungsvorrichtung des Drucklufthebertyps mit einem Fassungsvermögen von 8 000 1 eingefüllt. Diese Vorrichtung wird vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingesetzt. Nach 38-stUndiger Gärung unter den gleichen Bedingungen wie im Falle der vorhergehenden Beispiele wird eine Zellenkonzentration von 3,5 g/100 ml bei einem Energieverbrauch von 1,5 bis 3,0 HP/kl erhalten. Die Produktionsrate beträgt 85 %.
  • Beispiel 4 100 000 1 des Mediums von Beispiel 1 werden in eine erfindungsgemässe Gärungseinrichtung des Drucklufthebertyps eingefüllt.
  • Nach 35-stUndiger Gärung unter den vorstehend erwähnten Bedingungen wird eine Zellenkonzentration von 3,1 bis 4,0 g/100 ml erhalten, wobei der Energieverbrauch 1,5 bis 3,0 HP/kl beträgt.
  • Die Produktsrate wird zu 87,5 % ermittelt.
  • Unter den gleichen Bedingungen sind wenigstens 72 Stunden erforderlich, um die gleichen Ergebnisse bei der Verwendung des üblichen unter Rühren durchgeführten Verfahrens zu erzielen, während erfindungsgemäss nur 36 Stunden benötigt werden. Der Energieverbrauch des erfindungsgemässen Verfahrens ist nur halb so gross wie derjenige des üblichen Verfahrens. Bei einer Anwendung auf eine Erdölgärung erreicht die Konzentration der Zellen in der Gärbrühe im Falle der bekannten Vorrichtung kaum 2 %, während die Konzentration im Falle der vorliegenden Erfindung immer höher als 3,5 %0 ist. Auch der hohe Wirkungsgrad des Wärmeübergangs durch den Kühlwassermantel und den mit einem mantel versehenen Tunnel macht es möglich, dass die Gärungstemperatur ohne die Verwendung von äusseren Wärmeaustauschern leichter steuerbar ist.
  • Im Vergleich zu üblichen Verfahren wird bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eine verbesserte Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit erzielt. Die aufgenommene Luftmenge geht aus der Tabelle 1 hervor. Ferner wird unter den gleichen Bedingungen ein geringerer Energieverbrauch festgestellt, der um wenigstens 50 % geringer ist. Die übertragene Sauerstoffmenge geht aus Tabelle II hervor.
  • Die pro Volumeneinheit der Gärungslösung erforderliche Energie steigt mit der Zunahme der Kapazität der Gärungseinrichtung. Erfindungsgemäss ist die Beziehung zwischen der pro-Volumeneinheit der Gärungslösung erforderlichen Energie und der Kapazität immer konstant, wie aus den Piguren 6A und 6B hervorgeht. Daher eignet sich die Erfindung besonders -für eine Durchführung in grossem Maßstabe.
  • Die Figur 6A ist eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich der pro Volumen erforderlichen Energie zeigt, wenn bisher bekannte Rührgefässe verwendet werden. Die Figur 6B ist eine graphische Darstellung, welche die gleiche Beziehung für die erfindungsgemässe Vorrichtung zeigt. Diese graphische Darstellung wurde entsprechend der Formel KLa = K(P/V)d formuliert, worin KL der Sauerstoffübertragungskoeffizient in der flüssigen Phase ist, a die fläche darstellt, K eine Konstante bedeutet, P die erforderliche Energie ist, V für die Kapazität der Gärungseinrichtung steht und d den Maßstabsindex bedeutet.
  • Die folgende Tabelle I zeigt im Vergleich die Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit zwischen einem üblichen Verfahren unter Verwendung eines Rührgefässes und dem erfindungsgemässen Ver" fahren unter Verwendung einer Gärungseinrichtung auf der Grundlage eines Drucklufthebers, wobei jeweils unter gleichen Bedingungen bezüglich Kapazität und Luftaufnahme gearbeitet wird.
  • Tabelle I Gärungseinrichtung Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit Rührgefäss 110 g-Mol 02/L1 pro Std.
  • Gärungseinrichtung mit 370 g-Mol 02/L1 pro Std.
  • doppelt erzwungenem Umlauf *Die vorstehend angegebenen Werte sind die in Wasser gelösten Sauerstoffmengen, ermittelt mittels eines Beckman-Oxygen Analyzer (Modell 777).
  • In der folgenden Tabelle II wird der Energieverbrauch zwischen einem üblichen Verfahren unter Verwendung eines Rührgefässes und dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung einer Gärungseinrichtung auf der Grundlage des Druckluftheberprinzips gezeigt, wobei unter gleichen Bedingungen hinsichtlich Kapazität und Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit gearbeitet wird.
  • Tabelle II Gärungseinrichtung Energieverbrauch pro Volumeneinheit Rührgefäss 2,0 - 6,0 Erfindungsgemäss 1,5 - 2,5 Die erfindungsgemässe Vorrichtung, in'der ein doppelt erzwungener Umlaufgärungsprozess unter Anwendung des Druckluftheberprinzips ausgeführt wird, ermöglicht die Durchführung eines bedeutsamen wirtschaftlichen Verfahrens, bei dessen Durchführung übliche Kohlenwasserstoffe in Mengen von mehr als 150 000 1 vergoren werden können. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemässe Gärungsverfahren zur Durchführung in der Erdölgärungsindustrie zur Erzeugung von Nährsubstanzen, anderen Substanzen mit hohem Wert, stark exothermen Materialien sowie heterogenen Mischungen aus Wasser und Öl, d.h. zur Herstellung von Substanzen, zu deren Herstellung kräftig gerührt werden muss

Claims (13)

  1. raten tansprüche II) Doppelt erzwungenes Umlaufgärungaverfahren, das zur Gärung von aeroben und/oder anaeroben Mikroorganismen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gärbrühe auf einem Kreisweg innerhalb einer Gärungseinrichtung, wobei sich Schaum auf der Flüssigkeitsoberfläche anreichert, und auf einem äusseren Weg ausserhalb der Gärungseinrichtung zirkuliert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass komprimierte Luft dazu verwendet wird, die Flüssigkeit in einen mit einem Mantel versehenen Tunnel in einer turbulenten Umlaufströmung hineinzupressen und aus diesem Mantel herauszudrücken.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die komprimierte Luft dazu verwendet wird, ein Schäumen der FlUssigkeit zu verursachen und den Schaum sowie Öle und Zellen in den oberen Teil der Gärungseinrichtung zu bringen, wobei ferner eine Rezyklisierung über einen äusseren Weg vorgesehen ist, auf welchem die Flüssigkeit mit Luft, Ölen und Zellen vermischt wird.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gärungseinrichtung (6) mit einer perforierten Platte (5) an ihrem Bodenteil, einem mit einem Mantel versehenen Tunnel (4) mit zylindrischer Gestalt, der auf der perforierten Platte (5) befestigt ist und die Gärungseinrichtung (6) in einen inneren Teil und einen äusseren Teil aufteilt, wobei Löcher am unteren Teil vorgesehen sind und ein Schaumsammler (11) einstellbar am Oberteil der Gärungseinrichtung (6) befestigt ist, wobei die Gärungseinrichtung (6) und der mit einem Mantel vereehene Tunnel mit einem Kühlwassermantel (8), einem Schaumbrecher (15) und einer Düse (18) versehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführleitung für komprimierte Luft (2) in den Unterteil der Gärungseinrichtung (6) vorgesehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Platte (5) mit einer Vielzahl von eng aneinandergrenzenden Löchern versehen ist, mit Ausnahme der Stellen, die von dem mit einem Mantel versehenen Tunnel (4) umschlossen werden.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil des mit einem Mantel versehenen Tunnels (4) die Form eines Trichters besitzt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumsammler (11) am Oberteil der Gärungseinrichtung (6) unmittelbar oberhalb des mit einem Mantel versehenen Tunnels (4) angeordnet ist und die Form eines nach unten gekehrten Trichters besitzt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenverhältnis zwischen dem mit einem Mantel versehenen Tunnel (4) und der Gärungseinrichtung (&) zwischen 0,5 und 0,9 liegt.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des mit einem Mantel versehenen Tunnels (4) und dem Aussendurchmesser der Gärungseinrichtung (6) ungefähr 0,1 bis 0,4 beträgt.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass entweder eine oder beide Wände der Gärungseinrichtung (6) und des mit einem Mantel versehenen Tunnels (4) Kühlwassermäntel (8) aufweisen.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein fassförmiger'Schaumsammler'(45') vorgesehen ist, der mit perforierten Leitplatten (20) versehen ist.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse (18) in einer Rezyklisiertingsleitung (17,3) eingebaut ist, mit deren Hilfe die abgetrennte Flüssigkeit aus dem Schaumbrecher (15) in die Gärungseinrichtung (6) durch eine Wand (7) derselben eingeleitet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104561543A (zh) * 2015-01-20 2015-04-29 长春黄金研究院 集束管轴流生物氧化反应器
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