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Verfahren zum Vergären von Rotweinmaische und Vorrichtung zum
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Durchführen dieses Verfahrens
Beschreibung: Beim
Vergären von Rotweinmaische steigen die in dieser enthaltenen Trester allmählich
in der Flüssigkeit auf und lagern sich auf der Oberfläche ab. Es bildet sich der
sogenannte Tresterhut. Eine wirksame Diffusion wird indessen nur bei möglichst intensivem
Kontakt der Beerenhülsen mit Flussigkeit erreicht. So sind denn auch bei allen bekannten
Vorrichtungen und Verfahren die Bemühungen darauf gerichtet, den Flüssigkeitskontakt
der Beerenhülsen zu intensivieren.
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Kennzeichnend für den Aufbau derartiger Vorrichtungen sind große Gärbehälter
in zumeist stehender Anordnung, die oberseitig mit einer Eintragöffnung für die
Maische versehen sind und ein vielfach konisch gestaltetes Behälterunterteil mit
einer Abzugseinrichtung für Most und Trester aufweisen. Darüberhinaus sind bei bekannten
Vorrichtungen dieser Art Einrichtungen zum Rückführen der während des Gärungsprozesses
aufsteigenden Trester in die Maische oder aber Mittel zu einem fortlaufenden Besprühen
des sogenannten Tresterhutes vorgesehen.
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Als Mittel zum Rückführen der Trester in die Maische sind insbesondere
Schnecken bekannt, die den Tresterhut oder zumindest Teile davon erfassen und einer
abwärts gerichteten
Rückförderung in die Maische unterwerfen. Eine
derartige Schneckenförderung begründet die Gefahr des Beschädigens der recht empfindlichen
Beerenhülsen, so daß bei dem nachfolgenden Kontakt derartiger Beerenhülsen mit dem
in der Maische enthaltenen Most nicht nur die in den Beerenhülsen enthaltenen Farbstoffe
entzogen werden, sondern es werden unerwünschtermaßen auch Bitterstoffe freigesetzt,
die in den Most gelangen. Insoweit erweist sich das Rückführen der sich im Tresterhut
ansammelnden Beerenhülsen in die Maische mittels Schneckenförderung oder anderer
mechanischer Fördereinrichtungen als unzulänglich.
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Darüber hinaus ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Beerenhülsen
während der Dauer ihres Verweilens im Tresterhut praktisch keinerlei Kontakt mit
Most haben, so daß nur eine unzulängliche Diffusion erreicht werden kann, was ggf.
durch Verlängerung der Behandlungsdauer ausgeglichen werden muß.
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Bei jenen Verfahren, bei denen die sich auf der Maischeoberfläche
absetzenden Trester mit Most besprüht werden, ist zwar die Gefahr der Beschädigung
von Beerenhülsen weitestgehend vermieden, aber die erzielbaren Diffusionsgrade sind
unzulänglich, weil kein hinreichend inniger Kontakt zwischen Most und Beerenhülsen
erreicht wird. Auch diese Verfahren erfordern mithin lange Behandlungsdauer und
sind daher unwirtschaftlich.
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Diesen Unzulänglichkeiten hilft die im Patentanspruch 1 beschriebene
Erfindung durch Schaffung eines Verfahrens ab, bei dem die Beerenhülsen am Aufsteigen
gehindert und schwimmend in der Maische gehalten werden. Infolge der dadurch verwirklichten,
ständigen Umspülung der Beerenhülsen ist eine größtmögliche Diffusion erreicht,
wobei angesichts einer abwärts gerichteten Zirkulationsströmung als Mittel dafür,
die Beerenhülsen in der Maische gleichmäßig verteilt und schwimmend zu halten, jedwede
Beschädigung dieser Berrenhülsen und damit die Freisetzung von Bitterstoffen vermieden
ist.
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Eine Verbesserung dieser Diffusionswirkung und eine Beschleunigung
des Gärprozesses können verwirklicht werden, wenn gemäß Patentanspruch 2 zumindest
zu Beginn des Gärungsprozesses fortlaufend Wärme zugeführt und infolge ständiger
Bewegung der Maische eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung im Gärbehälter
sichergestellt wird.
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Durch die im Patentanspruch 3 beschriebene Erfindung ist, ausgehend
von einer bekannten Vorrichtung zum Vergären von Rotweinmaische, eine Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 geschaffen, bei der im Behälter
ein mehrflügeliges Mischgerät angeordnet ist, dessen bis in die Nähe der Behälterwandungen
sich erstreckende Flügel um die Behälterhochachse als Drehachse langsam umlaufen
und dabei
die zum Niederhalten der in der Maische schwimmenden
Beerenhülsen erforderliche, leicht abwärts gerichtete Zirkulationsströmung erzeugen.
Gute Ergebnisse konnten im Bereich zwischen zwei und zehn, insbesondere zwischen
vier und sieben Umdrehungen pro Minute erzielt werden.
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Es handelt sich bei umlaufenden Flügeln zwar ganz ohne Zweifel um
ein mechanisches Mittel zum Erzeugen einer abwärts gerichteten Zirkulationsströmung,
aber Beschädigungen der Beerenhülsen sind gleichwohl nicht zu befürchten, weil diese
Flügel mit nur ganz geringen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen und mithin selbst
in großen Abständen von der Rotationsachse nur sehr kleine Lineargeschwindigkeiten
auftreten. Da die in der Maische schwimmenden Beerenhülsen beim Herannahen einer
Flügelkante unter der Wirkung der durch den Flügelumlauf verursachten Flüssigkeitsströmung
frei ausweichen können, kommt es praktisch zu keinen direkten Berührungen zwischen
den Beerenhülsen und den umlaufenden Flügeln.
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In den Unteransprüchen 4 bis 7 sind zweckmäßige Weiterbildungen der
Erfindung gemäß Patentanspruch 3 beschrieben.
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So begründet die Maßnahme nach den Patentansprüchen 4 und 5 jeweils
für sich, jedoch verstärkt in Kombination, eine im
wesentlichen
über den gesamten Querschnitt des Gärbehälters gleichmäßig ausgebildete Zirkulationsströmung,
welche die in der Maische schwimmenden Beerenhülsen am Aufsteigen auf die Flüssigkeitsoberfläche
hindert.
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Im Patentanspruch 6 ist eine zweckmäßige Ausgestaltung beschrieben,
bei der die Flügel des Mischgerätes in vertikalen Abständen übereinander angeordnet
sind. Diese Flügel können zweckmäßigerweise auf einer gemeinsamen Drehachse aufgenommen
sein, was zu einer besonders einfachen Bauart führt, aber auch gegenläufig betr-ieben
werden, was die unerwünschte Ausbildung einer Rotationsströmung der Maische in den
Gärbehältern verhindert.
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Die im Patentanspruch 7 beschiebene Erfindung löst bei in einer Richtung
umlaufenden Mischgeräten das Problem der Verhinderung einer Rotationsströmung, indem
dieser entgegengerichtete Leitgitter an den Innenwandungen der Gärbehälter angeordnet
sind.
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Gegenstand der Ansprüche 8 bis 14 ist die Ausbildung einer Vorrichtung
zur Verwirklichung des im Patentanspruch 2 beschriebenen Verfahrens. So ist die
Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8 durch eine Wärmetauschereinrichtung mit einer
Rohrschlange zum Führen eines Wärmetauschermediums gekennzeichnet,
wobei
sich die Rohrschlange im Behälter im wesentlichen über die gesamte Behälterhöhe
erstreckt und um eine Drehachse mit geringer Drehzahl von etwa zwei bis zehn Umdrehungen
pro Minute, vorzugsweise mit vier bis sieben Umdrehungen pro Minute umläuft.
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Nachder im Patentanspruch 9 beschriebenen Ausgestaltung erstreckt
sich die Drehachse in der Hochachse des Behälters und ist als zentrales, mit ihrem
einen Ende durch die Behälterwandung hindurchgeführtes Strömungsrohr für das Wärmeträgermedium
ausgebildet und im Bereich des einen Endes des Achsrohrs mündet in dieses die Rohrschlange
ein, während im Bereich des anderen Achsrohrendes eine zumZuführen des Wärmeträgermediums
dienende Rohrdurchführung angeordnet und an letztere die Rohrschlange angeschlossen
ist. Die Wärmeträgermedienzuführung erfolgt mithin durch ein Zuführrohr, das sich
im zentralen Achsrohr erstreckt und innerhalb des Behälters durch die Rohrwandung
hindurchgeführt ist, während das andere Ende der Rohrschlange unmittelbar in das
zentrale Achsrohr einmündet, so daß letzteres zur Führung des rückströmenden Wärmeträgermediums
dient. Auf der Zuleitungsseite für das Wärmeträgermedium kann dabei die Rohrdurchführung
aus einem das Achsrohr durchbrechenden Krümmer, an dem der Anfang der Schlange angeschlossen
ist, und einem durch die Achsrohrlagerung aus dem Behälterinneren herausgeführten
Anschlußrohr
bestehen, welches über eine an sich bekannte Drehkupplung mit einer Vorlaufleitung
wrbunden ist, so daß eine strömungsmitteldichte Verbindung zwischen dieser Vorlaufleitung
und der sich mit dem zentralen Achsrohr drehenden Leitungsdurchführung vorliegt.
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Die im Patentanspruch 11 angegebene Erfindung löst die Aufgabe, eine
weitgehend gleichmäßige Wärmezuführung zu der im Gärbehälter aufgenommenen Maische
zu gewährleisten, indem die Gärbehälterwandungen außenseitig mit Wärmeträgermedium
überflutet werden. Insoweit ist es zweckmäßig, den Gärbehälter außenseitig in der
Nähe seines Bodenbereichs mit einer seine Wandungen konzentrisch umschließenden,
rinnenförmigen Auffangwanne für das die Gärbehälterwandungen außenseitig überflutende
Wärmeträgermedium zu versehen.
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Nach Patentanspruch 12 ist es zweckmäßig, das Wärmeträgermedium im
Kreislauf über einen Wärmetauscher zu führen, der zwischen der den Gärbehälter umschließenden
Auffangwanne und der Vorlaufleitung für die im Gärbehälter aufgenommene, umlaufende
Rohrschlange angeordnet ist. Schließlich hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen,
nach Anspruch 14 am oberen Achsrohrende ein Steigrohr als Austrittsleitung für das
im Achsrohr aufsteigend zurückgeführte Wärmeträgermedium vorzusehen, so daß beim
Kreislauf des Wärmeträgermediums dieses mit einer
bestimmten Vorlauftemperatur
im Bereich der am oberen Achsrohrende angebrachten Leitungsdurchführung in die im
Gärbehälter verlaufende Rohrschlange eintritt, diese durchströmt, im Bereich des
Gärbehälterbodens dann in das als Steigrohr ausgebildete zentrale Achsrohr gelangt,
in diesem aufwärts strömt, um am oberen Ende über ein Steigrohr auszutreten und
die Gärbehälterwandungen zu überfluten. Nach der außenseitigen Überflutung der Gärbehälterwandungen
wird das Wärmeträgermedium sodann in der den Gärbehälter konzentrisch umschließenden
Auffangwanne aufgefangen und über einen Wärmetauscher mittels einer Pumpe in den
Kreislauf zurückgefördert zu werden.
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In den beigefügten Zeichnungen ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäß
ausgestalteten Vorrichtung veranschaulicht, die nachstehend erläutert werden soll.
In schematischen Ansichten zeigen: Fig. 1 in einem Vertikalschnitt einen stehend
ausgebildeten Gärbehälter mit einem Mischgerät aus mehreren, auf einer gemeinsamen
Antriebswelle in vertikalen Abständen übereinander angeordneten und um die Behälterhochachse
als Drehachse umlaufendenFlügelnund einer Einrichtung zum Erwärmen der im Gärbehälter
aufgenommenen Maische, wobei diese Einrichtung eine mit der als
Rohr
ausgebildeten Drehachse drehfest verbundene Rohrschlange zum Führen eines Wärmeträgermediums
aufweist, Fig. 2 die obere Lagerung der als zentrales Achsrohr ausgebildeten Antriebswelle
mit der Durchführung der Vorlaufleitung zum Zuführen des Wärmeträgermediums in einer
Ausschnittansicht gemäß II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Horizontalschnitt gemäß der
Schnittlinie III-III durch den Gärbehälter mit Blick auf die unter gleichen Umfangswinkeln
zueinander angeordneten Flügel des Mischgerätes und die mit der als Rohr ausgebildeten
Drehachse verbundene Rohrschlange und die Fig. 4 und 5 Schnittansichten durch die
Flügel des Mischgerätes nach den Schnittlinien IV-IV und V-V in Fig.3.
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Der in Fig. 1 nur schematisch veranschaulichte Gärbehälter 10 besitzt
ein zylindrisches Mittelteil 11, das nach oben von einem gewölbten Boden 12 mit
nicht dargestellter Eintragöffnung für die Maische abgeschlossen ist und an seinem
unteren Ende in ein konisches Unterteil 13 übergeht. Das konische Unterteil ist
unterseitig mit je einer Austragöffnung 14, 15 für Trester und Kerne ausgerüstet,
die jeweils in hier nicht weiter interessierender Weise verschließbar sind. Aufgenommen
ist der Behälter von Standfüßen 16, auf denen der Behälter mit seinem Übergangsbereich
zwischen dem zylindrischen Mittelteil 11 und dem konischen Behälterteil-Unterteil
13 aufsitzt.
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Im zylindrischen Mittelteil befindet sich ein Mischgerät aus in vertikalen
Abständen voneinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle 20 drehfest angeordneten
Flügeln 21, die sich unter Ausbildung eines Spaltes bis in die Nähe der inneren
Wandungen des zylindrischen Mittelteils heranerstrecken. Im Bereich dekonischen
Unterteils 13 des Gärbehälters sind in vertikalem Abstand voneinander etwa parallel
zu den konischen Mantelflächen des Unterteils verlaufende Propellerflügel 22, 23
angeordnet und mit dem unteren Ende der Antriebswelle, das in einer Fußpunktlagerung
24 drehbar aufgenommen ist, steht ein unter dem Behälter befindlicher Antriebsmotor
25 in Antriebsverbindung. Das andere Ende der Antriebswelle ist in einer Kopfpunktlagerung
26 im Bereich des den Gärbehälter nach oben abschließenden Deckels 12 drehbar aufgenommen.
Die Einzelheiten dieser Kopfpunktlagerung sollen nachstehend noch in Verbindung
mit Fig. 2 erläutert werden.
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Der unter dem Gärbehälter angeordnete Antriebsmotor 25 treibt die
Antriebswelle über ein nicht weiter dargestelltes Untersetzungsgetriebe mit niedriger
Drehzahl an, vorzugsweise in der Weise, daß die mit der Antriebswelle drehfest verbundenen
Flügel 21 mit etwa vier bis sieben Umdrehungen pro Minute umlaufen. Dies deutet
der Drehpfeil 27 an.
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Ebenfalls im zylindrischen Mittelteil des Gärbehälters sind die Innenwandungen
mit gegenüber einer Horizontalebene geneigt verlaufenden Wandhinderungen 28, 29
ausgerüstet,
die aus zwei gegensinnig gewendelten Flachmaterialstreifen
bestehen und jeweils mit ihrer einen Schmalseite an den Behälterwandungen befestigt
sind, beispielsweise angeschweißt.
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Es handelt sich bei diesen Wandhinderungen gewissermaßen um Leitgitter
zum Verhindern des Mitdrehens der Maischefüllung im Gärbehälter infolge des von
den langsam umlaufenden Flügeln des Mischgerätes aufgeprägten Drehimpulses.
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Der Gärbehälter ist im übrigen mit einem Heiz- und/oder Kühlsystem
ausgerüstet, welches eine mit den Flügeln 21 des Mischgerätes umlaufende Rohrschlange
30 umfaßt, deren Zu- und Ableitungen sich zentral durch die als zentrales Achsrohr
ausgebildete Antriebswelle 20 hindurcherstrecken. So mündet im Bereich des konischen
Behälterunterteils die Rohrschlange 30 über eine Anschlußmuffe 31 unmittelbar in
das die Antriebswelle bildende Achsrohr ein. Der Anfang der Rohrschlange 30 ist
hingegen im Bereich des gewölbten Deckels 12 mit einem die Achsrohrwandung durchdringenden
Krümmer 32 verbunden, der seinerseits in unten noch zu beschreibender Weise mit
einer Vorlaufleitung zum Zuführen von Wärmeträgermedium in Verbindung steht. Angesichts
der festen Anschlüsse der Rohrschlange 30 mittels der mit dem Achsrohr verbundenen
Anschlußmuffen 31, 32 ist die Rohrschlange drehfest mit der als Achsrohr ausgebildeten
Antriebswelle 20 verbunden und führt mithin die dieser vom Antriebsmotor 25 vermittelten
Drehungen aus. Die Rohrschlange läuft gleichförmig mit den drehfest mit der Antriebswelle
20 verbundenen Flügeln 21 des Mischgerätes um.
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Im Bereich des konischen Behälterunterteil-s ist das Achsrohr in der
Nähe seines unteren Endes noch mit einem in hier nicht weiter interessierender Weise
verschließbaren Stutzen 33 ausgerüstet, der zum Ablassen des im Betrieb der Vorrichtung
im Achsrohr aufsteigenden Wärmeträgermediums dient.
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In der Ausschnittzeichnung gemäß Fig. 2 ist das obere Ende des Achsrohrs
mit der Achsrohrlagerung und der Zuleitungsdurchführung vergrößert dargestellt.
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Das mittels einer eingeschweißten Abschlußplatte 35 nach oben abgeschlossene
Achsrohr 20 ist in dem Lager 26 drehbar aufgenommen, das in einer zentralen Ausnehmung
des den Gärbehälter nach oben abschließenden Bodens 12 angeordnet ist. Dieses Lager
besteht aus einer mit dem Boden 12 verschweißten Lagermuffe 40 und einer zwischen
der Lagermuffe und dem geführten Achsrohrende angeordneten Dichtungsbuchse 41 sowie
einer die Anordnung nach außen abschleßenden, auf ein Außengewinde der Lagermuffe
40 aufgeschraubten Überwurfmutter 42, die ihrerseits eine zentrale Mittelausnehmung
43 aufweist, jedoch die Dichtungsbuchse 41 sowie die Stirnkante der Achsrohrwandungen
und den Randbereich der am Ende des Achsrohrs eingeschweißten Abschlußplatte 35
übergreift. In den in der Nähe des oberen Aehsrohrendes die Achsrohrwandung radial
durchbrechenden Krümmer 32 mündet ein Zuleitungsrohr 36 ein, das in der Rotationsachse
des Achsrohrs verläuft und die in dieses eingeschweißte
Abschlußplatte
35 in einer abgedichteten Ausnehmung bei 37 durchdringt. In vertikalem Abstand über
der Abschlußplatte 35 steht dieses Zuleitungsrohr 36 über eine Kupplung 38 mit einer
Vorlaufleitung 39 in Strömungsverbindung.
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In radialem Abstand von der Zuleitung 36 ist in die Ab schlußplatte
35 ein Rohrstutzen 45 eingeschweißt, der sich über die überwurfmutter 42 der Kopfpunktlagerung
26 hinaus erstreckt und oberseitig von einer Blindkappe 46 abgeschlossen ist.
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Dieser Rohrstutzen ist mit schräg abwärts, also in Richtung auf den
den Gärbehälter nach oben abschließenden Boden 12 gerichteten Durchgangsbohrungen
47 versehen.
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Der Gärbehälter ist ferner, wie Fig. 1 zeigt, am unteren Ende des
zylindrischen Mittelteils 11 von einer rinnenförmigen Wanne 50 umschlossen, von
der eine Rücklaufleitung 51 zu einem nur schematisch angedeuteten Wärmetauscher
52 führt.
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Dem Wärmetauscher nachgeschaltet ist eine Förderpumpe 53 für Wärmeträgermedium,
die über die Vorlaufleitung 39 Wärmeträgermedium in unten noch zu beschreibender
Weise zu dem oberseitig in das Achsrohr eingeführten Zuleitungsrohr 36 und damit
zu der Rohrschlange 30 fördert.
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Der in Fig. 3 veranschaulichte Horizontalschnitt durch die Vorrichtung
zeigt die unter gleichen Umfangswinkeln zueinander angeordneten Flügel 21 des Mischgerätes
sowie die als zentrales
Achsrohr ausgebildete Antriebswelle 22
und die damit drehfest verbundene und gleichförmig mit den Flügeln 21 umlaufende
Rohrschlange 30. Desgleichen ist in Fig. 3 die den zylindrischen Mittelteil des
Gärbehälters außenseitig und an seinem unteren Ende konzentisch umschließende Auffangwanne
50 ersichtlich. Über die Gestaltung der-Mischflügel geben im Detail die Fig. 4 und
5 Auskunft. So nimmt die Tiefe dieser Flügel mit größerwerdendem Abstand von der
Drehachse der Antriebswelle allmählich fortschreitend zu, hingegen werden die Anstellwinkel
mit wachsendem Abstand von der Drehachse kleiner. So beträgt im Bereich des etwa
im ersten Drittel der Radialerstreckung der Flügel liegenden Schnittes IV-IV der
Flügelanstellwinkel etwa 300, hingegen im Bereich des äußeren Drittels bei Schnitt
V-V nur noch ca. 100.
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Wenn bei mit Maische gefülltem Gärbehälter die Antriebswelle 20 und
damit die Flügel 21 des Mischgerätes mit einer Drehzahl von beispielsweise vier
bis sieben Umdrehungen pro Minute umlaufen, so wird durch die Flügel eine kontinuierlich
abwärts gerichtete Strömung in der Maische erzielt, welche die in der Maische schwimmenden
Beerenhülsen an einem allmählichen Aufsteigen infolge des an ihnen angreifenden
Auftriebs verhindert. Einer allmählichen Mitdrehung der Maischefüllung entgegenwirken
die an den Behälterinnenwandungen angeordneten Wandhinderungen 28, 29.
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Zur Erwärmung der im Behälter befindlichen Maische wird mittels der
Pumpe 53 über die Vorlaufleitung 39 Wärmeträgermedium, beispielsweise erwärmtes
Wasser, in Richtung des Pfeils 55 zum Anfang der drehfest mit der als Achsrohr ausgebildeten
Antriebswelle 20 verbundenen Rohrschlange 30 zugeführt und durchströmt diese in
Richtung der Pfeile 56. Am unteren Ende der Rohrschlange tritt das Wärmeträgermedium
über die Anschlußmuffe 31 in das zentrale Achsrohr 20 ein und strömMin diesem gemäß
Pfeil 57 aufwärts, um über den in die Abschlußplatte 35 eingeschweißten Rohrstutzen
45 und die dessen Wandungen durchbrechenden, schräg abwärts geneigten Bohrungen
47 auszutreten. Das aus dem eingeschweißten Rohrstutzen austretende Wärmeträgermedium
berieselt dann zunächst den den Gärbehälter nach oben abschließenden Boden 12 und
überflutet anschließend die Außenwandungen des zylindrischen Behältermittelteils
11, wie bei 58 angedeutet. Nach dem Überfluten der äußeren Behälterwandungen wird
das dann weitgehend abgekühlte Wärmeträgermedium in der den zylindrischen Behältermittelteil
an seinem unteren Ende umschließenden, rinnenförmigen Wanne 50 aufgefangen und über
die schematisch angedeutete Leitung 51 dem Wärmetauscher 52 zur erneuten Aufheizung
zugeführt, um dann mittels der Pumpe 53 erneut in den Kreislauf eingespeist zu werden.