DE3717725A1 - Vorrichtung zur fermentierung von organischen stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fermentie­ rung von organischen Stoffen, insbesondere Stroh, mit einem luftdicht verschließbaren Fermentationsraum.

Im Rahmen bisher durchgeführter Versuche der in der DE-OS 28 11 208 beschriebenen Art wurde das als Aus­ gangsmaterial verwendete Stroh in gehäckseltem Zustand mit einer Fermentationslösung in Form einer Hefelösung angefeuchtet und anschließend in einen luftdicht ver­ schließbaren Plastiksack eingefüllt. Die Verwendung eines Plastiksacks als Fermentationsraum hat sich jedoch für die Praxis als zu umständlich und nicht bedienungs­ freundlich genug erwiesen. In diesem Zusammenhang ist da­ von auszugehen, daß das Plastikmaterial bei niedrigen Tem­ peraturen sehr steif wird und daher nicht einfach genug gehandhabt werden kann. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß nicht gehäckseltes Material, sondern Rest- oder Wickelballen vorliegen, wovon in der Praxis bei der Ver­ arbeitung von Stroh auszugehen ist. Andererseits macht die Verwendung von gehäckseltem Material einen vorherge­ henden Häckselvorgang erforderlich. Hinzu kommt, daß eine zuverlässige Abdichtung des Plastiksacks nicht einfach genug bewerkstelligt werden kann.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, die nicht nur eine einfache Verarbeitung von ballenförmigen Material ermöglicht, sondern auch bei robusten Betriebsverhältnissen eine zuverlässige Abdich­ tung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fermentationsraum durch zwei unterschiedliche Durch­ messer aufweisende, ineinander einstellbare Topfkörper begrenzt ist, von denen wenigstens einer mindestens einen im gegenseitigen Überlappungsbereich angeordneten, ela­ stischen Dichtring trägt, dessen Dichtfläche mittels eines Druckmittels in radialer Richtung ein- und ausfahrbar ist.

Hierbei ist es möglich, einen oder mehrere Ballen einfach in einen nach oben offenen Topfkörper einzulegen und an­ schließend den zweiten Topfkörper darüberzustülpen und dann den Dichtring zur Bewerkstelligung einer Abdichtung mit einem Druckmittel zu beaufschlagen. Beim Herrichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Dichtring in vor­ teilhafter Weise in seiner eingefahrenen Stellung sich befinden, was die Handhabung des aufzustülpenden Topf­ körpers erleichtert und den Dichtring schont. Ein weite­ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, daß die Be- und Entladung des unteren, nach oben offenen Topfkörpers maschinell, z.B. mittels des Front­ laders eines Traktors, erfolgen kann. Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß die Erfindung die ihr gestellte Aufgabe mit einfachen und kostengünstigen Mit­ teln löst.

In vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordneten Maß­ nahmen kann der eine Topfkörper als flache Wanne mit einem Boden und einem umlaufenden Rand und der andere Topfkörper als mit ihrem offenen Rand in die Wanne ein­ stellbare, vorzugsweise zylindrische Haube ausgebildet sein. Diese Maßnahmen ergeben einen besonders sinnfälli­ en und bedienungsfreundlichen Aufbau.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß der Rand der Wanne konisch ausgestellt ist. Hier­ bei ergibt sich eine schräge Anlaufkante, was einen wei­ teren Bedienungsvorteil darstellt.

Vorteilhaft kann die Haube im Bereich ihres oberen Endes mit einer Kranöse versehen sein. Hierdurch ergibt sich eine weitere Bedienungserleichterung.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der Dichtring als aufpumpbarer Schlauch ausgebildet sein. Diese Maßnahme ergibt eine besonders einfache, kostengünstige und dennoch zuverlässige Abdichtung, die praktisch auch noch bei grober Verschmutzung eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet. Zweckmäßig kann da­ bei der Dichtring an dem den kleineren Durchmesser auf­ weisenden Topfkörper aufgenommen sein. Hierdurch ist sichergestellt, daß der den Dichtring bildende Schlauch mit Vorspannung angeordnet sein kann und dementsprechend auch bei abgelassenem Druckmittel zuverlässig in Stellung bleibt.

In weiterer Fortbildung kann der Dichtring auf einer als umlaufende Felge ausgebildeten Fassung aufgenommen sein, deren lichte Innenhöhe zweckmäßig zumindest der Dicke des Dichtrings in leerem Zustand entspricht. Hierdurch er­ gibt isch eine besonders schonende Unterbringung des dichtrings und damit eine lange Lebensdauer.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann einer der Topfkörper mit wenigstens einer Sprühein­ richtung versehen sein, die mit ihrem nach außen geführ­ ten Versorgungsstutzen an eine Wasserversorgung oder eine Umweltpumpe anschließbar ist, die mit ihrer Saugseite am unteren Topfkörper liegt. Hierdurch ist es möglich, das zur Fermentation benötigte Ferment in trockenem Zustand einzugeben und mit eingesprühtem Wasser zu vermischen bzw. anschließend die so gebildete Fermentationslösung mehr­ fach in Umlauf zu setzen.

Weitere zweckmäßige Fortbildungen und vorteilhafte Ausge­ staltungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 2 ein Beispiel für eine bevorzugte Dichtring­ ausführung, ebenfalls im Schnitt.

Die der Fig. 1 zugrundeliegende Fermentationsvorrichtung besteht aus einer auf einem Fundament 1 aufgenommenen, flachen Wanne 2 mit einem umlaufenden, konisch ausgestell­ ten Randflansch 3 und einem ebenen, oder wie hier, mit einer mittig oder außermittig angeordneten, trichter­ förmigen Senke 4 versehenen Boden 5, sowie aus einer mit ihrem nach unten offenen Rand in die nach oben offene Wanne 2 eingestellten Haube 6 mit einem zylinderförmigen, konzentrisch zum Randflansch 3 verlaufenden Mantel 7 und einem dem Boden 5 gegenüberliegenden Deckel 8. Der vom Deckel 8 abgewandte, untere Rand des Mantels 7 liegt dabei auf dem Boden 5 der Wanne 2 auf. Der Durchmesser des Mantels 7 der Haube 6 ist dabei so bemessen, daß ein in die Wanne 2 eingelegter Strohballen in Form eines in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeuteten Rund­ bzw. Wickelballens 9 mit genügend Bewegungsspiel über­ griffen werden kann. Der Durchmesser der Wanne 2 ist so bemessen, daß die Haube 6 mit ihrem Mantel 7 mit ausrei­ chend Bewegungsspiel eingestellt werden kann. Der Spalt zwischen dem Randflansch 3 der Wanne 2 und dem Mantel 7 der Haube 6 wird mittels eines Dichtrings 10 abgedichtet, so daß der von der Wanne 2 und der Haube 6 begrenzte Fermentationsraum 11 hermetisch abgeschlossen werden kann.

Der Dichtring 10 ist als aufpumpbarer Schlauch aus ela­ stisch dehnbarem Material ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, den Durchmesser des Dichtrings 10 durch Ein­ pumpen bzw. Ablassen eines Druckmittels, beispielsweise in Form von Preßluft, zu vergrößern bzw. zu verkleinern und damit den Dichtring 10 in und außer Dichteingriff zu bringen.

Zur Aufnahme des den Dichtring 10 bildenden Schlauchs ist die Haube 6, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, mit einer im Bereich des unteren Rands angeordneten, um­ laufenden Fassung 12 versehen. Hierbei kann es sich um einen am Außenumfang des Mantels 7 angebrachten, im Quer­ schnitt etwa U-förmigen Ring handeln, der praktisch eine Felge zur Aufnahme des den Dichtring 10 bildenden Schlauchs bildet. Die lichte Innenhöhe h des die Fassung 12 bilden­ den Rings ist dabei so bemessen, daß der den Dichtring 10 bildende Schlauch in unaufgepumptem Zustand vollständig in die Fassung 12 eintauchen kann und damit geschont un­ tergebracht ist. Dadurch, daß der Dichtring 10 am Außen­ umfang der Haube 6 aufgenommen ist, ist sichergestellt, daß der Dichtring 10 auch in unaufgepumptem, d. h. ent­ spanntem Zustand zuverlässig in Stellung bleibt. Hierzu kann der Dichtring 10 mit leichter Vorspannung auf die zugeordnete Fassung 12 aufgespannt sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der den Dicht­ ring 10 bildende Schlauch, wie Fig. 2 weiter erkennen läßt im Bereich seines Außenumfangs mit drei mit Abstand angeordneten Bunden 13 versehen, die im Querschnitt etwa zinnenförmig vorspingende Dichtkanten bilden. Es wäre denkbar, ähnliche Dichtkanten auch im Bereich des Innen­ umfangs vorzusehen. Diese Dichtkanten ergeben praktisch eine Mehrfachabdichtung.

Zum Aufpumpen des den Dichtring 10 bildenden Schlauchs kann, wie bereits erwähnt, Druckluft Verwendung finden. Zum Einführen dieses Druckmittels ist der Dichtring 10, wie Fig. 1 weiter zeigt, an einen U-fömigen Rohrstutzen 14 angeschlossen, dessen Schenkel den Mantel 7 der Haube 6 durchgreifen und dessen Steg am lnnenumfang der Haube 7 entlangläuft bzw. in die Wand der Haube 7 eingelassen ist. Der eine Schenkel des Rohrstutzens 14 ist an den Dichtring 10 angeschlossen. Der andere Schenkel ist an seinem freien Ende mit einem ein Rückschlagventil enthalten Anschluß­ nippel 15 versehen, an den eine Druckleitung, beispiels­ weise in Form des Druckstutzens eines Kompressors, an­ kuppelbar ist.

Die Wanne 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel stationär angeordnet. Zum Einlegen des Ballens 9 ist die Haube 6 abnehmbar. Der Ballen 9 kann dabei beispiels­ weise mittels des Frontladers eines Schleppers oder mittels eines Krans oder dergleichen eingelegt werden. Anschließend wird der Ballen 9 mit in Pulverform vorliegendem Ferment bestreut. Dieses kann einfach in Form einer bei 16 ange­ deuteten Fermentschüttung auf den Ballen 9 aufgelegt wer­ den. Danach wird die Haube 6 aufgesetzt. Dies kann eben­ falls mittels des Frontladers eines Schleppers oder mittels eines Krans oder dergleichen erfolgen. Die konische Erwei­ terung des Randflansches 3 erleichtert dabei die Einfüh­ rung des unteren Rands der Haube 6 in die Wanne 2. lm dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Haube 6 zur Erleichterung ihrer Handhabung mit einer am Deckel 8 befestigten Kranöse 17 versehen. Zur Bewerkstelligung der Abdichtung des durch Wanne 2 und Haube 6 begrenzten Fermentationsraums 11 wird der Dichtring 10, wie bereits erwähnt, aufgepumpt.

Anschließend wird das in Pulverform vorliegende Ferment zur Anfeuchtung des den Ballen 9 bildenden Materials in Wasser gelöst. Hierzu wird Wasser in den Fermenta­ tionsraum 11 eingesprüht. Zu diesem Zweck ist die Haube 6 mit einem mit Sprühdüsen 18 besetzten Düsenbalken 19 versehen, der einen aus der Haube 6 herausgeführten Ver­ sorgungsstutzen 20 aufweist, der wahlweise an ein durch einen absperrbaren Versorgungsschlauch 21 angedeutetes Wassernetz oder eine Umwälzpumpe 22 anschließbar ist. Zunächst wird die zur Lösung der eingegebenen Ferment­ schüttung 16 benötigte Wassermenge zugeführt. Hierzu ist der Versorgungsstutzen 20 mittels des Schlauchs 21 an die Wasserleitung angeschlossen. Sobald die gewünschte Wassermenge, beispielsweise 50 l, wird der Schlauch 21 ab­ gekuppelt bzw. abgesperrt.

Die den Ballen 9 durchdringende Flüssigkeit in Form ei­ ner Lösung aus Ferment und Wasser setzt sich im Bereich der Senke 4 des Bodens 5 der Wanne 2 ab. Sobald eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge sich abgesetzt hat, wird die Umwälzpumpe 22 aktiviert, die mit ihrem Saugstutzen 23 an der Senke 4 liegt und mit ihrem Druckstutzen 24 an den Versorgungsstutzen 20 des Düsenbalkens 19 ankup­ pelbar ist. Mittels der Umwälzpumpe 22 kann die aus Ferment und Wasser bestehende Lösung mehrfach umgewälzt werden, so daß eine zuverlässige Benetzung des den Ballen 9 bildenden Materials erreicht werden kann. Die Aktivierung der Um­ wälzpumpe 22 kann mittels einer mit einem Fühler 25 ver­ sehenen Steuereinrichtung 26 erfolgen. Zur Schonung der Pumpe 22 ist diese mit einem vorgeordneten Filter 27 ver­ sehen.

Zur Bewerkstelligung einer vorgegebenen Temperatur der mittels der Umwälzpumpe 22 umgewälzten Lösung ist der zum Versorgungsstutzen 20 führende Druckstutzen 24 beheizbar. Hierzu ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein den Druckstutzen 24 abschnittweise umfassender Heizmantel 28 vorgesehen. Nach mehrfach erfolgter Umwälzung der Lösung wird die Umwälzpumpe 22 mittels der Steuereinrichtung 26 passiviert. Der Fermentationsraum 11 bleibt jedoch noch eine vorgegebene Zeitspanne, beispielsweise 36 Stunden, verschlossen. Nach dieser Zeit ist die Fermentation be­ endet, die zu einem Aufschluß des Strohs und damit zu einer Erhöhung des Gehalts an verfügbarem Rohprotein führt, das wiederum als Nahrungsquelle für Microorganismen die­ nen kann, die insgesamt zu einer Erhöhung des Proteinge­ halts führen, der etwa um den Faktor 10 höher als der Proteingehalt von normalem Stroh ist. Bei der Fermenta­ tion entstehen Alkohol und Kohlensäure. Um einen Überdruck im hermetisch abgeschlossenen Fermentationsraum 11 zu vermeiden, ist die Haube 6 mit einem Überdruckventil 29 versehen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Fermentierung von organischen Stof­ fen, insbesondere Stroh, mit einem luftdicht ver­ schließbaren Fermentationsraum (11), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fermentationsraum (11) durch zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisende, ineinander einstellbare Topfkörper (2 bzw. 6) begrenzt ist, von denen wenigstens einer mindestens einen im ge­ genseitigen Überlappungsbereich angeordneten, elasti­ schen Dichtring (10) trägt, dessen Dichtfläche mittels eines Druckmittels in radialer Richtung ein- und aus­ fahrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Topfkörper als flache Wanne (2) mit ei­ nem Boden (5) und einem umlaufenden Randflansch (3) und der andere Topfkörper als mit ihrem offenen Rand in die Wanne (2) einstellbare, vorzugsweise zylindri­ sche Haube (6) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randflansch (3) der Wanne (2) konisch ausge­ stellt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (5) der Wanne (2) eine Senke (4) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (2) auf einem Fundament (1) aufnehmbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (6) im Bereich ihres oberen Endes mit einer Kranöse (17) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Topfkörper, vorzugsweise die Haube (6), mit einem Überdruckventil (29) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (10) als aufpumpbarer Schlauch ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (10) mehrere, vorzugsweise drei, zinnenförmige Dichtkanten (13) auf­ weist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (10) auf ei­ ner als umlaufende Felge ausgebildeten Fassung (12) aufgenommen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (12) den den kleineren Durchmesser aufweisenden Topfkörper, vorzugsweise in Form der Haube (6), umfaßt.

2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Innenhöhe (h) der Fassung (12) zumindest der Dicke des Dichtrings (10) in spannungslosem Zustand ent­ spricht.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Topfkörper, vorzugsweise in Form der Haube (6), mit wenigstens einer, vorzugsweise als mit Sprühdüsen (18) versehe­ ner Düsenbalken (19) ausgebildeten Sprüheinrichtung versehen ist, die mit ihrem nach außen geführten Ver­ sorgungsstutzen (20) an eine Wasserversorgung (21) oder eine Umwälzpumpe (22) anschließbar ist, die mit ihrer Saugseite an den Fermentationsraum (11) ange­ schlossen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, net, die Umwälzpumpe (22) mittels eines den Flüssig­ keitsstand im Fermentationsraum (11) abtastenden Füh­ lers (25) aktivierbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Fer­ mentationsraum (11) zuführbare Flüssigkeit mittels einer Heizeinrichtung (28) vorzugsweise in Form eines den Druckstutzen (24) der Umwälzpumpe (22) umfassen­ den Heizmantels, beheizbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwälz­ pumpe (22) saugseitig ein Filter (27) vorgeordnet ist.