DE4009841A1 - Stehender tank zur behandlung von nahrungsmittelmengen aus fluessig- und feststoffbestandteilen, insbesondere zur behandlung von rotweinmaische - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stehenden Tank zur Behandlung von Nahrungsmittelgemengen aus Flüssig- und Feststoffbestand­ teilen, insbesondere zur Behandlung von Rotweinmaische, mit einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt, der an seiner Oberseite bzw. seiner Unterseite mittels eines oberen Bodens bzw. eines unteren Bodens abgeschlossen ist, wobei in dem Tank ein Rührwerk mit horizontaler Rührwerkswelle angeordnet ist, dessen Rührelemente bei Drehung des Rührwerks einen Raumbereich mit näherungsweise kugelförmigem Umriß überstreichen und für die Feststoffbestandteile im wesentlichen undurchlässig sind.

Ein Tank der vorstehend genannten Art ist aus der EP-PS 1 59 547 bekannt.

Tanks der hier interessierenden Art werden typischerweise in der Kellereitechnik bei der Rotweinherstellung eingesetzt, wenn der Rotwein nach dem Verfahren der sogenannten "Maische­ gärung" hergestellt wird. Bei diesem Verfahren wird die zunächst noch unvergorene Rotweinmaische in den Tank eingefüllt und während des Gärens im Tank intervallweise behutsam durchgerührt, um die roten Farbstoffe aus den Traubenschalen herauszuwaschen. Das Durchrühren muß dabei besonders behutsam erfolgen, weil bei einem zu kräftigen Durchrühren die Traubenhäute zerschlagen würden, so daß Trübstoffe freigesetzt werden. Auch würden bei zu kräftigem Durchrühren Bitterstoffe aus den Stengeln und Kernen der Maische freigesetzt, die gleichfalls die Weinqualität beeinflussen.

Es versteht sich jedoch, daß Tanks der vorliegenden Art keines­ falls nur bei der Rotweinherstellung einsetzbar sind, es sind vielmehr zahlreiche weitere Anwendungsgebiete denkbar, bei­ spielsweise die Herstellung von Auszügen aus pflanzlichen oder tierischen Ausgangsprodukten. So können mit einem Tank der hier interessierenden Art beispielsweise Fruchtsäfte, Tees, Kräuterauszüge u. dgl. hergestellt werden, aber auch Gelatine und sonstige Produkte auf der Grundlage von tierischen Ausgangsmaterialien.

Der Einfachheit halber orientiert sich jedoch die folgende Beschreibung an der Anwendung bei der Rotweinherstellung, ohne die Erfindung jedoch auf dieses Anwendungsgebiet zu beschränken.

Bei dem bekannten Tank ist das Rührwerk vorzugsweise in Gestalt einer sogenannten Wendescheibe ausgebildet, d. h. als halbkreis- oder vollkreisförmiger Rührflügel, so daß der lichte Innen­ querschnitt des Tanks vollkommen überstrichen wird. Das bekannte Rührwerk kann dabei in dem halbkreis- oder vollkreisförmigen Rührflügel auch Durchbrechungen aufweisen, beispielsweise mit Sieben ausgefüllte Fenster oder kann auch insgesamt als Sieb gestaltet sein. Ferner kann das bekannte Rührwerk die Form einer halbkreis- oder vollkreisförmigen Wendescheibe auch dadurch annähern, daß von der Rührwerkswelle plattenartige Rührwerksarme radial abstehen, deren freie Enden miteinander die Kontur eines Halbkreises oder Vollkreises annähern. Wenn dieses Rührwerk sich dreht, werden nämlich die nach oben aufgestiegenen Tresterbestandteile der Maische, der sogenannte "Tresterhut", behutsam mitgenommen und "gewendet", indem die Tresterbestandteile nach unten in den Traubensaft eingetaucht und wieder aus ihm herausgehoben werden.

Der bekannte Tank ist am oberen Ende mit einem gewölbten Boden, einem sogenannten Klöpperboden, abgeschlossen. Die halbkreis- oder vollkreisförmige Wendescheibe ist dabei mit der Höhe der Achse der Rührwerkswelle so positioniert, daß sie bei Rotation den vom gewölbten Boden überspannten Bereich ebenfalls über­ streicht.

Nun hat sich indes bei praktischen Anwendungen gezeigt, daß es mitunter schwierig ist, Tanks dieser bekannten Art in Gebäuden einzusetzen, bei denen sowohl die Grundfläche wie auch die Raumhöhe beschränkt sind, wobei in der Praxis noch das Problem hinzutritt, daß gewölbte Böden einen beträchtlichen Kostenfaktor darstellen. Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Positionierung eines horizontalachsigen Rührwerks in einem stehend-zylindrischen Tank von Wichtigkeit ist, weil das Rührwerk so positioniert werden soll, daß es in Abhängigkeit von der Geometrie des Tanks im Bereich des Tresterhutes eine optimale Rührwirkung entfaltet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tank der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei begrenzten Platz- und Höhenverhältnissen Tanks optimaler Größe und Rührwirkung bei geringstmöglichen Kosten zur Verfügung gestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere Boden im Vertikalschnitt gerade Begrenzungslinien aufweist und daß der vertikale Abstand z der Achse der Rührwerkswelle vom Mittelpunkt des oberen Bodens der Beziehung

z=k₁ H+k₂ R

gehorcht, wobei H die mittlere Höhe des Tankinnenraumes, R der Radius des zylindrischen Abschnittes, k₁ eine erste Kon­ stante im Bereich zwischen 0,07 und 0,13, und k₂ eine zweite Konstante im Bereich zwischen 0,6 und 0,9 ist, und wobei ferner der vertikale Abstand z stets größer als oder gleich groß wie der Radius R ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Ausbildung des oberen Bodens gestattet nämlich zum einen eine kostengünstige Herstellung, weil obere Böden der genannten Art aus ebenen Blechen herstell­ bar sind und damit das kostenaufwendige sphärische Umformen entfällt. Die genannte Bodenform gestattet es ferner, Tanks von gedrungener Gestalt herzustellen, so daß bei minimaler Höhe ein Maximum an Tankvolumen zur Verfügung gestellt wird. Schließlich gewährleistet die genannte Vorschrift für die Positionierung des Rührwerks, daß unabhängig von den Propor­ tionen des Tanks, d. h. unabhängig vom Verhältnis der Höhe H zum Durchmesser D stets eine optimale Rührwirkung im Bereich des nach oben aufgestiegenen Tresterkuchens erreicht wird.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Tanks ist die erste Konstante k₁=0,1 und die zweite Konstante k₂=0,7.

Diese Werte haben sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen. Die erste Konstante entspricht nämlich dem zwischen der Oberseite des Tresterkuchens und dem oberen Boden freizu­ lassenden Gärraum, während die zweite Konstante im wesentlichen den Überdeckungsgrad eines nach oben weisenden halbkreisförmigen Wendescheiben-Rührflügels entspricht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt das Verhältnis der mittleren Höhe H zum Durchmesser D des zylindrischen Abschnitts zwischen 1,0 und 3,5, vorzugsweise bei 1,5.

Auch dieser Bereich hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen, weil kleinere Verhältnisse als 1,0 zu Wendescheiben führen würden, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Tankdurchmesser sein müßten, während bei Verhältnissen über 3,5 die axiale Ausdehnung des Tresterkuchens zu groß würde. Der genannte bevorzugt Wert von 1,5 hat in der Praxis den Vorteil, daß unterhalb des Rührwerks noch genügend Raum für Traubensaft verbleibt, so daß ein verhältnismäßig großes Tankvolumen für einen bestimmten Tank- bzw. Rührwerk­ durchmesser erreicht wird. Andererseits ist es bei einem Verhältnis von 1,5 möglich, auch mit nur teilweise befülltem Tank zu arbeiten, anders als bei viel größeren Verhältnissen von über 1,5, bei denen die Verarbeitung von geringeren Mengen nicht mehr möglich ist, weil sich dann das Rührwerk oberhalb der eingefüllten Maische befindet.

Es ist insoweit zwar aus der eingangs genannten EP-PS 1 59 547 bekannt, das Rührwerk in der Höhe einstellbar auszubilden, dies erfordert jedoch einen beträchtlichen Aufwand und zusätz­ liche mechanische Einbauten im Tankinnenraum, die wiederum zu Reinigungsproblemen führen können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der obere Boden eben ausgebildet und vorzugsweise unter einem geringen Winkel zur Horizontalen angestellt.

Die erstgenannte Maßnahme hat den Vorteil, daß eine extrem gedrungene Bauweise des Tanks möglich wird, so daß bei begrenz­ ten Höhenverhältnissen die zur Verfügung stehende Höhe optimal ausgenutzt werden kann. Die an sich bekannte Anstellung des oberen ebenen Bodens unter einem geringen Winkel hat den Vorteil, daß eine vollständige Befüllung des Tanks möglich ist, wenn dieser beispielsweise als Lagertank benutzt werden soll.

Der obere Boden des Tanks kann bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung aber auch kegelförmig ausgebildet sein, wobei die kegelförmige Ausbildung entweder rotationssymmetrisch zur Tankachse oder exzentrisch zu dieser angelegt sein kann. Während sich im erstgenannten Fall der Vorteil ergibt, daß ein rota­ tionssymmetrischer Kegel verhältnismäßig leicht herstellbar ist, ergibt sich im zweitgenannten Fall der Vorteil, daß die Lage des Einfülldoms zum Tankrand hin verlegt wird, so daß eine Befüllung des Tanks von der Seite her vereinfacht wird.

Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann der untere Boden ebenfalls eben ausgebildet und um einen geringen Winkel zur Horizontalen angestellt sein.

Alternativ dazu ist es aber auch möglich, den unteren Boden nach oben auszuwölben, was bei der Entleerung des Tanks dazu führt, daß der Tankinhalt sich nach unten zur Peripherie des Tanks hin absetzt und dort ausgetragen werden kann.

Hierzu kann bei allen genannten Ausführungsbeispielen des unteren Bodens ein Austragarm vorgesehen werden, der um die Vertikalachse des Tanks umläuft.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Rührelemente in an sich bekannter Weise als plattenartige Wendearme ausgebildet. Besonders bevorzugt ist bei diesem Aus­ führungsbeispiel, wenn die Wendearme pyramidenstumpfförmig ausgebildet sind, wobei die Basis der Pyramide an der Rührwerks­ welle angeordnet ist und der Steigungswinkel der Pyramide vorzugsweise größer als 80° ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß zunächst in an sich bekannter Weise die Form und Funktion einer halbkreis- oder vollkreisförmigen Wendescheibe in vielen Fällen auch durch "auf Lücke" angeordnete plattenartige Wendearme angenähert werden kann. Die pyramidenförmige Ausbildung dieser Wendearme hat dabei den Vorteil, daß ein Hängenbleiben von größeren Festbestandteilen vermieden wird, weil diese Festbestandteile infolge der sich nach außen verjüngenden Form der Wendearme von diesen abrutschen. Ein solches Problem kann beispielsweise bei der Herstellung von Gelatine auftreten, wenn die Gelatine aus tierischen Häuten herausgelöst werden soll und bei streng radial ausgerichteten Wendearmen mitunter das Problem auftritt, daß die Häute an derart gestalteten Wendearmen hängenbleiben.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Gruppe von Ausfüh­ rungsbeispielen ist das Rührwerk an seinen Umfang mit weiteren Elementen versehen, die an dem Umfang gelenkig angeordnet sind und bei einer Erstreckung in der Ebene des Rührwerks zusammen mit diesem eine im wesentlichen quadratische Fläche aufspannen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei Tanks, die in einer Querschnittsebene eine runde und in einer anderen Querschnitts­ ebene eine quadratische Form aufweisen, stets der Tankinnenraum vollkommen überstrichen wird. Wenn nämlich das so ausgebildete Rührwerk in der quadratischen Querschnittsfläche steht, können sich die Elemente in die Ebene des Rührwerks elastisch aus­ klappen, so daß die quadratische Fläche vollkommen ausgefüllt wird. Wenn sich hingegen das Rührwerk weiterdreht und "nur" noch eine kreisförmige Querschnittsfläche überstreicht, werden die Elemente am Umfang des Rührwerks um 90° abgebogen, so daß die Kontur des Rührwerks nunmehr ebenfalls "nur" kreisförmig ist. Es liegt auf der Hand, daß auf diese Weise das Entstehen von toten Ecken vermieden wird, in denen sich ungerührte Festbestandteile ablagern könnten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tanks;

Fig. 2 eine äußerst schematisierte Seitenansicht eines Tanks, ähnlich dem der Fig. 1, zur Erläuterung von erfindungsgemäßen Dimensionierungsangaben;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung erfindungsgemäßer Dimensionierungsangaben;

Fig. 4 bis 7 vier Beispiele von erfindungsgemäßen Tanks mit unterschiedlichem Verhältnis Höhe/Durchmesser;

Fig. 8 und 9 Seitenansichten von zwei weiteren Ausführungsbei­ spielen erfindungsgemäßer Tanks mit kegeligem oberem Boden;

Fig. 10A und 10B in vergrößertem Maßstabe eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen pyramidenförmigen Rührwerksarmes;

Fig. 11A und 11B eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wende­ scheibe mit an deren Umfang angelenkten zusätzlichen Rührelementen.

In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt einen Tank, wie er vorzugs­ weise zur Behandlung von Rotweinmaische verwendet wird. Es versteht sich, daß der Tank 10 ein druckloser Tank sein kann oder auch ein Tank, dessen Betriebsdruck vom atmosphärischen Druck abweicht. Als Beispiel hierfür wären die sogenannten Druckentspannungstanks zu nennen oder auch Behälter, bei denen die Rotweinmaische im Unterdruck bearbeitet wird.

Der Tank 10 ist von stehend-zylindrischer Gestalt und verfügt demgemäß über einen zylindrischen Abschnitt 11, der an der Oberseite mit einem oberen Boden 12 und an der Unterseite mit einem unteren Boden 13 abgeschlossen ist. Eine Vertikalachse des zylindrischen Abschnitts 11 ist mit 14 bezeichnet, und 15 markiert den Schnittpunkt der Achse 14 mit dem oberen Boden 12 und damit dessen Mittelpunkt.

Der Tank 10 ruht auf Stützen 17, die sich wiederum auf einem Fundament 18 abstützen. Mit 19 ist eine Decke bezeichnet, um anzudeuten, daß der Tank 10 im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Raum, d. h. sowohl die zur Verfügung stehende Grund­ fläche auf dem Fundament 18 wie auch die Höhe zwischen Fundament 18 und Decke 19 optimiert ist, wie noch im einzelnen erläutert werden wird.

Der obere Boden 10 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel eben ausgebildet und um einen Winkel zur Horizon­ talen angestellt. Die in Fig. 1 rechte Seite des Tanks 10 ist daher höher als die linke Seite.

Ein Einfülldom 20 ist auf dem oberen Boden 10 im Bereich von dessen höchster Erhebung angeordnet, in Fig. 1 also auf der rechten Seite des Tanks 10. Der Tank 10 ist damit von der Seite her zugänglich, beispielsweise von einem Laufgang 21, der an einem raumfesten Gerüst 22 angeordnet ist, um Benutzern des Tanks 10 zu gestatten, am Einfülldom 20 Schläuche o. dgl. zum Befüllen des Tanks 10 anzuschließen.

Der untere Boden 13 des Tanks 10 ist nach oben gewölbt ausge­ bildet, beispielsweise in Gestalt eines nach innen weisenden Konus. Auch der untere Boden 13 ist um einen Winkel zur Hori­ zontalen geneigt, so daß die in Fig. 1 rechte Seite des unteren Bodens 13 tiefer liegt als die linke Seite.

Ein Entleerungsstutzen 23 ist an diesem tiefsten Punkt des unteren Bodens 13 vorgesehen, um eine Entleerung des Tanks 10 zu ermöglichen. Der Entleerungsstutzen 23 wird nach vorne durch eine übliche kurbelbetätigte Verschlußklappe 24 abge­ schlossen.

Im Mittelpunkt des unteren Bodens 13 ist von unten her ein Motor 28 angebracht, dessen Welle den unteren Boden 13 durch­ setzt. Im Innenraum des Tanks 10 ist an diese Welle ein Aus­ tragarm 29 drehstarr angeschlossen. Der Austragarm 29 trägt an seinem äußeren Ende einen Wischer 30. Auf diese Weise ist es möglich, den Tank 10 vollständig zu entleeren. Hierzu werden zunächst zweckmäßigerweise über in Fig. 1 nicht dargestellte Leitungen die Flüssigbestandteile des Tankinhaltes, also bei der Behandlung von Rotweinmaische der Traubensaft, abgelassen. Die zum Boden herabgesunkenen Festbestandteile, bei der Rot­ weinbehandlung also die Tresterbestandteile, können dann entleert werden, indem die Verschlußklappe 24 nach oben gekur­ belt wird, so daß der Entleerungsstutzen 23 freigegeben wird. Läßt man nun den Motor 28 umlaufen, so dreht sich der Austragarm 29 mit dem Wischer 30 und wischt den unteren Boden 13 frei. Der Wischer 30 ist dabei so gestaltet, daß er formschlüssig in die Ecke zwischen der Wand des zylindrischen Abschnitts 11 und dem unteren Boden 13 eingreift.

Fig. 2 zeigt in äußerst schematisierter Weise einen Vertikal­ schnitt durch den Tank 10 gemäß Fig. 1, wobei lediglich der Einfachheit halber auch der untere Boden 13a als ebene Platte ausgebildet ist, die ebenso wie der obere Boden 12 um einen Winkel α zur Horizontalen geneigt ist. Der Winkel α beträgt dabei vorzugsweise 3°, er kann aber auch zwischen 1° und 10° liegen.

Betrachtet man nun den Anwendungsfall der Rotweinbehandlung, so ist in der linken Hälfte von Fig. 2 mit 50 die zu Beginn der Maischegärung eingefüllte, noch unvergorene Maische bezeich­ net. Die Maische 50 darf in den Tank 10 nur bis zu einer vorbestimmten Höhe h₁ eingefüllt werden. Die Höhe h₁ entspricht in der Praxis einer Befüllung zwischen 60% und 70% des Tanks 10, je nachdem, wie feucht oder trocken die eingefüllte Maische 50 ist. So wird bei trockener Maische 50 weniger Maische 50 eingefüllt, während bei verhältnismäßig feuchter Maische 50 eine größere Befüllung möglich ist.

Wenn nun die Maischegärung in Gang kommt, so entmischt sich die Maische 50, solange noch keine mechanische Maischebehandlung vorgenommen wird. Dies ist in der rechten Hälfte von Fig. 2 dadurch angedeutet, daß die entmischte Maische 50 sich nun in den Traubensaft 51 und die nach oben aufgestiegenen Trester­ bestandteile 52 aufgeteilt hat. Der Traubensaft 51 nimmt nun nur noch eine Höhe h₂ ein, während die Oberkante des Tresters 52 bis auf eine Höhe h₃ gewachsen ist. Diese gegenüber der Einfüllhöhe h₁ der Maische 50 größere Höhe h₃ ergibt sich dadurch, daß der Trester 52, der nunmehr den Tresterkuchen bildet, eine relativ trockene Konsistenz hat, so daß das vom Traubensaft 51 und dem davon getrennten Trester 52 eingenommene Volumen größer ist als das Volumen der noch unvergorenen Maische 50, in der der Traubensaft und die Trester noch innig vermengt waren.

Oberhalb der Trester 52 bleibt nun nur noch ein Gärraum frei, der in Fig. 2 mit GR angedeutet ist. Der Gärraum GR bildet dabei die Differenz zwischen der Höhe h₃ der Oberkante der Trester 52 und der Höhe H des Tanks 10. Die Höhe H bezieht sich dabei auf den Abstand der Mittelpunkte 15 von oberem Boden 12 und unterem Boden 13a.

Ferner ist in Fig. 2 mit r der Durchmesser des hier als Wende­ scheibe 45 charakterisierten Rührwerks und mit R der innere Radius des zylindrischen Abschnitts 11 bezeichnet, wobei der Radius R die Hälfte des Durchmessers D. ist.

Um nun eine optimale Rührwirkung im Bereiche der Trester 52 zu erhalten, und zwar für jede Proportion des Tanks 10, aus­ gedrückt durch das Verhältnis von Höhe H zu Durchmesser D, ist es erforderlich, das Rührwerk vertikal in bestimmter Weise zu positionieren. Hierzu wird ein Abstand z berücksichtigt, der den vertikalen Abstand der Achse 42 des Rührwerks vom Mittelpunkt 15 des oberen Bodens 12 bezeichnet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll dieser vertikale Abstand z der Beziehung

z=k₁ H+k₂ R

gehorchen, wobei k₁ eine erste Konstante im Bereich zwischen 0,07 und 0,13 und k₂ eine zweite Konstante im Bereich zwischen 0,6 und 0,9 ist. Es versteht sich dabei, daß als Nebenbedingung gelten muß, daß der vertikale Abstand z stets größer als oder gleich groß wie der Radius R sein muß, damit stets Rührwerke mit optimalem Rührwerksdurchmesser, der nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 11 ist, eingesetzt werden können.

Die erste Konstante k₁ ist im wesentlichen repräsentativ für die Größe des Gärraumes, wobei ein Wert für k₁ von 0,1 ungefähr einem Gärraum von 10%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Tanks 10, entspricht. Die zweite Konstante k₂ ist demgegenüber repräsentativ für das Ausmaß, in dem die Trester 52 den in Fig. 2 gezeigten oberen Halbkreis der Wendescheibe 45 über­ decken.

Aus diesen Überlegungen folgt auch in der Praxis, welche Werte für die Konstanten k₁ und k₂ aus den oben angegebenen Werte­ bereichen gewählt werden müssen, je nachdem, welche Trauben­ sorten typischerweise im Tank 10 verarbeitet werden sollen und je nachdem, welche Proportionen der Tank 10 haben soll.

In vielen Fällen kann für die erste Konstante k₁ ein Wert von 0,1 und für die zweite Konstante k₂ ein Wert von 0,7 angenommen werden, um gute Resultate zu erhalten.

In Fig. 3 ist in Form eines Diagramms angegeben, wie sich der vertikale Abstand z, normiert auf den Durchmesser D des zylin­ drischen Abschnitts 11, verändert, wenn sich die Proportion des Tanks 10, dargestellt durch das Verhältnis der Höhe H zum Durchmesser D, verändert, und zwar für verschiedene Wertepaare für die Konstanten k₁ und k₂ jeweils für deren maximale Werte, deren minimale Werte und die vorstehend genannten bevorzugten Mittelwerte.

Überträgt man diese Überlegungen auf einen praktischen Fall, so kann man in Darstellungen nach Art der Fig. 4 bis 7 die optimale Positionierung der Wendescheibe 45 für verschiedene Tankproportionen ohne weiteres ermitteln.

In den Fig. 4 bis 7 wurde das mittlere Wertepaar der Fig. 3, nämlich ein Wert von 0,1 für k₁ und von 0,7 für k₂ gewählt, um für Proportionswerte H/D von 1,0 und 1,5 und 2,0 und 3,0 den jeweiligen vertikalen Abstand z₁, z_1,5, z_2,0 und z_3,0 zu ermitteln.

Man erkennt deutlich aus den Fig. 4 bis 7, daß die Größe des Garraumes GR mit zunehmender Tankhöhe H ebenfalls zunimmt, während der Abstand der Wendescheibe 45 vom oberen Tankboden sich vergrößert. Dies ist in den Fig. 4 und 5 noch nicht zu erkennen, weil dort noch die Nebenbedingung wirkt, wonach der vertikale Abstand z stets größer als oder gleich groß wie der Radius R (d. h. der halbe Durchmesser D) sein soll. Diese Randbedingung drückt sich übrigens im Diagramm der Fig. 3 durch den horizontalen Bereich für die beiden unteren Kennlinien aus.

Man erkennt aus den Fig. 4 bis 7 ferner, daß sich die Positio­ nierung der Achse 42 der Wendescheibe 45 bzw. des stattdessen verwendeten Rührwerks harmonisch zur unteren Grenze des Gär­ raumes GR verhält, so daß die Wendescheiben 45 stets in op­ timaler Höhe für eine Durchmischung der aufgestiegenen Fest­ bestandteile, beispielsweise der Trester 52, angeordnet sind.

In den Fig. 8 und 9 ist schließlich noch gezeigt, daß die Tanks 10 nicht notwendigerweise mit einem ebenen oberen Boden versehen werden müssen. Fig. 8 zeigt hierzu einen Tank 10a mit einem konischen oberen Boden 12a, der rotationssymmetrisch zur Vertikalachse 14a des Behälters 10a angeordnet ist. Fig. 9 zeigt einen oberen Boden 12b, der ebenfalls konisch ausgestaltet ist, allerdings mit einer Vertikalachse 60, die exzentrisch zur Vertikalachse 14b des Tanks 10b verläuft. Trotz der etwas komplizierteren Formgebung beim Tank 10b der Fig. 9 ergibt sich damit wiederum der Vorteil der besseren Zugänglichkeit des Einfülldoms von der Seite her.

In den Fig. 10A und 10B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Rührwerk 40c wiederum durch Wendearme 46c gebildet wird, wie dies bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 weiter vorne beschrieben wurde.

Das besondere am Wendearm 46c der Fig. 10A und 10B liegt darin, daß die Wendearme 46c sich radial nach außen hin pyramiden­ stumpfartig verjüngen, wie deutlich zu erkennen ist. Die Pyramide steht dabei mit ihrer Basis auf der Rührwerkswelle 41c. Der Steigungswinkel der Pyramide ist in Fig. 10A mit α angedeutet. Der Steigungswinkel α ist bevorzugt größer als 80°, es sind jedoch auch kleinere Werte möglich.

Der Sinn dieser Maßnahme ist, zu vermeiden, daß sich größere Festbestandteile der behandelnden Nahrungsmittel an einem rein radial verlaufenden Wendearm festsetzen. Wenn die in den Fig. 10A und 10B gezeigte Form gewählt wird, so wird ein Festsitzen dieser Festbestandteile verhindert, weil die Fest­ bestandteile infolge des Neigungswinkels α radial nach außen abrutschen. Selbst größere Festbestandteile (z. B. Häute bei der Gelatineherstellung) lösen sich auf diese Weise immer wieder von den einzelnen Wendearmen 46c.

In den Fig. 11A und 11B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Wendescheibe 45d das Rührwerk bildet. Die Wendescheibe 45d, die in Fig. 11A in der Seitenansicht und in Fig. 11B in der Draufsicht zu erkennen ist, weist an ihrem Umfang zusätzliche Rührelemente 70, 70′, 70′′ auf, die am Umfang der Wendescheibe 45d mittels Scharnieren 71 gelenkig und elastisch angeordnet sind. Bei einem praktischen Ausfüh­ rungsbeispiel können die Elemente 70 als Streifen aus elasti­ schem Kunststoff ausgebildet sein, die am Umfang der Wende­ scheibe 45d z. B. an einer Ringnut der Wendescheibe 45d als Biegebalken in radialer Richtung zur Rührwerkswelle 41d einge­ spannt sind.

Befindet sich die Wendescheibe 45d in der in Fig. 11A gezeigten Vertikalstellung, so können die Rührelemente 70 aufgrund der elastischen Rückstellkraft ungehindert radial, d. h. in der Ebene der Wendescheibe 45d von dieser abstehen, weil der Tank im Ver­ tikalschnitt eine Rechteckform hat. Die Form und Länge der Rühr­ elemente 70 ist daher so bemessen, daß sie in dieser Stellung zusammen mit der Wendescheibe 45d eine quadratische Fläche aufspannen.

Aus Fig. 11A ist deutlich zu erkennen, daß auf diese Weise der vom zylindrischen Abschnitt 11d und dem oberen Boden 12d gebildete obere Abschnitt des Tanks vollkommen überstrichen wird, so daß sich insbesondere in der oberen rechten und der oberen linken Ecke keine Bereiche bilden können, die nicht vom Rührwerk überstrichen würden.

Wenn nun die Wendescheibe 45d gedreht wird und die Horizontal­ position der Fig. 11B einnimmt, so werden die Rührelemente 70 um ihre Scharniere 71 umgebogen, wobei unter Scharnieren in diesem Fall auch Filmscharniere oder die Einspannung als Biegebalken zu verstehen ist. In jedem Falle werden die Rühr­ elemente 70 um 90° gegenüber der Fläche der Wendescheibe 45d umgebogen, so daß sie in einer Vertikalrichtung stehen und damit die in horizontaler Richtung stehende Wendescheibe 45d nunmehr einen kreisförmigen Umriß hat.

Im Ergebnis kann daher die Wendescheibe 45d mit den Rührele­ menten 70 frei rotieren, wobei in der Vertikalstellung der Wendescheibe 45d (Fig. 11A) eine quadratische und in der Horizontalstellung der Wendescheibe 45d (Fig. 11B) eine kreis­ förmige Rührfläche dargestellt wird.

Wenn die erfindungsgemäßen Tanks 10 in einem Kellereigebäude untergebracht werden sollen, bei dem sowohl die Grundfläche wie auch die Höhe des vorgesehenen Raumes begrenzt sind, so läßt sich eine optimale Raumausnutzung erreichen. Hierzu wird man zunächst die zur Verfügung stehende Grundfläche rasterartig unterteilen, um einen zweckmäßigen Durchmesser D des Tanks 10 zu ermitteln. Dies geschieht unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Raumhöhe, weil in der Praxis Verhältnisse H/D zwischen 1,0 und 3,0 praktikabel sind und bevorzugt ein Wert von 1,5 ist. Da insoweit eine beträchtliche Variations­ breite besteht, kann der zur Verfügung stehende Raum optimal ausgenutzt werden, wobei die gedrungene Bauweise der erfin­ dungsgemäßen Tanks, insbesondere nach den Fig. 1 bis 7, eine optimale Raumausnutzung gestattet, wobei zwischen der Oberkante des Einfülldoms 20 und der Decke 19 (vgl. Fig. 1) nur der für das Einführen von Befüllungsschläuchen u. dgl. in den Einfülldom 20 erforderliche Freiraum freigelassen werden muß.

Wenn demnach die Proportion H/D des Behälters 10 feststeht, so kann nach Wahl der Konstanten k₁ und k₂ aus dem Diagramm der Fig. 3 der zugehörige vertikale Abstand z entnommen und der Tank entsprechend dimensioniert werden.

Claims (16)

1. Stehender Tank zur Behandlung von Nahrungsmittelgemengen aus Flüssig- und Feststoffbestandteilen, insbesondere zur Behandlung von Rotweinmaische, mit einem im wesent­ lichen zylindrischen Abschnitt (11), der an seiner Oberseite bzw. seiner Unterseite mittels eines oberen Bodens (12) bzw. eines unteren Bodens (13) abgeschlossen ist, wobei in dem Tank (10) ein Rührwerk (40) mit horizontaler Rührwerkswelle (41) angeordnet ist, dessen Rührelemente bei Drehung des Rührwerks (40) einen Raumbereich mit näherungsweise kugelförmigem Umriß überstreichen und für die Feststoffbestandteile im wesentlichen undurchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (42) im Vertikalschnitt gerade Begrenzungslinien aufweist, und daß der vertikale Abstand (z) der Achse (42) der Rührwerkswelle (41) vom Mittel­ punkt (15) des oberen Bodens (12) der Beziehung z=k₁ H+k₂ Rgehorcht, wobei H die mittlere Höhe des Tankinnenraumes, R der Radius des zylindrischen Abschnitts (11), k₁ eine erste Konstante im Bereich zwischen 0,07 und 0,13, und k₂ eine zweite Konstante im Bereich zwischen 0,6 und 0,9 ist, und wobei ferner der vertikale Abstand (z) stets größer als oder gleich groß wie der Radius (R) ist.

2. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Konstante (k₁)=0,1 und die zweite Konstante (k₂)=0,7 ist.

3. Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der mittleren Höhe (H) zum Durchmesser (D) des zylindrischen Abschnitts (11) zwischen 1,0 und 3,5, vorzugsweise bei 1,5 liegt.

4. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (12) eben ausgebildet ist.

5. Tank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (12) um einen geringen Winkel (α) zur Horizontalen angestellt ist.

6. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (12a, 12b) kegelförmig ausgebildet ist.

7. Tank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (12a) rotationssymmetrisch zu einer Hochachse (14a) des Tanks (10a) verläuft.

8. Tank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Boden (12b) exzentrisch zu einer Hochachse (14b) des Tanks (10b) verläuft.

9. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Boden (13a) eben ausgebildet ist.

10. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Boden (13) nach oben gewölbt ist.

11. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem unteren Boden (13) ein Austragarm (29) umläuft.

12. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Boden (13, 13a) um einen geringen Winkel (α) zur Horizontalen angestellt ist.

13. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen 1° und 10°, vorzugsweise bei 3°, liegt.

14. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente als plat­ tenartige Wendearme (46) ausgebildet sind.

15. Tank nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendearme (46c) pyramidenstumpfförmig ausgebildet sind, wobei die Basis der Pyramide an der Rührwerkswelle (41c) angeordnet ist und der Steigungswinkel (α) der Pyramide vorzugsweise größer als 80° ist.

16. Tank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk an seinem Umfang mit weiteren Elementen (70) versehen ist, die an dem Umfang gelenkig (71) angeordnet sind und bei einer Erstreckung in der Ebene des Rührwerks (40) zusammen mit diesem eine im wesentlichen quadratische Fläche aufspannen.