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Verfahren und Vorrichtung zur Einführung von Würze in den Gärbottich
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einführung von Würze in den Gärbottich,
insbesondere bei der Züchtung von Hefe nach dem Zulaufverfahren.
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Bei dieser Hefezüchtung wird die Würze nach und nach während des*
Verlaufes der Gärung eingeführt mit der Absicht, der Hefe Nahrung nach Maßgabe des
Bedarfes zuzuführen, so daß Mangel oder Überfluß an Nahrung nicht auftreten soll.
Die erforderliche Würze wird daher dem Gärbottich nach von vornherein festgelegten
Speise- oder Dosierungsschematen zugeführt, welche diejenigen Würzenmengen angeben,
die während des Verlaufes der Gärung je Stunde zugeführt werden sollen, z. B. in
der ersten Stunde 500 1, in der zweiten Stunde 8oo, in der dritten Stunde i aoo
1 usw. Man versucht auf diese Weise die Zufuhr dem sich nach und nach erhöhenden
Nahrungsbedarf anzupassen.
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Oft wird die gesamte, für eine Gärung bestimmte Würzemenge in einen
besonderen Behälter geleitet, wobei der Ausfluß aus diesem von Hand nach auf dem
Behälter angebrachten Skalen geregelt wird, oder es wird die Würze mit Hilfe von
Handregelung und Flüssigkeitsmessern einem für mehrere Gärbottiche gemeinsamen Behälter
entnommen. Keines dieser Verfahren ist befriedigend, inbesondere weil die wirkliche
Würzezufuhr selten mit dem vorgeschriebenen Schema übereinstimmt und Abweichungen
von dem Schema, vorausgesetzt däß dieses richtig ist, verschlechterte Ausbeuten
an Hefe zur Folge haben.
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Die bisher gebräuchlichen . Zufuhrschemata sind jedoch auch deshalb
nicht befriedigend, weil sie ein Abweichen von dem Grundsatze zur Folge haben, Nahrung
in einer in Übereinstimmung mit der Hefeentwicklung nach und nach sich steigernden
Menge je Zeiteinheit zuzuführen. Die genannten Schemata schreiben nämlich eine Würzezufuhr
vor, die sich nach einer stufenförmigen Kurve erhöht, welche zwar der stetigen Hefeentwicklungskurve
in großen Zügen folgt, aber zu Beginn einer Stunde dieselbe überschreitet und am
Ende der Stunde unter derselben bleibt. Diese Abweichung von dem Grundsatze Nahrungszufuhr
nach Maßgabe des Bedarfes hat die gleiche Wirkung wie eine unregelmäßige Einspeisung
der Nahrung.
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Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile dadurch, daß
die Würze aus einem Vorratsbehälter selbsttätig zu einer Meß- oder Kontrollstelle
geführt und von dieser in Übereinstimmung mit einem von vornherein aufgestellten
Dosierungsschema selbsttätig und zwangläufig in den Gärbottich weitergeleitet wird.
Erfindungsgemäß werden dem Vorratsbehälter selbsttätig gleiche Mengen an Würze absatzweise
entnommen, und die :Menge der je Zeiteinheit in den Gärbottich gelieferten Würze
wird dadurch geregelt, daß die so entnommenen
Würzemengen mit größeren
oder kleineren Zwischenräumnri in den Gärbottich weitergeleitet werden. Auf dem
`Fege von der Meß-oder Kontrollstelle in den Gärbottich werden die Würzemengen in
einen Ausgleichsbehälter geführt, von dem die Würze dem Gärbottich in einem ausgeglichenen
Strom zugeführt wird.
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Die Vorrichtung zur Ausführung des Erfindungsverfahrens ist somit
ein neuer Präzisionsapparat, der ein ganz neues Speiseverfahren mit sich bringt,
einerseits die gesamte, für eine Gärung erforderliche Würzemnnge von einem beliebig
großen Würzevorrat genau ausmessen und andererseits diese Würzemenge in den Gärbottich
so einführen kann, daß eine vollkommene Übereinstimmung mit der idealen Würzezufuhr
erzielt wird. Der Apparat kann zweckmäßig so beschaffen sein, daß er absatzweise
gleiche Mengen an Würze, z. B.
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der gesamten Würzemenge, abmißt und die Menge der je Zeiteinheit an
den Gärbottich gelieferten Würze dadurch regelt, daß er die so abgemessenen Würzemengen
in den Gärbottich mit größeren oder kleineren Zeitunterbrechungen weiterleitet.
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Die Erfindung wird im folgenden näher an Hand der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. Fig. i zeigt ein Impulsorgan zur Bestimmung des Grades der Speisung.
Dieses Organ besteht aus einer mittels eines Triebwerkes, z. B. Uhrwerkes, Synchronmotors
o.dgl., mit gleicher Geschwindigkeit umgedrehten Rolle oder Zugscheibe 2, die ein
Stahlband 4, das anfangs auf der Rolle 6 aufgewickelt ist, nach vorn zieht und auf
sich aufwickelt. Das Band wird über eine Platte 8 gezogen, in der sich eine Ausnehmung
io befindet. Das eigentliche impulsabgebende Organ ist über dem Bande angeordnet
und besteht aus einem von einem Halter 12 getragenen Quecksilberstromunterbrecher
14. Der Halter 12 ist auf einem Zapfen 16 drehbar angebracht und trägt eine Spitze
18, welche durch die Schwere des Halters und des Unterbrechers gegen das Band 4.
gedrückt wird.
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Fig.2 zeigt eine Ausführungsform desBandes 4, w-elclies den zeitregelnden
"feil des Impulsorganes bildet. Das Band besteht zweckmäßig aus einem dünnen Stahlband
von beispielsweise oj mm Dicke und ist mit einer oder mehreren parallelen Reihen
von Löchern2o versehen, wobei jede Reihe A, B und C einem Speiseschema entspricht.
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Der Halter 12 oder gegebenenfalls nur die Spitze 18 ist so angebracht,
daß er, z. B. mit Hilfe einer Schraube o.dgl., seitlich verschoben werden kann,
so daß man die Spitze 18 über jede der in der Längsrichtung des Bandes ausgestanzten
Lochserien :1, B und C: einstellen kann. Ist das Band in Bewegung und die Spitze
iS über eine Lochreihe eingestellt, so fällt die Spitze in die Ausnehmung io der
Platte 8 hinab, wenn die vordere Kante eines Loches 2o an der Spitze vorbeikommt.
Dabei schwingt der Halter um den Zapfen 16, und es wird auch die Lage des Quecksilberunterbrechers
geändert, so daß die Quecksilbermasse 22 einen Stromkreis schließt. Sobald die hintere
Kante des Loches an die Spitze 18 herankommt, wird diese angehoben, und der Unterbrecher
nimmt seine vorherige Lage wieder ein, so daß der Strom unterbrochen wird. In dieser
Weise kann man also beispielsweise den Stromkreis unter einer gewissen Zeit mit
bestimmten Zeitunterbrechungen geschlossen halten, und zwar in Abhängigkeit von
der Länge der Löcher im Bande sowie ihres gegenseitigen Abstandes. Die Länge dieser
Zeitperioden kann auch durch Änderung der Höhe, Länge in der Speiserichtung oder
der Form der Spitze 18 oder durch Änderung der Lage des Unterbrechers im Verhältnis
zum Halter 12 geregelt werden. Man kann auch ein und dasselbe Band eine Mehrzahl
von Unterbrechern durchlaufen lassen, um auf diese Weise die Würzezufuhr an mehrere
Gärbottiche mit demselben Band zu regeln.
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Als Stromunterbrecher wird wegen des geringen Kraftbedarfes zur Änderung
seiner Lage sowie wegen seiner übrigen vorteilhaften Eigenschaften zweckmäßig ein
Quecksilberunterbrecher verwendet, doch kann man natürlich auch einen Stromunterbrecher
anderer Bauart verwenden.
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Das in Fig. i gezeigte Impulsorgan beginnt also mit der Abgabe von
Impulsen, d. h. mit der Ingangsetzung der Speisung, sobald das in Fig. 2 gezeigte
Band so weit fortgeschritten ist, daß die Grenze 24 bis zur Spitze 18 herangekommen
ist. Um die Speisung zu einer bestimmten Zeit in Gang setzen zu können, ohne gerade
in diesem Augenblick den Apparat in Betrieb setzen zu müssen, ist das Band vor Beginn
der Löcher mit einer Zeitskala 26 versehen; welche angibt, wie viele Minuten zum
Vorschub des Bandes bis zum ersten Loch vergehen.
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Das Speiseorgan, welches die Impulse von dem in Fig. i gezeigten Apparat
erhält, kann in mannigfacher Art ausgebildet werden. Im folgenden sind drei verschiedene
Ausführungsformen als Beispiele angegeben, und zwar zwei Vorrichtungen mit Meßbehältern
und eine Vorrichtung mit einem Flüssigkeitsmesser gewöhnlicher Bauart mit Zeigerwerk.
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Fig.3 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit einem Meßbehälter, die
aus dem eigentlichen Meßbehälter ioo mit der Zufuhrleitung ioi und der Ablaufleitung
102, einem im Meßbehälter ioo wirksamen Schwimmer toi sowie aus zwei Elektromagneten
104, los besteht. Diese Vorrichtung arbeitet in folgender Weise.
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Die `Fürze fließt durch die Leitung ioi von einem in höherem Niveau
als der Meßbehälter ioo liegenden Vorratsbehälter zu. Die Elektromagneteseien,
wiegezeigt,
stromlos angenommen, und der Meßbehälter Zoo sei soeben entleert worden. Infolge
der Schwere des. Ankers io6, der Stange io8 und des Schwimmers io3 ist das Ventil
Zog nach unten gefallen und hat die Einströmöffnung zum Meßbehälter Zoo freigegeben.
Das Ventil iio in der Ablaufleitung ist infolge des Gewichtes des Ankers io7 und
der Stange iii geschlossen. Die Würze dringt nun in den Meßbehälter ioo ein und
steigt darin an, bis der Schwimmer so weit gehoben ist, daß das Ventil iog die Zufuhr
durch die Leitung ioi schließt. Wenn der Strom für die Elektromagnete durch das
oben beschriebene Impulsorgan geschlossen wird, wird der Anker 107 und damit die
Stange iii und das Ventil iio nach obenan den Elektromagnet io5 gezogen, wodurch
der Ablauf geöffnet wird und die Würze durch die Leitung Zog abläuft. Das Ventil
iog kann nicht weiter nach oben gezogen werden, doch ist der Elektromagnet Zoo an
einer ziemlich schwachen Feder Zig aufgehängt und wird daher zum, Anker herabgezogen,
sobald der Strom geschlossen wird. Solange der Strom geschlossen ist, hängt daher
die Stange io8 mit dem Schwimmer und dem Ventil iog am Elektromagnet 104, so daß
die Zufuhr zum Meßbehälter nicht durch Herabfallen des Ventils iog geöffnet wird.
Der Behälter ioo wird rasch bis zum Niveau 113 entleert, undwenn der Strom das nächste
Mal unterbrochen wird, fallen beide Ventile nach unten, worauf sich der beschriebene
Verlauf wiederholt.
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Der unterste, nahe dem Ventil iog gelegene Teil des Meßbehälters bildet
eine Tasche 11q., in welcher eine kleine Menge Würze zurückbleibt, nachdem das Ventil
iio geöffnet wurde. Hierdurch wird eine Schaumbildung verhindert, wenn die Würze,
beispielsweise Melasse, durch das Ventil iog einströmt. Der gezeigte Meßbehälter
ist oben zweckmäßig offen, so daß er für Reinigungszwecke leicht zugänglich ist.
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Um die Menge Würze, die jedesmal vom Meßbehälter ioo abgemessen wird,
beispielsweise zwischen den Grenzen 4 bis- 81, ändern zu können, ist der Schwimmer
103 auf der- Stange io8 verschiebbar angebracht und kann, wie bei 115 schematisch
angedeutet ist, mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung daran befestigt werden. Das
Ventil iog schließt dann früher oder später, je nach der Lage des Schwimmers an
der Stange.
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Fig. 4 zeigt eine andere Vorrichtung mit Meßbehälter, die aus dem
Meßbehälter 28, dem Elektromagnet 3o, einem Schieberventil 32 und der Zufuhrleitung
34 besteht. Das Schieberventil 32 besitzt einen Kolben, der mit dem Anker 36 des
Magnets verbunden ist und die in der Zeichnung dargestellte untere Lage einnimmt,
wenn die Magnetwicklung stromlos ist. Wenn das Ventil diese Lage einnimmt, kann
`V ürze aus der Leitung 34 durch die Öffnung 38 im Ventil sowie durch die Leitung
40 in dem MeßbehäIter 28 fließen. Der Würzebehälter, der die Würze in die Leitung
34 abgibt, ist auch in diesem Falle höher liegend gedacht, so daß die Würze von
selbst in den Meßbehälter 28 fließt. Letzterer wird mit Würze gefüllt, und im Behälter
befindliche Luft entweicht durch das _ Deckelventil 48, bis die Würze den Schwimmer
5o anhebt, der dann das Ventil 48 verschließt, so daß die Luft nicht mehr aus dem
Behälter entweichen kann, wodurch die Würzezufuhr gehemmt wird. Die Würze gelangt
in das Schwimmergehäuse durch eine Öffnung 52 im Boden des Gehäuses.
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Die Wicklung des Elektromagnets 3o ist durch die Leitungen 54 mit
einer Stromquelle und mittelbar oder unmittelbar mit dem Stromunterbrecher 13 des
Impulsorganes verbunden. Wenn das Impulsorgan den Strom schließt, wird der Magnetanker
nach oben gezogen, der Kolben des Schieberventils nimmt dann die obere gestrichelte
Lage 58 ein, und die abgemessene Würze fließt aus dem Behälter 28 durch die Leitungen
40 und 6o in den Gärbottich ab. Wenn der Strom unterbrochen wird, führt die Feder
56 den Kolben in seine vorherige Lage zurück, und die Würze strömt in den Behälter
28 ein, der gefüllt wird und so lange gefüllt bleibt, bis ein neuer Impuls kommt.
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Gemäß der beschriebenen Wirkungsweise der Vorrichtungen nach den Fig.
3 und 4 wird die gesamte Menge Würze, die während einer Gärung in den Gärbottich
eingespeist werden soll, von der Anzahl Löcher in dem perforierten Band bestimmt.
Der Rhythmus dagegen, nach welchem die Einspeisung erfolgt, wird durch die gegenseitige
Lage der Löcher im Bande 4, also durch den Abstand zwischen den Löchern bestimmt.
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Bei der Vorrichtung nach den Fig. i bis 4 bestimmt somit das Impulsorgan
sowohl den Zeitpunkt der Abmessung der Würze als auch den Zeitpunkt für die Einführung
derselben in den Gärbottich. Man kann jedoch auch das Meßorgan so anordnen, daß
es auf einen Impuls hin die Würze abmißt und direkt in den Gärbottich einführt,
beispielsweise mit Hilfe eines gewöhnlichen Flüssigkeitsmessers mit Zeigerwerk.
Letzteres oder ein damit verbundener Teil kann dabei mit elektrischen Kontakten
versehen sein, so daß z. B. ein Stromkreis für jeden fünften Liter, der durch den
Zähler geflossen ist, geschlossen wird.
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Fig.5 zeigt ein Beispiel der Anordnung des Apparates in dieser Weise.
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Das Impulsorgan ist durch einen Stromkreis 62 mit einem Elektromagnet
64 verbunden, dessen Anker mit einem Ventil 66 verbunden ist und dieses regelt.
Das Ventil 66 ist in der `Vürzeleitung 68 angebracht, in der der Flüssigkeitsmesser
70
eingeschaltet ist. Der Stromkreis 72, der zweckmäßig mit Schwachstrom gespeist wird,
geht von der Stromquelle durch die Kontakte des Flüssigkeitsmessers, durch die Wicklungen
eines elektromagnetischen Unterbrechers 74 und zurück zur Stromquelle. Der Stromkreis
62, der das Impulsorgan mit dem Elektromagnetventi164 bis 66 verbindet, ist mit
einer Nebenleitung 76 versehen, die von dem einen Pol der Stromquelle durch den
Unterbrecher 74 zu einem Punkt des Stromkreises führt, so daß der Unterbrecher des
Impulsorganes und der Unterbrecher 74 parallel geschaltet sind.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise. In der Ausgangslage nimmt
der Zeiger 78 des Flüssigkeitsmessers 7o eine solche Stellung ein, daß der Stromkreis
72 geschlossen ist. Demzufolge nimmt der Unterbrecher 74 eine solche Lage ein, daß
der Strom in der Nebenleitung 76 unterbrochen ist. Auch der Stromkreis durch das
Impulsorgan ist unterbrochen, und das Ventil 66 hält die Würzeleitung 68 geschlossen.
Das Impulsorgan schließt den Strom, sobald ein Loch im Bande herankommt. Das Ventil
66 wird durch die Einwirkung des Ankers des Elektromagnets 64 geöffnet, und Würze
fließt durch den Messer 70. Der Zeiger 78 des letzteren bewegt sich, und der Stromkreis
72 wird unterbrochen, wodurch die Nebenleitung 76 durch den von der Feder 8o beeinflußten
Unterbrecher 74 geschlossen wird. Das Impulsorgan unterbricht den Stromkreis 62
nach Vorbeiziehen des Loches im Bande, doch ändert sich die Lage des Ventils 66
nicht, weil die Nebenleitung 76 immer noch unter Spannung steht. Wenn die bestimmte
Würzemenge, z. B. 5 1, durch den Zähler geflossen ist, erreicht der Zeiger 78 einen
elektrischen Kontakt 82, der Kreis 72 wird geschlossen und damit der Strom in der
Nebenleitung 76 unterbrochen, wodurch das Elektromagnete entil 64, 66 stromlos,
das Ventil geschlossen wird und die Strömung der Würze aufhört. In dieser Lage bleibt
der Apparat so lange, bis ein neues Loch im Bande des Impulsorganes herankommt und
der oben beschriebene Vorgang sich wiederholt. Die durch die Länge des Loches im
Bande bestimmte Zeitdauer muß also bei einer Vorrichtung nach dem obigen Beispiel
kürzer sein als die Zeit, die zum Ausfließen von g 1 Würze erforderlich ist.
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Die mit dem Zeiger 78 des Flüssigkeitsmessers verbundene Kontaktvorrichtung
muß so beschaffen sein, daß eine nur sehr geringe Kraft zum Schließen und Unterbrechen
des Stromkreises verbxaucht wird, und es ist daher einleuchtend, daß Lockerungen
und Funkenbildungen leicht entstehen können, weshalb der Unterbrecher 74 so ausgebildet
sein soll, daß er auf einen schwachen Impuls den Strom in der Nebenleitung 76 unterbricht
und offen hält. Der Zufluß der Würze in einen Gärbottich soll jedoch stetig und
nicht mit Unterbrechungen erfolgen, und es ist daher zweckmäßig, zwischen der Meßvorrichtung
und dem Gärbottich einen kleineren Ausgleichbehälter einzuschalten, von dem die
`Fürze in einem ausgeglichenen Strom in den Gärbottich hinabläuft. Der Abfluß aus
diesem Ausgleichbehälter soll stärker sein, wenn die Flüssigkeitsmengen aus dem
Meßorgan in kürzeren Zwischenräumen ankommen. Wenn der Gärung Verdünnungswasser
zugeführt wird, ist es zweckmäßig, dasselbe zur Verteilung der Würze im Bottich
anzuwenden.
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Eine Ausführungsform eines derartigen Hilfsapparates mit einem Ausgleichbehälter
ist in Fig. 6 dargestellt.
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Die Würze gelangt durch eine Leitung vom Meßapparat, beispielsweise
durch die Leitung Zog von dem in Fig. 3 gezeigten Apparat, in einen neben dem Gärbottich
84 angeordneten Behälter 86. Dieser Behälter besitzt unten ein zweckmäßig ständig
offenes Ablaufrohr 88, welches die Würze in eine Leitung 9o entleert, die ihrerseits
in den Gärbottich einmündet. Verdünnungswasser wird durch das Rohr 92 zugeführt
und kann im Rohr 9o mit Hilfe eines Hahnes 94 geregelt werden.
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Wenn der Zufluß zum Behälter 86 geringer ist, z. B. wenn die im Meßbehälter
Zoo abgemessenen Mengen mit größeren Zwischenräumen kommen, wird der Behälter 86
nur zu einem geringen Teil gefüllt, und der Abfluß durch das Rohr 88 erfolgt in
diesem Falle verhältnismäßig langsam. Ist der Zufluß größer, so wird der Behälter
86 in stärkerem Maße gefüllt, und auch der Abfluß erfolgt dann mit einer größeren
:Menge je Zeiteinheit. In Verbindung mit einem Apparat gemäß z. B. Fig. 3 kann die
Einrichtung 86, 88, 9o so angepaßt werden, daß der Fassungsraum des Meßbehälters
ioo den Behälter 86 bis zum Niveau a füllt und daß diese `'4 ürzemenge bei geringerem
Zufluß gerade ausfließen kann, bevor eine neue '.Menge in den Behälter gelangt.
Während des Abschnittes der Gärung, in dem der Zufluß am größten ist, kann der Behälter
nach erfolgter Einführung einer Würzemenge bis zum Niveau b gefüllt sein, und der
Flüssigkeitsspiegel kann zwischen b und c pendeln. Die Würze wird also in den Gärbottich
in einem ausgeglichenen Strom eingeführt.
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Wenn man mit Apparaten der oben beschriebenen Art arbeitet, kann die
Gärungszeit, wenn dies für zweckmäßig gefunden wird, offenbar durch Änderung der
Laufgeschwindigkeit des Bandes verändert werden. Man kann auch eine Reihe von Bändern
mit verschiedenen Lochreihen herstellen, so daß man eine Anzahl verschiedene Speiseprogramme
erhält.
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Die Erfindung ist nicht an die oben beschriebenen Ausführungsformen
des Apparates
gebunden. So kann auch das Band q. und die Spitze
18 des Impulsorganes stromführend sein und der Strom unterbrochen werden, wenn die
Spitze in ein Loch im Bande hineinfällt. Ist das Band stromführend, so kann es an
Stelle von Löchern mit abwechselnd leitenden und isolierenden Teilen versehen sein,
welche bei Berührung mit der Spitze 18 oder einem anderen zum Impulsorgan gehörenden
Teil den Strom unterbrechen und schließen. Sollen mehrere Impulsorgane aufgestellt
werden, so werden die Zugscheiben 2 zweckmäßig abnehmbar auf einer gemeinsamen Achse
aufgebracht.
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An Stelle eines Bandes der beschriebenen Art kann man eine Scheibe
oder Rolle anwenden, die mit Organen, z. B. Stiften, versehen ist, welche beim Zusammenarbeiten
mit einem anderen Kontaktorgan den Strom im erforderlichen Rhythmus unterbrechen
und schließen. Ein Band dürfte jedoch vorzuziehen sein, weil es in den Hefefabriken
ohne Schwierigkeit mit Löchern o. dgl. in Übereinstimmung mit dem gewünschten Speiseprogramm
versehen werden kann.
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Schließlich sei erwähnt, daß man an Stelle von elektrischen Geräten
Organe verwenden kann, die durch rein mechanische Impulse oder Bewegungen überwacht
werden; beispielsweise könnte man für die Speisung eine absatzweise oder ununterbrochen
arbeitende Pumpe verwenden, welche die Würze unmittelbar in den Gärbottich liefert,
wobei die Hublänge der Pumpe für verschiedene Speisemengen selbsttätig, z. B. mit
Hilfe eines drehbaren Exzenters o. dgl., geregelt werden kann.