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Vorrichtung zur Feinbelüftung von Gärflüssigkeiten Es ist bereits
vorgeschlagen worden, das für die Belüftung von.Gärflüssigkeiten, z. B. zur Hefeerzeugung,
benützte keramische Material durch andere Baustoffe zu ersetzen. Hierfür werden
unterschiedslos poröses Metall, poröser Gummi, poröses Glas, Web- und Faserstoffe,
insbesondere. Gummiwebstoffe oder Gummifaserstoffe, angeführt. Kann es schon keinem
Zweifel unterliegen, daß über die Brauchbarkeit der einzelnen Stoffe für die Feinbelüftung
von Gärflüssigkeiten nichts bekannt war, so kommt noch hinzu, daß aus diesen Stoffen
Belüftungskörper hergestellt wurden, die viel zu kleine Porengröße (o,16 bis i u)
besitzen oder an einem Ende geschlossene und am anderen Ende mit metallenen Tragröhren
für die Zuführung der Luft verbundene Hohlkörper bilden.
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Es wurde nun durch Versuche festgestellt, daß die bloße Angabe der
Verwendung von porösem Metall nicht genügt, um eine praktisch brauchbare Belüftung
von Gärflüssigkeiten zu ermöglichen, und zwar deshalb, weil sowohl die verschiedenen
Metalle an sich als auch die Form der Belüftungskörper ein verschiedenes Verhglten
zur gärenden Flüssigkeit zeigen. ' Es wurde festgestellt, daß nicht nur die verschiedenen
Materialien, sondern auch die verschiedenen Metalle eine verschieden große, im allgemeinen
geringe oligodynamische Wirkung besitzen und deshalb in mehr oder minderem Grade
nach einigem Gebrauch innerhalb der gärenden Flüssigkeit die Bildung von Infektionsherden
ermöglichen, die die Gärung hemmen und sogar zu falschen Gärungen Anlaß geben können;
letztere entstehen besonders durch Ansetzen und Durchwachsen von Bakterien an den
Belüftungskörpern. Andeferseits ist aber die Größe der oligodynamischen Wirkung
für eine fehlerfreie Gärung und deren Ausbeute z. B. bei der Hefeerzeugung ausschlaggebend.
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Ferner wurde festgestellt, daß die Herstellung von Hohlkörpern überhaupt
und insbesondere" von an einem Ende geschlossenen Hohlkörpern aus porösem Metall
wegen ihrer komplizierten Form nur schwer ausführbar und teuer ist und daß ferner
infolge dieser komplizierten Form deren notwendige Reinigung nach längerem Gebrauch
sehr umständlich und zeitraubend ist.
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Bei Benutzung von Belüftungskörpern mit sehr kleiner Porengröße ist
aber auch eine ziemlich hohe Luftpressung erforderlich. Bei porösen Hohlkörpern
ist auf jeden Fall eine sehr große Luftaustrittsoberfläche vorhanden und daher auch
eine verhältnismäßig große Luftmenge erforderlich. Bei Hohlkörpern ist es ferner
bei keiner Lage derselben zu vermeiden, daß lotrechte oder schräge Flächen vorhanden
sind und daß die aus den Poren
dieser Flächen austretenden Luftblasen
sich zu größeren Luftblasen vereinigen, wodurch ein verhältnismäßig großer Teil
der Oberfläche des Hohlkörpers keine dem Gärprozeß günstige allgemeine und feine
Belüftung ermöglicht.
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Dazu kommt, daß ' sich homogen poröse Metallkörper nur schwer herstellen
lassen; es bietet daher in der Regel nicht nur der einzelne poröse Metallkörper
an sich an verschiedenen Stellen dem Luftdurchgang einen verschiedenen Widerstand,
sondern auch die Metallkörper untereinander sind in dieser Wirkung erheblich verschieden.
Die Folge davon ist, daß nicht nur die verschiedenen porösen Metallkörper bei verschiedenen
Drucken am besten Luft .durchlassen, sondern daß auch der einzelne Metallkörper
an verschiedenen Stellen verschiedenartig Luft durchtreten läßt. Diese Nachteile
werden bei porösen Hohlkörpern unvergleichlich größer.
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Alle diese Versuche und weitere Untersuchungen haben zu dem Ergebnis
geführt, daß porösesKupfersowieLegierungen, die zum weitaus größten Teil Kupfer
enthalten, die beste Wirkung für die Belüftung von Gärflüssigkeiten ergeben. Kupfer
hat unter den unedlen :Metallen die größte oligodynamische Wirkung, durch welche
die Bildung von dem Gärungsprozeß schädlichen Infektionsherden am Belüftungskörper
unmöglich gemacht wird.
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Außerdem verhält sich von den unedlen :Metallen Kupfer in chemischer
Beziehung am vorteilhaftesten zur Gärflüssigkeit, denn es wird von dieser
kaum angegriffen.
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Andere unedle Metalle, wie Eisen, Nickel, Blei o. dgl., haben nicht
nur eine geringere oligodynamische Wirkung, sondern deren Verwendung ist auch wegen
ihres chemischen Verhaltens zur Gärflüssigkeit und wegen des sich daraus ergebenden
Einflusses auf die Gärflüssigkeit selbst äußerst bedenklich. Edle Metalle, z. B.
Silber, kommen wegen ihres hohen Preises nicht in Betracht, Es wurde ferner ermittelt,
daß poröses Kupfer in Form von ebenen oder mäßig gewölbten dünnen Platten auch alle
erwähnten Nachteile der bekannten Belüftungskörper beseitigt. Denn poröse Kupferplatten
sind verhältnismäßig leicht und billig lierstellbar und ebenso leicht mechanisch
zu reinigen sowie auch durch Ausglühen zu regenerieren. Poröse Kupferplatten lassen
sich ferner bei Wahl des gleichen Ausgangsmaterials (Pulver oder Körner) und des
gleichen Herstellungsverfahrens (Sinterungsprozesses) auch untereinander praktisch
gleichartig herstellen, d. h. sie besitzen genügend genau gleiche Porengröße und
bieten dem Luftdurchgang praktisch gleichen Widerstand, so daß sie bei derselben
Luftpressung eine gleichmäßige Feinbelüftung der Flüssigkeit auf der ganzen Plattenfläche
bewirken. Ferner ist bei Benutztfhg poröser Kupferplatten als horizontale Belüftungsfläche
mit entsprechender Porengröße (etwa 2o bis 3011) eine Vereinigung der austretenden
kleinen Luftblasen auch bei niederer Luftpressung ausgeschlossen. Poröse Kupferplatten
lassen sich ferner infolge der Festigkeit des Materials in sehr kleinen Dicken (bis
zu i min) herstellen und eine Dicke von 2 bis 3 in'n entspricht den praktischen
Anforderungen zumeist vollkommen. Infolge aller dieser Eigenschaften der porösen
Kupferplatten ist es, wie Versuche ergeben haben, möglich, gegenüber den vorgeschlagenen
porösen Metallkörpern bzw. Hohlkörpern mit -bloß einem Bruchteil (etwa 'i, bis 1;.)
der Luftaustrittsfläche und daher auch der benötigten Luftmenge so\%#@e mit einer
verhältnismäßig kleinen Luftpressung (laut durchgeführten Versuchen mit o,i bis
o,2 atü) bei sogar noch besserer Feinbelüftung der Flüssigkeit auszukommen.
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Es ist weiter in Erwägung zu ziehen, daß Feinbelüftungskörper aus
irgendeinem Metall nur eine geringe Benützungsdauer haben könnten, d. h. nur verhältnismäßig
kurze Zeit, angewendet werden könnten. Dies hängt damit zusammen, daß jedes poröse
Metall seine Durchlässigkeit in verhältnismäßig kurzer Zeit einbüßt und zwar dadurch,
daß das Eindringen der Gärflüssigkeit in die Poren nicht vermeidbar ist, wodurch
die Poren allmählich hauptsächlich mit organischen Körpern verstopft werden, natürlich
umso rascher, je kleiner die Poren sind. Durch eine vorsichtige mechanische Reinigung,
der jedes Metall unterworfen werden könnte, kann diesem Umstand nur mit sehr geringem
Erfolg entgegengewirkt werden, weil diese Reinigungsart nur an der Oberfläche wirksam
ist. Poröses Kupfer kann aber überdies durch Ausglühen in einer reduzierenden oder
neutralen Atmosphäre bei etwa 50o° C in seinem ganzen Volumen leicht wieder regeneriert
werden. Da diese Arbeitsweise immer wieder angewendet werden kann, erlangt die poröse
Kupferplatte als Belüftungsfläche eine sehr lange Lebensdauer. Bei allen anderen
unedlen Metallen ist eine solche Regenerierung aus verschiedenen Gründen praktisch
nicht durchführbar, insbesondere deshalb, weil sie sich zumeist metallurgisch verändern.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines selbständigen Belüftungselementes
im Schnitt.
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i ist die ebene, poröse Kupferplatte, die auch, wie die gestrichelte
Linie zeigt, mäßig nach außen (oder auch nach innen) gewölbt sein kann. Diese Platte
bildet den Abschluß
eines undurchlässigen, hohltellerartigen Hohlkörpers
2, der zweckmäßig gleichfalls aus Kupfer oder dessen Legierungen besteht. Die Platte
wird auf dem Rand des Hohlkörpers dicht und zweckmäßig lösbar befestigt,.< und
zwar unter Anwendung einer Dichtung 3 mittels einer überwurfmutter q., eines Bajonettverschlusses
o. dgl.
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Der Hohlkörper ist unten mit einem Stutzen 5 zur Zuleitung der Luft
unter dem erforderlichen Druck versehen und nimmt einen an sich bekannten Luftverteilungskörper
6 auf, der die in den Hohlkörper einströmende Luft möglichst gleichmäßig unter die
poröse Kupferplatte i verteilt.
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Damit wird ein selbständiges Belüftungselement geschaffen,bei demdieporöseKupferplatte
mit ihrerLuftkammer eine montierbare Einheit bildet, deren' Grundfläche fast gänzlich
von der wertvollen horizontalen, porösen Belüftungsfläche gebildet wird. Eine Anzahl
solcher selbständiger Belüftungselemente kann daher am Boden eines Gärbottiches
eingebaut werden und bildet sodann gewünschtenfalls eine fast ununterbrochene Belüftungsfläche.
Es kommen nur geringe Zusätze zu Kupfer, und zwar solche in Betracht, die in irgend
einer Richtung, z. B. bezüglich Härte, Korrosionsbeständigkeit usw., das Kupfer
veredeln, wie z. B. Beryllium.