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Belüftungsschleuder für Gärflüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine
Belüftungsschleuder für Gärflüs#igkeiten; diese besteht in einer Schleudervorrichtung
von der Art der Hefeseparatoren. Durch eine selbständige Leitung, die in die Tellerkammer
der Schleuder mündet und am Ende trichterförmig erweitert ist, wird durch die Achse
der Flüssigkeitszuleitungsröhre Luft geführt. Über der Tellerkammer der Schleudervorrichtung
ist an der Achse ein Ventilator befestigt, durch den die Luft eingesaugt wird. Das
emulgierte Gemisch von Luft und Flüssigkeit wird dem Hauptteil der gärenden Flüssigkeit
gleich-.zeitig in verschiedenen Tiefen unter der Flüssigkeitsoberfläche im Gärgef
äß zugeführt. Die Schleudervorrichtung erzielt in der Flüssigkeit eine Luftzerstreuung,
die um ein Vielfaches größer ist als die, die bisher auf mechanischem Wege erzielt
werden konnte.
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Es ist bekannt, die Lüftung von Flüssigkeiten mit Hilfe von Luftkompressoren
oder mechanischen Gebläsen durchzuführen. Diese Einrichtungen sind technisch und
wirtschaftlich unvollständig. Die aus diesen Quellen durch gelochte Metallrohre
in die Flüssigkeit gedrückte Luft wird nun bis zu etwa :2o 0/, ausgenutzt, so daß
etwa 8o % der zum Antrieb des Kompressors verwandten Kraft verlorengehen.
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Die Verfahren, welche die Verbesserung der Lüftung von Flüssigkeiten
mittels Luft bezwecken, gehören nach ihrem Prinzip drei Gruppen an. Die erste umfaßt
Verfahren, wie z. B. das aus der österreichischen Patentschrift 88 64o bekannte,
bei welchen die Flüssigkeit in Form von feinen Tröpfchen zerstäubt wird, denen Luft
entgegenströrnt. In die zwdite Gruppe gehört das aus der amerikanischen Patentschrift
1 73:2 9:21 bekanntgewordene Verfahren. Hierbei ist die Flüssigkeit in einem
Gefäß eingeschlossen, und die in dieselbe durch Pumpe oder Injektor geführte Luft
wird mehrmals ausgenutzt.
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Endlich gibt es Belüftungsverfahren, bei denen die Luft in die Flüssigkeit
anstatt durch die üblichen gelochten Metallrohre entweder durch den Boden des Bottichs
oder durch Platten' Röhren usw. aus fein porösem Material unter Druck geführt wird.
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In der amerikanischen Patentschrift 720 479 ist darauf hingewiesen,
daß beim Trennen von Milch in den üblichen Milchseparatoren ein Gemisch von Luft
mit Sahne- und Milchschaum entsteht. Dieser Schaum ist aber unerwünscht, weil:-er
einen Verlust bedeutet.
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Im Gegensatz dazu ist gerade die Erzeugung eines Schaumes Sinn und
Zweck der Vorrichtung nach der Erfindung. Auch ist die Bauart von Hefeseparat(Iren
eine andere wie die einer Vorrichtung zur Scheidung von Milch. Während bei dem bekannten
Milchseparator die Luft durch ein einfaches Rohr in den Deckel des Separators zugeführt
wird, wird die Luft in der Vorrichtung nach der
Erfindung bis in
die Tellerkammer eingeführt, wobei - vgl. die nebenstehende Zeichnung
- das Luftzuführungsrohr i'mit einem Regulierungsventil 2 versehen ist und
in Achse des Flüssigkeitszuführungsrohres"#- M,' führt ist, dessen Ausmündung
3 trichter' mig erweitert ist.
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Die Anordnung, Ausmündung und der' Abschluß des Luftzuführungsrohres
haben folgende Bedeutung: i. Die in den Emulgator zugeführte Luft vermischt sich
mit der ganzen zugeführten Flüssigkeitsmenge und nicht nur mit einem Teil derselben
(wie z. B. bei dem Separator nach der amerikanischen Patentschrift 7:20 479).
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2. Die zugeführte Flüssigkeit hilft die Luft in die Tellerkarinner mitzureißen.
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3. Die Luft vermischt sich. mit der Flüssigkeit schon vor dem
Eintritt in die Teller, also vor dem Ernulgierungsprozeß und nicht erst nach dem
Separieren, was zur Folge hat, daß die Luft in die Zwischenräume zwischen den Tellern
mitgerissen und bei der hohen Drehzahl der Teller sich in Form von ganz feinen Bläschen
in der Flüssigkeit verteilt.
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4. Die in den Emulgator zugeführte und verteilte Luftmenge ist bei
weitem größer, da sie einmal in den Einulgator von der zugeführten Flüssigkeit mitgerissen
und von dem Ventilator 4 angesaugt, zum anderen sämtliche zugeführte Luft mit der
Flüssigkeit verrAischt wird.
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Bei dem aus der französischen Patentschrift 651 856 bekannten
Separator ist der Ventilator oberhalb der Tellerkammer aufgesetzt und dient der
Erzeugung einer Luftströmung in der Kammer, wodurch die Sahne in eine intensivere
Berührung mit der Luft gelangt und dadurch gelüftet wird.
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Nach der Erfindung ist dagegen der Ventilator auf der Achse des Emulgators
innerhalb der Tellerkammer unmittelbar unterhalb des Luftzuführungsrohres angeordnet
und dient hauptsächlich dem Ansaugen der Luft in der Tellerkammer. Der Ventilator
unterscheidet sich von dem bekannten auch durch seine Größe und hinsichtlich seiner
Wirkung. Sein Hauptzweck besteht nämlich darin, soviel Luft wie möglich in die Tellerkammer
anzusaugen und nicht ein Mischen'der Luft mit der Flüssigkeit hervorzurufen. Die
Anordnung des Ventilators unterhalb des Luftzuführungsrohres hat das Ansaugen der
Luft in den Emulgafor und seine Ausnutzung zur Bildung eines Luft-Flüssigkeits-Gemisches
in unvergleichlich größerer Menge und feinerer Verteilung zur Folge.
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Die Ausnutzung der die Flüssigkeit durchlassenden Luft ist hauptsächlich
von der Größe der Berührungsfläche mit der Flüssigkeit anhängig. Da das Verhältnis
zwischen dem Inhalt und der Oberfläche einer Kugel 1 1
,eurch die Formel gegeben so ist ersichtlich, daß die gesamte Beihrungsfläche'um
so größer und dadurch die Luftausnutzung um so vollständiger ist, je
kleiner
bei gleichbleibendem Luftinhalt die Dimensionen der Luftbläschen sind.
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Der Grad der Luftausnutzung ist aber auch von der Zeit abhängig, während
welcher die fein verteilte Luft mit der Flüssigkeit in Berührung steht. Bei den
bekannten Vorrichtungen besteht der Nachteil, daß die Blasen der am Boden des Flüssigkeitsbehälters
eingeführte Luft zu groß ist, beim Steigen zur Flüssigkeitsoberfläche leicht sich
vereinigen, immer größer und größer werden, so daß sie bei größeren Flüssigkeitshöhen
an der Oberfläche einen Durchmesser von i bis 5 cm und mehr erreichen. Dadurch
wird die Wir#kung der Lüftung wesentlich herabcresetzt, und die oberen Flüssigkeitsschichten
werden insbesondere bei größerer Füllung ungenügend gelüftet.
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Die Luftblasen werden in der Flüssigkeit mit einer Kraft emporgelioben,
welche dem Gewicht des durch die Blase verdrängten Flüssigkeitsvolumens entspricht.
Demgegenüber wirkt aber einerseits das Eigengewicht der Blase, das vollständig vernachlässigt
werden kann, andererseits der Widerstand der Flüssigkeit gegenüber der Zerschlagung
beim Aufstieg der Blase und ihre Reibung beim Aufsteigen. Die Reibung als Oberflächenerscheinung
ist daher (bei sonst gleichen Bedingungen) um so größer, je größer die Oberfläche
im Verhältnis ist, und gerade ein solches Verhältnis der Oberfläche zum Inhalt ist
um so günstiger, je kleiner die Blase ist. Es ist also klar, daß bei kleineren
Blasen die Luft mit der Gärflüssigkeit länger" in Berührung bleibt, besser ausgenutzt
wird, so daß sie nicht in so großer Menge zugeführt werden muß, wie dies bisher
üblich war. Hierdurch tritt auch eine Verminderung der Verluste an Alkohol ein,
dessen Dämpfe die entweichende Luft mitreißt, und zwar im Verhältnis zur Menge und
zur Geschwindigkeit, mit welcher die Luft die Flüssigkeit durchströmt. Außerdem
kommt in günstiger Weise auch der Umstand zur Geltung, daLi infolge des wichtigen
Einflusses der Ober-. flächenspannung die kleinen Blasen sich auch bei einer gegenseitigen
Berührung nur sehr schwer vereinigen, so daß sich deren Dinieasionert in der gleichen
Tiefe praktisch nicht ändern.
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Die Erfindung erstrebt eine möglichst feine Verteilung der Luft in
der Flüssigkeit und
geht hierbei gegenüber den bekannten Vefahren
bzw. Vorrichtungen von einem anderen Prinzip aus. Anstatt die Luft in die Flüssigkeit
mittels Pumpen,' Kompressoren oder Injektoren einzuführen, wird eine Emulsion von
Luft und Flüssigkeit erzeugt, und diese Emulsion wird zur Durchlüftung der übrigen
Flüssigkeit im Gärgefäß benutzt. Der zur Erzeugung der Emulsion notwendige Teil
der Flüssigkeit wird der Schleuder, welche außerhalb des Gärgefäßes angeordnet ist,
entweder durch Überfall aus diesem oder durch eine Pumpe zugeführt. Beim sogenannten
Zulaufverfahren verwendet man anstatt eines Teiles der Flüssigkeit aus dem Gärbottich
unmittelbar die gekochte Maische, welche durch eine Rohrleitung der Schleuder zugeführt
wird. Bei den Schleudern, die im Gärbottich angeordnet sind * und unter der
Flüssigkeitsoberfläche arbeiten, fließt die zur Erzeugung der Emulsionen notwendige
Flüssigkeit selbständig in den Emulgator. Die notwendige Luft wird in die Schleuder
durch eine selbständige Rohrleitung, welche durch die Mitte der Flüssigkeitszuführungsröhre
geführt ist, geleitet. -
Um eine erhöhte Strömung der Emulsion in der Flüssigkeit
zu erreichen, kann sie gleichzeitig in verschiedenen Höhen derFlüssigkeit in das
Gärgefäß zurückgeleitet werden.
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Die Vorrichtung kann bei jedem bekannten Lüftungsverfahren verwendet
werden.