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Belüftungsvorrichtung für Gärflüssigkeiten, .insbesondere bei der
Hefebereitung Bei der Herstellung von .Preßhefe wird Luft in die Würzen eingeblasen,
um die Hefeausbeute zu steigern. Beim Zulaufverfahren, bei dem die Höhe der Würze
im Bottich am Anfang der Gärung wesentlich niedriger ist als am Ende derselben,
ist in .der Regel am Anfang und am Ende der Gärung weniger Luft als während des
Hauptteiles der Gärung zuzuführen. Auch während der eigentlichen Hauptgärung kann
es bisweilen vorteilhaft sein, verschieden große Luftmengen zuzuführen. .
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Im allgemeinen wurde bisher durch einen oder mehrere Kompressoren
derselben oder verschiedener Typen eine gemeinsame Druckleitung gespeist, die sich
auf die verschiedenen Bottiche abzweigte. Falls größere Kompressoreinheiten verwendet
wurden, deren Luft auf mehrere Bottiche verteilt wurde, erhielt man ziemlich, niedrige
Anlagekosten für das Kompressorsystem. Gleichzeitig entstand aber der Übelstand,
daß man den Druck auf -das Luftnetz stets so hoch halten mußte, daß er dem höchsten,
in irgendwelchem Bottiche herrschenden Gegendruck entsprach.
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Dem Netze für einen Bottich niedrigeren Gegendruckes entnommene Luft
mußte-somit durch ein Ventil von dem höheren auf den niedrigeren Druck herabgesetzt
werden, wobei selbstverständlich Energieverluste entstanden. Bei großen Kompressoreinheiten
wurde ferner der Leergangsverlüst bei niedriger Belastung bedeutend.
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Eine Regelung der Luftmenge für die verschiedenen Gärbottiche konnte
mit diesen bekannten Vorrichtungen nur mit der Hand oder unter Verlust von Energie
stattfinden. Eine Regelung, der Luftmenge für einen Gärbottich brachte bei der Entnahme
aus einer gemeinsamen Leitung Störungen der Luftzufuhr für die übrigen Bottiche
mit sich, und um diese Störungen zu begrenzen, mußte der Überdruck in der Hauptleitung
unnötig hoch gehalten werden. Bei den bisher verwendeten Vorrichtungen war es deshalb
nicht möglich, jedem einzelnen Gärbottich die jeweils richtige Luftmenge unter möglichst
niedrigen Energiekosten zuzuführen.
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Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei deren Anwendung
die oben- be-, schriebenen Übelstände vermieden werden: Die Vorrichtung gemäß der
Erfindung kennzeichnet sich in der Hauptsache durch eine in bezog auf die Luftabgabe
regelbare p
Luftverdichtervorrichtung, deren Druckleitung an die
Gärbottichvorrichtung angeschlossen ist, sowie durch einen ununterbrochen tätigen,
durch Impulse von Vorrichtungen in der Luftleitung beeinflußten Reg ler, der dieLuftmenge
sowohl für dieBotticl@Z; als auch die Luftabgabe des Verdichter:, durch Einwirkung
auf den Verdichter selbst, seine Druck- oder Saugleitung, die Umdrehungszahl seiner
Antriebsmaschine oder die Leistung zweier oder mehrerer dieser Vorrichtungen nach
einem im voraus entworfenen Lüftungsschema bestimmt. Dieses Regelglied ist so angeordnet,
daß es nach einem im voraus bestimmten Lüftungsschema die Kompressorvorrichtung
selbsttätig auf die Abgabe von Luft in der erforderlichen Menge und mit dem gewünschten
Druck einstellt.
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Zweckmäßig ist noch eine Meßvorrichtung vorgesehen, die die dem Gärbottich
zugeleitete Luftmenge anzeigt und die Impulse nach der regelnden Abmeßvorrichtung
abgibt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird durch die regelnde Abmeßvorrichtung
unmittelbar oder mittelbar bewirkt, daß bei doppelt wirkenden Verdichtern ein Teil
der Luft durch eine Umleitung demjenigen Teil des Verdichters zugeleitet wird, der
bei Unterdruck arbeitet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Meßglied für
die Luft im Einlaß oder Auslaß des Verdichters vorgesehen, das Impulse -zur Regelung
der Umdrehungszahl der Antriebsmaschine des Verdichters abgibt. Desgleichen kann
ein Meßorgan für die Luft angeordnet sein, das eine Drosselung im Einlaß oder Auslaß
des Verdichters bewirkt und die Luftmenge in dieser Weise regelt. Falls ein Verdichter
verwendet wird, wählt man zweckmäßig einen hinsichtlich der Umdrehungszahl - geregelten
Turbokompressor, der elektrisch oder mit Dampfkraft getrieben werden kann.
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Der Regler erhält Impulse, entweder von einer drehbaren Programmscheibe
oder von einer anderen in derselben Weise wirkenden Vorrichtung. Die-Form der Programmscheibe
bestimmt die jeweils-gewünschte Luftmenge und beeinflußt durch ein Hebelsystem beispielsweise
den Stromanlasser und dadurch die Umdrehungszahl des den Verdicher treibenden Elektromotors.
Eine derartige Regelvorrichtung arbeitet gut, wenn die Leistung aller ihrer Teile,
die Einwirkung auf die Umdrehungszahl in diesem Falle ausgenommen, im voraus zu
berechnen und für jeden Augenblick bekannt sind.
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Ist dies aber nicht der Fall, muß der beschriebene Regler durch ein
Glied ergänzt werden, das bewirkt, daß die von der Programmscheibe vorgeschriebene
Luftmenge tatsächlich dem Gärbottich zugeführt wird. Hierzu wird in die Saug- oder
Druckleitung oder an irgendeinem anderen Punkte der Luftleitung. ein Meßglied für
die Luftmenge ein-,.gebaut, das' seine Impulse dem Regler zu-Für den Fall, daß keine
Cbereinstim-.ürig der durch die Programmscheibe vorgeschrie-benen Luftmenge und
der tatsächlich abgegebenen Luftmenge vorliegt, werden durch dieses Meßglied Regelungsimpulse
zwecks Steigerung oder Herabsetzung der Luftmenge abgegeben.
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Die Luftzufuhr erfolgt nach einem im voraus entworfenen Lüftungsschema,
bei dessen Entwurf die notwendige Rücksicht auf den Gärungsverlauf, d. h. beispielsweise
auf die Zufuhr der benötigten Stoffe zum Gärbottich, wie z. B. von Würze, Wasser,
zusätzlicher Stickstoffnahrung und überhaupt aller erforderlichen Nährmittel, sowie
auf die Art der Stellhefe und die Temperatur und den Säuregrad der Würze zu nehmen
ist.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann somit zweckmäßig im Zusammenhang
mit ununterbrochenem und selbsttätig geregeltem Zulauf von Würze und Nährmitteln
angewandt werden. Durch die Erfindung werden außer einer Vereinfachung der Anlage
und einer Ersparnis an Arbeitskraft möglichst niedrige -Kosten für die Lüftung und
schließlich eine Verbesserung der Hefeerzeugung sowohl qualitativ als quantitativ
aus den zugeführten Rohstoffen erzielt. Alle dieseVorteile beruhen darauf, daß die
Luftmenge bzw. der Luftdruck für jeden Augenblick der Gärung auf den jeweils zweckmäßigsten
Wert einstellbar ist.
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Mit einer Regelung von Hand war dies früher entweder überhaupt nicht
oder nur mit so hohen Kosten möglich, daß dieDurchführung wirtschaftlich nicht vorteilhaft
war.
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Drei Ausführungsformen der Erfindung sind in .den beiliegenden Abb.
i, 2 und 3 schematisch veranschaulicht. Abb. 4 stellt ein Diagramm dar, das Kennlinien
für einen Turbokompressor wiedergibt.
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Die Vorrichtung gemäß Abb. z besteht aus den Gärbottichen r, 2 und
2', die durch die Hauptleitung 6 und die Verteilungsleitungen 7, 8 und 8' mit der
Druckseite der regelgaren Verdichtervorrichtung 3, 3', 4, 4' verbunden sind. 3 und
3' sind Verdichter, die durch die Maschinen 4 und 4' getrieben werden, wobei der
Motor 4 durch die aus den Leitungen 5 erhaltenen elektrischen Impulse die Luftabgabe
des Verdichters 3 und damit der ganzen Vorrichtung regeln kann. In die Verteilungsleitungen
sind die Meßglieder 9, ro, rö und die mit den Programrnscheibengliedern 1r, 12 und
12' zusammenwirkenden Ventile r3,- 14 und 1q.' eingeschaltet. Diese Gesamtvorrichtung
mißt die für die Gärbottiche
gemäß dem aufgestellten Schema bestimmten
Luftmengen ab. Zwecks Regelung des Druckes der von der Verdichtervorrichtung abgegebenen
Luftmenge sind die Manoineter 15, 16 und 16' eingeschaltet, die mit ihren
Relais 17, 18, i9, 2o und i9', 2ö und den zugehörigen Schaltern die Luftabgabe von
der Verdichtervorrichtung erhöhen oder verniinderti können.
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Die einzelnen Regelmanometer geben einett Impuls auf Erhöhung des
Druckes, d. 1i. auf Erhöhung der Luftabgabe der Verdichtervorrichtung,
auch dann ab, wenn die übrigen Manoineter auf eineVerminderung der Luftabgabe
eingestellt sind. Erst wenn alle in Reihe geschalteten Relais geschlossen, d. h.
alle 111anoineter auf Verminderung der Luftabgabe eingestellt sind, wird ein Impuls
zur Verminderung der Luftabgabe gegeben. EineErhöhung dagegen erfolgt, sobald irgendein
Relais zur Erhöhung der Luftabgabe eingeschaltet ist. In derselben Weise, wie Abb.
i zeigt, können noch mehrere Gärbottiche durch eine gemeinsame Leitung an eine Verdichtervorrichtung
angeschlossen werden.
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Eine weitere Ausfiihrungsforin wird in Abb.2 gezeigt, bei der ein
einziger Gärbottich an die Verdichtervorrichtung angeschlossen ist.
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Der Gärbottich 25 ist durch die Leitung 29 mit der Druckseite der
Verdichtervorrichtung 3o verbunden, deren ' Antriebsvorrichtung 31
hinsichtlich
ihrer Umdrehungszahl durch Stromimpulse von den Leitungen 23 geregelt wird, in die
die Relais 2 1 und 22 und die Regelmanometer 24 eingeschaltet sind.
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26 ist das Programinscheibenglied, das mit dem Meßglied 27 und dem
Ventil 28 die Luftzufuhr gemäß dem aufgestellten Schema regelt. In diesem .einfacheren
Falle können, wenn erwünscht; das Regelmanometer 24 und das Ventil 28 fortgelassen
und die Luftabniessung zum Gärbottich 25 dadurch geschehen, daß -das Programmscheibenglied26
mit Impulsen vom Meßgliede 27 unmittelbar die Relais 21 und 22 beeinflußt und die
gewünschte Luftabgabe .der Verdichtervorr ichtung einstellt.
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Diese vereinfachte Ausführung wird -in Fig. 3 gezeigt. 32 ist ein
Gärbottich und 33 die den Gärbottich mit dem Verdichter 34 verbindende Druckleitung.
Dieser Verdichter wird durch denMotor35 getrieben, dessen Geschwindigkeit durch
Stromimpulse in den Leitungen 35' geregelt werden kann. 36 ist das Programmscheibenglied
nebst Relais und 37 das Meßglied, welches die durch das Programmscheibenglied bestimmte
Luftmenge mißt und zum Bottich gelangen läßt.
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In sämtlichen Fällen kann die 1#erdichter-'vorrichtung aus einem oder
mehreren zusamnienwirkenden Verdichtern bestehen, von denen einer oder mehrere hinsichtlich
der Luftabgabe regelbar sind, wodurch die ganze Vorrichtung regelfähig wird.
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In Abb. q. werden die Kennlinien eines Turbokompressors gezeigt. Im
Diagramm stellt die Ordinatenachse H den Druck in Millimeter Wassersäule und die
Abszissenachse 0 die abgegebene Luftmenge in Kubikineter pro Minute dar.. Aus dem
Diagramm ergibt sich, daß bei einer verhältnismäßig unbeträchtlichen Abänderung
der Umdrehungszahl -von 370o auf 4000 Umdrehungen pro Minute bei konstantem Gegendruck
in dem zu belüftenden Bottich eine Veränderung der Luftmenge von q.o auf 75 cbm
pro Minute erreicht wird.
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Durch eine Tourenregelung von igoo bis 4000 Umdrehungen pro Minute
wird bei konstanter Luftmenge von 30 cbm pro Minute eine Druckveränderung
von 90o auf q.9oo mm Wassersäule erreicht, woraus .ersichtlich ist, daß mit verhältnismäßig
geringen Änderungen der Umdrehungszahl große Regelungen der Luftabgabe erhalten
werden und daß ein derartiges Aggregat eine besonders große Regelungsmöglichkeit
bei großer Empfindlichkeit besitzt, währgnd .ein Verdichter mit den Eigenschaften
des Kolbenverdichters seine abgegebene Luftmenge nur in direktem Verhältnis zur
Umdrehungszahl ändert.