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Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Gärungsalkohol aus der
bei der Gärung anfallenden Kohlensäure ' Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Abscheidung von Gärungsalkohol aus der bei der Gärung 'anfallenden
Kohlensäure.
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Es ist bekannt, die bei der alkoholischen Gärung auftretende. Kohlensäure
zur Abscheidung des von ihr in gasförmigem Zustand aus der Maische mitgerissenen
Alkohols mit Wasser in einem gesonderten Absorptionsgefäß zu waschen und dann das
alkoholhaltige Waschwasser zusammen mit der ausgegorenen Maische der Destillation
zwecks Gewinnung des im Waschwasser absorbierten Alkohols zu unterwerfen. Es wurde
bisher von der Fachwelt in den allermeisten Fällen als notwendig angesehen, zwecks
Erreichung einer einigermaßen angemessenen Ausbeute an Alkohol aus dem Waschwasser,
jedem Gärkessel eine eigene Kohlensäurewäsche zuzuordnen.
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Im praktischen Betrieb weist das zur Destillation kommende Waschwasser
solcher Kohlensäurewäschen im Höchstfalle etwa 2,5 °/a Alkohol auf. Eine weitere
Anreicherung des Waschwassers an Alkohol tritt deswegen nicht auf, weil durch das
gesamte Waschwasser die gesamte bei der Gärung
auftretende Gasmenge
hindurchgeleitet wird, und dadurch höhere Alkoholgehalte wieder ausgelüftet werden.
Dies bedingt, daß ziemlich große Anteile des in der sich entwickelnden Kohlensäure
enthaltenen Alkohols durch die Wäsche nicht erfaßt werden und so für die Gewinnung
verlorengehen.
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Bei den bekannten Kohlensäurewäschen werden etwa bei einem Ansatz
von 5ooo 1 normaler Maische im Höchstfalle q. bis 5 1 Weingeist (auf ioo °/o berechnet)
gewonnen.
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Ein häufigerer Wechsel des Waschwassers in den Kohlensäurewaschapparaten,
durch den gegebenenfalls etwas mehr Alkohol aus der Gärungskohlensäure gewonnen
werden könnte, wird von der Praxis abgelehnt, da die Waschwasser der Maische zugesetzt
werden und dadurch die nach der Destillation übrigbleibende Schlempe zu sehr verdünnen
würden, was letztere für eine anschließende Verwertung minderwertiger machen würde.
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Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik unterscheidet sich nun
das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß die in verschiedenen Stufen der Gärung
entstehenden gasförmigen Gärungsprodukte getrennt derart in Einzelabschnitte des
zweckmäßig als vom Waschwasser von oben nach unten durchflossenen Waschturms ausgebildeten
Absorptionsgefäßes eingeleitet werden, daß die Gase des jeweils folgenden Stadiums
der fortschreitenden Gärung immer in einen eine Stufe tiefer gelegenen Abschnitt
des Waschturms strömen.
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Die Gärung kann in beliebigen Stufenzahlen durchgeführt-werden.
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Vorteilhaft wird das Verfahren so ausgeübt, daß die bei der Vor-,
Haupt- und Nachgärung entstehenden Gase derart in den Waschturm eingeführt werden,
daß die Gase der Vorgärung nur im obersten Abschnitt des Waschturms dem Waschwasser
ausgesetzt werden, die Gase der Hauptgärung in den mittleren Abschnitt eintreten
und nur die Gase der Nachgärung alle drei Abschnitte des Turms durchstreichen.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird die Gärung in beliebig
vielen, mindestens drei Gärkesseln so angesetzt, daß zur gleichen .Zeit mindestens
je ein Kessel sich in der Vor-, Haupt-und Nachgärung befindet und die gasförmigen
Gärungsprodukte der Kessel gleichzeitig in die für die verschiedenen Gärungsstufen
vorgesehenen Abschnitte des Waschturms geleitet werden.
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Durch die erfindungsgemäße Steuerung der Absorption des Alkohols durch
das Waschwasser wird erreicht, daß nur die geringe Gasmenge der Nachgärung die sich
im unteren Teil des Waschturms befindliche, mit Alkohol stark angereicherte Waschflüssigkeit
.durchströmt. Die größte Menge der Gase kommt mit dem mit Alkohol angereicherten
Waschwasser gar nicht in Berührung, so daß eine Wiederauslüftung des bereits vom
Waschwasser absorbierten Alkohols durch diese Gase nicht eintreten kann.
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Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
daher darin, daß die ,Menge des aus der Gärungskohlensäure abgeschiedenen Weingeistes
auf etwa das Zwei- bis Dreifache der bisherigen Ausbeute gesteigert. wird, und zwar
können bei einem Ansatz von 5000 1 normaler Maische mit dem neuen Verfahren
7 bis io 1 iooo/oiger Weingeist aus der Gärungskohlensäure gewonnen werden.
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Gegenüber den oben beschriebenen bekannten Kohlensäurewäschen hat
das neue Verfahren weiterhin den Vorzug, daß man für mehrere Gärkessel nur ein Absorptionsgefäß
benötigt und daß dieses Absorptionsgefäß im Höchstfalle ein Drittel bis einhalb
der üblichen Waschwassermenge benötigt, die sonst für bekannte Kohlensäurewäschen
von Gärkesseln notwendig wären, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet
werden.
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Hat man beispielsweise bei einem Ansatz von Sooo 1 normaler Maische
in einer üblichen bekannten Kohlensäurewäsche 250 1 Waschwasser benötigt,
so benötigt man jetzt für den gleichen Ansatz nur etwa ioo bis iao 1 Waschwasser.
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Es wird also an Anschaffungs- und Unterhaltungskosten der Vorrichtung
weitgehend gespart, und es wird die gefürchtete Verdünnung der Schlempe durch das
Waschwasser weitgehend herabgesetzt.
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.Um die Absorption des Alkohols zu verbessern, hat es sich
als vorteilhaft erwiesen, die am Waschturm verwendeten Glockenböden mit mehreren,
beispielsweise fünf Glocken oder mehr zu versehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann durch mindestens drei einem
erfindungsgemäßen Waschturm zugeordnete Gärkessel gekennzeichnet sein.
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Man kann die Anordnung auch so treffen, daß die Gärkessel über einen
Flüssigkeitsverschluß mit einem Zwischenbehälter in Verbindung stehen, dessen Inhalt
in einen der Gärkessel zurückgeleitet werden kann.
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Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß bei einer eventuell auftretenden
Schaumgärung die verschäumte Maische nicht v erlorengeht, sondern sich in diesem
Zwischengefäß fängt und nach Beendigung der Schaumgärung von diesem Gefäß wieder
zur Fortsetzung einer normalen Gärung in den entsprechenden Gärkessel zurückgeleitet
werden kann.
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Man kann auch den oberen-Teil des Waschturms über einen höher gelegenen
Teil der Vorrichtung mit diesem Zwischenbehälter verbinden, wodurch, wenn in den
Waschturm verschäumte Maische eintritt, diese über dieses Rohr ebenfalls in den
Zwischenbehälter geleitet wird, von wo aus sie dann ebenfalls in einen Gärkessel
zurückgeführt werden kann.
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Um ein kontinuierliches Arbeiten der erfindungsgemäßen Kohlensäurewäschen
zu ermöglichen, kann jeder der zu der Vorrichtung gehörenden Gärkessel mit jedem
Abschnitt des Waschturms durch eine Leitung verbunden sein, wobei jede dieser Leitungen
durch einen Absperrhahn geöffnet oder geschlossen werden kann, je nachdem mit welchem
Abschnitt des Turms der Gärkessel in Verbindung gesetzt werden soll.
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Für eine Batterie von drei Gärkesseln von je Sooo 1 Fassungsvermögen
hat sich beispielsweise
ein Turm von etwa 1700 mm Höhe und
500 mm lichte Weite als zweckmäßig erwiesen, der in seinen sämtlichen Abschnitten
je zwei mit mehreren Glocken versehene Böden aufweist.
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Die Zahl der Abschnitte in der Unterteilung des Turms ist an sich
beliebig, es können weniger oder mehr als drei Abschnitte im Turm vorgesehen sein
sowie weniger oder mehr als drei Gärkessel einem Waschturm zugeordnet werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Die Kohlensäurewaschvorrichtung besteht aus dem Waschturm 1, der in
drei Abschnitte I, II, III eingeteilt ist.' Im Innern des Turms sind Glockenböden
2 eingezogen.
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Das frische Waschwasser tritt durch die Leitung 6 über einen Absperrhahn
7 oben in den Turm ein und tritt unten durch, die Leitung 8 in ein Auffanggefäß
9 wieder aus.
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Das Abflußrohr 8 wird so hochgeleitet, daß eine bestimmte Flüssigkeitshöhe
im unteren Teil des Waschturms erhalten bleibt, welche aus der -Steigungshöhe der
Leitung 8 und dem Gasdruck im Innern des Waschturms resultiert.
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Dem Waschturm sind drei Gärkessel 1o, 11, 12 zugeordnet, welche durch
Leitungen 13, 14, 15 mit den drei Abschnitten I, 1I, III des Waschturms in der zeichnerisch
veranschaulichten Form in Verbindung stehen.
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Die Leitung 13 kann durch die Absperrhähne 16, 17, 18, die Leitung
14 durch die Absperrhähne 19, 20, 21 und die Leitung 15 durch die Absperrhähne 22,
23, 24 wunschgemäß mit einer der Zuleitungen zu den Turmabschnitten verbunden werden,
dergestalt, daß je nach dem Zustand der Gärung des Kesselinhalts die entsprechende
Leitung auf den entsprechenden Abschnitt des Turms geschaltet wird.
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Die Leitungen 13, 14, 15 setzen sich in Steigrohre 25, 26, 27 fort,
die jeweils durch einen Wassersack 28, 29, 3o abgeschlossen sind.
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Die Wassersäcke haben die Aufgabe, falls aus Unachtsamkeit des Bedienungspersonals
versehentlich sämtliche drei Absperrhähne der Leitungen 13, 14 oder 15 geschlossen
werden, die Gärkessel vor der Zerstörung durch Überdruck zu schützen.
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Um die Wassersäcke aufzufüllen, sind Auffüllbecher 31, 32 und 33 angebracht,
oder es sind entsprechende Leitungsanschlüsse vorgesehen.
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Das Verfahren geht nun wie folgt vor sich: Der Kessel 1o befindet
sich im Zustand der Angärung. Durch Schließung der Hähne 17 und 18 und Öffnung des
Hahnes 16 wird die in dieser Stufe anfallende Kohlensäure dem obersten Abschnitt
I des Waschturms i zugeführt. Da während dieses Gärungsstadiums nur geringe Alkoholmengen
mitgeführt werden, genügt die geringe Wäsche in diesem Abschnitt, in den ja von
oben dauernd Frischwasser nachfließt.
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Der Kessel i 1 befindet sich im Stadium der Hauptgärung. Seine Leitung
14 ist durch Schließen der Hähne 19 und 21 und- Öffnen >des Hahnes 2o mit dem mittleren
Abschnitt II des Waschturms verbunden. Hier geschieht die Hauptwäsche, und zu diesem
Zweck können in diesem Abschnitt mehr Böden als in den anderen Abteilungen vorhanden
sein. Das bereits in dem Abschnitt I leicht mit Spiritus angereicherte Waschwasser
wird nun in diesem Abschnitt durch die stark spiritushaltigen Gase weiter angereichert.
Wenn die Gase aus dem mittleren Abschnitt II des Waschturms treten, haben sie ihren
Hauptanteil an Alkohol bereits abgegeben und durchströmen jetzt noch den oberen
Abschnitt, um dort ihre- restlichen Spuren Alkohol noch an das Frischwasser abzugeben,
worauf sie dann durch das oben am Waschturm befindliche Austrittsrohr *34 ins Freie
oder zu anderweitiger Verwendung abströmen.
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Der Kessel 12 befindet sich im Zustand der Nachgärung. Seine Leitung
15 ist daher durch Schließen der Hähne 22, 23 und Öffnen des Hahnes 24 mit dem untersten
Abschnitt des Waschturms verbunden. Die in diesem Stadium der Gärung anfallenden
Gärungsgase, die stark alkoholhaltig sind, durchströmen nun sämtliche Abschnitte
des Waschturms und geben im Verlaufe dieser Wäsche ihren gesamten Alkoholgehalt
ab.
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Das Austrittsrohr 34 wird zweckmäßig so geführt, daß es einen Höhenabstand
von mindestens 50o bis 80o mm gegenüber der Höhe der Wassersäcke 28, 29, 3o hat.
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Der oberhalb der Wassersäcke befindliche Teil der Leitungen 25, 26,
27 wird in eine Sammelleitung 35 geführt, in die auch die Leitung 34 einmündet.
Diese Sammelleitung 35 tritt in ein Zwischengefäß 36, welches beispielsweise looo
1 faßt, ein, und von dort aus ist eine Verbindung ins Freie oder zu weiteren Verwendungsstellen
der Kohlensäure vorhanden.
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Dieser Zwischenbehälter 36 hat die Aufgabe, daß, sofern einmal eine
Schaumgärung in den Gärkesseln oder im Waschturm eintritt, die Maische nicht verlorengeht,
sondern von dem Zwischenbehälter 36 über den Absperrhahn 37 durch eine Leitung 38
in einen Gärkessel, im gezeichneten Fall Kessel 1o, zurückgeleitet werden kann.
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Man kann zwischen den --inzelnen Böden des Waschturms Reinigungsluken
vorsehen, die ein schnelles Reinigen des Turms ermöglichen, falls dieser einmal
durch eine eingetretene Schaumgärung verschmutzt werden sollte, Nach Beendigung
der Vorgärung wird der Kessel 1o durch Öffnen des Hahnes 17 und Schließen der Hähne
16 und i8 mit dem mittleren Abschnitt 11 des Waschturms verbunden.
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Wenn der Kessel 11 die Hauptgärung beendet hat, schaltet man ihn durch
Öffnen des Hahnes 21 und Schließen der Hähne 19 und 2o auf den Abschnitt III des
Waschturms. Die dort gegorene Maische wird nach Beendigung der Nachgärung aus dem
Kessel 12 abgelassen, und dieser Kesbel wird zweckmäßig mit dem Waschwasser aus
dem Behälter 9 nachgewaschen.
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Anschließend wird dann der Kessel 12 zu einer neuen Gärung anges-tzt
und durch Schließen der Hähne 23 und 24 und Öffnen des Hahnes 22 beim
Einsetzen
der Vorgärung mit dem Abschnitt I des Waschturms in Verbindung gesetzt.