DE965310C

DE965310C - Process for alcoholic refrigerated fermentation

Info

Publication number: DE965310C
Application number: DES39659A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Saller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-06-19
Filing date: 1954-06-20
Publication date: 1957-06-06

Description

Verfahren zur alkoholischen gekühlten Gärung Zur Lenkung der Gärung im Sinne einer möglichsthohenAlkoholausbeutehat manvorgeschlagen, Flüssigkeiten in Hochdrucktanks zu vergären, die dabei gebildete Kohlensäure zurückzuhalten und durch Regelung des Druckes der Kohlensäure im Tank den Gärverlauf zu lenken. Dieses Verfahren erfordert Tanks', die für mindestens 8 atü gebaut sind und zufolge ihrer Ausrüstung mit komplizierten Armaturen hohe Anschaffungskosten und sorgfältige Wartung bedingen.Process for alcoholic cooled fermentation To control the fermentation in terms of the highest possible alcohol yield, it has been proposed to ferment liquids in high pressure tanks, to hold back the carbonic acid formed and to control the fermentation process by regulating the pressure of the carbonic acid in the tank. This method requires tanks which are built for at least 8 atmospheres and, because they are equipped with complicated fittings, require high acquisition costs and careful maintenance.

In derselben Richtung liegt der Vorschlag, die Gärung durch Verwendung von den gewünschten Gasdruck regelnden Ventilen bei einem konstanten Überdruck an Gärgasen und gegebenenfalls auch unter Einhaltung einer konstanten Temperatur mittels von, Kontaktthermometern betätigtem Kühlwasserzulauf durchzuführen.In the same vein is the suggestion of using fermentation of the desired gas pressure regulating valves at a constant overpressure Fermentation gases and, if necessary, also while maintaining a constant temperature by means of by contact thermometers operated cooling water supply.

Man hat auch schon die Zusammensetzung der Gärgase, z. B. ihren Gehalt an C02 und an Sauerstoff, herangezogen, um beim Züchten von Hefe mit gleichzeitiger Erzeugung von Gärungsprodukten den Gärungsverlauf zu regeln.You also have the composition of the fermentation gases, z. B. their salary on C02 and on oxygen, used to grow yeast with simultaneous Production of fermentation products to regulate the fermentation process.

Die Erfindung geht andere Wege. Sie fußt auf der Erkenntnis, daß die Schwankungen der Menge der beim Gärprozeß entstehenden, aus dem Gärsubstrat entweichenden Kohlensäure einen den Verlauf des Gärprozesses charakterisierenden Faktor bilden und benutzt im Gegensatz zu- den bekannten Verfahren nicht die Zusammensetzung der Gärgase, sondern die Gärungsintensität und die Menge des im Verlaufe der Gärung entstehenden CO2 als Arheitsmittel (unmittelbar) bzw. als Impulsgeber (mittelbar) für die Auslösung oder Steuerung der den Gärvorgang beeinflussen-den Faktoren und/oder Maßnahmen.The invention goes other ways. It is based on the knowledge that the Fluctuations in the amount of the fermentation process produced and escaping from the fermentation substrate Carbonic acid is a factor that characterizes the fermentation process and, in contrast to the known processes, does not use the composition of the Fermentation gases, but the fermentation intensity and the amount of in the course CO2 produced by fermentation as a means of aridity (directly) or as a source of impetus (indirect) for triggering or controlling those influencing the fermentation process Factors and / or measures.

Als den Gärverlauf beeinflussende Faktoren und Maßnahmen im Sinne der Erfindung gelten vor allen die Temperatur des Gärsubstrates, aber auch der Zusatz bzw. die Auslösung von die Gärung verzögernden Stoffen bzw. Mitteln. Als gärungsverzögernde Stoffe können schwefelige Säure sowie andere bekannte gärungshemmende Stoffe verwendet werden. Als Maßnahme zur Verzö-erun-7 z5 der Gärung kommt auch noch die Einwirkung von Schwingungen spezifischer Frequenz, z. B. von elektromagnetischen und/oder mechanischen Schwingungen auf die gärende Flüssigkeit in Frage.Factors and measures influencing the course of fermentation in the context of the invention are primarily the temperature of the fermentation substrate, but also the addition or initiation of substances or agents that delay fermentation. Sulphurous acid and other known fermentation-inhibiting substances can be used as fermentation-retarding substances. As a measure to deferrers-to chan-7 z5 fermentation also be added the effect of vibrations of specific frequency, eg. B. of electromagnetic and / or mechanical vibrations on the fermenting liquid in question.

Die den Gärvorgang beeinflussenden Faktoren oder Maßnahmen können entweder nur in Ab- hängigkeit von den Schwankungen der Kohlensäureinenge ausgelöst werden, z. B. so, daß bei einer bestimmten Grenze des Menge#ndruckes der Kohlensäure die Zugabe von dosierten Mengen an gärungshemmenden Stoffen oder eine im voraus bestimmte Intensität und/oder Dauer von Schwingungen ausgelöst und damit zur Wirkung gebracht %verden, oder aber indem die Kühlung des Gärsubstrates in Abhängigkeit vom Mengendruck oder von den auftretenden Schwankungen der entstehenden Kohlensäuremenge gesteuert wird. Dabei kann die Beeinflussung der Kühlung z. B. durch Einschaltung des Kühlaggregates oder der Umlaufpumpe für die Kühlmittel, ferner durch Zu- bzw. Abschaltung von Kühlern im Gärsubstrat u. dgl. veranlaßt werden.The fermentation process the influencing factors or measures can either be triggered only in dependence on the fluctuations of Kohlensäureinenge such. B. so that at a certain limit of the amount # ndruckes of carbonic acid the addition of dosed amounts of fermentation-inhibiting substances or a predetermined intensity and / or duration of vibrations triggered and thus brought to effect% verden, or by cooling the Fermentation substrate is controlled depending on the volume pressure or the fluctuations in the amount of carbon dioxide produced. The influencing of the cooling z. B. by switching on the cooling unit or the circulation pump for the coolant, also by switching on or off coolers in the fermentation substrate and the like.

Tritt ein Stillstand der Gärung z. B, durch Überdosierung gärungshemmender Mittel ein, so kann die Gärung durch Zusatz von gärungsfördernden Mitteln oder durch Einleitung gärungsfördernder Maßnahmen wieder in Gang gekacht werden.If fermentation stops z. B, inhibits fermentation through overdosing A means, the fermentation can be done by adding or by fermentation-promoting agents The initiation of fermentation-promoting measures should be restarted.

Ein Abbild des Gärverlaufes kann man nur durch Feststellung der Zuckerabnahme, des Alkoholgehaltes oder der entstehenden, C 02-Menge erhalten, da alle drei Faktoren in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Ein gleichmäßiger Gärverlauf ist dann gegeben, wenn aus dem Gärbehälter dauernd die gleiche C 02-Menge entweicht. Nimmt die Gärinten#sität, damit in gleichem Maße die Kohlensäureentwicklung zu, so werden die auftretenden, geringen Drucksteigerungen mit Hilfe geeigneter Apparate, z. B. -mit Hilfe eines Rotameters oder einer Membrane, herangezogen, um die jeweils erwünschten,gärverlangsamendenFaktoren zur Wirkung zu bringen.An image of the fermentation process can only be obtained by ascertaining the decrease in sugar, the alcohol content or the resulting amount of C 02, as all three factors are related to one another. A uniform fermentation process is given when the same amount of C 02 continuously escapes from the fermentation tank. If the fermentation intensity increases, and so does the development of carbonic acid to the same extent, the slight increases in pressure that occur are reduced with the aid of suitable apparatus, e.g. B. -with the help of a rotameter or a membrane to bring the respectively desired, fermentation-retarding factors to effect.

Unter »gekühlter Gärung« sei im nachfolgenden die Regelung des Gärverlaufes durch Abführen von Wärme mittels einer Kühleinrichtung (z. B. einer in die Gärflüssigkeit ragenden, von einem Kühlmittel durchflossenen Kühlschlange) zu verstehen, wobei man in der Regel bestrebt ist, die je Zeiteinheit aus der gärenden Flüssigkeit entweichende Kohlensäuremenge konstant zu halten (vgl. Mitteilungen der Bundeslehr- und Versuchsanstalten für Wein- und Obstbau usw., Wien-Klosterneuburg, 1952, S.223ff.,undI953,S.6ff.-).In the following, “cooled fermentation” should be understood to mean the regulation of the fermentation process by removing heat by means of a cooling device (e.g. a cooling coil protruding into the fermentation liquid and through which a coolant flows), whereby the aim is generally to keep the amount of time per unit of time to keep the amount of carbon dioxide escaping from the fermenting liquid constant (see notifications from the federal teaching and research institutes for viticulture and fruit growing, etc., Vienna-Klosterneuburg, 1952, p.223ff., and I953, p.6ff.-).

Die Kühlung kann dabei eine Durchlaufkühlung sein, bei welcher das Gärsubstrat durch einen Durchlaufkühler und wieder zurück in den Behälter geleitet wird. Es kann aber auch eine indirekte oder direkte Behälterkühlung angewendet werden, z. B. eine Berieselung des Behälters von außen oder die Einwirkung von in den Behälter eingebauten oder für die Dauer der Gärung eingebrachten Kühlelementen (Kühlschlangen, Kühlplatten od. dgl.).The cooling can be throughflow cooling, in which the Fermentation substrate passed through a flow cooler and back into the container will. However, indirect or direct tank cooling can also be used, z. B. irrigation of the container from the outside or the action of in the container built-in cooling elements or cooling elements installed for the duration of fermentation (cooling coils, Cooling plates or the like).

Nach einer besonders vorteilhaften Modifikation des Verfahrens wird der zur Wirkung gebrachte Mengendruck der Gärgase unter einer Atmosphäre, vorzugsweise im Bereich von etwa o,2 bis 0,5 atü. gehalten, wodurch die Verwendung von Fässern möglich ist.According to a particularly advantageous modification of the method, the volume pressure of the fermentation gases brought into effect is below one atmosphere, preferably in the range from about 0.2 to 0.5 atmospheres. held, which allows the use of barrels.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit der Zeichnung und den Ansprüchen. Es zeigt Fig. i eine schematische Darstellung eine-#, Gärbehälters mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 und 3 die Verwendung einer Art Turbeine als Regeleinrichtung und Fig. 4 einen weiteren Vorschlag der Verwendung einer Meß-einrichtung.Further features of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments of devices for carrying out the method according to the invention in connection with the drawing and the claims. It shows Fig. I is a schematic representation of a- # fermenter with an inventive device, Fig. 2 and 3 the use of a type Turbeine as a control device, and FIG. 4 shows a further proposal of the use of a measuring device.

In Fig. i ist eine Einrichtung skizziert, bei welcher die Schwankungen des Mengendruckes als Arbeitsmittel für die Steuerung der Kühleinrichtung wirken. Mit i ist der Behält-er für die Gärflüssigkeit:2 bezeichnet, indem eine Kühlschlange 3 zur Regelung der Temperatur der Gärflüssigkeit angeordnet ist. Die Kühlflüssigkeit wird mittels der Pumpe 4 aus dem Kühlaggregat 5 gefördert und durchströmt vor dem Eintritt in die Schlange 3 die Leitung 6, in welche eine Regeleinrichtung 7 eingebaut ist. Der Behälter i ist mit einem Pfropfen 8 luftdicht verschlossen. Die aus der Gärflüssigkeit abgespaltene Kohlensäure sammelt sich im Behälter i im Raum 9 über der Flüssigkeit undwird überdieLeitungioderRegeleinrichtung7 zugeführt.In Fig. I a device is sketched in which the fluctuations in the volume pressure act as a working medium for controlling the cooling device. The container for the fermentation liquid: 2 is designated by i, in which a cooling coil 3 is arranged to regulate the temperature of the fermentation liquid. The cooling liquid is conveyed out of the cooling unit 5 by means of the pump 4 and flows through the line 6, in which a control device 7 is installed, before entering the coil 3. The container i is hermetically sealed with a plug 8. The carbon dioxide split off from the fermentation liquid collects in container i in space 9 above the liquid and is fed in via the line or control device 7.

Die Regeleinrichtung 7 besteht aus den beiden Zylindern ii und 12, in denen die durch eine Stange verbundenen Kolben 13 und 14 gleiten. Der Kolben 13 wirkt als eigentliches Regelorgan auf die an den Zylinder i i angeschlossene Kühlmittelleitung 6 und wird vom Kolben 14 gesteuert, der über die Leitung io, den Gasreiniger 15 und die Zuleitung 16 an den Druckraum 9 angeschlossen ist. Im Kolben sind ein oder mehrere durch Drosselorgane 2o regelbare Durchtrittsöffnungen 17 vorgesehen, die den Gärgasstrom im Zylinder 12 drosseln und dadurch auf den Kolben 14 einen bestimmten, -durch die durchströmende Gärgasmenge gegebenen Druck ausüben. Der Kolben 14 steht unter der Gegenwirkung einer Feder 18, die bei Druckschwankungen den Kolben 14 in seine eingestellte Ausgangsstellung bringt. Die Feder kann auch einstellbar angeordnet sein-, um unter Berücksichtigung des eingestellten Zylinderdruckes die Ausgangslage des Kolbens einhalten zu können. Die Gärgase treten aus dem Zylinder durch die nahe dem Boden desselben vorgesehenen öff nungen :21 ins- Freie. Der Kolben 14 kann gleichzeitig über ein GeStänge 22 die Leistung des Pumpenantriebsmotors den Schwankungen der erforderlichen Kühlmittelmengen anpassen.The control device 7 consists of the two cylinders ii and 12 in which the pistons 13 and 14, connected by a rod, slide. The piston 13 acts as the actual control element on the coolant line 6 connected to the cylinder ii and is controlled by the piston 14, which is connected to the pressure chamber 9 via the line io, the gas cleaner 15 and the supply line 16. In the piston there are provided one or more through openings 17 which can be regulated by throttle elements 2o and which throttle the fermentation gas flow in the cylinder 12 and thereby exert a certain pressure on the piston 14, given by the amount of fermentation gas flowing through. The piston 14 is under the counteraction of a spring 18 which brings the piston 14 into its set initial position in the event of pressure fluctuations. The spring can also be arranged to be adjustable in order to be able to maintain the initial position of the piston while taking into account the set cylinder pressure. The fermentation gases exit the cylinder through the openings provided near the bottom of the cylinder: 21 into the open air. At the same time, the piston 14 can adapt the output of the pump drive motor to the fluctuations in the required coolant quantities via a linkage 22.

Wenn die Menge der Gäxgase ansteigt, senkt sich der Kolben 14 unter Spannung der Feder 18 und mit ihm der Kolben 13, der die Leitung 6 freigibt, so daß Kühlmittel durch die Schlange 3 im Gärbehälter strömt. Sinkt die Menge der Gärgase, werden, die beiden Kolben durch die Feder gehoben, und der Kolben 13 sperrt die Kühlmittelleitung 6 ab.When the amount of Gäxgase increases, the piston 14 lowers under tension of the spring 18 and with it the piston 13, which releases the line 6 , so that coolant flows through the coil 3 in the fermentation tank. If the amount of fermentation gases falls, the two pistons are lifted by the spring, and the piston 13 blocks the coolant line 6 .

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Einrichtung erfolgt die Regel-ung des Gärprozesses durch den Abfluß der Gärgase über eine kleine Strahlturbine 25. Die Gärgase werden aus dem Druckraum 9 des Behälters i durch die Leitung 16 der Düse 2-6 zugefüh,rt, setzen den Rotor -27 der Turbine 25 in Drehung und strömen bei 28 ab. Mit der Turbine 25 ist ein kleiner elektrischer Generator 20 gekUppelt. Entsprechend den Schwankungen der Gärgasmenge ändert sich die Drehzahl des Rotors 2,7 und damit die Spannung des vom Generator 29 gelieferten Stromes. Die Spannungsschwankungen werden zur Regelung des Gärprozesses benutzt, z. B. durch Steuerung des die Pumpe 4 antreibenden Rotors.In the device shown in FIGS. 2 and 3 , the fermentation process is regulated by the outflow of the fermentation gases via a small jet turbine 25. The fermentation gases are supplied from the pressure chamber 9 of the container i through the line 16 to the nozzle 2-6 , rt, set the rotor -27 of the turbine 25 in rotation and flow off at 28. A small electrical generator 20 is coupled to the turbine 25. The speed of the rotor 2, 7 and thus the voltage of the current supplied by the generator 29 change in accordance with the fluctuations in the amount of fermentation gas. The voltage fluctuations are used to regulate the fermentation process, e.g. B. by controlling the pump 4 driving rotor.

Auch gemäß Fig.4 erfolgt die Regelung des Gärprozesses durch den Mengendruck der Gärgase mittelbar. Die Einrichtung ist auf dem Prinzip des Rotamessers von Küppers aufgebaut. Die aus dem Druckraum 9 des Gasbehälters bei 31 in das Gefäß 3:2 einströmenden Gärgase heben entsprechend der jeweiligen zuströmenden Gärgasine#nge den Schwimmür 33, der über ein Gestänge 34 ein nicht dargestelltes elektrisches Relais oder einen Servomotor zur Regelung des Gärprozesses entsprechend den Menge#nschwankungen betätigt.According to FIG. 4, too, the fermentation process is regulated indirectly through the volume pressure of the fermentation gases. The facility is based on the principle of the Küppers Rota knife. The from the pressure chamber 9 of the gas container at 31 in the vessel 3: 2 inflowing fermentation gases lift corresponding to the j eweiligen inflowing Gärgasine # nge the Schwimmür 33 which via a rod 34, an unillustrated electrical relay or a servo motor for controlling the fermentation process in accordance with the amount # fluctuations actuated.

Claims

PATENT CLAIMS- i. Process for alcoholic cooled fermentation, using the fermentation gases to regulate the fermentation process, characterized in that the amount of carbonic acid produced in the fermentation tank is used as a working or impulse means for controlling or triggering the fermentation process influencing factors and / or measures.

2. The method according to claim i, characterized in that the fluctuations in the amount of carbon dioxide occurring in a measuring device control a device that brings about changes in the temperature in the fermentation container -> ehält z. B. by regulating a cooling device associated with the fermentation tank. 3. The method according to claim i and / or 2, characterized in that the fluctuations in the amount of carbonic acid control metering devices for adding fermentation-inhibiting agents. 4. The method according to claim i and following, characterized in that the applied volume pressure of the fermentation gases is kept under one atmosphere, preferably in the range of about 0.2 to 0.5 atmospheres. 862 590, 917 1:22; French patent specification No. 1 027 808.