DK2464717T3 - Indretning og fremgangsmåde til fermentering - Google Patents

Description

Beskrivelse [0001] Den foreliggende opfindelse angår en tank til fermentering. Tanken omfatter mindst en påfyldningsledning til tilførsel af en frisk væske og mindst en aftapningsledning til udledning af en i det mindste delvis fermenteret væske.

[0002] Opfindelsen angår endvidere en indretning til fermentering. Indretningen omfatter et flertrinet arrangement af to eller flere indbyrdes i en kaskade koblede tanke til fermentering.

[0003] Desuden angår opfindelsen en fremgangsmåde til kontinuerlig eller semi-kontinuerlig fermentering af væske inde i mindst en tank til fermentering.

[0004] Der kendes allerede talrige forskellige fremgangsmåder og indretninger til fermentering af væsker (substrat), som overvejende anvendes til levnedsmiddelfremstilling, og som delvis blev dannet ved modifikation af traditionelle fermenteringsbeholdere med ind- og/eller ombygninger. DE 24 36 793 A1 åbenbarer eksempelvis en indretning til aerob fermentering af et substrat med mikroorganismer, hvor et nedadtil og for oven åbent lederør med en cylindrisk kappe er anbragt koaksialt i en fermenteringsbeholder. Uden for fermenteringsbeholderen befinder der sig en cirkulationspumpe med tilhørende ledninger, som føder væsken, som skal indføres i fermenteringsbeholderen, og/eller væsken, som findes i fermenteringsbeholderen, under tryk. For en kontinuerlig drift kan der også tilføres frisk næringsmedium eller kredsløbsfiltrat og substrat ved hjælp af en dyse eller ved hjælp af en yderligere ledning, som fører ind i fermenteringsbeholderen, mens en del af fermenteringsslammet trækkes ud af fermenteringsbeholderen direkte eller via en forgrening i cirkulationspumpens trykledning. Den her beskrevne kendte teknik angiver ingen muligheder for at udskille sedimenterende stoffer, fordi der her tilstræbes en homogen blanding af beholderindholdet. Til dette formål er en bestandig drift af en cirkulationspumpe ufravigelig (= tvangscirkulation).

[0005] Fra DE 38 10 843 A1 kendes et impulsdrev til fuldt blandede bioreaktorer ifølge sløjfeprincippet. Også her befinder der sig et opadtil og for neden åbent lederør inde i fermenteringsbeholderen, som tjener til blanding af tankindholdet. Ved hjælp af en i lederørets midterakse anbragt dyse skal her indstilles en cirkulation af et i reaktorbeholderen indført substrat. Bioreaktorens reaktorlegeme udviser ligeledes en cylindrisk kappe. Det på begge sider åbne lederør strækker sig over ca. 80% af den udnyttelige reaktorhøjde til hen til en sibund og er i midten, dvs. med samme øvre og nedre afstand centrisk, fikseret i reaktorlegemet. I dette midterste område af reaktoren sker en sløjfeformet cirkulation. Over sibunden befinder der sig desuden en horisontalt forløbende udløbsstuds, mens en horisontalt forløbende tilløbsstuds til substratet, som skal omdannes, under sibunden fører ind i kredsløbets nedadgående strøm. Den ønskede cirkulation af reaktorindholdet sker her med driften af impulsdrevet (= tvangsstrømning).

[0006] DE 34 29 355 A1 åbenbarer endelig en indretning og en fremgangsmåde til gennemførelse af fremgangsmådetekniske grundoperationer og biokemiske reaktioner i flydende eller gas-flydende systemer med kaskader bestående af flere i en lukket reaktor forekommende, bag hinanden koblede kamre, hvor gas og/eller andre specifikt lettere stoffer stiger op i delområder af kamrene og derved i andre delområder af kamrene fremkalder en nedad rettet strømning af væsken, som fører til fri eller styrede cirkulationsstrømninger af væsken i kamrene, i hvilke også fint dispergerede andre stoffer kan deltage. Ved hjælp af disse strømninger skal der ligeledes opnås en bedre blanding af reaktorindholdet inde i de enkelte kamre.

[0007] Patentskriftet DE 656 361 A åbenbareren gæringsindretning, som omfatter et gæringskar og et stigrør. I et nedre område af stigroret indføres der trykluft. Stigrøret indsnævres fra neden og opad. Som følge af indsnævringen øges stig-hastigheden i stigrøret. Også her tilstræbes en fuldstændig blanding af de enkelte reaktortrin, og partiklerne og organismerne forbliver i systemet. Ved hjælp af den nødvendige tryklufttilførsel opnås en tvangsgennemstrømning.

[0008] Den tyske patentansøgning DE 37 27 236 A1 åbenbarer en fastleje-cirkulationsreaktor. Reaktorbeholderen omfatter en beholderbund og et centralt rørsystem. Ringrummet mellem rørsystemet og beholderkappen er forsynet med en bærermaterialeisolering. Man opnår følgelig en høj koncentration af biomassen i bærermaterialet, som er porøst. Også her sker der en tvangsgennemstrømning.

[0009] Den tyske patentansøgning DE 36 03 792 A1 åbenbarer en flertrinet reaktor til stofomdannelse. I et nedre område af reaktoren tilføres væsken tangentielt, således at der opstår en god kontakt med katalysatorerne. Ved hjælp af overstrømningskanaler ledes væsken til de næste trin, hvis bunde ligeledes er udformet tragtformet. Efter at sidste trin er nået, trækkes væsken ud.

[0010] Det er formålet med den i patentet GB 1515221 beskrevne fremgangsmåde at holde gasser, som på grund af deres massefylde normalt stiger op i væsker, svævende længst muligt ved hjælp af en modstrømsproces for således at sikre en god gasopløsning. Derved sker væske-/gastilsætningen ved hjælp af mekanisk indsats via pumper (= tvangsstrømning). GB 1515221 tjener derved ikke til fermentering, hvor der normalt opstår gasser. Den internationale patentansøgning WO 86/07604 beskriver reaktortyper, som er udført på en sådan måde, at det resulterer i en tvangscirkulation af fermentatet på grund af indføringen af en gas i et nedre tankområde. I den forbindelse findes der i reaktorerne, i hvilke der på grund af gasindføringen hersker en turbulent strømning, sedimenteringszoner, hvori organismer kan aflejre sig, således at disse bliver længe i systemet. En fjernelse af organismerne i bestemte intervaller er imidlertid af stor vigtighed, da der ellers kan opstå mutationer, som eventuelt fører til stærke sensoriske og kemisk-fysiske forandringer.

[0011] US patent 5,654,197 beskriver rørekedelreaktorer, som drives kontinuerligt. For at sikre en tilbageholdelse af organismerne (hhv. bærermaterialerne, hvorpå organismerne er fikseret) i systemet er der tilvejebragt sedimenteringszoner. Disse er delvis udført således, at et aftapningsrør, som indsnævres, dykker ned i væsken. Også her skal de i fermentatet indeholdte organismer efterlades længst muligt og fuldstændigt i hver reaktor. Følgelig tilvejebringes der sedimenteringszoner, hvori der sker en udskillelse, idet de sedimenterede organismer igen kommer ind i den turbulente tvangscirkulation (impliceret ved omrøringen.) [0012] Det tyske offentliggørelsesskrift DE 26 03 769 A1 åbenbarer en aerob fermentering ifølge det ovenfor forskrevne sløjfereaktorprincip (jf. DE 24 36 793), hvor her det opadtil og for neden åbne strømningslederør er udformet som varmeveksler.

[0013] I WO 2007/087794 A1 beskrives en indretning til frembringelse af biogas, som udviser en bioreaktor, som omfatter et påfyldningskammer og en tilbageløbskanal til udledning af organiske stoffer fra bioreaktoren.

[0014] Den skematiske afbildning på fig. 1 viser først en fra teknikken stade kendt fremgangsmåderækkefølge af en klassisk partivis fermentering med ølfremstilling som eksempel. Vist er her de efter hinanden følgende procestrin ved hjælp af seks fremgangsmådestadier A til F. I et første fremgangsmådetrin A ledes et med organismer (gær) tilsat substrat 10 (basisfermentat: ølurt; væske) nedefra ind i en tank 12. Da tankene 12 til fermenteringen for det meste har store voluminer, varer påfyldningen af moderne stortanke for det meste flere timer. Den første del af gæringen betegnes ofte som hovedgæringen. I dette tidsrum, som ved ølfermentering for det meste varer flere dage, omdannes hhv. stofveksles den største del af substratet 10. Til at udlede den ved gæringen opstående varme og målrettet temperere tankindholdet er tankene 12 for det meste udstyret med forskellige kølezoner 16. Som følge af tempereringen via kølezonerne 16 opstår der konvektionsstrømninger 18 indvendigt i tankene, som det er antydet forenklet i procestrinene B, C og D. Som vist synker fermentatet 10 ved hovedgæringen B og C først tendentielt ned på den kølede væg 19 i tanken 12, da koldere medier op til en vis grad har en højere massefylde. Samtidigt sedimenterer partikler og/eller organismer og samler sig ved en konusspids 20, som er udformet på tankbunden i et nedre område 12u. Fordi kølingen sker udefra, for det meste via de pågældende kølezoner 16, hersker der hen mod tankens 12 midterakse 11 højere temperaturer, således at der tendentielt opstår en naturlig nedefra og opad opstigende kernestrøm af den varmere væske; jf. procestrin B og C, under hensyntagen til vands massefyldeanomali. Efter at en ønsket substratomdannelse er sket, køles tankindholdet for det meste mere intensivt, således at den/de i væsken indeholdte gær og partikler synker forstærket ned i det nedre område 12u af tanken 12. I tilslutning hertil udtrækkes den i konusspidsen 20 sedimenterede gær 22 forsigtigt, viderebehandles som inokulat 14 eller kasseres (henvisningstal 8). Det resterende tankindhold efterlades derefter enten i den samme tank 12 til modning og lagring eller pumpes ind i specielle modnings- og lageringtanke. Fremgangsmådebeskrivelsen (såkaldt enkelttanks-, totanks- eller tretanksfremgangsmåde) orienterer sig derved ved antallet af de til gæringen anvendte tanke 12. Under modningen og lagringen afkøles tankindholdet for det meste til meget lave temperaturer for at opnå yderligere udfældninger og ønskede kemisk-fysiske reaktioner. Fordi koldmodning og lagring ofte sker ved temperaturer, som ligger under den for væsken største massefylde, kan strømningsretningen inde i tanken 12 vende sig under denne proces; jf. procesbillede D under hensyntagen til vands massefyldeanomali. Følgelig synker de tætteste, men ikke nødvendigvis de koldeste væskepakker nedad. Selvom væsken afkøles stærkere ved tankens 12 væg 19 (f.eks. til -2QC), stiger den koldere, men dog mindre tætte væske nu tendentielt opad ved væggen 19. I den mindre kolde tankmidte om midteraksen 11 øges væskens massefylde, og kernestrømmen strømmer tendentielt oppefra og nedad. I den forbindelse skal der altid tages højde for, at i substratet indeholdte stoffer omdannes under den fremadskridende fermentering. Disse stoffer, såsom eksempelvis sukker, kulstofdioxid og alkohol, påvirker strømningssystemet yderligere, da der kan opstå massefyldeforskydninger. Efter at modnings- hhv. lagringsprocessen er afsluttet, følger den flere timer lange tanktømning, som er vist på procesbillede E. I tilslutning dertil underkastes tankene 12 hver især et flere timers rengøringsinterval F, inden de står klar til den næste fermentering. Da der under den alkoholiske gæring også opstår fermenteringsgas (i dette tilfælde kulstofdioxid), er tankene 12 for det meste udstyret med armaturer, som muliggør en indstilling af trykket og udleder den overskydende gas. I moderne virksomheder opfanges den under gæringen opståede gas og bearbejdes og genanvendes på passende måde afhængigt af renhedsgrad. Som det bliver tydeligt af afbildningen af de efter hinanden følgende procestrin A - F, indtager den egentlige gæringsproces kun en del af den samlede tankbeslaglægningstid, som skal bruges, da påfyldningen, tømningen og rengøringen af tankene 12 ligeledes har et relativt stort tidsbehov, nemlig i hvert enkelt tilfælde flere timer. Dette tidsforbrug øges yderligere ved flertankprocesser (to- eller tretankprocesser), hvori hovedgæringen, modningen og/eller lagringen sker i forskellige tanke 12. Så snart disse tider udgør en for stor andel af den samlede tankbeslaglægning, reduceres procesøkonomien og dermed rentabiliteten ved fermenteringsprocessen drastisk. Selvom disse stilstands- og rengøringstider ved ølfremstilling udgør en forholdsmæssig lille andel målt mod den samlede gæringsproces, som for det meste varer flere uger, er dette ikke tilfældet ved anderledes fermenteringer. Således sker gæringen af mange produkter (også af drikkevarer) normalt inden for en meget kort tid på mindre end 36 timer. Ofte bortfalder derved procestrinet med modning og lagring. I disse tilfælde er der da behov for tilsvarende flere tanke 12, da en høj andel af de til rådighed stående tanke 12 uafbrudt fyldes, tømmes og/eller rengøres og derfor ikke står til rådighed til den egentlige fermentering. Derved øges svarende hertil ikke kun investeringsomkostningerne, men også kravene til påfyldnings- og tømningspumperne samt til rengøringsanlægget og andre apparater og armaturer.

[0015] Ved andre gæringsprocesser, såsom eksempelvis ved bioethanolfremstilling, mælkesyrefremstilling og ved industriel eddikeproduktion, foretrækkes hhv. tilstræbes derfor kontinuerlige fremgangsmåder. For tiden eksisterer der hertil forskellige fremgangsmådevarianter med tilsvarende anlægskomponenter, som normalt er relativt komplekse og dermed også omkostningskrævende i anskaffelse, i drift så vel som også i vedligeholdelse og istandsættelse. Fordi mange af disse hurtiggæringsprodukter imidlertid først udvikles som såkaldte rand- eller bi produkter i bestående virksomheder, anvender man ofte stadig den mere urentable, traditionelle gæringsfremgangsmåde svarende til fig. 1. Drikkevareindustrien er et eksempel derpå. Dér fremstilles med den bestående anlægsteknik stadigt hyppigere alternativt gærede produkter, såsom de såkaldte biolimonader eller den såkaldte kwas, som kun gennemløber en kort fermentering.

[0016] Det er et formål med opfindelsen at skabe en indretning til fermentering bestående af et flertrinet arrangement af to eller flere indbyrdes koblede tanke til fermentering af en væske til fremstilling af en drikkevare, som reducerer eller undgår de i teknikkens stade forekommende ulemper og forbedrer rentabiliteten og evt. udbyttet samt kvaliteten af de med det flertrinede arrangement fremstillede produkter.

[0017] Det ovenfor nævnte formål opfyldes med en indretning til fermentering, som består af et flertrinet arrangement af tanke til fermentering, som omfatter kendetegnene i krav 1.

[0018] Et yderligere formål med opfindelsen består i at stille en i det mindste afsnitsvis kontinuerlig eller semikontinuerlig gennemførlig fermenteringsfremgangsmåde til rådighed.

[0019] Dette formål opfyldes med en fremgangsmåde til kontinuerlig eller semikontinuerlig fremstilling af væsker til fremstilling af drikkevarer inde i indretningen ifølge opfindelsen, som omfatter kendetegnene i krav 9.

[0020] Kendetegn ved fordelagtige videreudviklinger af det flertrinede arrangement i indretningen til fermentering eller af fremgangsmåden til kontinuerlig eller semikontinuerlig fermentering fremgår af de tilsvarende afhængige krav.

[0021] En her beskrevet tank til fermentering udviser mindst en påfyldningsledning til fortrinsvis kontinuerlig tilførsel af væske og mindst en aftapningsledning til for- trinsvis kontinuerlig udledning af med fordel delvis fermenteret væske, hvor en af ledningerne har tilknyttet et lederør, som befinder sig i tanken til fermentering. Tanken til fermentering kan tempereres. Endvidere bør der være tilvejebragt en tilsvarende udløbsledning til udledning af sedimenterede partikler, stoffer og/eller organismer. Beskrevet er et lederør, som forløber inde i tanken til fermentering, og hvortil aftapningsledningen kan være knyttet. Lederøret er åbent hen mod undersiden. Lederøret tjener til styring og/eller beroligelse af de i den pågældende tank værende væsker, da det kan fremkalde en defineret strømning inde i tanken til fermentering. Desuden tjener det ved behov som udskillelsesstøtte for partikler, stoffer og/eller organismer.

[0022] Lederøret kan være udstyret med en eller flere varme- hhv. kølezoner og/eller yderligere indbygningselementer eller udvidelser. Fortrinsvis omfatter lederøret et cylindrisk eller let tragtformet rørafsnit, som indsnævres hen mod aftapningsledningen og udvider sig mod undersiden af tanken til fermentering. Ifølge et eksempel er påfyldningsledningen samt aftapningsledningen anbragt på et lignende niveau i et øvre område af tanken. I den forbindelse er påfyldningsledningen valgfrit anbragt med hensyn til tankens indervæg på en sådan måde, at der dannes en tangentielt orienteret strømning af væsken i tanken. Påfyldningsledningen bør fortrinsvis udmunde under det tilstræbte fyldningsniveau. Valgfrit kan påfyldningen og/eller tømningen imidlertid også ske via påfyldningsledningen og/eller aftapningsledningen i forskellige højdeområder af lederøret og/eller tanken.

[0023] Typisk udviser en sådan tank til fermentering i et nedre beholderområde (bund) en udløbsledning. Denne er for det første vigtig for kontinuerligt eller partivis at kunne trække organismerne/partiklerne ud. Udløbsledningen er desuden også nødvendig til rengøringen, da det ellers er vanskeligt at trække rengøringsvæsken ud af tankene, hvormed det også ville være vanskeligt at tømme tanken fuldstændigt. Udløbsledningen kan fortrinsvis støde op til et bundområde (konusspids), som indsnævres tragtformet.

[0024] Grundtanken er baseret på, at en ofte bestående anlægsteknik (jf. fig. 1, tanke 12) kan udnyttes mere økonomisk ved behov ved hjælp af en relativt simpel anlægs- og fremgangsmådeteknisk modifikation. I den forbindelse skal frem for alt de naturlige konvektionsstrømninger, som ved givne betingelser opstår under fermenteringen (jf. fig. 1, B, C og D), udnyttes effektivt til fortrinsvis at opnå en kvasi-kontinuerlig proces. Desuden skal fermenteringsprodukter, såsom gas og/eller organismer samt andre stoffer ved behov målrettet tilføres processen og/eller udledes for således at optimere processen.

[0025] Et eksempel på tanken til fermentering angiver, at der fortrinsvis i den øvre del af lederøret tilvejebringes strømnings- og/eller rengøringslegemer, såsom f.eks. fordelingsskærme og/eller spraykugler, som valgfrit er forbundet med aftapningsledningen til gas og/eller væsker. Ved hjælp af dem kan lederøret rengøres ved en returskylning, og en strømningsstyring kan ske i regulær drift. I denne forbindelse kan der også ske yderligere indbygninger i eller på lederøret, som på grund af deres geometri opnår en strømningsforbedrende virkning, som letter rengøring og/eller fremmer partikelsedimenteringen. Hertil kommer, at også gastilførslen og/eller gasudledningen fra tanken skal være muliggjort. I den forbindelse skal der imidlertid stadig kunne ske en grundig rengøring af alle dele og delområder af tanken til fermentering.

[0026] Fortrinsvis har tanken til fermentering en afsnitsvis cylindrisk form med en vertikal midterakse. Desuden bør tanken være forsynet med en kølekappe, som består af flere kølezoner. Ligeledes er en rumkøling tænkelig, således at den naturlige strømning inde i tanken kan påvirkes ved hjælp af en egnet temperering af tanken (jf. fig. 1B, C; D). Valgfrit kan lederøret imidlertid også tempereres (evt. supplerende eller udelukkende), idet tanken da bør være isoleret på ideel måde. Indstillingen af en temperaturgradient inde i væsken i tanken sker da fortrinsvis udelukkende ved hjælp af lederøret. Endvidere bør der på det dybeste punkt i tankbunden eller fortrinsvis på tankens nedre konusspids være installeret en udløbsledning for ved behov kontinuerligt eller partivis at kunne trække en del af tankindholdet ud nedefra. Kernestrømmen i urten trækkes derimod i en foretrukket fremgangsmåde ud opadtil gennem det i tanken værende lederør og ledes valgfrit ind i den næste tank. Endvidere bør installationen til gas- hhv. fluidtilslutninger i en foretrukket udførelse af tanken til fermentering være tilvejebragt i den nedre del af tanken. Gennem den skal der ved behov ske en yderligere eller partivis dosering af bestemte, fortrinsvis under fermenteringen producerede stoffer, som indvirker positivt på processen. Således kan eksempelvis indføring af gas fremkalde en fornyet ophvirvling af sedimenterede partikler, stoffer og/eller organismer, og organismer (f.eks. aerobionter og/eller anerobionter) kan påvirkes målrettet i deres vækst og i deres stofskifte. Desuden kan aromaprofilen samt den kemisk-fysiske sammensætning af fermentatet og også strømningen styres målrettet derved. For at kunne udlede opstående eller tilførte gaser kan der yderligere være tilvejebragt passende indretninger i eller på lederøret og/eller i eller på tanken. I denne forbindelse gælder det også om at tage hensyn til de pågældende produkters skumdannelse. Således kan det eksempelvis være hensigtsmæssigt at tilvejebringe en tværsnitsudvidelse af lederøret og/eller at sikre passende stigrum i tanken og/eller lederøret. I en yderligere udførelsesform tilvejebringes installationen af yderligere tempereringsindretninger hhv. kølezoner. Disse kan anbringes ikke kun i eller på selve lederøret, men også under lederøret og/eller kappeområdet. De skal understøtte de naturlige konvektionsstrømninger, inden de lokalt ændrer mediets massefylde.

[0027] På hensigtsmæssig måde er det i tanken anbragte lederør (ledningsafsnit) anbragt tilnærmelsesvis koaksialt i forhold til tanken. Derved kan lederøret have en diameter, som svarer til mindst 15% og ikke mere end 70% af selve tankens diameter. En diameter af det fortrinsvis afsnitsvis cylindriske lederør, som svarer cirka til 20 til 50% af diameteren af tanken til fermentering, har vist sig at være fordelagtig.

[0028] Et eksempel på tanken til fermentering angiver, at lederøret kan være formet konisk eller uregelmæssigt over sin længde. Det kan i princippet have en hver hensigtsmæssig form, som er egnet til at styre og påvirke strømningen, gastilførslen og/eller -udledningen samt partikeltilførslen og/eller -sedimenteringen på den ønskede måde. Valgfrit kan lederøret følgelig yderligere være tempererbart og/eller termisk isoleret. Endvidere kan lederøret på sin yderside udvise strømningsstyrende og/eller -ledende ledeindretninger, især ledeplader el.lign., som valgfrit kan være anbragt afsnitsvis eller over hele lederørets længde. Sådanne strømningsstyrende og/eller -ledende ledeindretninger såsom ledeplader el.lign. kan valgfrit også være anbragt på tankens inderside.

[0029] Endvidere kan tanken til fermentering udvise indbygningselementer til indføring af gasser og/eller fluider, til rengøring samt evt. yderligere tempereringsindretninger, som valgfrit kan være anbragt i det nedre, i det centrale og/eller i det ydre og/eller øvre tankområde. Derudover kan tanken evt. også opvarmes/køles ved hjælp af kølezoner eller rumtemperering. Endelig kan der være tilvejebragt pumper, ventilknuder, måle-, regulerings- og doseringsindretninger, f.eks. mellem påfyldningsledningen og aftapningsledningen, eller i og for sig kendte armaturer som eksempelvis gasudledninger.

[0030] Et eksempel på tanken til fermentering udviser et lukket, øvre område af lederøret, som indsnævres tragtformet og munder ud i en aftapningsledning eller påfyldningsledning. Det øvre område af lederøret kan valgfrit stadig supplerende eller udelukkende i forhold til de i tanken installerede gastilførsler og/eller -udledninger være forsynet med en yderligere gastilførsel eller -udledning.

[0031] Opfindelsen omfatter en indretning til fermentering, som består af et fler-trinet arrangement af to eller flere, indbyrdes i en kaskade koblede tanke til fermentering ifølge en eller flere forskellige af de tidligere beskrevne udførelsesvarianter. Ved indretningen er en aftapningsledning i en første tank til fermentering forbundet med en påfyldningsledning i en anden tank til fermentering, hvis aftapningsledning evt. fører til en yderligere påfyldningsledning i en tredje tank til fermentering, etc. Aftapningsledningen i en foran anbragt tank er altså forbundet med påfyldnings ledningen i en umiddelbart bagved anbragt tank. Da den naturlige konvektion imidlertid, som vist på fig. 1, afbildning D, kan vende sig massefyldeafhængigt ved kolde temperaturer, bør muligheden for tilsvarende at ændre påfyldningsretningen og aftapningsretningen for i det mindste enkelte tanke være tilvejebragt. Dette vedrører også en kaskaderet drift af det flertrinede arrangement. I dette tilfælde indføres væsken i midten via lederøret på en sådan måde, at der valgfrit dannes f.eks. en propformet eller en tangentiel strømning med hensyn til en tankindervæg. Tilførslen af væsken sker fortrinsvis i tankens øvre, ydre kappeområde via en påfyldningsledning. Endvidere kan det være anvist, at den yderligere udløbsledning i bundområdet er forbundet med i det mindste en af de øvre påfyldningsledninger for således på ny målrettet at tilføre eksempelvis sedimenterede organismer til systemet. Også en gasudledning i det mindste i en tank bør på hensigtsmæssig måde ved i det mindste en samme eller anden tank forbindes med en gastilførsel i tankens bundområde, således at den ved gæringen udvundne gas - evt. ved hjælp af en yderligere fødepumpe - på bestemte steder i det mindste delvis på ny kan tilføres til processen.

[0032] Som følge af den ydre tankkøling falder urten normalt ned i tankens kappeområde. På grund af den reducerede strømningshastighed ved tankens væg sedimenterer tilmed forstærket partikler, som samler sig i det nedre område af tanken og derfra kan trækkes ud kontinuerligt eller partivis. Den valgfri tangentielle strømning af den indførte væske samt strømningsmodstanden, som opstår gennem lederøret, samt evt. yderligere indbygningselementer i og på lederøret kan yderligere forstærke denne sedimenteringseffekt. Kernestrømmen (opadgående strømning) af urten trækkes normalt ud opadtil gennem det i tanken værende lederør og ledes ind i den næste tank. Ved indføring og/eller udføring af gasser og/eller andre partikler og/eller fluider i eller fra lederøret eller i eller fra det ydre kappeområde kan strømningsretningen og strømningshastigheden styres yderligere. Desuden kan aromaprofilen og den kemisk-fysiske sammensætning af produktet og yderligere fermenteringsprocesser derved påvirkes målrettet. Ved hjælp af flere ifølge opfindelsen bag hinanden anbragte trin (flertrinet arrange- ment) kan produktet ved behov afkøles stadig mere f.eks. fra tank til tank, og følgelig kan stadig flere mindre partikler udskilles. De udskilte og udtrukne partikler og/eller organismer kan da valgfrit fjernes og anvendes på anden vis hhv. kasseres og/eller i det mindste delvis ved dosering tilføres til processen igen på egnet sted. Det færdige, præklarede produkt trækkes ud af den sidste tank ifølge opfindelsen fortrinsvis oppefra. Ved behov kan traditionelle bufferbeholdere indkobles foran og/eller bagved tankene til fermentering ifølge opfindelsen eller det flertrinede arrangement til fermentering for at sikre en kontinuerlig til- og udstrømning til hhv. fra systemet.

[0033] Den kontinuerlige produktstrøm kan eksempelvis understøttes hhv. styres via en trykregulering. En kontinuerlig behandling og fødning af væskerne, som skal fermenteres, kan da ske særligt forenklet, hvis trykket i den foran indkoblede tank er større end i den bagved indkoblede tank hhv. i de bagved indkoblede tanke.

[0034] Til understøtning af produktstrømfødningen kan en fødepumpe indsættes i aftapningsledningen i den sidste tank, således at der opstår et forholdsmæssigt stigende undertryk i den bagved indkoblede tank i sammenligning med den foran indkoblede tank. Derved sker der imidlertid et væskeindslæb i tankene over det pågældende fyldningsniveau, hvilket afhængigt af produkt kan føre til en forstærket skumdannelse inde i tanken. For at forhindre dette kan en fødepumpe i hvert enkelt tilfælde indbygges i forbindelsesledningen i to efter hinanden følgende tanke, således at indbringelsen af substrat fra den foran indkoblede tank til fermentering i hvert enkelt tilfælde sker under væskespejlet. Desuden kan der også anvendes tilsætningsstoffer, som reducerer en skumdannelse. For valgfrit at dosere diverse tilsætningsstoffer, såsom organismer, syrer, kemikalier, aromaer, gasser, urt, stabilisatorer, andre partikler osv. i de pågældende aftapningsledninger hhv. forbindelsesledninger kan der yderligere integreres passende indretninger, såsom doseringsventiler, doseringspumper, afgasningsindretninger osv. I princippet forekommer en installation af en tilsvarende ventilknude til forbindelses-og aftapningsledningerne følgelig hensigtsmæssig. Derved kan desuden evt. enkelte tanke ved behov kobles fra systemet eller integreres, således at der eksempelvis kan ske en rengøring af de enkelte beholdere, og/eller produktionsspidsbelastninger kan kompenseres, idet kapaciteterne hhv. gennemstrømningsraten påvirkes. Desuden kan en eventuel dosering eller en målrettet produktstrøm-fødning forenkles derved. Endvidere kan tempereringsindretninger også være anbragt mellem tømnings- og påfyldningsledningerne i kaskaderede tanke. Ved hjælp af dem kan eksempelvis biokemiske processer katalyseres, hhv. udfældningsreaktioner og lignende accelereres.

[0035] Ved en yderligere udførelsesvariant af indretningen er i det mindste en af gasudledningerne forbundet med gastilførselsledningen i den/de foran og/eller bagved indkoblede tanke. Valgfrit kan tankene i det flertrinede arrangement hver især tempereres forskelligt og/eller individuelt. Ved hjælp af ens eller forskellig stærk afkøling eller opvarmning hhv. temperering afhængigt af behov kan fermenteringen påvirkes og styres på optimeret måde, idet der målrettet dannes kølezoner og/eller zoner af opvarmet væske. Fermenteringen kan endvidere optimeres med indretninger til indføring af gas og/eller fluid (f.eks. luft, organismer, stabilisatorer, etc.).

[0036] Udover de nævnte fordele giver et sådant flertrinet arrangement yderligere fordele. Således kan eksempelvis en ændring af den opstående gasrenhed i de forskellige tanke udnyttes til at skabe en økonomisk gasbehandling, såsom en kuldioxidgenvinding. Følgelig bør alle gasaftapnings- og gasdoseringsledninger fortrinsvis forbindes med hinanden på passende måde for således at muliggøre en målrettet styring. Også den forskellige partikelstørrelsesfordeling, som er et resultat ved passende driftsmåde af kaskader, kan udnyttes fremgangsmådeteknisk. Således kunne eksempelvis koldtrubfjernelsen samt organismeudskillelsen styres bedre. Desuden kunne renheden i de udtrukne stoffer, partikler og/eller organismer øges, hvilket ville gøre en behandling eller kassering af bestemte indholdsstoffer mere økonomisk.

[0037] Det andet formål med opfindelsen opnås med en fremgangsmåde til kontinuerlig eller semikontinuerlig fermentering af væsker med kendetegnene i det uafhængige fremgangsmådekrav. Således angår opfindelsen en fremgangsmåde til kontinuerlig eller semikontinuerlig fermentering af væsker til fremstilling af drikkevarer inde i indretningen ifølge opfindelsen med følgende trin: *at væsken, som skal fermenteres, i mindst en af tankene via mindst en påfyldningsledning ledes ind i et øvre område af den mindst ene af tankene til fermentering, *at væsken styres og/eller beroliges ved hjælp af et lederør, som forløber inde i mindst en af tankene, *at væsken ledes til mindst en aftapningsledning, som lederøret munder ud i; og at i væsken indeholdte partikler og/eller organismer aflejrer sig i et nedre område af den mindst ene af tankene, som indsnævres tragtformet, og kontinuerligt og/eller cyklisk via en udløbsledning (50), som ikke står i forbindelse med lederøret (36), trækkes ud af en af tankene.

[0038] Væsken kan ledes kontinuerligt eller semikontinuerligt gennem to eller flere, i et flertrinet arrangement anbragte tanke til fermentering, som er indbyrdes forbundet på en sådan måde, at aftapningsledningen i den første tank er forbundet med påfyldningsledningen i den anden tank, og at aftapningsledningen i den anden tank er forbundet med påfyldningsledningen i den tredje tank osv. Forskellige tanke med valgfri forskellig konstruktion kan imidlertid også til fermenteringen forbindes hhv. kobles med hinanden således, at påfyldningen og tømningen af i det mindste en tank sker i omvendt retning, således at påfyldningsledningen oppefra munder ud over lederøret, og aftapningsledningen er forbundet med det øvre område af tanken. Desuden kan der foran og/eller bagved tanke ifølge opfindelsen være indkoblet kendte indretninger, som skal påvirke fermenteringen på positiv måde.

[0039] Den kontinuerlige påfyldning af tankene sker imidlertid i hvert enkelt tilfælde i deres øvre område, valgfrit tangentielt i forhold til tankens indervæg. En anderledes påfyldning og tømning supplerende eller udelukkende i andre områder af tanken skal dermed imidlertid ikke være udelukket. Som følge af den ydre og/eller indre køling af tanken kan væsken afkøles og/eller opvarmes på passende måde langs den vertikalt forløbende længderetning af den aflange tank og/eller det aflange lederør og derved synke nedad eller stige op opad. Som alternativ kan væsken afkøles oppefra og nedad langs den vertikalt forløbende længderetning af den aflange tank, idet den samtidig stiger opad.

[0040] I den forbindelse kan i væsken indeholdte partikler og/eller organismer aflejrer sig i det nedre område af tanken og trækkes ud kontinuerligt og/eller cyklisk.

[0041] I denne forbindelse kan det være en fordel, hvis i det mindste en del af de fra det nedre område af tanken udtrukne partikler og/eller organismer i en tank tilføres igen til en eller flere af de foran eller bagved den pågældende tank anbragte tanke.

[0042] De indførte gasser og/eller de opstående fermenteringgasser derimod stiger tendentielt op i lederøret hhv. i tanken, således at der bør tilvejebringes passende indbygningselementer (udledningselementer). Også her kan en fornyet tilførsel af gasfraktioner ske på andre steder inden for processen eller på andre steder i tanken til fermentering.

[0043] Normalt sker tankkølingen ved hovedgæringen og modningen via kølezoner, som udefra er anbragt på tankens væg. De enkelte kølezoner kan styres målrettet, således at temperaturgradienter indstilles inde i tanken. Som følge af kølingen falder væsken indvendigt i tanken tendentielt ned på tankens indervæg, og der dannes en vertikalt nedad rettet nedadgående strøm (randstrømning). Den indre del af tanken har derimod højere temperaturer, således at der hen mod tankens midterakse opstår en vertikalt orienteret opadgående strømning (jf. fig. 1, afbildning B og C), som nu gennem det ifølge opfindelsen installerede lederør føres nedefra og opad. For at danne eller understøtte en sådan strømning kan tilmed (eller udelukkende) også lederøret valgfrit tempereres via enkelte eller forskellige separat aktiverede køle-/varmezoner, hvor den indad eller udad rettede side af lederøret valgfrit kan isoleres delvis eller fuldstændigt. Desuden kan det naturlige strømningsforhold ændres målrettet, idet der ifølge opfindelsen yderligere ledes gas og/eller en anden fluid hhv. partikler med forholdsmæssig opdrift eller neddrift ind i lederøret eller i randområde oppefra eller nedefra ind i tanken. Strømningen og de forløbende biokemiske reaktioner kan yderligere påvirkes ved hjælp af yderligere tempererbare legemer, som med fordel befinder sig centralt under lederøret og/eller på det nedre, ydre kappeområde. Da den naturlige strømningsretning kan vende sig ved koldlagringen/koldmodningen, bør den mulighed tilvejebringes at drive systemet evt. i omvendt retning. I dette tilfælde sker den fortrinsvis kontinuerlige påfyldning, valgfrit også ved hjælp af en tangentiel strømning, via det i midten installerede og evt. efter behov tempererbare lederør. Dér falder væsken, som bliver tættere, ned i stigende grad, og evt. indeholdte partikler, organismer og/eller andre stoffer samler sig på tankens bund. Samtidig kan opstående fermenteringsgas så at sige stige op i modstrømmen, som da valgfrit kan udledes i den øvre del af lederøret hhv. kappeområdet af tanken. Ved randområdet stiger væsken op på ny og ledes ud fra det øvre område af tanken. Også her kan en gas-, stof- og/eller partikelindføring med passende op- hhv. neddrift samt evt. en installation af indbygningselementer i tanken i eller på lederøret samt passende tempereringsindretninger have fordele.

[0044] Efter hinanden følgende tanke kan have et stigende eller faldende indvendigt tryk i tanken. Desuden kan væsken afkøles eller også opvarmes i stigende grad i efter hinanden følgende tanke og flere og/eller mindre partikler og/eller organismer udskilles fra dem i stigende grad.

[0045] En variant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan angive, at væsken opvarmes eller køles i efter hinanden følgende tanke i stigende grad for at påvirke væksten af bestemte organismer. Valgfrit eller supplerende kan væsken også påvirkes med bestemte gasser i efter hinanden følgende tanke for på denne måde at påvirke væksten af bestemte organismer. I denne forbindelse er tilførslen og/ eller udledningen af andre stoffer, som eksempelvis påvirker pH-værdien, trykket, temperaturen og/eller substratsammensætningen, mulig. En udførelsesvariant af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan følgelig angive, at der i mindst en påfyldningsledning i en af beholderne doseres mindst et tilsætningsstof. Desuden kan fermenteringsgas og/eller andre gasser ledes ind i mindst en gastilslutning i det nedre og/eller øvre beholderområde.

[0046] Med indretningen til fermentering ifølge opfindelsen samt med fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles der drikkevarer. Som også beskrevet her, egner indretningen og fremgangsmåden sig til fremstilling af bioethanol eller til produktion af methangas. Som beskrevet her, kan den også tjene til forarbejdning af valle og/eller til fremstilling af eddikesyre eller mælkesyre samt til partikeludbredelse og partikeludskillelse.

[0047] Opfindelsen forklares efterfølgende nærmere ved hjælp af et foretrukket udførelseseksempel under henvisning til de vedhæftede tegninger. Ens elementer eller ens virkende elementer på tegningerne er i denne forbindelse forsynet med ens henvisningstal og forklares derfor delvis ikke flere gange. I princippet skal det efterfølgende udførelseseksempel illustrere opfindelsen, men skal imidlertid på ingen måde forstås begrænsende.

Fig. 1 viser i afbildningerne A-F forenklet en fra teknikkens stade kendt partivis gæringsfremgangsmåde i en moderne cylindrokonisk tank til fermentering af øl. I trinet A fyldes tanken nedefra, substratet fermenteres i det mindste delvis under trinene B-D, og tanken tømmes efterfølgende igen nedefra i trinet E, hvorefter der sker en tankrengøring i trinet 1F.

Fig. 2A viser forenklet en sammenligning af en traditionel tank til fermentering og en forenklet vist, modificeret tank til fermentering.

Fig. 2B viser forenklet strømnings- og procesforløbene under et eksempel på en hovedgæring i en traditionel tank til fermentering (til venstre) sammen lignet med grundforløbene i en forenklet vist, modificeret tank til fermentering (til højre), som i drives i foretrukket retning.

Fig. 2C viser forenklet strømnings- og procesforløbene under et eksempel på en koldmodning/koldlagring i en traditionel tank til fermentering (til venstre) sammenlignet med grundforløbene i en forenklet vist, modificeret tank til fermentering, som her drives i omvendt retning (til højre).

Fig. 2D viser en yderligere forenklet udførelsesform for den modificerede tank (til højre) sammenlignet med en traditionel tank til fermentering (til venstre).

Fig. 2E viser en forenklet udførelsesform for den modificerede tank, hvor en gasudledning er installeret i det øvre område af lederøret, og som ellers vidtgående ligner afbildningen fra fig. 2D.

Fig. 2F viser en forenklet udførelsesform for den modificerede tank, hvor en gasudledning er installeret i det øvre område af lederøret, og som i sammenligning med fig. 2E drives i omvendt retning.

Fig. 3 viser forenklet en foretrukket konstruktionsmåde for den modificerede tank til fermentering.

Fig. 4 illustrerer nogle mulige modifikationer af de enkelte bestanddele og/ eller mulige udførelseseksempler på tanken hhv. lederøret.

Fig. 5 viser forenklet et eksempel på et flertrinet arrangement med fem efter hinanden anbragte tanke til opnåelse af en kontinuerlig fermenteringsfremgangsmåde.

[0048] Til ens eller ens virkende elementer anvendes identiske henvisningstal. Endvidere vises der for overskuelighedens skyld kun henvisningstal på de enkelte figurer, som er nødvendige for beskrivelsen af den pågældende figur. De viste udførelsesformer udgør udelukkende eksempler på, hvorledes tanken til fermentering, indretningen ifølge opfindelsen og fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan være udformet.

[0049] Den skematiske snitafbildning på fig. 2A viser forenklet en sammenligning af en traditionel tank 12 til fermentering (til venstre) og en modificeret tank 30 til fermentering (til højre). Tanken 30 til fermentering udviser mindst en påfyldningsledning 32 til fortrinsvis kontinuerlig tilførsel af en frisk væske og mindst en aftapningsledning 34 til ligeledes fortrinsvis kontinuerlig udledning af en fortrinsvis i det mindste delvis fermenteret væske. Inde i tanken 30 til fermentering er der anbragt et vertikalt lederør 36, som er forbundet med aftapningsledningen 34 hhv. med påfyldningsledningen 32. Selvom lederøret 36 i de efterfølgende tegninger er anbragt i midten af tanken 30, skal dette ikke opfattes som en begrænsning. Det er en selvfølge for en fagmand, at lederøret 36 ikke udelukkende skal være anbragt om tankens 30 midterakse 11. Lederøret 36, som tjener til beroligelse og/eller styring af strømningen samt som sedimenteringshjælp, er åbent hen mod sin underside 38. Til at fjerne de sedimenterede partikler samt udlede væsken efter rengøringen befinder der sig en udløbsledning 50 på det dybeste sted i tanken 30 (her den nedre konusspids 20). Via den kan en del af tankens 30 indhold ledes ud kontinuerligt eller partivis under processen ved behov. Da en efterfølgende installation af indbygningselementerne kan ske i traditionelle tanke 12, er tanken 30 fortrinsvis udstyret med de samme armaturer og indretninger, såsom f.eks. kuppelarmatur 17 med rengøringstilslutning 15, gastilslutning, vakuumventil samt prøvetagningsindretninger, temperatur- og tryksonder, fyldningsniveaumålere, kølezoner 16 osv., som traditionelle tanke 12 til fermentering (jf. også fig. 1). Ligeledes kan lederøret 36 være forsynet med tilsvarende elementer. Desuden er cylindrokoniske tanke 30 at foretrække fremfor sådanne med lige bunde eller kløpperbunde.

[0050] Den forenklede procesafbildning på fig. 2B viser forenklet en sammenligning mellem et traditionelt procesforløb under et eksempel på en hovedgæring i en traditionel tank 12 til fermentering (til venstre) og det samme processtadie i en modificeret tank 30 til fermentering (til højre). I den traditionelle tank 12 til fermentering afkøles tankindholdet normalt ved hjælp af de udefra anbragte kølezoner 16 eller ved hjælp af en rumkøling. Derved tiltager tætheden af væsken, som befinder sig i nærheden af væggen 19. Svarende hertil opstår der en vertikalt orienteret nedadgående strømning 5 i et ydre tankområde nær væggen. Denne igen og de højere temperaturer i tankens midte fører til en vertikalt orienteret opadgående strømning 4 (kernestrømning) indvendigt i tanken i nærheden af midteraksen 11 (se fig. 1). Tilmed synker i stigende grad flere partikler 22 normalt ned i tankens 12 konusspids 20 under processen. Disse kan via udløbsledningen 50 forsigtigt trækkes ud og viderebehandles og/eller kasseres. Det viste eksempel gør brug af disse naturlige strømnings- og sedimenteringsprocesser ved hjælp af den modificerede tank 30. Således skal den i dette tilfælde opad orienterede opadgående strømning 4 (kernestrømning) gennem det i midten installerede lederør 36 kunne udledes kontinuerligt ved hjælp af aftapningsledningen 34. Også de udskilte partikler 22 kan kontinuerligt eller partivis fjernes fra det nedre tankområde 30u via udløbsledningen 50 og valgfrit viderebehandles og/eller kasseres. Til at holde systemet i ligevægt bør det udledte volumen udlignes af ny væske. Denne tilføres her via den i det øvre tankområde 30o anbragte påfyldningsledning 32.

[0051] Den forenklede procesafbildning på fig. 2C viser forenklet en sammenligning mellem et traditionelt procesforløb under et eksempel på en koldmodning/ koldlagring i en traditionel tank 12 til fermentering (til venstre) og det samme processtadie i en modificeret tank 30 til fermentering ifølge opfindelsen (til højre). I den traditionelle tank 12 til fermentering afkøles tankindholdet ved dette procestrin for det meste stærkt ved hjælp af kølezonerne 16 eller valgfrit via en rumkøling. Som følge af væskens massefyldeanomali kan der derved opstå en strømningsvending inde i den traditionelle tank 12. Derfor stiger den koldere, men mindre tætte væske vertikalt opad i det ydre tankområde og frembringer en opadgående strømning 4. Denne opadgående strømning 4 samt de højere temperaturer indvendigt i tanken fremkalder en vertikalt nedad rettet nedadgående strømning 5 (kernestrømning). Også her sedimenterer de endnu indeholdte partikler 22 i konusspidsen 20. Ved hjælp af modifikationen af tanken 30 kan også denne strømningsvending udnyttes uden problemer. En mulighed derfor illustrerer den højre afbildning på fig. 2C. Påfyldningsledningen 32 er installeret i midten over lederøret 36, således at strømningen ligeledes ledes centralt nedad og frembringer en nedadgående strømning 5. I tankens 30 yderområder aftager væskemassefylden som følge af den yderligere afkøling under f.eks. 4QC, og således stiger væsken opad i området af væggen 19 (opadgående strømning 4), hvorfra den på passende måde kan udledes via en aftapningsledning 34. Aftapningen kan derved fortrinsvis ske kontinuerligt. Også her kan partikler 22 sedimentere, som beriges i konusspidsen 20, således at de derfra, valgfrit kontinuerligt eller partivis, kan trækkes ud via udløbsledningen 50.

[0052] De efterfølgende beskrevne figurer 2D-F illustrerer, at fremgangsmåden, som angiver et lederør 36 i en tank 30, kan modificeres på forskellig måde. Således kan der eksempelvis tilvejebringes yderligere rørledninger, såsom f.eks. 37, hvorigennem en væsketilførsel og/eller udledning kan ske. Sådanne rør 37 kan indbygges i lederøret, som her vist nedefra, eller også oppefra eller fra siden. Endvidere kan der supplerende udledes og/eller tilføres gasser fortrinsvis i det øvre lederørsområde 36o ved hjælp af passende gasudledninger 60. For at sikre en bedre rengøring af systemet bør gas- og/eller væskeindførings- og udledningsprocesserne (f.eks. via ledninger 37 og/eller 60) på ideel måde ske via åbne rengøringslegemer såsom spraykugler el.lign. Disse vises imidlertid ikke her for forenklingens skyld.

[0053] Fig. 2D viser følgelig forenklet en sammenligning mellem en traditionel tank 12 (til venstre) og den modificerede tank 30 til fermentering (til højre) ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen. Den traditionelle tank 12 og den modifi- cerede tank 30 ifølge opfindelsen besidder her eksempelvis udefra anbragte kølezoner 16. Derved kan massefylden af væsken, som befinder sig i nærheden af væggen 19, påvirkes målrettet. I det her viste tilfælde opstår der som følge af afkølingen af væsken ved hjælp af kølezonerne 16 en vertikalt orienteret nedadgående strømning 5 i det ydre tankområde nær væggen. Den nedadgående strømning 5 og de højere temperaturer i tankens midte fører til en vertikalt orienteret opadgående strømning 4 (kernestrømning) indvendigt i tanken hhv. i lederøret 36. Lederøret 36 er ifølge den yderligere udførelsesform udformet på en sådan måde, at der i lederøret 36 forløber et yderligere rør 37, som er åbent i det øvre område 37o, og som f.eks. er forbundet med aftapningsledningen 34. Gennem det yderligere 37 kan produktet følgelig ledes ud af lederøret 36 og nedadtil. Selve lederøret 36 er lukket i sit øvre afsnit 36o. Påfyldningsledningen 32 er anbragt i det øvre tankområde 30o.

[0054] Fig. 2E viser forenklet en yderligere udformning af tanken 30, hvor lederøret 36 i sit øvre afsnit 36o er forbundet med en gasudledning 60. Lederøret 36 er her indsnævret konisk hen i retning af det øvre afsnit 36o. Den fortrinsvis i det mindste delvis fermenterede væske i tanken 30 kan her eksempelvis udledes gennem det yderligere rør 37, som er åbent 37o opadtil, og som er forbundet med aftapningsledningen 34, idet røret 37 derved valgfrit også kan tjene til skumopfangning og kan have forskellige diametre og/eller former. Påfyldningsledningen 32 er her eksempelvis anbragt i det øvre tankområde 30o.

[0055] Fig. 2F viser forenklet, hvorledes tanken 30 fra fig. 2E kunne udnyttes ved en strømningsvending. I dette tilfælde ville påfyldningen ske via påfyldningsledningen 32 ind i røret 37, som befinder sig i lederøret 36 og er åbent opadtil 37ο. I det øvre lederørsafsnit 36o befinder der sig en yderligere gasudledning 60. Ved tilsvarende modtryk strømmer væsken her i en nedadrettet kernestrømning 5 i lederøret 36 nedad og stiger i tankområdet nær væggen tendentielt op i det øvre tankområde 30o i en opadgående strømning 4. I dette område sker her fortrinsvis også substratudtrækningen via aftapningsledningen 34.

[0056] Den skematiske snitafbildning på fig. 3 viser en foretrukket variant af den modificerede tank 30 til fermentering. Som det er synligt af afbildningen, udviser tanken 30 flere kølezoner 16. I det øvre tankområde 30o befinder påfyldningsledningen 32 og aftapningsledningen 34 sig, som tjener til fortrinsvis kontinuerlig tilførsel og udledning af en væske (substrat), og en af ledningerne her munder ud i et centrisk og vertikalt installeret lederør 36. Den anden ledning, på afbildningen ifølge fig. 3 påfyldningsledningen 32, tjener valgfrit til at danne en med hensyn til tankens indervæg 31 tangentielt orienteret strømning af væsken. Påfyldningsledningen 32 bør derved så vidt muligt udmunde under det tilstræbte fyldningsniveau 13. Selvom kun en påfyldningsledning 32 og kun en aftapningsledning 34 hver især på fig. 3 udmunder i det øvre tankområde (under fyldningsniveauet 13), skal dette ikke opfattes som en begrænsning af opfindelsen. Påfyldningen og tømningen af tanken 30 kan også ske i andre områder. Ligeledes kan der være tilvejebragt flere påfyldningsledninger 32 og aftapningsledninger 34, som er anbragt funktionelt.

[0057] Det øvre afsnit 36o af lederøret 36 bærer her en fordelingsskærm 46, idet der valgfrit også kan være tilvejebragt spraykugler el.lign. Disse indretninger skal tjene til frembringelse af en ensartet rengøringsstrømning under en returskylning og rengøring af lederøret 36 og/eller tanken 30. Lederøret 36 kan som vist her indsnævres eksempelvis konisk hen i retning af det øvre afsnit 36o. En tværsnitsudvidelse kan imidlertid ligeledes være hensigtsmæssig frem for alt, hvis der opstår hhv. tilføres meget gas i lederøret 36. Lederørets 36 midterste længdedel 36m består fortrinsvis af et cylindrisk rørafsnit 42, som nedadtil, fortrinsvis tragtformet udvider sig som en skærm 40, idet lederøret 36 er åbent mod sin underside 38. Lederøret kan valgfrit anbringes i forskellige tankhøjder og være forskelligt langt. Således kan det i det ekstreme tilfælde installeres under fyldningsniveauet 13, eller valgfrit endda føres ud af tanken 30 opadtil. Fortrinsvis bør det imidlertid være anbragt på en sådan måde, at den øvre del ganske vist befinder sig over fyldningsniveauet 13, men dog stadig inde i tanken. I det nedre område af tanken 30 kan der være tilvejebragt diverse elementer til supplerende temperering og/eller til gas-/fluid- og/eller partikelindføring hhv. -udledning. I afbildningen på fig. 3 er følgelig vist et eksempel på en gasindføring 58 samt en opvarmning/køling 64. I den forbindelse fordeles gassen (eksempelvis fermenteringsgas fra en foran eller bagved indkoblet tank 30 til fermentering ifølge opfindelsen) via de i tanken 30 anbragte elementer 56 via et manuelt eller automatisk styret ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 28, hvorpå der valgfrit kan befinde sig doseringsindretninger og/eller aftapningsindretninger. Via en gasudledning 60 trækkes den overskydende gas ud af tanken 30, idet en supplerende gasudledning i lederøret 36 ligeledes kan være hensigtsmæssig. Fortrinsvis tjener elementerne 56 ligeledes til rengøring af tanken 30. Elementerne 56 kan eksempelvis være anbragt i midten under lederøret 36 eller i det ydre område af tanken 30. Tankens 30 bundområde er i en foretrukket udførelse udformet konisk og har følgelig en konusspids 20. Konusspidsen 20 er forbundet med en udløbsledning 50 til kontinuerlig eller partivis udledning af partikler, stoffer og/eller organismer. Desuden er der i udløbsledningen 50 tilvejebragt et passende ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 28, som styres automatisk eller manuelt. Dermed kan de udledte indholdsstoffer trækkes ud variabelt og kontinuerligt eller partivis. Ved behov kan disse stoffer (f.eks. organismer) derefter tilføres til en foran og/eller bagved indkoblet tank 30. Dette sker med fordel via det pågældende ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 28 i den pågældende tank. Også påfyldningsledningen 32 og/ eller aftapningsledningen 34 er fortrinsvis ligeledes centralt via et ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 28 forsynet med passende nødvendige produktfødepumper, doseringsmuligheder, fordelingsventiler, af- og begasningsenheder, partikeludskillere osv. I den forbindelse skal det nævnes, at alle på fig. 3 viste sorte kasser bl.a. symboliserer sådanne pumper, ventiler, måle-, regulerings- og/eller doseringsindretninger, ved hvilke der valgfrit også kan ske en aftapning eller indføring af bestemte stoffer.

[0058] Fig. 4 illustrerer forenklet nogle mulige modifikationer af tankens 30 enkelte bestanddele.

[0059] Således tydeliggør fig. 4A forenklet mulige udførelsesformer for lederøret 36, som valgfrit er cylindrisk og/eller let konisk, og som valgfrit udvides og/eller indsnævres nedadtil og/eller opadtil. I princippet kan lederøret imidlertid være formet vilkårligt og også have forskellige diametre over sin længde. Desuden kan længden og installationshøjden i tanken 30 variere. Selvom lederøret bør anbringes så centralt som muligt hen mod midteraksen 11 (jf. figur 11), skal en decentral installation ikke udelukkes.

[0060] Fig. 4B viser forenklet forskellige eksempler på indbygningselementer 70 indvendigt i lederøret 36, såsom partikeludskillende, strømningsledende hhv. partikelstyrende indbygningselementer, såsom ledeplader, vingehjul, på langs indbyggede rørafsnit, etc. Ved tilvejebringelse af sådanne installationer skal der imidlertid altid tages højde for, at en rengøring skal være sikret.

[0061] Fig. 4C viser forenklet forskellige muligheder for at forsyne lederøret 36 med en supplerende indkapsling hhv. isoleringer og/eller tempereringsindretninger 72. Indkapslingen 72 kan som nævnt valgfrit være udformet som varme-eller kølekappe, som valgfrit supplerende eller udelukkende bærer endnu en isolering. Lederøret 36 kan følgelig supplerende eller udelukkende tjene til temperering af tanken 30, idet denne da evt. bør være isoleret. Anbringelse af forskellige kølezoner og/eller isolerede områder kan desuden tjene til styring og understøtning af konvektionsstrømningerne.

[0062] De skematiske afbildninger på fig. 4D viser forenklet forskellige indbygningselementer 74, som er anbragt ved siden af lederøret 36 inde i tanken 30 for at styre og påvirke strømningen på ønsket måde.

[0063] Den skematiske afbildning på fig. 5 viser et flertrinet arrangement 54 ifølge opfindelsen med fem efter hinanden anbragte tanke 30i, 302, 303, 304 og 30s til fermentering til opnåelse af en fortrinsvis kontinuerlig fermenteringsproces, som, som vist her, forløber i fem procestrin T1, T2, T3, T4 og T5. Det på fig. 5 som eksempel illustrerede flertrinsarrangement 54 angiver samlet fem indbyrdes i en kaskade koblede tanke 30i, 302, 303, 304 og 30s til fermentering ifølge fig. 3, hvor strømningsretningen i de to sidste tanke 304 og 30s ifølge figur 2C er koblet i omvendt retning (tankpåfyldningen ved disse tanke 304 og 30s sker ikke via det ydre kappeområde, men via lederøret 36). De på påfyldningsledningerne 32 og aftapningsledningerne 34 samt udløbsledningerne 50 viste sorte kasser (ledningssteder 28) symboliserer ventil-, doserings- og/eller fordelingssystemer, som kan indbefatte yderligere armaturer, såsom pumper, udskillelsesindretninger, måle-og/eller reguleringsindretninger, etc. Disse indretninger bør på ideel måde samles centralt. Som det kan ses af fig. 5, sker påfyldningen af de første tre tanke 30i, 302 og 303 i hvert enkelt tilfælde i deres øvre område 30o (henvisningstal 30o se eksempelvis fig. 3). Påfyldningsledningen 32 er her anbragt på en sådan måde, at der dannes en med hensyn til tankens indervæg 31 tangentielt orienteret strømning 33 af væsken. Påfyldningsledningen 32 udmunder under det tilstræbte fyldningsniveau 13 (henvisningstal 13 se ligeledes fig. 3). Som følge af anbringelsen af lederørene 36 i tankene 30i, 302 og 303 og kølezonerne 16 kan væsken under hovedgæringen i T1, T2 og T3 i hvert enkelt tilfælde afkøles langs den vertikalt forløbende længderetning af tankenes 30i, 302 og 303 ydre kappeområder og synker derved nedad. Følgelig kan i væsken indeholdte partikler og/eller organismer 22 (se eksempelvis fig. 1) i hvert enkelt tilfælde aflejre sig i det nedre område af tanken 30i, 302 og 303 og trækkes ud kontinuerligt og/eller cyklisk via udløbsledningen 50.1 denne forbindelse kan det være en fordel, hvis i det mindste en del af de fra det nedre område af tankene 30i til 30s udtrukne partikler og/eller organismer 22 i en tank 30 - her eksempelvis den anden tank 302 - tilføres til en flere af de foran eller bagved den pågældende tank anbragte tanke - her den foregående tank 30i - via et passende ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 28. Urtens kernestrøm udtrækkes derimod ved hovedgæringen T1, T2 og T3 opadtil gennem det i den pågældende tank 30i, 302 og 303 værende lederør 36 og ledes til den næste tank 302,303 og 304. Til at understøtte denne proces og/eller ændre produktet kan der yderligere indføres gas og/eller en anden fluid eller partikler enten nedefra ind i det pågældende lederør 36 eller via et ventilkredsløb 28. De to sidste tanke 304 og 30s udgør på fig. 5 modnings- og lagringsprocessen T4 og T5. Fordi der her på grund af de kolde temperaturer kan opstå en naturlig strømningsvending, sker indføringen af den tilførte væske i dette tilfælde via de tilsvarende lederør 36. Produktet, som bliver koldere, stiger her op ved de pågældende tankes 304 og 30s væg 19 og indføres hhv. udledes i tilslutning hertil i lederøret 36 i den næste tank 30s. Ved hjælp af flere sådanne efter hinanden forløbende procestrin T1 til T5 kan produktet (væsken) køles endnu mere, og parallelt dermed kan på ideel måde stadig flere (mindre) partikler 22 udskilles. Det færdige, fortrinsvis præklarede produkt trækkes her ud af den sidste tank 30s oppefra. En kontinuerlig produktstrøm kan sikres enten via en passende trykregulering eller via fødepumper, som eksempelvis befinder sig i aftapningsledningerne 34 på ventil-, doserings- og/eller fordelingssystemer 28. Ved den trykstyrede fødning bør beholdertrykket i den foran indkoblede tank 30i, 302, 303, 304 til fermentering være større end trykket i den i hvert enkelt tilfælde bagved indkoblede tank 302, 303, 304, 30s. Eksempelvis bør trykket i tanken 30i være større end i tanken 302. Trykket i tanken 302 bør igen være højere end trykket i den bagved indkoblede tank 303 osv. På denne måde kan fødningsretningen til væsken defineres.

[0064] Valgfrit eller supplerende kan en temperering, såsom f.eks. en målrettet opvarmning og/eller afkøling, udnyttes til at påvirke de biokemiske og/eller fysiske processer på ønsket måde. Til dette formål kan der valgfrit på nogle eller på alle ventil-, doserings- og/eller fordelingssystemer 28 supplerende eller udelukkende være tilvejebragt sådanne tempereringsindretninger, såsom f.eks. pladevarmevekslere, rørbundtvarmevekslere og/eller lavpasteuriseringsindretninger. Således kan eksempelvis en målrettet opvarmning af produktet lette f.eks. diacetyl nedbrydningen i det senere procesforløb og/eller garantere en mikrobiologisk sikkerhed.

[0065] Med det viste flertrinsarrangement 54 fremstilles der drikkevarer. Som beskrevet her, egner indretningen sig til frembringelse af bioethanol eller til produktion af methangas. Den kan tjene til behandling af valle og/eller til fremstilling af eddikesyre eller til fremstilling af mælkesyre og/eller sojasovs.

Liste over henvisningstal [0066] 4 opadgående strømning 5 nedadgående strømning 8 udtrukket gær 10 basisfermentat, substrat 11 midterakse 12 tank (teknikkens stade) 12u nedre tankområde 13 fyldningsniveau 14 gærgenanvendelse (inokulat) 15 rengøringstilslutning 16 kølezone 17 kuppelarmatur med afgasningsindretning 18 konvektionsstrømning 19 væg 20 konusspids 22 sedimenteret gær (partikel) 28 ventil-, doserings- og/eller fordelingssystem 30 tank til fermentering ifølge opfindelsen 301 første kaskaderede tank 302 anden kaskaderede tank 303 tredje kaskaderede tank 304 fjerde kaskaderede tank 30s femte kaskaderede tank 30o øvre område i den pågældende tank 30u nedre område i den pågældende tank 31 indervæg i den pågældende tank 32 påfyldningsledning 33 tangentiel strømning 34 aftapningsledning 36 lederør 36m midterste længdedel af lederøret 36o øvre afsnit af lederøret 37 rør 37o åbent rørafsnit 38 åben underside af lederøret 40 skærm 42 cylindrisk rørafsnit 46 fordelingsskærm / spraykugler og lign. 50 udløbsledning 54 flertrinet arrangement 56 elementer til gasindføring 58 gasindføring 60 yderligere gasudledning i lederøret 64 opvarmning/køling 70 indbygningselementer i lederøret 72 indkapsling/temperering/isolering 74 indbygningselementer i tanken

Claims (14)

1. Indretning til fermentering bestående af et flertrinet arrangement (54) af to eller flere indbyrdes i en kaskade koblede tanke (30i, 302, 303, 304, 30s) til fermentering af en væske til fremstilling af en drikkevare, ved hvilken mindst en aftapningsledning (34) i en første tank (30i) til fermentering er forbundet med mindst en påfyldningsledning (32) i en anden tank (302) til fermentering, hvis mindst ene aftapningsledning (34) fører til mindst en yderligere påfyldningsledning (32) i en bagved anbragt tredje tank (303) til fermentering, og hvor der til tankene (30i, 302, 303, 304, 30δ) er knyttet kølezoner (16), som valgfrit og/eller udelukkende kan være anbragt på lederørene, således at tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) hver især er forskelligt og/eller individuelt tempererbare; og hvor hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) udviser mindst en påfyldningsledning (32) til tilførsel af væsken, som skal fermenteres, og mindst en aftapningsledning (34) til udledning af en i det mindste delvis fermenteret væske, hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) til temperering er tempererbare, hver af tankene (3) til fermenteringen udviser en udløbsledning (50) i det nedre område (30u) af tankene (30, 30i, 302,303, 304, 30s), som indsnævres tragtformet, et lederør (36) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) forløber inde i tanken (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) til fermentering, idet lederøret (36) tjener til styring og/eller beroligelse af den i tanken (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) værende væske og ikke står i forbindelse med udløbsledningen (50), og den mindst ene påfyldningsledning (32) eller mindst ene aftapningsledning (34) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) er forbundet med lederøret (36), og lederøret (36) udviser en åben underside (38), således at en kontinuerlig til- eller udstrømning af substrat hhv. i den mindste delvis fermenterede væske er sikret; og hvor udløbsledningen (50) i bundområdet af i det mindste en af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) er forbundet med den mindst ene påfyldningsledning (32) i en anden foran og/eller bagved indkoblet tank (30i, 302, 303, 304, 30s).

2. Indretning ifølge krav 1, hvor lederøret (36) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) i et øvre område (36o) bærer en konisk fordelingsskærm (46), og den mindst ene påfyldningsledning (32) eller den mindst ene aftapningsledning (34) er forbundet med et øvre område (30o) af tanken (30) og udmunder under et maksimalt fyldningsniveau (13).

3. Indretning ifølge et af kravene 1 til 2, hvor lederøret (36) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) har strømningsstyrende og/eller sedimenteringsfremmende indbygningselementer (70).

4. Indretning ifølge et af kravene 1 til 3, hvor lederøret (36) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) er lukket i det øvre afsnit (36o), og der i lederøret (36) er tilvejebragt mindst et yderligere rør (37), hvor den mindst ene påfyldningsledning (32) eller den mindst ene aftapningsledning (34) er forbundet med et af de yderligere rør (37), og hvor en gasudledning (60) er anbragt på lederørets (36) øvre afsnit (36o).

5. Indretning ifølge et af kravene 1 til 4, hvor lederøret (36) i hver af tankene (30, 30i, 302, 303, 304, 30s) i det mindste delvis er forsynet med en indkapsling (72) og derved er isoleret tempererbart og/eller termisk.

6. Indretning ifølge et af de foregående krav, hvor et tryk i en foran indkoblet tank (30i, 302, 303, 304) til fermentering er større end et tryk i en i hvert tilfælde umiddelbart bagved indkoblet tank (302, 303, 304, 30s) til fermentering.

7. Indretning ifølge et af de foregående krav, hvor der i mindst en udløbsledning (50) er anbragt en ventil-, doserings- og/eller fordelingsindretning (28) i form af en fødepumpe mellem mindst to efter hinanden følgende tanke (30i, 302, 303, 304, 30s) til fermentering, og i det mindste en gasudledning (60) er forbundet med en gasindføring (58) i de foran og/eller bagved indkoblede tanke (30i, 302, 303, 304, 30s).

8. Indretning ifølge et af de foregående krav, hvor lederøret (36) i hver af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) har en diameter, som svarer til mindst 15% og mindre end 70% af tankens (30) diameter.

9. Fremgangsmåde til kontinuerlig eller semikontinuerlig fermentering af væsker til fremstilling af drikkevarer inde i en indretning ifølge et af kravene 1 til 8, med de følgende trin: • at væsken, som skal fermenteres, i mindst en af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) via mindst en påfyldningsledning (32) ledes ind i et øvre område (30o) af den mindst ene af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) til fermentering, • at væsken styres og/eller beroliges ved hjælp af lederør (36), som forløber inde i den mindst ene af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s), • at væsken ledes til mindst en aftapningsledning (34), som lederøret (36) munder ud i; og at i væsken indeholdte partikler og/eller organismer aflejrer sig i et nedre område (20u) af den mindst ene af tankene (30i, 302,303, 304, 30s), som indsnævres tragtformet, og kontinuerligt og/eller cyklisk via en udløbsledning (50), som ikke står i forbindelse med lederøret (36), trækkes ud af en af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s).

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, hvor væsken, som skal fermenteres, indføres i lederøret (36) via den mindst ene påfyldningsledning (32) via en væg (19) i den mindst ene af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) eller oppefra via den mindst ene påfyldningsledning (32).

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 9 til 10, hvor der på mindst en af tankene (30i, 302,303,304,30s) er anbragt kølezoner (16), som styres på en sådan måde, at væsken køles oppefra og nedad langs væggen (19) i den mindst ene af tankene (30ι, 302, 303, 304, 30s), og der derved dannes en nedadgående strømning (5), eller at væsken køles nedefra og opad langs væggen (19) i den mindst ene af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s), og der derved dannes en opadgående strømning (4).

12. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 9 til 11, hvor i det mindste en del af de fra det nedre område (20u) udtrukne partikler og/eller organismer i en af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) tilføres igen til en eller flere af de foran og/eller bagved den pågældende tank (30i, 302, 303, 304, 30s) anbragte tanke (30i, 302, 303, 304, 30s).

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, hvor væsken afkøles i stigende grad i efter hinanden følgende tanke (30i, 302, 303, 304, 30s), og partikler og/eller organismer i stigende grad trækkes ud af den.

14. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 9 til 13, hvor der via mindst en påfyldningsledning (32) i en af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) doseres mindst et tilsætningsstof, og/eller en fermenteringsgas og/eller andre gasser indføres i et nedre område (30u) af den ene af tankene (30i, 302, 303, 304, 30s) via mindst en gasindføring (58).