WO2014139516A1 - Fermentationsanlage - Google Patents

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WO2014139516A1
WO2014139516A1 PCT/DE2014/100084 DE2014100084W WO2014139516A1 WO 2014139516 A1 WO2014139516 A1 WO 2014139516A1 DE 2014100084 W DE2014100084 W DE 2014100084W WO 2014139516 A1 WO2014139516 A1 WO 2014139516A1
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WO
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fermentation
transmission element
container
plant according
container wall
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Application number
PCT/DE2014/100084
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English (en)
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Inventor
Alexander SZIBURIES
Original Assignee
Agratec Invest Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Agratec Invest Ag filed Critical Agratec Invest Ag
Priority to EP14721742.6A priority Critical patent/EP2970846A1/de
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/06Stirrer or mobile mixing elements with horizontal or inclined stirrer shaft or axis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/24Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes inside the vessel

Definitions

  • the invention relates to a fermentation plant, in particular for
  • the fermentation of biological material includes all aerobic and anaerobic processes in which biological material is reacted in a bioreaction by means of bacterial, fungal, cell cultures or by the addition of enzymes.
  • a fermentation plant usually comprises a longitudinally stretched fermentation container for receiving biological material. However, it can also be designed as a round container or in any other suitable form.
  • the fermentation plant usually comprises an agitator for stirring the biological material or the
  • Fermentation medium in the fermentation tank This includes the
  • Agitator at least one rotatable about a Rhakarmfanse arranged mixing arm or propeller.
  • Such fermentation plants find wide
  • Such a fermentation plant is known, for example, from EP 0 617 120.
  • the agitator described in this document shows a plurality of rectilinear stirring struts extending substantially perpendicularly from the
  • Rhackarmdata extend away. Several such Rhackarmclothachsen are offset along the longitudinal direction on side walls of the
  • the Walker barnsystem serves as a transmission element to the fermentation medium in the fermentation tank by means of heat input to heat a required process temperature and eventual
  • Agitator therefore has to apply a higher stirring power, there is also the risk that the heating system is deformed or even torn from the vessel wall.
  • These problems can be alleviated by positioning the heating flow system in a region of the low flow fermentation tank, for example near one
  • Heating system is designed, however, can not achieve a fast and effective temperature control within the fermentation tank.
  • the invention is based on the recognition that one in one
  • Fermentation tank attached to a container wall
  • Transmission element comprises a sealing profile, a backwash of the transmission element is greatly reduced at least at this edge region and preferably prevented.
  • the sealing profile can be considered as of
  • Transmission element be made separate component. In this case, it is preferably at the edge region of the transmission element on the
  • Attached transmission element for example by means of soldering or
  • the fermentation plant is preferably one
  • described fermentation plant can be designed with appropriate design for a wet fermentation.
  • the described fermentation plant can be designed with appropriate design for a wet fermentation.
  • Liquid is introduced.
  • the introduced substrate in a dry fermentation has a dry matter content of about 15% or more.
  • the introduced substrate is not pumpable but stackable and has a dry matter content of about at least 15%, from 25% to 45%, of 30% or more.
  • dry fermentation takes place without the addition of an external liquid.
  • biological material is used, in particular in the form of monosubstrates, for example as silages.
  • the sealing profile is formed substantially completely encircling the transmission element.
  • the transmission element is thus protected at all edge regions from unhindered backwashing.
  • the sealing profile is fully welded to the transmission element. This does not necessarily exclude the possibility of gaps along the circumference of the transmission element due to technical reasons, which make it possible for fermentation medium to penetrate into the space between the transmission element and the container wall, for example because the sealing profile is made up of several separate sections. Preferably, however, such gaps are avoided.
  • each element is initially suitable, which can reduce backwashing of the transmission element.
  • the sealing profile partially or completely blocks the fermentation medium which, in the fermentation vessel, is blocked on the edge region of the fermentation vessel due to the stirring action
  • Transmission element threatens to penetrate into the space between the transmission element and container wall.
  • the sealing profile comprises an elongated Z-profile.
  • the extended Z-profile has the advantage that there is no surface perpendicular to the container wall along the container wall, so that a flow of the fermentation medium can not oppose such a vertical surface.
  • the Z-profile on a center leg which covers an optionally existing distance between the transmission element and the container wall at the edge region.
  • the sealing profile further comprises a Studentstragerschenkel and a wall leg, which adjoin the center leg. While the Kochtragerschenkel is attached to the transmission element, the wall leg rests against the container wall and is preferably on the wall fastened, for example, with fasteners described below, such as dowels.
  • a center leg of the sealing profile with the container wall of the fermentation container has a contact angle in a range between about 20 ° to 40 °, preferably between about 25 ° to 35 °, preferably of about 30 °.
  • a contact angle in a range between about 20 ° to 40 °, preferably between about 25 ° to 35 °, preferably of about 30 °.
  • Waste on container wall surface For the portion of the container wall used for the attachment of the sealing profile or the sealing profiles can not be used for the attachment of further or a larger transmission element.
  • openings are provided, which are arranged along horizontal edge regions of the transmission element in the sealing profile and designed such that between the
  • Transmission element and the vessel wall forming gas can escape through the openings into the fermentation tank.
  • the gas may in this case have penetrated into the space between the transmission element and the container wall. In general, however, it is gas, which in one
  • the openings should be large enough.
  • the openings are elongated, optionally several centimeters long slots with a width of about 5 to 20 millimeters.
  • the openings are preferably arranged on an upper and / or on a lower edge region of the transmission element in the sealing profile. The openings arranged at the upper edge area allow the escape of the gas, while the openings along the lower edge area of the
  • Transfer element allow a subsequent flow of the fermentation medium in the space between the transmission element and the container wall.
  • the openings may be on the transmission element itself and / or on the
  • the transmission element is designed for a heat and / or a cold entry into the
  • the transmission element may be designed as a pure heat source or as a pure cooling device.
  • the transfer element it is possible by means of the transfer element to cool or heat the fermentation medium in the fermentation tank as needed during the fermentation process. Especially if the fermentation plant for a strongly exothermic running
  • Fermentation process is designed, as in a preferred
  • Embodiment is the case, efficient cooling of the comes
  • Transmission element is flat. In other words, that
  • Transmission element has in two directions, preferably parallel to the container wall to which it is attached, much larger dimensions, as in the third direction perpendicular thereto.
  • the technical implementation of the transmission element corresponds to the well-known radiation surfaces, which are very often used in large workshops.
  • the planar transmission element in particular can be fastened to the container wall itself by means of its own fastening means.
  • the transmission element can also be indirectly fastened to the container wall via the sealing profile attached to the container wall.
  • the attachment means used for attachment should preferably be chemical anchors having a temperature of
  • At least about 80 ° C can tolerate without dissolving.
  • suitable dowels can be used for this purpose.
  • the transmission element has the following dimensions: A height of about 5 to 7 meters, preferably of about 6 meters, a width of about 1 to 2 meters, preferably from about 1, 5
  • the transfer element is preferably completely submerged in the fermentation medium.
  • Transmission element is attached to a container side wall. It is also possible to attach the transmission element to the bottom of the container, but it is much better if for the heat and / or cold entry of
  • Container bottom are used from integrated transmission elements, which are integrated in the container bottom.
  • the transmission element is arranged on the container wall between two R industrial robotsen the agitator.
  • the transmission element at least partially covers a connecting line between these two R industrial robotsen along the
  • Transmission element on the container wall covers a major part of the container wall between the two Rougharmfanachsen.
  • Covering can also be used more than one transmission element.
  • the transmission element or means two or more similar transmission elements covers at least 50% of the area of the portion of the container wall, which is located between the two Rhakarmfanachsen.
  • the transfer element or by the transfer elements Preferably, even over 70%, 80% or 90% of that portion of the container wall is covered by the transfer element or by the transfer elements.
  • the fermentation container has a length of about 35 to 50 meters, preferably from about 40 to 45 meters, wherein the transmission element on a longitudinal side wall of the
  • Fermentation tank is attached.
  • the shape, arrangement and dimensions of the transmission element should be adjusted accordingly.
  • Fermentation medium and the removal of the fermentation take place here on opposite faces of the fermentation tank.
  • a plurality of transmission elements are arranged such that a
  • a plurality of transmission elements are provided which can be controlled individually, in pairs and / or in groups.
  • Figure 1 shows a detail of a container wall of a fermentation container with attached thereto transfer elements.
  • Fig. 2 is a transmission element arranged circumferentially
  • Fig. 3 shows the transmission element with circumferentially arranged sealing profiles in a cross-sectional view along the line III-III.
  • FIG. 1 schematically shows a detail of a container wall 11 of a fermentation container 1.
  • the fermentation container 1 shown here has an agitator 2.
  • To the agitator 2 includes a plurality of stirring arms 22, two of which are shown in dashed lines in Fig. 1. The two here
  • marked stirring arms 22 are each rotatably mounted on a Rmixarmfilterse 21.
  • the two transmission elements 3 are fed via common supply / return lines 34.
  • the flow / return lines 34 run above and below the transmission elements 3, wherein the flow lines 34 above or below the transmission elements 3 and the return lines 34 can be arranged according to the opposite side.
  • the fermentation tank 1 preferably has a length of about 43 m and a height of about 8 to 8.50 m. In operation, the
  • Fermentation tank 1 usually filled to a level of about 6.90 to 7.10 m with the fermentation medium.
  • the transfer element 3 should preferably be installed at a height of about 50 cm above the fermenter bottom in order to remain untouched by sediments depositing in the lower fermenter area. Furthermore, it is advantageous if the
  • Transmission element 3 during operation completely in the Is immersed in fermentation medium. With these dimensions, a height of the transmission element 3 of about 6 m is advantageous because then there is still a distance of about 40 to 60 cm to the gas space above the
  • Fermentation medium is arranged.
  • the transmission element 3 is shown schematically in detail in FIG. 2. It has a planar design and has mutually vertically extending ribs 33, which segment the transmission element 3 vertically.
  • the transmission element 3 has a circumferential sealing profile 4, which preferably on the transmission element 3 along its
  • Edge regions 311, 312 is welded. With dashed and dotted lines is indicated in Fig. 2, that the sealing profile 4 is an elongated Z-profile, which has a Kocherschenkel 42, a middle leg 43 and a wall leg 44.
  • FIG. 2 A cross-sectional view along the line III-III in FIG. 2 is shown in FIG.
  • the ribs 33 of the planar transmission element 3 are visible as bilateral constrictions.
  • the contact angle ⁇ is preferably about 30 °, so that a clean slipping past the
  • Fermentation medium can be done and only a small or preferably no force is applied to the transmission element 3.
  • the sealing profile 4 is with its Kochtragerschenkel 42 by means of a
  • the wall leg 44 of the sealing profile 4 is dowelled at short intervals on the container wall 11.
  • the dowels 41 are in this case designed such that they the conditions
  • the temperatures of over 80 ° can withstand the fermentation tank 1 and do not dissolve. It is usually unavoidable when attaching the
  • Transmission element 3 between the transmission element 3 and the
  • Container wall 1 1 is formed a space in which fermentation medium 1 can penetrate. If a fermentation takes place in this room, there are also gases which can damage the transmission element 3 or its anchoring to the container wall 11 if they have no possibility of escaping. As shown in Fig. 2, openings 32 are provided for this purpose, which is an escape of gases from the space between the transmission element 3 and the container wall 1 1 in the
  • the openings 32 are elongated and along horizontal
  • Edge regions 31 1 of the transmission element 3 on the Kochtragerschenkeln 42 of the top and bottom of the transmission element 3 mounted sealing profiles 4 are arranged.
  • the arranged along horizontal edge portions 31 1 in the lower sealing profile 4 openings 32 allow a backflow of liquid to replace the escaped gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fermentationsanlage, insbesondere für Trockenfermentation biologischen Materials, mit einem Fermentationsbehälter (1), einem in dem Fermentationsbehälter (1) angeordneten Rührwerk (2) und einem an einer Innenseite einer Behälterwand (11) des Fermentationsbehälters (1) befestigten Übertragungselement (3) für Wärme- und/oder Kälteeintrag in den Fermentationsbehälter (1), wobei das Übertragungselement (3) an einem Randbereich (311, 312) des Übertragungselementes (3) ein Dichtprofil (4) umfasst.

Description

Titel:
Fermentationsanlage Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Fermentationsanlage, insbesondere für
Trockenfermentation biologischen Materials. Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Fermentation biologischen Materials alle aeroben und anaeroben Vorgänge, bei denen in einer Bioreaktion mittels Bakterien-, Pilz-, Zellkulturen oder durch den Zusatz von Enzymen biologisches Material umgesetzt wird. Eine Fermentationsanlage umfasst in der Regel einen in Längsrichtung gestreckten Fermentationsbehälter zur Aufnahme biologischen Materials. Sie kann jedoch auch als ein Rundbehälter oder in einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein. Ferner umfasst die Fermentationsanlage üblicherweise ein Rührwerk zum Rühren des biologischen Materials beziehungsweise des
Fermentationsmediums in dem Fermentationsbehälter. Hierzu umfasst das
Rührwerk mindestens einen um eine Rührarmdrehachse rotierbar angeordneten Rührarm oder Propeller. Derartige Fermentationsanlagen finden weite
Anwendung beispielsweise bei der Herstellung von Biogas. Eine solche Fermentationsanlage ist beispielsweise aus der EP 0 617 120 bekannt. Das in diesem Dokument beschriebene Rührwerk zeigt eine Mehrzahl geradliniger Rührstreben, die sich im Wesentlichen senkrecht von der
Rührarmdrehachse weg erstrecken. Mehrere solcher Rührarmdrehachsen sind entlang der Längsrichtung versetzt an Seitenwänden des
Fermentationsbehälters angeordnet. Entlang dieser Seitenwände ist ferner in einem unteren Bereich ein Heizdurchlaufsystem für ein Heizmedium
angeordnet. Das Heizdurchlaufsystem dient als Übertragungselement dazu, das Fermentationsmedium in dem Fermentationsbehälter mittels Wärmeeintrag auf eine erforderliche Prozesstemperatur zu erwärmen und eventuelle
Abstrahlungsverluste über Behälterwände zu kompensieren.
Nachteil einer derartigen Anordnung ist, dass das Heizdurchlauf System einen mitunter erheblichen Strömungswiderstand gegen die Bewegung des
Fermentationsmediums darstellt, insbesondere gegen die Umwälzbewegung aufgrund der Rühraktivität des Rührwerks. Abgesehen davon, dass das
Rührwerk deshalb eine höhere Rührleistung aufbringen muss, besteht auch noch die Gefahr, dass das Heizdurchlauf System verformt oder sogar von der Behälterwand abgerissen wird. Diese Probleme können vermindert werden, indem das Heizdurchlaufsystem in einem Bereich des Fermentationsbehälters mit geringer Strömung positioniert wird, beispielsweise nahe einer
Rührarmachse, und möglichst klein ausgebildet ist. Mittels eines
Übertragungselementes, welches in Form eines derartigen
Heizdurchlauf Systems konzipiert ist, lässt sich jedoch eine schnelle und effektive Temperaturregelung innerhalb des Fermentationsbehälters nicht erzielen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fermentationsanlage bereitzustellen, bei der eine effektive Regelung der Temperatur des Fermentationsmediums möglich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Fermentationsanlage mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein in einem
Fermentationsbehälter an einer Behälterwand befestigtes
Übertragungselement je nach Ausführung eine mehr oder minder große
Angriffsfläche für ein Fermentationsmedium bietet, das sich unter dem Einfluss des Rührwerks bewegt. Insbesondere problematisch wird es bei Abwesenheit eines Dichtprofils, wenn das Fermentationsmedium das Übertragungselement hinterspült. Aufgrund der Rührtätigkeit wird dann nämlich immer mehr Fermentationsmedium in den Zwischenraum zwischen dem
Übertragungselement und der Behälterwand hinein gedrückt. Die hierbei auf das Übertragungselement einwirkenden Kräfte wären in der Lage, das
Übertragungselement von seiner Verankerung an der Behälterwand zu reißen.
Indem das Übertragungselement an einem Randbereich des
Übertragungselementes ein Dichtprofil umfasst, wird eine Hinterspülung des Übertragungselementes zumindest an diesem Randbereich stark vermindert und vorzugsweise verhindert. Das Dichtprofil kann als vom
Übertragungselement separates Bauteil hergestellt sein. In diesem Fall ist es vorzugsweise am Randbereich des Übertragungselementes an dem
Übertragungselement befestigt, beispielsweise mittels Verlötung oder
Verschweißung. Alternativ kann das Dichtprofil einstückig mit dem
Übertragungselement gebildet sein.
Bei der Fermentationsanlage handelt es sich vorzugsweise um einen
kontinuierlichen Fermenter, bei dem kontinuierlich oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen frisches Fermentationsmedium in Form eines Substrats in den Fermentationsbehälter eingebracht wird, ohne das Fermentationsmedium in dem Fermentationsbehälter vollständig auszutauschen. Die hier
beschriebene Fermentationsanlage kann bei entsprechender Ausgestaltung für eine Nassfermentation ausgelegt sein. Vorzugsweise ist die
Fermentationsanlage jedoch für Trockenfermentation ausgelegt. Hiervon spricht man in der Regel, wenn das Substrat ohne weitere Zugabe von
Flüssigkeit eingebracht wird. Vorzugsweise weist das eingebrachte Substrat bei einer Trockenfermentation einen Trockensubstanzanteil von etwa 15% oder mehr aufweist. Bei einer hier bevorzugten Definition für Trockenfermentation ist das eingebrachte Substrat nicht pumpfähig, aber stapelbar und weist einen Trockensubstanzanteil von etwa mindestens 15%, von 25% bis 45%, von 30% oder mehr auf. Zudem erfolgt Trockenfermentation ohne Zugabe einer externen Flüssigkeit. Für die Fermentation kommt biologisches Material insbesondere in Form von Monosubstraten zur Anwendung, beispielsweise als Silagen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dichtprofil das Übertragungselement im Wesentlichen vollständig umlaufend ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Übertragungselement somit an allen Randbereichen vor einer ungehinderten Hinterspülung geschützt. Vorzugsweise ist hierbei das Dichtprofil vollumfänglich mit dem Übertragungselement verschweißt. Dies schließt nicht notwendigerweise aus, dass technisch bedingt entlang des Umfangs des Übertragungselements Lücken bestehen, durch die ein Eindringen von Fermentationsmedium in den Raum zwischen Übertragungselement und Behälterwand möglich ist, beispielsweise weil das Dichtprofil aus mehreren getrennten Abschnitten aufgebaut ist. Bevorzugterweise werden derartige Lücken jedoch vermieden.
Als Dichtprofil ist zunächst jedes Element geeignet, welches eine Hinterspülung des Übertragungselementes vermindern kann. Anders ausgedrückt, blockiert das Dichtprofil teilweise oder vollständig das Fermentationsmedium, das im Fermentationsbehälter aufgrund der Rührtätigkeit am Randbereich des
Übertragungselementes in den Raum zwischen Übertragungselement und Behälterwand einzudringen droht.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, dass das Dichtprofil ein gestrecktes Z-Profil umfasst. Das gestreckte Z-Profil hat den Vorteil, dass entlang der Behälterwand keine zur Behälterwand senkrechte Fläche vorliegt, so dass einer Strömung des Fermentationsmediums keine derartig senkrechte Fläche entgegenstehen kann. Hierzu weist das Z-Profil einen Mittelschenkel auf, welches einen gegebenenfalls vorhandenen Abstand zwischen Übertragungselement und Behälterwand am Randbereich abdeckt. Zur sicheren Befestigung weist das Dichtprofil ferner einen Übertragerschenkel und einen Wandschenkel auf, welche am Mittelschenkel angrenzen. Während der Übertragerschenkel am Übertragungselement befestigt ist, liegt der Wandschenkel an der Behälterwand an und ist vorzugsweise an der Wand befestigt, beispielsweise mit nachfolgend beschriebenen Befestigungsmitteln wie zum Beispiel Dübeln.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass ein Mittelschenkel des Dichtprofils mit der Behälterwand des Fermentationsbehälters einen Anliegewinkel in einem Bereich zwischen etwa 20° bis 40° , vorzugsweise zwischen etwa 25° bis 35° , bevorzugt von etwa 30° aufweist. Entlang der und parallel zur Behälterwand strömendes Fermentationsmedium wird somit um maximal diesen
Anliegewinkel abgelenkt, so dass der Krafteintrag auf das Dichtprofil und somit auf das Übertragungselement entsprechend gering bleibt. Da das Dichtprofil selbst nicht als Übertragungselement für Wärme- und / oder Kälteeintrag in den Fermentationsbehälter nutzbar ist, würde allerdings ein noch flacheres Z- Profil, mit einem entsprechend geringeren Anliegewinkel, zu einer
Verschwendung an Behälterwandfläche führen. Denn der für die Befestigung des Dichtprofils beziehungsweise der Dichtprofile verwendete Abschnitt der Behälterwand kann nicht für die Befestigung weiterer beziehungsweise eines größeren Übertragungselementes genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind Öffnungen vorgesehen, welche entlang horizontaler Randbereiche des Übertragungselementes im Dichtprofil angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sich zwischen dem
Übertragungselement und der Behälterwand bildendes Gas durch die Öffnungen hindurch in den Fermentationsbehälter entweichen kann. Das Gas kann hierbei in den Raum zwischen Übertragungselement und Behälterwand eingedrungen sein. In der Regel handelt es sich jedoch um Gas, welches in einem
Gärungsprozess in dem Raum zwischen Übertragungselement und Behälterwand entstanden ist. Damit dieses Gas sich nicht hinter dem Übertragungselement sammeln und dort einen Druck aufbauen kann, welcher letztlich zu einer Beschädigung des Übertragungselementes und / oder seiner Verankerung führen würde, sollten die Öffnungen groß genug sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den Öffnungen um längliche, gegebenenfalls mehrere Zentimeter lange Schlitze mit einer Breite von etwa 5 bis 20 Millimetern. Die Öffnungen sind vorzugsweise an einem oberen und / oder an einem unteren Randbereich des Übertragungselementes in dem Dichtprofil angeordnet. Die am oberen Randbereich angeordneten Öffnungen erlauben ein Entweichen des Gases, während die Öffnungen entlang des unteren Randbereichs des
Übertragungselementes ein Nachströmen des Fermentationsmediums in den Raum zwischen dem Übertragungselement und der Behälterwand erlauben. Die Öffnungen können am Übertragungselement selbst und / oder an dem
Dichtprofil beziehungsweise an den Dichtprofilen gebildet sein.
In allen hier beschriebenen Ausführungsformen ist das Übertragungselement ausgebildet für einen Wärme- und / oder einen Kälteeintrag in den
Fermentationsbehälter. Anders ausgedrückt, kann das Übertragungselement als eine reine Wärmequelle oder als eine reine Kühlvorrichtung konzipiert sein. Vorzugsweise ist es jedoch möglich, mittels des Übertragungselementes das Fermentationsmedium in dem Fermentationsbehälter je nach Bedarf während des Fermentationsprozesses zu kühlen oder zu erwärmen. Insbesondere wenn die Fermentationsanlage für einen stark exotherm ablaufenden
Fermentationsprozess ausgelegt ist, wie dies bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Fall ist, kommt einer effizienten Kühlung des
Fermentationsmediums durch das Übertragungselement eine große Bedeutung zu.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das
Übertragungselement flächig ist. Mit anderen Worten, das
Übertragungselement weist in zwei Richtungen, vorzugsweise parallel zu der Behälterwand, an der es befestigt ist, wesentlich größere Abmessungen auf, als in der dritten Richtung senkrecht hierzu. Vorzugsweise entspricht die technische Umsetzung des Übertragungselementes den allgemein bekannten Strahlungsflächen, die sehr oft in großen Werkhallen verwendet werden.
Das Übertragungselement gemäß jedweder Ausführungsform, jedoch
insbesondere das flächige Übertragungselement, kann selbst mittels eigenen Befestigungsmitteln an der Behälterwand befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Übertragungselement auch über das an der Behälterwand befestigte Dichtprofil indirekt an der Behälterwand befestigt sein. In jedem Fall sollte es sich bei den für die Befestigung verwendeten Befestigungsmitteln vorzugsweise um Chemieanker handeln, welche eine Temperatur von
mindestens etwa 80°C vertragen können, ohne sich zu lösen. Beispielsweise können hierfür geeignete Dübel eingesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Übertragungselement folgende Abmessungen auf: Eine Höhe von etwa 5 bis 7 Metern, vorzugsweise von etwa 6 Metern, eine Breite von etwa 1 bis 2 Metern, vorzugsweise von etwa 1 ,5
Metern, und / oder eine Dicke von etwa 3 bis 10 Zentimetern. Die Form und Abmessungen können jedoch an die des Fermentationsbehälters angepasst werden. Im Betrieb ist das Übertragungselement vorzugsweise vollständig im Fermentationsmedium eingetaucht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das
Übertragungselement an einer Behälterseitenwand befestigt ist. Es ist auch möglich, das Übertragungselement am Behälterboden zu befestigen, viel besser ist es jedoch, wenn für den Wärme- und / oder Kälteeintrag vom
Behälterboden aus integrierte Übertragungselemente eingesetzt werden, welche in dem Behälterboden integriert sind.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Übertragungselement an der Behälterwand zwischen zwei Rührarmdrehachsen des Rührwerks angeordnet ist. Vorzugsweise bedeckt das Übertragungselement zumindest teilweise eine Verbindungslinie zwischen diesen zwei Rührarmdrehachsen entlang der
Behälterwand.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das
Übertragungselement an der Behälterwand einen überwiegenden Teil der Behälterwand zwischen den zwei Rührarmdrehachsen bedeckt. Für die
Bedeckung können auch mehr als ein Übertragungselement verwendet werden. Anders ausgedrückt, werden mittels des Übertragungselementes oder mittels zweier oder mehrer gleichartiger Übertragungselemente zumindest 50% der Fläche des Abschnittes der Behälterwand bedeckt, der sich zwischen den zwei Rührarmdrehachsen befindet. Bevorzugterweise werden sogar über 70%, 80% oder 90% dieses Abschnittes der Behälterwand durch das Übertragungselement oder durch die Übertragungselemente bedeckt.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass der Fermentationsbehälter eine Länge von etwa 35 bis 50 Metern aufweist, vorzugsweise von etwa 40 bis 45 Metern, wobei das Übertragungselement an einer Längsseitenwand des
Fermentationsbehälters befestigt ist. Bei anderen Formen und Abmessungen des Fermentationsbehälters, sollten Form, Anordnung und Abmessungen des Übertragungselementes entsprechend angepasst sein. Der Eintrag des
Fermentationsmediums und die Entnahme des Gärgutes erfolgen hierbei an gegenüber liegenden Stirnseiten des Fermentationsbehälters. Vorzugsweise werden mehrere Übertragungselemente derart angeordnet, dass ein
überwiegender Anteil der Längsseitenwand mit Übertragungselementen ausgekleidet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Übertragungselemente vorgesehen, welche einzeln, paarweise und / oder gruppenweise ansteuerbar sind. Beim Betrieb der Fermentationsanlage ist es von Vorteil, den
Fermentationsbehälter in Längsrichtung in Segmente aufzuteilen, in denen entweder unterschiedliche Temperaturen mittels der Übertragungsflächen eingestellt werden sollen, oder in denen der exotherme Fermentationsprozess zu unterschiedlichen Erwärmungsraten führt, die mittels der
Übertragungsflächen ausgeglichen werden müssen. In beiden Fällen werden die Übertragungselemente einzeln, paarweise und / oder gruppenweise in unterschiedlichen Leistungsbereichen betrieben. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt einer Behälterwand eines Fermentationsbehälters mit hieran angebrachten Übertragungselementen;
Fig. 2 ein Übertragungselement mit umlaufend angeordneten
Dichtprofilen; und
Fig. 3 das Übertragungselement mit umlaufend angeordneten Dichtprofilen in einer Querschnittsansicht entlang der Linie III- III.
Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Behälterwand 11 eines Fermentationsbehälters 1. Der hier dargestellte Fermentationsbehälter 1 weist ein Rührwerk 2 auf. Zu dem Rührwerk 2 gehören mehrere Rührarme 22, von denen zwei in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind. Die beiden hier
eingezeichneten Rührarme 22 sind jeweils an einer Rührarmdrehachse 21 drehbar gelagert. An einem Innenwandabschnitt 111 der Behälterwand 11 zwischen den Rührarmdrehachsen 22 sind zwei Übertragungselemente 3 nebeneinander angeordnet.
Gemeinsam bedecken die beiden Übertragungselemente 3 einen
überwiegenden Teil der Behälterwand 11 zwischen den zwei
Rührarmdrehachsen 21. Die beiden Übertragungselemente 3 werden über gemeinsame Vorlauf- /Rücklauf leitungen 34 gespeist. In der hier dargestellten Ausführungsform verlaufen die Vorlauf- /Rücklauf leitungen 34 oberhalb und unterhalb der Übertragungselemente 3, wobei die Vorlaufleitungen 34 oberhalb oder unterhalb der Übertragungselemente 3 und die Rücklaufleitungen 34 entsprechend auf der gegenüber liegenden Seite angeordnet sein können.
Der Fermentationsbehälter 1 weist bevorzugt eine Länge von etwa 43 m und eine Höhe von etwa 8 bis 8,50 m auf. Beim Betrieb ist der
Fermentationsbehälter 1 in der Regel bis zu einem Füllstand von etwa 6,90 bis 7,10 m mit dem Fermentationsmedium gefüllt. Das Übertragungselement 3 sollte bevorzugt in einer Höhe von etwa 50 cm über dem Fermenterboden installiert werden, um von sich im unteren Fermenterbereich ablagernden Sedimenten unberührt zu bleiben. Ferner ist es von Vorteil, wenn das
Übertragungselement 3 während des Betriebs vollständig in das Fermentationsmedium eingetaucht ist. Bei diesen Abmessungen ist eine Höhe des Übertragungselementes 3 von etwa 6 m von Vorteil, weil dann noch ein Abstand von etwa 40 bis 60 cm zum Gasraum besteht, der oberhalb des
Fermentationsmediums angeordnet ist.
Das Übertragungselement 3 wird in detaillierter Darstellung schematisch in der Fig. 2 gezeigt. Es ist flächig ausgebildet und weist parallel zueinander vertikal verlaufende Rippen 33 auf, welche das Übertragungselement 3 vertikal segmentieren. Das Übertragungselement 3 weist ein umlaufendes Dichtprofil 4 auf, welches vorzugsweise am Übertragungselement 3 entlang seiner
Randbereiche 311 , 312 angeschweißt ist. Mit gestrichelten und gepunkteten Linien ist in der Fig. 2 angedeutet, dass das Dichtprofil 4 ein gestrecktes Z- Profil ist, welches einen Übertragerschenkel 42, einen Mittelschenkel 43 und einen Wandschenkel 44 aufweist.
Eine Querschnittsansicht entlang der Linie III- III in der Fig. 2 ist in der Fig. 3 dargestellt. Hier sind die Rippen 33 des flächigen Übertragungselementes 3 als beidseitige Verengungen sichtbar. Ferner ist hier das Dichtprofil 4 im
Querschnitt dargestellt, so dass ein Anliegewinkel φ zwischen dem
Mittelschenkel 43 und dem Wandschenkel 44 erkennbar ist. Der Anliegewinkel φ beträgt vorzugsweise etwa 30° , damit ein sauberes Vorbeigleiten des
Fermentationsmediums erfolgen kann und nur ein geringer oder vorzugsweise kein Krafteintrag auf das Übertragungselement 3 erfolgt. Das Dichtprofil 4 ist mit seinem Übertragerschenkel 42 mittels einer
Schweißnaht 45 am Übertragungselement 3 befestigt. Ferner ist das Dichtprofil 4 mittels Befestigungsmittel 41 an der Behälterwand 11 des
Fermentationsbehälters 3 befestigt. Hierzu ist der Wandschenkel 44 des Dichtprofils 4 in kurzen Abständen an der Behälterwand 11 angedübelt. Die Dübel 41 sind hierbei derart ausgestaltet, das sie den Bedingungen,
insbesondere den Temperaturen von über 80° , im Fermentierungsbehälter 1 widerstehen können und sich nicht lösen. Es ist in der Regel nicht zu vermeiden, dass beim Anbringen des
Übertragungselements 3 zwischen dem Übertragungselement 3 und der
Behälterwand 1 1 ein Raum gebildet wird, in dem Fermentationsmedium 1 eindringen kann. Wenn in diesem Raum eine Fermentation stattfindet, entstehen auch dort Gase, welche das Übertragungselement 3 beziehungsweise seine Verankerung an der Behälterwand 1 1 beschädigen können, wenn sie keine Möglichkeit haben, zu entweichen. Wie in der Fig. 2 gezeigt, sind für diesen Zweck Öffnungen 32 vorgesehen, die ein Entweichen von Gasen aus dem Raum zwischen Übertragungselement 3 und Behälterwand 1 1 in den
Fermentationsbehälter l erlauben.
Die Öffnungen 32 sind länglich ausgebildet und entlang horizontaler
Randbereiche 31 1 des Übertragungselementes 3 auf den Übertragerschenkeln 42 der oben und unten am Übertragungselement 3 befestigten Dichtprofile 4 angeordnet. Die entlang horizontaler Randbereiche 31 1 im unteren Dichtprofil 4 angeordneten Öffnungen 32 erlauben ein Nachströmen von Flüssigkeit, um das entwichene Gas zu ersetzen.
Bezugszeichenliste:
Fermentationsbehälter
Behälterwand
Innenwandabschnitt der Behälterwand
Rührwerk
Rührarm
Rührarmdrehachse
Übertragungselement
horizontaler Randbereich vertikaler Randbereich
Öffnungen
Rippen
Vorlauf- /Rücklauf leitungen
4 Dichtprofil
41 Befestigungsmittel (Dübel)
42 Übertragerschenkel
43 Mittelschenkel
44 Wandschenkel
45 Schweißnaht
φ Anliegewinkel

Claims

Patentansprüche:
1. Fermentationsanlage, insbesondere für Trockenfermentation biologischen Materials, mit einem Fermentationsbehälter (1 ), einem in dem
Fermentationsbehälter (1 ) angeordneten Rührwerk (2) und einem an einer Innenseite einer Behälterwand (11 ) des Fermentationsbehälters (1 ) befestigten Übertragungselement (3) für Wärme- und / oder Kälteeintrag in den Fermentationsbehälter (1 ),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungselement (3) an einem Randbereich (311 , 312) des Übertragungselementes (3) ein Dichtprofil (4) umfasst.
2. Fermentationsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (4) das (3) Übertragungselement im Wesentlichen vollständig umlaufend ausgebildet ist.
3. Fermentationsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (4) ein gestrecktes Z-Profil umfasst.
4. Fermentationsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelschenkel (43) des Dichtprofils (4) mit der Behälterwand (11 ) des Fermentationsbehälters (1 ) einen Anliegewinkel (cp) in einem Bereich zwischen etwa 20° bis 40° , vorzugsweise zwischen etwa 25° bis 35° , bevorzugt von etwa 30° aufweist.
5. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Öffnungen (32), welche entlang horizontaler Randbereiche (311 ) des Übertragungselementes (3) im Dichtprofil (4) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sich zwischen dem
Übertragungselement (3) und der Behälterwand (11 ) bildendes Gas durch die Öffnungen (32) hindurch in den Fermentationsbehälter (1 ) entweichen kann.
6. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (3) flächig ist.
7. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (3) eine Höhe von etwa 5 bis 7 Metern, vorzugsweise von etwa 6 Metern, eine Breite von etwa 1 bis 2 Metern, vorzugsweise von etwa 1 ,5 Metern, und / oder eine Dicke von etwa 3 bis 10 Zentimetern aufweist.
8. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (3) an einer
Behälterseitenwand befestigt ist.
9. Fermentationsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (3) an der Behälterwand (1 1 ) zwischen zwei
Rührarmdrehachsen (22) des Rührwerks (2) angeordnet ist.
10. Fermentationsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (3) an der Behälterwand (1 1 ) einen überwiegenden Teil der Behälterwand (1 1 ) zwischen den zwei Rührarmdrehachsen (22) bedeckt.
1 1 . Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermentationsbehälter (1 ) eine Länge von etwa 35 bis 50 Metern aufweist, vorzugsweise von etwa 40 bis 45 Metern, wobei das Übertragungselement (3) an einer Längsseitenwand des
Fermentationsbehälters (1 ) befestigt ist.
12. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch mehrere Übertragungselemente (3), welche einzeln, paarweise und / oder gruppenweise ansteuerbar sind.
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