Verfahren und Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begasung von schäumenden Flüssigkeiten, insbesondere zur Belüftung von zu starker Schaumbildung steigenden Gärflüssigkeiten.
Es ist bekannt, Gärflüssigkeiten in der Weise zu belüften bezw. zu begasen, dass durch geeignete Einrichtungen die Gärflüs- sigkeit mit Luft oder mit andern Gasen in # möglichst innige Berührung gebracht wird.
Dabei entsteht bei leicht schäumenden Flüs sigkeiten eine sehr grosse Schaumbildung, der bisher in der Weise entgegengetreten wurde, dass schaumzerstörende Mittel, beispielsweise Wollfett, der Flüssigkeit zugesetzt wurden. Diese bekannten Verfahren haben aber den Nachteil, dass die schaumzerstörenden Mittel, beispielsweise das Wollfett, nicht in den er forderlichen Mengen zu dem gedachten Zweck zur Verfügung gestellt werden kön nen und dass ihr Aufwand ferner hohe Ko sten verursacht.
Diese Nachteile vermeidet das neue Ver- fahren, welches ermöglicht, die Schaumbil dung ohne Anwendung von chemischen Mit teln zu beseitigen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass in die zu begasende Flüssigkeit in einer Begasungskammer Gas eingeführt, der entstehende Schaum ohne Anwendung schaumzerstörender Mittel wie Gärfett und dergleichen über eine Überlaufkante in einen oben offenen Entgasungsbehälter überführt und die entschäumte Flüssigkeit durch das untere Ende des Entgasungsbehälters in die Begasungskammer wieder hineingeführt wird.
Ausführungsbeispiele von erfindungs gemässen Vorrichtungen sind in der Zeich nung dargestellt, an Hand welcher auch Durchführungsbeispiele des erfindungsge mässen Verfahrens erläutert sind. Es bedeu tet: Fig. 1 eine Begasungsvorrichtung im senkrechten Mittelschnitt, Fig. 2 die Ansicht auf ein Schleuderrad, Fig. 3 eine andere Ausbildung der Vor richtung, Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Schleuderrad gemäss Fig. 3, Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung im senkrechten Mittelschnitt,
Fig. 6 eine Aufsicht auf das Schleuder rad gemäss Fig. 5.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ruht auf Trägern a ein Gär- behälter b. In diesen wird eine leicht schäu mende Gärflüssigkeit so eingebracht, dass sie etwa ein Viertel bis ein Drittel des Gärbehäl- ters ausfüllt. Darauf wird das als Lüfter ausgebaute, zentral in dem Behälter ge lagerte Schleuderrad vom Motor g aus über die Riemenscheiben<I>f</I> und<I>f'</I> in Umdrehung versetzt.
Der Lüfter, dessen unteres Ende Fig. 2 im Querschnitt zeigt, besitzt ein zen trales Rohr c, welches unten in die End- kammer o mündet, die ihrerseits mehrere seitliche, beiderseits offene Ansatzrohre d trägt, welche auf der der Flüssigkeit sich entgegenbewegenden Seite mit jeweils einer oder mehreren Öffnungen e versehen sind, durch welche beim Umlauf des Schleuder rades Flüssigkeit in die Ansatzrohre d ein- gepresst wird, welche an den vordern Enden derselben wieder herausgeschleudert wird.
Da nämlich Luft allein infolge ihres gerin gen spezifischen Gewichtes bei der Dreh bewegung nur eine verhältnismässig geringe Zentrifugalkraft auslösen und dementspre chend nur eine geringe Saugwirkung erzeu gen kann, wird die durch den Lüfter strö mende Luft im Innern desselben selbsttätig mit gewissen Mengen der zu belüftenden Flüssigkeit gemischt, welche bei dem durch die Zentrifugalkraft bewirkten Herausschleu dern, da sie den Querschnitt der Lüfterrohre nicht voll ausfüllt, die die Zwischenräume füllende Luft mit sich reisst und dadurch eine verstärkte Saugwirkung hervorruft, wie dies dem bekannten physikalischen Prinzip (das zum Beispiel auch der einfachen Was serstrahlpumpe zugrunde liegt) entspricht.
Demgemäss wird durch die Drehung des Lüfters oben Luft in denselben eingesaugt, welche an den vordern Enden der Ansatz rohre d in die zu belüftende Flüssigkeit aus tritt und diese in einen mehr oder weniger feinporigen Schaum verwandelt, welcher zu nächst in dem Zwischenraum zwischen der äussern Behälterwand und dem Innenmantel m emporsteigt.
Der zwecks Temperaturregu lierung doppelwandig ausgebildete Mantel körper na, der zum Beispiel mittels des durch <I>i</I> zuströmenden und bei<I>k</I> wieder abfliessen den Wassers gekühlt werden kann, mit dem Innenraum h dient dazu, die Schaummenge in den erwünschten Grenzen zu halten, also den überschüssigen Schaum zu zerstören und die rückgebildete Flüssigkeit wieder der Hauptflüssigkeitsmenge zuzuführen.
Dies geschieht dadurch, dass der emporsteigende Schaum über den obern Rand des Innen mantels auf die rotierende Scheibe l fällt, von dieser zerschlagen wird und durch den Entlüftungsbehälter bezw. den innern Man telraum h an dessen unterem Ende als ent- schäumte Flüssigkeit wieder der im untern Teil des Behälters b befindlichen Hauptflüs- sigkeitsmenge zufliesst.
Die ausgegorene Lö sung wird durch Ablassventil n entfernt, worauf der Behälter wieder, zum Beispiel durch den Trichter p, mit neuer Gärlösung beschickt wird.
Das untere Ende des Lüfters kann bei spielsweise auch so ausgebildet sein, wie Fig. 3 es im Durchschnitt und Fig. 4 im Querschnitt zeigt. Hier ist die Endkammer o mit den Ansatzrohren d von einer sich eben falls mitdrehenden zweiten Kammer i mit Ansatzrohren k umgeben, welch letztere einen grösseren Austrittsquerschnitt besitzen als die düsenförmig in sie mündenden An satzrohre<I>d.</I> Die Sammelkammer <I>i</I> steht mit der zu begasenden Flüssigkeit direkt in Ver bindung;
die in sie eintretenden Mengen der letzteren werden durch den Umlauf des Schleuderrades bei k herausgeschleudert und reissen aus d heraustretende Luft mit, wodurch ein fortwährendes Ansaugen solcher durch das Saugrohr c hindurch zustande kommt.
Auch die Umdrehung des Schleuderrades wirkt für sich allein schon hinreichend schaumzerstörend, so dass die in Fig.l ge zeigte Scheibe l in Fortfall kommen kann. Eine solche Einrichtung ist in den Fig. und 6 gezeigt.
b bezeichnet wie in Fig. 1 den auf Stüt zen a ruhenden Gärbehälter von zylindrischer Form. Er ist oben offen, so dass aus der Gär- flüssigkeit entweichende Gase frei abströmen können. Im Innern, und zwar gleichachsig mit dem Gärbehälter, ist ein eine zylin drische Entlüftungskammer h bildender Be hälter na angeordnet.
Er ist oben und unten offen, bildet oben eine freie Überlaufkante, und an seinem Boden isst ein Sehleuderrar3 angeordnet. Von oben :nagt senkrecht ,durch die Entlüftungskammer hindurch nach unten .ein Gaszuführungsrohr e, welches unbeweg lich isst.
Mit Hilfe eines Übergangsstutzens p ist die zentrale Endkammer q ders Schleuder rades: -an das Luftrohr angeschlossen. Ani die zentrale Kammer q rsühliesst sieh eine Mehr zahl von Belüftungsrohren r an, die entgegen der Drehrichtung nach hinten zurückweichen und im :dargestelilten Ausführungsbeispiel bogenförmig .gekrümmt sind. Die äussern Enden der Rohrre r sind nach einer durch :die Drehachse verlaufenden Ebene x-x (Fig. 6) abgeschnitten.
Beim Umlauf des: Schleuder- rades durch die Gärflüssigkeit entsteht an den entgegen zur Drehrichtung offenen@Öff- nungen s ein Cavitationseffekt, der das durch das Zentralrohr c zutretende Gas in die Flüs sigkeit einsaugt.
Gleichzeitig bewirkt der Umlauf des. Rohrsternes infolge der Flieh kraft ein Hinausdrängen bezw. Hinaus schleudern der in der Entlüftungskammer h unten sich ansammelnden Flüssigkeit nach aussen in :die Ringkammer, die zwischen dem Gärbehälter b und, dem Entlüftungsbehälter m besteht.
Gleichzeitig aber zerschlägt der umlaufende Rohrstern den Schaum der im untern Teil der Entlüftungskammer h be findlichen schäumenden Gärflüssigkeit. Die aus dem Schaum entweichenden Gase (Luft, Kohlensäure) entweichen nach oben und zie hen aus den obern Öffnungen des Gärbehäl- ters ab. Wird der Gärbehälter zu etwa ein Drittel oder ein Viertel mit Gärflüssigkeit, z.
B. Buchenholzsulfitlauge, gefüllt und das Schleuderrad, der Rohrstern, in Umdrehung versetzt, dann wird die Flüssigkeit in Be wegung gesetzt und Luft in die im äussern Ringraum befindliche Flüssigkeit durch den an den Rohrenden s auftretenden Cavitations- effekt eingesaugt. Die Flüssigkeit wird schaumig und immer schaumiger. Dazu tritt der Schleuderradeffekt, so dass in der ring förmigen Belüftungskammer die Gärflüssig- keit unter immer stärker fortschreitender Schaumbildung nach oben steigt.
Der leich teste Schaum tritt dann über die obere Kante der Entlüftungskammer nach deren Innerem über und sinkt nach unten, wo er in den Be reich des umlaufenden Schleuderrades kommt, der den Schaum zerschlägt und die ent- schäumte Flüssigkeit wieder in den Belüf tungsbehälter wirft.
Als besonders vorteilhaft hat es sich er wiesen, den Rohrstern nach unten durch eine Platte t abzudecken, deren Grösse etwa der Bodenfläche der Entlüftungskammer h ent spricht. Diese Platte kann entweder fest mit dem Rohrstern verbunden sein, beispielsweise durch Verschweissung mit einigen oder sämt lichen Rohrarmen r.
Sie kann aber auch un beweglich angeordnet sein, so dass der Rohr stern oberhalb der Platte t frei umläuft. Zur Erhöhung des Schleudereffektes hat sich die Anordnung einer Ringscheibe u als zweck mässig erwiesen, welche, wie die Platte t, ortsfest z. B. an der Unterkante der Entlüf tungskammer h befestigt oder mit dem Rohr stern verbunden und mit diesem umlaufend sein kann.
Die Ringscheibe bildet mit der Platte t und dem dazwischen umlaufenden Rohrstern eine wirksame Schleuderpumpe.
Zur Erleichterung des Einlaufes der schäumenden Gärflüssigkeit in das Schleu derrad ist eine kegelige Verjüngung des In nenraumes der Entlüftungskammer h zur Mitte hin. vorteilhaft.
Diese Verjüngung, die durch das Blech v dargestellt ist, kann als einfaches konisches Ringblech ausgestaltet werden, das mit der obern Kante an der innern Umfläche der Entlüftungskammer und mit der untern gante an der Ringscheibe u angeschlossen, beispielsweise verschweisst, ist.
Der Entlüftungsbehälter m kann eben falls zusammen mit dem Rohrstern bezw. mit der Abschlussplatte t umlaufen. Es ist jedoch zur Verringerung der umlaufenden Massen vorteilhafter, den Entlüftungsbehälter 7n ebenso wie das Zentralrohr c feststehend an zuordnen und nur das Schleuderrad mit der Abdeckplatte t umlaufen zu lassen.
Method and device for gassing liquids. The invention relates to a method and a device for gassing foaming liquids, in particular for aeration of fermentation liquids that increase foam formation.
It is known that fermentation liquids can be aerated and / or. to be fumigated so that the fermentation liquid is brought into contact as closely as possible with air or other gases by suitable equipment.
In the case of slightly foaming liquids, this creates a very large amount of foam, which has hitherto been countered by adding foam-destroying agents, for example wool fat, to the liquid. However, these known methods have the disadvantage that the foam-destroying agents, for example the wool fat, cannot be made available in the required quantities for the intended purpose and that their effort also causes high costs.
These disadvantages are avoided by the new process, which enables foam formation to be eliminated without the use of chemical agents.
The method according to the invention consists in introducing gas into the liquid to be gassed in a gassing chamber, transferring the resulting foam without the use of foam-destroying agents such as fermentation fat and the like over an overflow edge into a degassing container open at the top and the defoamed liquid through the lower end of the degassing container into the Gassing chamber is fed back into it.
Embodiments of devices according to the invention are shown in the drawing, on the basis of which implementation examples of the method according to the invention are also explained. It means: Fig. 1 is a gassing device in vertical central section, Fig. 2 is a view of a centrifugal wheel, Fig. 3 is another embodiment of the device, Fig. 4 is a plan view of a centrifugal wheel according to FIG. 3, Fig. 5 is another Embodiment of the device in vertical center section,
FIG. 6 shows a plan view of the centrifugal wheel according to FIG. 5.
According to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a fermentation container b rests on supports a. A slightly foaming fermentation liquid is introduced into this in such a way that it fills about a quarter to a third of the fermentation container. The centrifugal wheel, which is developed as a fan and is located centrally in the container, is then set in rotation by the motor g via the belt pulleys <I> f </I> and <I> f '</I>.
The fan, the lower end of which is shown in cross-section in FIG. 2, has a central tube c, which opens into the end chamber o at the bottom, which in turn carries a plurality of lateral attachment tubes d which are open on both sides and which on the side moving towards the liquid with in each case one or more openings e are provided, through which liquid is pressed into the extension tubes d as the centrifugal wheel rotates and is thrown out again at the front ends of the same.
Since air alone, due to its low specific gravity, only triggers a relatively low centrifugal force during the rotary movement and, accordingly, can only generate a low suction effect, the air flowing through the fan inside it is automatically with certain amounts of the liquid to be ventilated mixed, which are thrown out by the centrifugal force, because they do not completely fill the cross-section of the fan pipes, the air filling the gaps is dragged with it and thus causes an increased suction effect, as is the case with the known physical principle (the simple one, for example What is based on jet pump) corresponds.
Accordingly, air is sucked into the same by the rotation of the fan, which exits at the front ends of the extension tubes d into the liquid to be aerated and transforms it into a more or less fine-pored foam, which is initially in the space between the outer container wall and the inner jacket m rises.
The double-walled jacket body na for the purpose of temperature regulation, which can be cooled, for example, by means of the water flowing in through <I> i </I> and flowing out again at <I> k </I>, with the interior h serves to to keep the amount of foam within the desired limits, that is, to destroy the excess foam and to supply the re-formed liquid to the main amount of liquid.
This happens because the rising foam falls over the upper edge of the inner shell on the rotating disk l, is smashed by this and BEZW through the vent. the inner shell space h at its lower end flows back into the main liquid quantity located in the lower part of the container b as defoamed liquid.
The fermented solution is removed through drain valve n, whereupon the container is again charged with new fermentation solution, for example through the funnel p.
The lower end of the fan can for example also be designed as shown in FIG. 3 on average and FIG. 4 in cross section. Here the end chamber o with the extension tubes d is surrounded by a second chamber i that also rotates with extension tubes k, the latter having a larger outlet cross-section than the nozzle-shaped extension tubes <I> d. </I> The collecting chamber <I > i </I> is directly connected to the liquid to be gassed;
the quantities of the latter entering them are thrown out by the rotation of the centrifugal wheel at k and entrain air emerging from d with it, causing a continuous suction of such air through the suction pipe c.
The rotation of the centrifugal wheel itself has a sufficient effect on foam-destroying, so that the disk 1 shown in FIG. 1 can be omitted. Such a device is shown in FIGS.
As in Fig. 1, b denotes the fermentation tank of cylindrical shape resting on support zen a. It is open at the top so that gases escaping from the fermentation liquid can flow away freely. Inside, coaxially with the fermentation tank, a cylin drical ventilation chamber h forming Be container is arranged na.
It is open at the top and bottom, forms a free overflow edge at the top, and a Sehleuderrar3 eats at the bottom. From above: gnaws vertically, through the ventilation chamber downwards, a gas supply pipe that eats immovably.
The central end chamber q of the centrifugal wheel is connected to the air pipe with the help of a transition connection p. At the central chamber q rsühlessst see a plurality of ventilation pipes r, which recede counter to the direction of rotation to the rear and are arcuately curved in the illustrated embodiment. The outer ends of the Rohrre r are cut off according to a plane x-x (Fig. 6) running through the axis of rotation.
When the centrifugal wheel rotates through the fermentation liquid, a cavitation effect arises at the openings s which are open in the opposite direction to the direction of rotation, which sucks the gas entering through the central tube c into the liquid.
At the same time causes the rotation of the. Rohrsternes due to the centrifugal force a pushing out respectively. The liquid that has collected in the ventilation chamber h is thrown outwards into: the annular chamber, which exists between the fermentation tank b and the ventilation tank m.
At the same time, however, the rotating pipe star breaks up the foam of the foaming fermentation liquid in the lower part of the ventilation chamber h. The gases escaping from the foam (air, carbon dioxide) escape upwards and are drawn out of the upper openings of the fermentation tank. If the fermentation tank is about a third or a quarter with fermentation liquid, z.
B. beechwood sulphite liquor, filled and the centrifugal wheel, the tubular star, set in rotation, then the liquid is set in motion and air is sucked into the liquid in the outer annular space through the cavitation effect occurring at the pipe ends. The liquid becomes frothy and more and more frothy. In addition, there is the centrifugal wheel effect, so that the fermentation liquid rises in the ring-shaped ventilation chamber with ever increasing foaming.
The lightest foam then passes over the upper edge of the ventilation chamber to the inside and sinks to the bottom, where it comes into the area of the rotating impeller, which breaks the foam and throws the defoamed liquid back into the ventilation container.
It has proven to be particularly advantageous to cover the tubular star at the bottom by a plate t, the size of which corresponds approximately to the bottom surface of the ventilation chamber h. This plate can either be firmly connected to the pipe star, for example by welding with some or all of the pipe arms r.
But you can also be arranged immovable, so that the tube star rotates freely above the plate t. To increase the centrifugal effect, the arrangement of an annular disk u has proven to be useful, which, like the plate t, fixed z. B. at the lower edge of the ventilation chamber h attached or star connected to the tube and can be circumferential with this.
The ring disk forms an effective centrifugal pump with the plate t and the tubular star rotating between them.
To facilitate the entry of the foaming fermentation liquid into the Schleu derrad is a conical tapering of the interior of the ventilation chamber h towards the center. advantageous.
This taper, which is represented by the plate v, can be designed as a simple conical annular plate, which is connected, for example welded, to the inner surface of the ventilation chamber with the upper edge and the lower edge of the washer u.
The ventilation container m can also bezw if together with the pipe star with the end plate t. However, to reduce the rotating masses, it is more advantageous to assign the ventilation container 7n as well as the central tube c to a fixed position and to let only the centrifugal wheel with the cover plate t rotate.