用于运行发酵设备的方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202280098817.X | 申请日 | 2022-08-10 |
| 公开(公告)号 | CN119866369A | 公开(公告)日 | 2025-04-22 |
| 申请人 | 史卓堡环境科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | T·鲍曼; M·亨米茨奇; T·布赫纳; | 第一发明人 | T·鲍曼 |
| 权利人 | 史卓堡环境科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 史卓堡环境科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：德国德累斯顿 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | C12M1/107 | 所有IPC国际分类 | C12M1/107 ; C12M1/06 ; C12M1/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 15 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 中国专利代理(香港)有限公司 | 专利代理人 | 汪小波; 王磊; |
| 摘要 | 一种用于运行带有伸长容器(3)和多个搅拌设备(11,12,13,14,15,16)的 发酵 设备(1)的方法，包括以下步骤：‑通过至少一个引入开口(4)引入包含有机材料的基材，‑借助于旋转驱动的搅拌设备(11,12,13,14,15,16)移动并混合容器(3)中的基质，‑通过至少一个排放开口(5)排出处理过的材料，以及‑通过至少一个放出开口(8)移除 生物 气 。设置成，搅拌设备(11,12,13,14,15,16)以至少两组由驱动设备(17)驱动。每组包括至少一个搅拌设备(11,12,13,14,15,16)。第一组的搅拌设备(11,13,15)在至少一个第一时间间隔(t1)内被驱动。第二组的搅拌设备(12,14,16)在第一时间间隔(t1)内保持静止。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于运行发酵设备的方法，其中所述发酵设备(1)包括伸长的容器(3)，其中所述容器(3)在所述容器(3)的第一端侧(9)处具有至少一个引入开口(4)，在所述容器(3)的相对而置的第二端侧(10)处具有至少一个排放开口(5)，以及至少一个用于生物气的放出开口(8)，其中所述发酵设备(1)具有多个搅拌设备(11,12,13,14,15,16)以及用于所述搅拌设备(11,12,13,14,15,16)的至少一个驱动设备(17)，其中每个搅拌设备(11,12,13,14, |
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| 说明书全文 | 用于运行发酵设备的方法技术领域背景技术[0002] 从EP 1 987 129 B1中已知一种用于运行带有伸长容器和多个布置在容器中的搅拌设备的发酵设备的方法。在此，搅拌设备用于移动和混合容器中的基质，而且用于容器的底部处的沉淀物输送。 发明内容[0003] 本发明基于如下任务，提供一种用于运行发酵设备的方法，利用该方法可以实现发酵设备的节能运行。 [0004] 该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。 [0005] 设置成，搅拌设备以至少两组由驱动设备驱动。在此，每组搅拌设备包括至少一个搅拌设备。为了实现节能运行，设置成，第一组的搅拌设备在至少一个第一时间间隔内被驱动，且第二组的搅拌设备在第一时间间隔内保持静止。因此，在第一时间间隔内，发酵设备的所有搅拌设备并不是同时被驱动。由此可以明显减少用于运行搅拌设备的能量耗费。已表明，在第二组的搅拌设备在第一时间间隔内保持停止期间，令人惊讶地不会产生对沉积物输送或浮层破坏的负面影响。容器中的塞流特性的维持和基质的竖直混合、尤其脱气也由此不会受到负面影响。 [0006] 有利地，在发酵设备的运行持续时间的至少50％、尤其至少80％内，并非所有的搅拌设备都被驱动。特别优选的是，所有搅拌设备在任何时间点都不同时驱动。由此，与同时驱动所有搅拌设备的运行相比，可以明显降低能耗。 [0007] 优选地，第一组的搅拌设备在至少一个第二时间间隔内沿与第一转动方向相反的第二转动方向被驱动，且第二组的搅拌设备在第二时间间隔内保持静止。通过沿第二转动方向驱动第一组的搅拌设备，实现基质在容器内的回送。优选地，时间间隔被设计成使得在正常运行中可以完全省去处理过的材料的外部再循环和用于预处理基质的设备或用于将新鲜基质与处理过的材料的上游混合的设备。正常运行是除调试和故障排除之外的任何运行。在调试或故障排除中可设置成，再循环在容器中处理过的材料。此外表明，通过沿第二转动方向驱动第一组的搅拌设备，可以令人惊讶地对基质的竖直混合和脱气产生积极影响。容器中的塞流特性也可维持或甚至改善。即使在第一组的搅拌设备沿第二转动方向驱动时，也不会观察到对沉积物输送和浮层破坏产生负面影响。 [0008] 尤其，第一时间间隔大于等于第二时间间隔。通过使第一时间间隔与第二时间间隔至少一样长，可以确保容器的底部处的足够的沉积物输送。 [0010] 为了确保供应给容器的基质良好混合，设置成在引入基质期间至少沿第一转动方向驱动联接到引入开口处的搅拌设备。如果在移除处理过的材料期间，至少联接到至少一个排放开口处的搅拌设备沿第一转动方向驱动，则能够以简单的方式确保良好地移除处理过的材料。 [0011] 通过在第三时间间隔内第一组和第二组的所有搅拌设备、尤其发酵设备的所有搅拌设备保持停止，可以以简单的方式进一步降低发酵设备的能量需求。 [0012] 每组搅拌设备包括至少一个搅拌设备。因此，在第一时间间隔内并且尤其同样在第二时间间隔内，至少一个搅拌设备保持静止。优选地，每组包括二个搅拌设备至六个搅拌设备。 [0013] 优选地，对于一组搅拌设备被旋转驱动的每个时间间隔，实现该组搅拌设备保持静止的时间间隔。有利地，驱动一组搅拌设备的时间间隔相应于搅拌设备的半转的整数多倍。由此能够以简单的方式确保搅拌设备在静止时处于定义的位置，在其中其不会与相邻的搅拌设备发生碰撞。在此，整数多倍优选为2至10。然而，驱动搅拌设备的其他时间间隔也可能是有利的。一组搅拌设备保持静止的时间间隔有利地相应于搅拌设备的半转或半转的整数多倍。优选地设置成，整数多倍为2至10。 [0014] 搅拌设备的转动速度有利地通过变频器根据预设的额定转速进行调节。该转速优选地设定在额定转速的80％至100％的范围内。额定转速有利地为0.5U/min至2U/min，尤其大约1U/min。然而，其他转速和/或其他转速控制也可能是有利的。 [0015] 对于基质的引入，有利地设置成，在相继的时间段内引入基质。每个时间段，有利地预设引入持续时间或基质量。优选地，不连续地引入基质。基质的引入持续时间优选为该时间段的10％至60％。该时间段可以是例如0.5小时至2小时、优选0.75小时至1.5小时、特别优选约1小时。 [0016] 有利地，发酵设备中的基质仅通过装载和卸载以及经由搅拌设备从至少一个引入开口移动到至少一个排放开口。有利地未设置用于运输基质、尤其基质的沉积物的附加设备。由此实现发酵设备的简单结构。 [0017] 该发酵设备有利地是塞流发酵器。 [0018] 为了确保尤其容器的底部处的沉淀物的良好的输送，有利地设置成，每个搅拌器叶片相对于搅拌设备的中心轴线具有最大延伸，其中中心轴线与至少两个在容器的纵轴线的方向上相继的搅拌设备的轴向距离优选小于等于两个搅拌设备的最大径向延伸的总和。容器的纵轴线的方向上相继的搅拌设备的搅拌器叶片所掠过的区域重叠。沉积物的运输根据移动沙丘的类型进行。在容器的底部处，领先的搅拌器叶片会堆积起沙丘，其在沙丘的面向排放开口的侧面上由后续搅拌器叶片除去。由此能够以简单的方式实现容器的底部处的沉积物输送，而无需附加的设备。 附图说明 [0019] 下面根据附图对本发明的实施例进行阐释。其中： [0020] 图1示出了穿过发酵设备的截面图， [0021] 图1a示出了相邻搅拌设备的备选布置的示意图， [0022] 图2示出了穿过图1中的发酵设备的容器的示意横截面， [0023] 图3和图4示出了搅拌设备在第一或第二转动方向上的驱动随时间的示例性视图。 具体实施方式[0024] 图1示意性以纵截面示出了发酵设备1。发酵设备包括具有第一端侧9和第二端侧10的容器3。容器3具有延伸穿过第一端侧9和第二端侧10的纵轴线23。在本实施例中，容器3躺倒布置并且纵轴线23水平伸延。容器3在第一端侧9处具有用于基质的引入开口4，并且在第二端侧10处具有用于处理过的材料的排放开口5。本实施例中，容器3的处于上方的容器盖7处设置有用于生物气的放出开口8。还可以设置多个引入开口4、排放开口5和/或放出开口8。优选地，引入开口4仅设置在第一端侧9处，且用于处理过的材料的排放开口仅设置在第二端侧10处。备选地，补充地可以在端侧9和10之间设置另外的引入开口4。容器3的处于下方的侧面形成容器底部6。优选地，容器底部6和容器盖7平坦地且彼此平行对齐，如图2所示。 [0025] 发酵设备1构造为所谓的塞流发酵器。在这种塞流发酵器中，基质在容器3中水平移动。基质的运输通过装载和卸载以及经由搅拌设备11,12,13,14,15,16进行，其设计下面根据第一搅拌设备11更详细地解释。另外的搅拌设备12至16可相应构造。有利地未设置用于在容器3中移动基质的另外的设备。 [0026] 第一搅拌设备11包括可围绕中心轴线21旋转驱动的搅拌器轴20。中心轴线21横向、优选垂直于纵轴线23布置。至少一个搅拌器叶片22从搅拌器轴20向外延伸。在本实施例中，设置有至少两个在搅拌器轴20的相对而置的侧面上伸延的搅拌器叶片22。搅拌器叶片22相对于相关搅拌设备的中心轴线21具有最大径向延伸r。在该实施例中，针对所有搅拌设备11至16的所有搅拌器叶片22的最大径向延伸r都是相同的。然而，对于搅拌设备11至16的搅拌器叶片22或者对于不同的搅拌设备11至16的搅拌器叶片22，不同的最大径向延伸r也可为有利的。沿容器3的纵轴线23的方向相继的两个搅拌设备11至16的中心轴线21具有轴向距离a。在图1中，示例性地示出了第二搅拌设备12和第三搅拌设备13的搅拌器轴20的中心轴线21之间的轴向距离a。在本实施例中，相邻的搅拌设备11至16的所有中心轴线21具有相同的轴向距离a。 [0027] 在本实施例中，轴向距离a小于相邻的搅拌器11至16的搅拌器叶片22的最大径向延伸r的总和。由于轴向距离a小于分别相邻的搅拌设备11至16的最大径向延伸r的总和，因此，相邻的搅拌设备11至16形成重叠区域24，该重叠区域24在图1中针对第二搅拌设备12和第三搅拌设备13示出。重叠区域24不仅被搅拌设备12的搅拌器叶片22而且被搅拌设备13的搅拌器叶片22掠过。 [0028] 在运行中，在容器底部6处，在重叠区域24下方聚集有近似沙丘状的沉积物堆25。沉积物由第二搅拌设备12堆积在沉积物堆25处。在沉积物堆25的靠近端侧10的一侧，沉积物由随后的第三搅拌设备13带走并沿朝向排放开口5的方向输送走。优选地，所有相邻的搅拌设备11至16之间均设置有相应的重叠区域24。由于相邻的搅拌设备11至16的重叠，可以有利地省去用于输送沉积物的附加设备。 [0029] 图1a中针对搅拌设备11和12示意性地示出了两个相邻搅拌设备的备选布置。在该实施例中，轴向距离a等于大于相邻的搅拌设备11至16的搅拌器叶片22的最大径向延伸r的总和。即使在这种布置下，仍可以以上述方式进行沉积物的输送。 [0030] 在发酵设备1的运行中，包含有机物质的基质通过引入开口4被供应到容器3中。在引入基质期间，联接到第一端侧9处的第一搅拌设备11以第一转动方向18转动。转动方向18被指向成使得搅拌器叶片22在容器底部6处从第一端侧9沿朝向第二端侧10的方向移动。在容器盖7处，搅拌器叶片22沿相反方向移动，即从第二端侧10沿朝向第一端侧9的方向移动。在该实施例中，搅拌器轴20的中心轴线21水平并垂直于纵轴线23对齐。所有中心轴线21均彼此平行伸延。通过沿第一转动方向18驱动第一搅拌设备11，经由引入开口4供应的基质被进一步快速输送。由此避免了发酵设备1在装载区域超载。在此，在正常运行中，基质直接通过引入开口4供应，而不在发酵设备1之前对基质进行调节或进行与已经处理过的材料的混合。 [0031] 图1中所示的发酵设备1不具有外部再循环。因此，已经通过排放开口5从容器3排出的处理过的材料不会又再循环到引入开口或者预处理设备或者强制混合器以便将其混合到新鲜基质中，而是被完全排出。处理过的基质的再循环发生在容器3本身中。为了实现这种再循环，设置成，搅拌设备11至16中的至少一个暂时沿与第一转动方向18相反的第二转动方向19驱动。图1中针对第二搅拌设备12示出了转动方向19。 [0032] 下面将更详细地描述搅拌设备11至16在第一转动方向18和第二转动方向19上的驱动。毗邻于排放开口5和第二端侧10的第六搅拌设备16优选在从容器3中取出处理过的材料期间沿第一转动方向18驱动，使得搅拌器叶片22相邻于容器底部6沿朝向第二端侧10的方向移动且由此促进容器底部6处至排放开口5的沉积物输送。 [0033] 图2示意性示出了穿过第一搅拌设备11的截面。另外的搅拌设备12至16优选构造成相同的。在该实施例中，针对每个搅拌设备11至16设置了驱动设备17，例如带有或不带有传动单元的驱动马达。还可以设置成驱动设备17通过适当的传递设备(例如皮带传动装置等)驱动搅拌设备11至16中的多个或者驱动所有搅拌设备11至16。发酵设备1包括控制设备27，其适当地操控至少一个驱动设备17。在此设置成，驱动设备17中没有任何一个连续运行，而是驱动设备17仅暂时运行。由此，可以以简单的方式降低发酵设备1的能量需求。驱动设备17包括变频器28，通过该变频器28可以以简单的方式调节搅拌器轴20的转速。 [0034] 如图2同样所示，在该实施例中，四个搅拌器叶片22布置在公共搅拌器轴20处。搅拌器叶片22分别由两个向外突出的臂29形成，该臂在其径向处于外部的端部处承载水平伸延的搅拌杆26。搅拌杆26延伸经过每个搅拌器叶片22的整个宽度b。搅拌器叶片22的另一种设计也可以是有利的。 [0035] 如图2所示，相对而置的搅拌器叶片22沿中心轴线21的方向相对彼此偏移布置。因此，每个搅拌器叶片22在自身的盘状区域中围绕中心轴线21移动。参照图2中所示的截面图，搅拌设备11至16的搅拌器叶片22不重叠。沿中心轴线21的方向相继的搅拌器叶片22有利地布置在中心轴线21的相对而置的侧面上。 [0036] 搅拌设备11至16有利地以至少两组来驱动。优选地，每组搅拌设备11至16包括至少一个、优选地至少两个搅拌设备11至16。图3和图4示例性地示出了搅拌设备11至16的两种可能的操控类型，其中搅拌设备分为两组。在本实施例中，第一组包括搅拌设备12、14和16，并且第二组包括搅拌设备11、13和15。 [0037] 在第一时间间隔t1中，在图3中所示的搅拌设备11至16的驱动时序中设置成，沿第一转动方向18驱动搅拌设备12、14和16。在稍后的第二时间间隔t2中，形成第一组的搅拌设备12、14和16沿相反的第二转动方向19驱动。在第一时间间隔t1与第二时间间隔t2之间存在第三时间间隔t3，在第三时间间隔内第一组的搅拌设备12、14和16保持静止。第二组的搅拌设备11、13和15在第一时间间隔t1、第二时间间隔t2和第三时间间隔t3期间保持静止。第二时间间隔t2之后跟随另外的第三时间间隔t3，在该另外的第三时间间隔内两个组的所有搅拌设备11至16重新保持静止。在跟随该另外的第三时间间隔的第四时间间隔t4中，第一组的搅拌设备11、13和15沿第一转动方向18被驱动。在该第四时间间隔t4中，基质可以通过输入开口4供应到容器1中。在第一时间间隔t1内，处理过的材料可以通过排放开口5从排放开口5中排出。第四时间间隔t4之后重新跟随第三时间间隔t3，在该第三时间间隔内所有搅拌设备11至16都保持静止。在跟随该第三时间间隔的第五时间间隔t5中，第二组的搅拌设备11、13和15沿第二转动方向19驱动。 [0038] 在备选的工艺顺序中，基质的供应和处理过的材料的排出与搅拌设备11至16中的哪一组被驱动或保持静止无关。例如，可以在一定时间段内的每个时间间隔t1,t2,t4,t5内进行供应基质。有利地，在进行基质供应期间，第一搅拌设备11沿第一转动方向18独立于组中的另外搅拌设备13和15进行驱动。相应地，在排出处理过的材料期间，第六搅拌设备16有利地在第一转动方向18上独立于该组中的另外搅拌设备12和14进行驱动。 [0039] 图4示出了搅拌设备11至16的备选驱动。首先，第一组的搅拌设备12、14和16在第一转动方向18上被驱动，更确切地说在第一时间间隔t1内。第三时间间隔t3跟随第一时间间隔t1，在第三时间间隔t3内所有搅拌设备11至16都保持静止。在跟随第三时间间隔t3的第四时间间隔t4内，第二组的搅拌设备11、13和15沿第一转动方向18被驱动。重新跟随第四时间间隔t4的是第三时间间隔t3，在第三时间间隔t3内搅拌设备11至16中没有任何一个被驱动。对此跟随，在第二时间间隔t2内，第一组的搅拌设备12、14和16沿第二转动方向19被驱动。 在跟随第二时间间隔t2的第三时间间隔t3之后第二组的搅拌设备11、13和15在第五时间间隔t5内沿第二转动方向19被驱动，在所述第三时间间隔t3内所有搅拌设备11至16保持静止。 当一组搅拌设备被驱动时，另一组搅拌设备有利地保持静止。总体而言，由此得出每个搅拌设备11至16的相对较短的运行时间，由此可以明显降低发酵设备1的能量需求。 [0040] 搅拌设备12、14和16在第一转动方向18上被驱动的第一时间间隔t1优选地大于或等于搅拌设备12,14,16在相反的转动方向19上被驱动的第二时间间隔t2。如图1所示，相继的搅拌设备被分配给不同的组。 [0041] 一组搅拌设备被驱动的时间间隔t1、t2、t4和t5有利地相应于搅拌设备11至16的半转的整数多倍。整数多倍有利地为2至10。两组搅拌设备11至16保持静止的第三时间间隔t3优选也相应于搅拌设备11至16的半转或半转的整数多倍。在此，整数多倍有利地为2至6。搅拌设备11至16的转动速度可以有利地根据所使用的基质来调节。图2中所示的变频器27用于此。转速有利地设定在额定转速的80％至100％的范围内。额定转速优选为0.5U/min至2U/min，特别优选为约1U/min。因此，搅拌器叶片22相对慢地移动通过在容器3中的基质。 [0042] 通过引入开口4(图1)供应基质有利地在相继的时间段d内几乎连续地进行。有利地，在每个时间段d中进行供应一次。有利地预设，引入持续时间e或每时间段d的基质量。在图3中，示例性地示出了时间段d，该时间段包括每个搅拌设备11至16在每个转动方向上恰好一次的驱动。基质的引入发生在引入持续时间e内，其为时间段d的10％到60％。在该实施例中，引入持续时间e相应于第四时间间隔t4，其中第一搅拌设备11沿第一转动方向18被驱动。时间段d有利地为0.5小时至2小时，尤其0.75小时至1.5小时，优选地约1小时。搅拌设备11至16使容器3中的基质移动并混合基质。时间段d和引入持续时间e的不同选择也可能是有利的。优选地，时间段d明显长于时间间隔t1至t5。一组搅拌设备被驱动的时间间隔t1、t2、t4和t5有利地是搅拌设备11至16的半转的整数多倍。在此，整数多倍优选为2至10。一组搅拌设备保持静止的时间间隔t1至t5有利地是搅拌设备11至16的半转的整数多倍。在此，整数多倍优选为2至10。搅拌设备11至16的转动速度有利地为额定转速的80％至100％。额定转速有利地为0.5U/Min至2U/Min，优选1U/Min。有利地，时间段d明显长于时间间隔t1至t5。 [0043] 可以设置成，时间间隔t1至t5相同大小。不同大小的时间间隔t1至t5也可能有利。有利地，一组搅拌设备在第二转动方向19上被驱动的时间间隔t4和t5不大于一组搅拌设备在第一转动方向18上被驱动的时间间隔t1和t2。 [0044] 通过适当选择时间间隔t1至t5和将搅拌设备11至16适当划分为各至少一个、优选两个至六个搅拌设备的组，并且由于至少一个搅拌设备11至16在第二转动方向19上的至少暂时驱动，可实现基质在容器3内的再循环。在正常运行中，不需要处理过的材料的外部再循环和预处理。由此能够实现带有简单结构和在运行中较低能量需求的发酵设备1。搅拌设备11至16促使基质的竖直搅拌、浮层破坏和分布以及基质的沉积物的输送。基质到容器4中的供应几乎连续进行。搅拌设备11至16处于间歇运行中，并仅根据控制设备27中存储的程序为了搅拌设备11至16的驱动来操控。搅拌设备11至16有利地分别仅运行短时间。在此，在引入基质和移除处理过的材料期间，第一搅拌设备11和最后的搅拌设备16可以附加地且独立于相应组中的另外的搅拌设备进行驱动，并且因此具有比其他搅拌设备更长的运行时间。 [0045] 通过至少暂时地沿第二转动方向19移动至少一个搅拌设备，可以使基质在容器3内再循环并将其与容器3中的供应材料混合。由此可以调节尤其在第一搅拌设备11中的所期望的干基质含量的设定，以及所期望的用于降低粘度的稀释度。有利地，供应到容器2中的基质的干基质含量小于45重量％，尤其30重量％至45重量％。发酵设备1有利地是用于连续干发酵的发酵设备。至少一个搅拌设备11至16沿第二转动方向19的至少暂时驱动使得能够维持容器3中的塞流特性并且竖直混合和脱气基质。容器底部6处的沉积物输送以及容器3中的浮层的破坏保持确保。 [0046] 供应给发酵设备1的基质有利地具有至少20重量％的干基质含量。 |
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