Die Erfindung bezieht sich auf einen Fermenter, der insbesondere in der Weinindustrie zum Keltern von Mosten verwendet wird.

Auf dem technischen Gebiet sind sehr viele Typen von Fermentern bekannt, wobei die genannten Fermenter im wesentlich alle einen Behälter oder einen Bottich mit einem umgekehrten, stumpfkegelförmigen Boden enthalten, versehen mit einer Öffnung für den Einlass der zu gärenden Flüssigkeit und mit einem Hahn zum Ablassen der gegärten Flüssigkeit. Die zu gärende Flüssigkeit ist im Falle des Kelterns, zum Beispiel bei der Herstellung von Wein aus gepressten Trauben, aus dem Traubensaft wie auch aus dem Trester zusammengesetzt, nämlich allen festen Bestandteilen der Traube, bestehend aus Schalen, Kernen (die in den Trauben vorhandenen Samen) und in manchen Fällen auch Stielen. Die gegorene Flüssigkeit wird typischerweise gegorener Most oder Wein genannt.

Während des Gärprozesses wird eine feste schwimmende Schicht - eine sogenannte Decke - im oberen Teil des Bottichs gebildet, wobei die genannte Schicht aus verschiedenen Lagen von Trester besteht, deren oberste normalerweise leicht aus der Flüssigkeit herauskommt. Es handelt sich somit um eine besonders kompakte Masse, welche gebrochen werden muss, um am Ende der Gärung eine übermässige Festigkeit zu vermeiden, aber auch, um seine Eigenschaften während des Weichens in der gärenden Flüssigkeit zu nutzen.

Die Schalen zum Beispiel enthalten die Substanz, welche dem Wein die Farbe gibt, und diese Eigenschaft ist von besonderer Wichtigkeit im Falle von Trauben, welche ihre ausgezogenen Farbsubstanzen weniger leicht freigeben, so wie bei der Traubenart Sangiovese. Um eine geeignete Nutzung der Schicht zu haben, ist es daher wichtig, dass sie nicht einfach oben auf der zu gärenden Flüssigkeit schwimmen gelassen wird, sondern im Gegenteil, dass sie genutzt wird, um die Qualität des Weines zu verbessern.

Zu diesem Zweck gibt es die bekannten Gärbehälter, welche es während der alkoholischen Gärung erlauben, eine vollkommene und kalibirierte Bewegung des Tresters auszuführen, so dass die Freigabe der färbenden und phenolischen Substanzen verbessert wird. Insbesondere sind diese Behälter mit einer mechanischen Vorrichtung ausgestattet, welche drei angetriebene, rotierende Wellen hat, die mit Schaufeln versehen sind, angeordnet in der Weise einer offenen Schraube, sowie eine Rückführpumpe, dazu bestimmt, den Trester wieder in den unteren Teil des Fermenters einzugeben.

US-4 836 918 zeigt eine Vorrichtung zum Gären und Aufschliessen von einem in einer Suspension enthaltenen organischen Material, enthaltend eine horizontale, drehbar montierte Trommel mit einem Einlass für die Suspension an einem Ende und einem Auslass für die behandelte Suspension an dem anderen Ende, welche den axialen Transport von abgelagerten und schwimmenden Materialschichten in Richtung des Auslasses ermöglicht.

Diese Lösung ist jedoch ausgesprochen umfangreich und teuer. Ausserdem erzeugt die mechanische Wirkung auf die Schicht eine unerwünschte Menge von Bodensätzen, welche anschliessend auf dem Boden des Bottichs abgelagert werden.

Es sind ausserdem Fermenter bekannt, die mit kontinuierlichen, rechenähnlichen Förderern oder Schnecken versehen sind, angeordnet im oberen Teil des Fermenters und dazu bestimmt, den Teil der Schicht mechanisch zu entfernen, welcher an der Oberfläche schwimmt, und ihn wieder in den unteren Teil der Keltervorrichtung einzugeben oder ihn endgültig zu entfernen.

Schliesslich ist noch bekannt, unter Verwendung von Druckluftkolben auf die Schicht einzuwirken, so dass sie in den Traubenmost eingetaucht wird, auch nur teilweise, um sie aufzubrechen und die Festigkeit derselben zu verringern. Dieser Vorgang, der als "Brechen" bezeichnet wird, ist auf zwei oder drei Male am Tag verteilt und erfordert besondere Aufmerksamkeit, da jeder Brechvorgang ein Aufspalten des Tresters verursacht, was das Bilden von Bodensätzen erhöht. Das Brechen kann auch mit Hilfe der Eingabe von nur Druckluft allein ausgeführt werden, wobei Strahlrohre oder ähnliches verwendet werden; um die Schicht zu bewegen und zu mischen.

Wenn diese Arbeit von Hand vorgenommen wird, muss das Personal vorher eingewiesen werden, wie und bei welcher bestimmten Geschwindigkeit diese Arbeit auszuführen ist. Die Eingabe einer übermässigen Menge an Luft kann einen wesentlichen Verlust an Alkohol ergeben oder in einigen Fällen zur Essiggärung führen, die den Wein in Essig umwandelt. Andererseits verlangsamt die Eingabe von zu wenig Luft unnötig den Gärprozess. Unter Berücksichtigung, dass ein Bottich bis zu 3000-4000 hl enthalten kann, ist die Wichtigkeit und die schwierige Art dieser Arbeiten leicht zu verstehen. Jeder Fehler in der Bewertung während des Brechens kann sich in einem Verlust einer erheblichen Menge an Wein auswirken.

Alle die Lösungen des oben aufgeführten Typs haben die Tatsache gemein, dass sie mechanisch auf die Schicht einwirken, zumal nachdem letztere sich bereits gebildet und eine gewisse Festigkeit erreicht hat. Ausserdem fördert das mechanische Einwirken auf die Schicht den Zerfall des Tresters, was dazu führt, dass die Menge des erzeugten Bodensatzes in unerwünschter Weise zunimmt. Es ist bekannt, dass Bodensätze einen unerwünschten Geschmack hervorrufen können und weitere Prozeduren zum anschliessenden Reinigen des Weins erfordern.

Es gibt noch eine weitere Lösung, die im Falle von grossen Bottichen, welche die Arbeit des Brechens schwierig machen würden, das Rückführen unter Verwendung verschiedener Vorrichtungen vornimmt, dessen Zweck es schliesslich ist, den in dem Bottich enthaltenen Most durch Besprühen auf die Schicht zu leiten.

Obwohl diese Lösung einfach durchzuführen und weit verbreitet ist, erlaubt sie nicht ein gutes Aufmischen des gesamten Tresters, da sich vorgezogene Bahnen bilden, entlang welchen der Weinmost innerhalb der Schicht nach unten fliesst.

Diese Lösung erfordert ebenfalls zu ihrer Anwendung den Einsatz von Pumpen und Leitungen, welche kostspielig sind und aufgrund eventueller Störungen oder eines nicht einwandfreien Betriebes Unterbrechungen unterliegen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher, die erwähnten Nachteile der Vorrichtungen des bekannten Typs zu vermeiden, indem ein Fermenter vorgesehen wird, welcher keine angetriebenen mechanischen Vorrichtungen zum Bewegen des Tresters erfordert.

Ein weiterer Zweck ist der, die Ausnutzung des Tresters zu verbessern, und zwar durch gleichzeitiges Reduzieren der andernfalls hierfür erforderlichen Arbeitsgänge.

Ausserdem ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung der, die Zahl der in dem Fermenter vorhandenen mechanischen Vorrichtungen zu verringern, um die Herstellungs- und Betriebskosten zu reduzieren. Auf diese Weise ist es ausserdem möglich, auch die Anzahl der Störungen herabzusetzen, welche während der Gärphasen auftreten können.

Schliesslich ist ein weiterer Zweck der, die Benutzung des Fermenters zu vereinfachen.

Diese und noch weitere Zwecke werden alle erreicht durch einen Fermenter, wie er in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben ist.

Insbesondere ist der betreffende Fermenter mit einer Membrane versehen, dazu bestimmt, die durch die Gärung erzeugten Gasblasen anzusammeln und sie freizugeben, wenn diese eine grössere Abmessungen erreicht haben. Die Membrane besteht aus einer konkaven Oberfläche, unterhalb welcher die aufsteigenden Blasen vorübergehend angesammelt werden. Die genannten Blasen steigen dann weiter auf, sobald sie aus der mit Gas gefüllten Membrane austreten. Auf diese Weise gehen die kleinen Blasen, welche nach oben steigen, zusammen, um andere, grössere Blasen zu bilden, die in der Lage sind, starke Strömungen zu bilden, welche kontinuierlich den schwimmenden Trester aufmischen und auf diese Weise fähig sind, die Verfestigung der Schicht zu verhindern oder wenigstens grösstmöglich zu begrenzen. Somit sind mechanische Vorrichtungen, dazu bestimmt, auf die Schicht einzuwirken, nicht länger erforderlich, da letztere sich nicht mehr bildet, oder wenn sie sich bildet, sich nicht verfestigt.

Sobald die Gärung beendet ist, kann der Trester durch einfaches Betätigen der unteren Klappe aus dem Bottich entfernt werden, welche auch zum Entfernen des Bodensatzes benutzt wird, oder er kann durch eine Leitung abfliessen, die in der Nähe der Membrane angeordnet ist.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer vorgezogenen Ausführung hervor, welche rein als ein nicht begrenzendes Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, von denen

- Abb. 1 eine schematische Ansicht von einem Fermenter nach der vorliegenden Erfindung zeigt;

- Abb. 2 zeigt eine Konstruktionsvariante der Membrane wie in der Abb. 1;

- Abb. 3 zeigt eine weitere Variante der Membrane wie in der Abb. 1;

- Abb. 4 zeigt eine vereinfachte Plandarstellung der Membrane wie in der Abb. 1;

- Abb. 5 und 6 zeigen eine vereinfachte Plandarstellung von zwei verschiedenen Ausführungen der Membranen aus Abb. 2;

- Abb. 7 zeigt eine dritte Konstruktionsvariante der Membrane.

Unter besonderer Bezugnahme auf die beiliegende Abb. 1, ist mit 1 in seiner Gesamtheit ein Fermenter bezeichnet.

Der Fermenter 1 enthält insbesondere einen Bottich 2 mit einem Boden 8, enthaltend eine zu gärende Lösung 3, die in dem hier gezeigten Beispiel aus Wein, Most, Trester und einigen chemischen Zusätzen wie Hefe oder dergleichen besteht. Der Bottich 2 hat ausserdem eine Öffnung 4 zum Einfüllen der zu gärenden Lösung 3, nämlich der gepressten Trauben, und eine Öffnung 5 zur Entnahme der gegärten Lösung 6, nämlich des Weines. Natürlich kann das Einfüllen der gepressten Trauben auch direkt durch eine obere Öffnung 33 des Bottichs 2 erfolgen.

Der Bottich 2 hat vorzugsweise einen umgekehrten, stumpfkegelförmigen Boden, um nach Beendigung der Gärung das Abziehen der festen Rückstände, nämlich der Bodensätze, des Tresters 10 und der Traubenstiele 34 zu erleichtern. Im Bereich dieses Bodens 8 ist eine Ablassklappe 25 angeordnet, mit Hilfe welcher es möglich ist, Zugang zu dem Boden 8 nicht nur zum Entfernen der Bodensätze 30 und des Tresters 10 zu haben, sondern auch, falls notwendig, den Zugang zum Inneren des Bottichs 2 zu Wartungs- und Reinigungsarbeiten zu erleichtern.

Der Bottich 2 enthält im Inneren eine Vorrichtung zum Ansammeln des Gärgases oder Membrane 7, welche sich von den Wänden 35 zum Inneren des Bottichs 2 hin erstreckt, und welche fest an den Innenwänden 35 des Bottichs 2 angebracht ist. Diese Membrane 7 ist so ausgebildet, dass sie zwischen den Wänden 35 des Bottichs 2 und dem unteren Teil der Membrane 7 eine konkave Oberfläche bildet, die in der Lage ist, die durch die Gärung gebildeten kleinen Gasblasen einzuschliessen.

Die in dem Beispiel in Abb. 1 gezeigte betreffende Oberfläche besteht aus einer umgekehrten, stumpfkegelförmigen Fläche 14, deren äusserer Rand 26 fest an der inneren Oberfläche des kreisförmigen Bottichs 2 angebracht ist.

Wenn natürlich jemand wünscht, die Membrane an Bottichen mit nicht kreisförmigen Querschnitt anzubringen, sondern beispielsweise mit einem viereckigen, so muss die Membrane eine zu diesem Zweck geeignete Fläche haben, nämlich eine Fläche in Form eines Pyramidenstumpfes.

Eine Öffnung 20, die nicht von der Membrane 7 abgedeckt ist, bleibt daher in dem mittleren Bereich des Bottichs 2 offen. Durch diese Öffnung können die kleinen Gasblasen 11 nach oben steigen, ohne durch die Membrane zum Ansammeln des Gases 7 abgefangen zu werden.

Die kleinen Blasen 11, welche entlang dem umlaufenden Bereich des Bottichs 2 aufsteigen, werden durch eine Kammer 27 abgefangen, die zum Boden hin offen ist und durch die zwischen den Seitenwänden des Bottichs 2 vorgesehene konkave Oberfläche und der unteren Oberfläche der Membrane 7 gebildet wird. Die kleinen Blasen 11, welche sich in der Kammer 27 ansammeln, füllen allmählich das leere Volumen, bis sie eine oder mehrere grosse Blasen 36 bilden, welche anschliessend eine nach der anderen als grosse Blasen 12, erzeugt durch die Blasen 36, freigegeben werden, die nach dem Überwinden des freien Volumens der Kammer 27 über deren Innenränder hinaus und in den Bereich der Öffnung 20 strömen.

Auf diese Weise bilden die kleinen Blasen 11 während ihres Aufsteigens an die Oberfläche grösser bemessene Blasen 12, welche in der Lage sind, kontinuierlich eine Schicht 10 zu bewegen, die aus dem in dem Bottich 2 enthaltenen Trester gebildet wird. Die Schicht 10 ist daher ständig von unten her belüftet (durch die Kohlensäure der Blasen 12), und ihr unterer Teil im Kontakt mit der Oberfläche des Weinmostes 6 wird aufgemischt und erneut in den Weinmost 6 gegeben, was die Freigabe von Substanzen begünstigt, einschliesslich der Farbsubstanzen, die in der Schicht 10 enthalten sind. Von der Freigabe ist die gesamte Oberfläche der Schicht 10 betroffen, da das kontinuierliche Mischen derselben letztere daran hindert, sich zu verfestigen.

Da die Schicht 10 normalerweise nicht den verfestigten Zustand erreicht, kann das Entfernen derselben, sobald die Gärung beendet ist, durch die einfache Betätigung der Ablassklappe 25 erfolgen, ähnlich wie bei dem für die Bodensätze 30 und die Traubenstiele 34 auszuführenden Arbeitsgang. Dank der Wirkung der grossen Blasen 12 während deren Aufsteigen in dem Weinmost 6 wird auch das Aufmischen der gärenden Flüssigkeit 3 gefördert.

Um von aussen her auf die Gärung einwirken zu können, ist es möglich, die Kammer 27 mit Hilfe von Leitungen 28 oder ähnlichem mit dem Teil des Bottichs 2 zu verbinden, der sich oberhalb der Membrane 7 befindet. Diese Leitungen, die mit steuerbaren Absperrsystemen 29 versehen sind, können nicht nur zum schnellen Ablassen des in der Kammer 27 enthaltenen Gases benutzt werden, sondern auch zum Zuführen von anderem Gas von aussen, zum Beispiel von Luft, um das Gären zu fördern. Da der Bereich der Schicht 10, der oberhalb der Membrane angeordnet ist, nur leicht von der Aufmischwirkung durch die grossen Blasen 12 betroffen sein könnte, kann man durch die Möglichkeit der Freigabe innerhalb dieser Bereiche eines Teiles oder des gesamten Inhaltes der Kammer 27 ausserdem auch in diesen Bereichen eine optimale Aufmischwirkung erhalten.

Durch das Verbinden der Kammer 27 mit dem Teil des Bottichs 2, der sich oberhalb der Membrane 7 befindet, wird das Aufmischen verstärkt dank der Expansionswirkung der Gasblasen, welche sich ausdehnen, da der Druck P&sub2; in dem Teil des Bottichs oberhalb der Membrane niedriger ist als der Druck P&sub1;, der in der Kammer 27 vorhanden ist.

Mit Hilfe der Leitungen 28 oder einfachen Hähnen 16 ist es ebenfalls möglich, zwei oder mehrere Fermenter miteinander zu verbinden, um beispielsweise mit dem in einem derselben erzeugten Überschuss an Gas andere Fermenter zu speisen. Dieser Vorgang hat den grossen Vorteil, dass keine Luft in die Bottiche eingeführt wird, um die Schicht zu bewegen; tatsächlich beeinflusst die Luft nicht nur das Bilden der Schicht, sondern auch die Oxidation des Mostes.

Abb. 2 zeigt eine Konstruktionsvariante der Membrane 7. Nach der genannten Variante sind zwei Membranen 7 und 7' kaskadenartig auf solche Weise angeordnet, dass die durch die untere Membrane 7 erzeugten grösser bemessenen Blasen 12 die darüber angeordnete Membrane 7' speisen. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung der Erzeugung der Blasen im Inneren grosser Bottiche 2 zu verbessern.

Die an dem Fermenter wie in Abb. 2 angebrachten Membranen sind deutlich in den Abb. 5 und 6 sichtbar. Sie bestehen im wesentlichen aus Membranen in Form eines Halbkreises oder Halbmondes.

Die Abb. 3 zeigt schliesslich eine weitere Konstruktionsvariante der Membrane 7. Sie enthält einen stumpfkegelförmigen umlaufenden Bereich 21, in der Mitte begrenzt durch ein zylindrisches Element 22. Eine kontrollierbare ringförmige Öffnung 23, enthaltend einen aufblasbaren Ringwulst 24; ist zwischen den beiden Flächen vorgesehen.

Durch Verändern des Aufblasdruckes des Ringwulstes 24 ist es möglich, die Weite der Öffnung 23 auf eine ausgesprochen einfache und wirtschaftliche Weise zu regulieren.

Die Abb. 3 zeigt ebenfalls Ablassmittel 37, die es dem Wein 6 und dem Trester erlauben, mit Hilfe der Schwerkraft abzufliessen, sobald die Gärung beendet ist. Diese Konfiguration erlaubt das Abziehen des Tresters ohne die Hilfe von Pumpen, Schnecken und ähnlichem, um den Trester bis zu den Auslaugpressen (hier nicht gezeigt) zu leiten. Die Hilfspumpen haben, ausser dass sie die Anschaffungs- und Betriebskosten erhöhen, noch den schwerwiegenden Nachteil des weiteren Zerkleinerns des Tresters mit Folgen, die sich negativ auf die Qualität des Weines auswirken. Tatsächlich ist bekannt, dass jeder an dem Produkt ausgeführte mechanische Vorgang eine Minderung der Qualität des erhaltenes Weines bewirkt.

Die Möglichkeit des Abziehens des Tresters nicht vom Boden des Bottichs, wie es normalerweise erfolgt, sondern von einer mittleren Höhe, die ausreichend ist, um diesen direkt in die Auslaufpressen abfliessen zu lassen, ist daher ausgesprochen vorteilhaft, sei es in Bezug auf die Kosten wie auch in Bezug auf die Qualität des Weines, die erreicht werden kann. Der ideale Punkt zum Positionieren des Eintrittsendes der Ablassmittel 37 befindet sich im Bereich der Öffnung 20, da auf dieser Höhe durch die ständige Aufmischwirkung, hervorgerufen durch die grossen, aufsteigenden Blasen 12, der Trester, obwohl auf dem Wein schwimmend, kontinuierlich aufgemischt und daher durch die aufsteigende Flüssigkeit flüssig gehalten wird. Das Ablassen des Tresters ist somit gesichert und erleichtert durch die Fliessfähigkeit, welche beibehalten werden kann, und welche im Bereich der Öffnung 20 am stärksten ist.

Als Alternative ist es möglich, eine gross bemessene Ablassöffnung vorzusehen, und zwar direkt in den Seitenwänden des Bottichs auf der Höhe der Membrane oder leicht oberhalb dieser. Diese Lösung hat den konstruktionsmässigen Vorteil, dass die Installation eines Rohres im Inneren des Bottichs nicht erforderlich ist.

Im Falle der Membranen wie in der Abb. 2 sollte die Öffnung vorteilhafterweise an der gegenüberliegenden Seite von jener angeordnet sein, an welcher die Membrane 7 befestigt ist, so dass die Wirkung des in der Kammer 27 enthaltenen Gases in der Lage ist, die Schicht in die Richtung der Ablassöffnung zu schieben, wodurch der Abzugsvorgang noch weiter erleichtert würde.

Natürlich ist es möglich, auch an der Öffnung 20 der Ausführung nach Abb. 1 eine geeignete Vorrichtung anzubringen, welche in der Lage ist, die Weite der Öffnung 20 je nach Bedarf zu verändern. Diese Vorrichtung könnte, wie in dem Beispiel in Abb. 1, eine Ausdehnung der stumpfkegelförmigen Fläche in Richtung ihrer imaginären Spitze sein, wodurch das Volumen des in der Kammer 27 angesammelten Gases vergrössert wird, oder sie könnte einfach nur den Querschnitt der Öffnung verändern, ohne eine Zunahme des Volumens der Kammer 27. Es würde sich daher in diesem zweiten Falle um eine Vorrichtung handeln, welche sich horizontal oder, nach oben erstreckt und zu dem Ergebnis führt, dass es zusätzlich zur Veränderung der Grösse des Einwirkungsbereiches der grossen Blasen 12 auf die Schicht 10 auch möglich wäre, die Erzeugung der grossen Blasen 12 so zu verändern, dass man während des Betriebes die Grösse derselben beeinflussen könnte.

Die Abb. 7 zeigt eine weitere Konstruktionsvariante, welche eine umgekehrte, stumpfkegelförmige Membrane enthält, ähnlich der Membrane in Abb. 1, und welche am Boden in einem Rohr mit einer im wesentlichen vertikalen Achse 40 ausläuft und so eine Membrane in Form eines Trichters bildet, die es erlaubt, eine beachtliche Menge an Gas einzuschliessen. Auch in diesem Falle ist es möglich, die vorzugsweise nach unten geneigten Ablassmittel anzubringen, um das Abfliessen des Mostes 6 zu erlauben.

Die gezeigte Lösung erlaubt es daher, das Bilden einer festen Schicht zu vermeiden oder wenigstens zu begrenzen, und erlaubt es auch, die Schicht mit dem gärenden Weinmost kontinuierlich aufzumischen und den Trester ohne die Hilfe von Pumpen oder ähnlichem abzuziehen. Die letztere Eigenschaft ist ausgesprochen wichtig und einer Bemerkung würdig, weil sie es ermöglicht, auch die Kosten für die mit dem Fermenter zusammenhängenden Anlagen zu begrenzen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, Fermenter vorzusehen, die eine einfache jedoch wirkungsvolle Auslegung laben, und welche zusätzlich zu der ausgesprochenen Wirtschaftlichkeit, wenn sie mit anderen Fermentern des bekannten Typs verglichen werden, keine komplizierte oder teuere Wartung erfordern. Die Erfindung erreicht somit die gewünschten Zwecke. Es ist möglich, den Fermenter nach der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Herstellung von Wein zu verwenden, sondern auch zum Umwandeln von anderen gärfähigen Substanzen, wie beispielsweise Äpfel.