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Fall ist, als nicht durch starke Anhäufung der Zellen Nahrungsmangel im Medium auftritt oder Hemmungsstoffe, Gifte u. dgl. gebildet werden) und lehit, dass die Hefemenge unter den angegebenen Bedingungen logarithmisch mit der Zeit wächst. Praktische Untersuchungen Eulers und anderer haben bestätigt, dass in dem untersuchten Bereich die Vermehrungskonstante k = 0*4343 k' ein exaktes Mass für die Geschwindigkeit des Hefezuwachses ist (a. p. 0. S. 255), so dass die Veimehrungskonstanten zur Charakteristik der Hefen geeignet erschienen (a. a. O. S. 257).
Die Eulersche Grundgleichung der Hefevermehrung wurde durch von den gleichen Voraussetzungen ausgehende mathematische Anleitung in der Foim
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gewonnen, in welcher Gleichung q die Menge der Hefe bezeichnet, die nach einer gewissen Zeit t vorhanden ist, a die Menge der Hefe, mit der der Vermehrungsprozess begonnen wurde, während e die Basis des natürlichen Logarithmus und v die Vermehrungskonstante k' der Eulerschen Gleichung ist. Hieraus ergibt sich
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oder unter Berücksichtigung des Briggschen Logarithmus
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Man erhält also , tut 2. 30259 = -log a oder 0*4343 #t-log q-loga in vollster Übereinstimmung mit der Eulerschen Gleichung.
Aus der Grundgleichung q = a. e# lassen sich unter Annahme bestimmter Werte für # und a
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Werten des Vermehrungsfaktors e eiits-pricht.
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von der idealen logarithmisehen Kurve sehr erheblich ab. Sie verlaufen nur in den ersten Abschnitten logarithmisch, zeigen dann einen Inflexionspunkt und nähern sich schliesslich asymptotisch der Abszisse.
Hi ? r setzte nun der erfinderische Gedanke ein, an Stelle eines fortlaufenden Erzeugungsprozesses einen in eine entsprechende Anzahl kurzer und daher leichter beherrschbarer Teilprozesse (Phasen) unter- geteilten stufenförmigen Vermehrungsvorgang treten zu lassen, innerhalb welcher Phasen das Hefe- waehstum sich derart regeln lässt, dass die Eulersehe Grundgleichung für jede einzelne Phase Geltung hat und deren Vermehrungskurven sich derartig aneinanderschliessen, dass auch der Verlauf der Vermehrungskurve als Ganzes der Grundgleichung (Gleichung I) annähernd entspricht.-Pas in dieser Weise theoretisch bestimmte Arbeitsziel hat zieh dann mit Hilfe der technischen Regel erreichen lassen,
dass der Hefevermehrungsvorgang in unmittelbar aufeinanderfolgende Tei1gärungen von wachsendem Rauminhalt zerlegt wird, die in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgang in jeder Phase bis zum Verbrauch (oder nahezu bis zum Verbrauch) des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird, wobei die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe ohne Separierung als Ansatz für die nächstfolgende Phase dient.
Vorzugsweise wird in dieser Art eine am Anfang des ganzen Gärvorganges eingebrachte Menge von Saathefe (zweckmässig Laboratoriumsreinzuehthefe) oder eine zu Beginn der Phasengärung zugesetzte Menge Mutterhefe bis zur schliesslichen Abtrennung der Hefeernte in ununterbrochener Berührung mit dem Nährmedium vermehrt.
Um eine solche Phasengärung als Ganzes in möglichst genauer Annäherung an eine der theoretischen Grundgleichung (Gleichung I) entsprechende Vermehrungskurve durchzuführen, muss die Menge der der Hefe zu Beginn der einzelnen Phasen dargebotenen Nährstoffe annähernd derart bemessen werden, dass die Hefemenge in jeder Phase, durch alle Stadien der Gärung hindurch, um ein bestimmtes, von Phase zu Phase wachsendes Mass zunimmt, das durch die ideale Bedingung gegeben ist, dass die Hefemenge durchweg logarithmisch mit der Zeit wachsen soll, entsprechend der Grundgleichung q = a.
e, in welcher Gleichung q die Menge der Hefe bezeichnet, die nach einer gewissen Zeit t vorhanden ist, a die Menge der Hefe, mit der der Vermehrungsprozess begonnen wurde und e die Basis des natürlichen Logarithmus ist, während e den Vermehrungsfaktor darstellt, der je nach der gewünschten Hefebeschaffenheit
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der Hauptgärung von Phase zu Phase stark zunehmen, und dass dieser Anstieg um so steiler wird, je grösser der Vermehrungsfaktor-Oh ist. Die zur Deckung des Stickstoff-und Phosphorbedaifes der Hefe erforderlichen Nährstoffe sind in die einzelnen Phasen in ähnlichen Verhältnissen wie die Teilzuckermengen einzubringen.
In dieser Weise wird der Nährstoffzusatz, in weiten Grenzen unabhängig von der Verdünnung, durch das Mass der Hefevermehrung im Sinne der Eulerschen Gleichung bestimmt. Im Zusammenhang mit der Erkenntnis, dass der Vermehrungsfaktor # für die Beschaffenheit der Hefe und Ausbeute bestimmte Bedeutung hat, ist hiedureh eine Richtschnur für die Nährstoffbemessung in den einzelnen Phasen gegeben. Zur praktischen Durchführung ergibt sich von selbst, dass die Gärtemperatur und die Luftmenge entsprechend gewählt werden muss : ausser der entsprechenden Nährstoffbemessung ist Bedingung, dass man die Gärung um so wärmer führen und dass man um so stärker lüften muss, je höher der & -Wert der Vermehrungskurve ist, welcher der ganze Verlauf des Vermehrungsvorganges angenähert werden soll.
Es bleibt nur noch die Frage offen, in wie viele Teilgärungen der ganze Veimehrungsvorgang von gegebener Gesamtdauer zerlegt werden muss, um mit Sicherheit zu verhindern, dass die Veränderungen des Nährmediums (Abnahme der Nährstoffe, Anhäufung von Hemmungskörpern) innerhalb der einzelnen in sich abgeschlossenen Vermehrungsvorgänge als Abweichungen von der Eulerschen Grund-
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einzelnen Phasen höchstens eine Verdoppelung der Hefemenge erreicht werden soll. Man wählt die Gesamtdauer des Gärprozesses in vorteilhaft mit 16-36 Stunden und zerlegt den Hefevermehrungsvorgang zweckmässig in 5-9 Phasen.
Der nach diesen Grundregeln angelegte Hefeerzeugungsvorgang soll zur Überprüfung der jeweils gewählten Arbeitsbedingungen analytisch in der Weise verfolgt werden, dass die zu Beginn und am Ende jeder Phase vorhandene Hefemenge gewogen wird, um mit Hilfe der so gefundenen Werte ffir q"q,. q"
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Kurven (Fig. 1) zu vergleichen.
Durch diese neuartige Methode der Betriebsbeobachtung können die auf Grund der allgemeinen Regeln gewählten Arbeitsbedingungen auf dem Wege der Erfahrung so verfeinert werden, dass unter den durch die besonderen Arbeitsverhältnisse gesetzten praktischen Verhältnissen der Vermehrungsvorgang einem der Grundgleichung I mit bestimmtem 9 entsprechenden Hefewachstum in allen Stadien bis zum Schluss der Gärung sehr weitgehend angenähert wird.
Im Rahmen dieser allgemeinen Arbeitsregeln haben sich hernach durch fortgesetzte Versuchsarbeit weitere die angestrebte Annäherung begünstigende Ausführungsformen des Phasenverfahrens ergeben.
Es empfiehlt sich für gewöhnlich nicht, die ganze Gärdauer in gleichförmige Unterabschnitte
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anzunähern.
Am Ende der auf die Vorgärung folgenden Phasen ist es zweckmässig, Reifungspausen einzuschalten, deren Dauer mit dem Fortschritt des Hefevermehrungsvorganges wächst. Während der Hefevermehrung entstehen immer mehr Stoffwechselspaltprodukte, die hernach zum Teil verbrannt werden, wogegen ein anderer Teil der ursprünglichen Spaltprodukte zu höhermolekularen Körpern synthetisch aufgebaut wird. Für diese Verbrennung und Resynthese muss der Hefe Zeit gelassen werden. Bekanntlich bilden sich während der Gärung u. a. auch Säuren, welche von der Hefezelle als Regulator zur Ingangsetzung der verschiedenen physiko-chemischen Reaktionen sowie Zustandsänderungen in den Kolloiden gebraucht werden und die dann wieder weggeschafft werden müssen.
Beim vorliegenden Verfahren können sich keine allzu grossen Säuremengen bilden, wenn durch Ruhepausen am Ende der einzelnen Phasen bewirkt wird, dass ein Sinken der Azidität bereits stattfindet, bevor eine die Hefe schädigende Wasserstoffionenkonzentration erreicht ist.
Ferner ist es vorteilhaft, die ganzen für die einzelnen Phasen im Verhältnis zur Hefevermehrung bestimmten Nährstoffmengen am Beginn der Phase möglichst gleichzeitig einzubringen, d. h. dem Nährmedium möglichst schnell und gleichmässig zuzuführen. Hiedurch wird die Fähigkeit der Hefe ausgenützt, die ihr in der Nährlösung dargebotenen Nährstoffe an ihrer Oberfläche zu adsorbieren.
Die Vermehrungskurve einer im praktischen Grossbetrieb nach diesen Grundsätzen in sieben Teilgärungen geführten Phasengärung ist in Fig. 2 graphisch veranschaulicht. Die Gärdauer der ein-
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einzelnen Phasen gebildeten Hefemengen Q1, Q2'.'. Q7 auf der Ordinate aufgetragen. Der ganze Verlauf der Kurve ist logarithmisch und steht in bester Übereinstimmung mit dem Verlauf der theoretischen Kurven in Fig. 1 und im besonderen mit der Kurve d, deren @ dem Wert von 0'129 entspricht.
Fig. 3 der Zeichnungen zeigt die zugehörige Zuckerzeitkurve und den analytisch verfolgten Verlauf der Zuckerverarbeitung. Die Gärzeiten der einzelnen Phasen sind in Übereinstimmung mit Fig. 2 auf der Abszisse, die Mengen zugesetzten Zuckers auf der Ordinate aufgetragen. Der analytisch verfolgte Zuckergehalt innerhalb der einzelnen Phasen ist mit starken Linien, der jeweilige Gehalt an Invertzucker mit dünnen Linien dargestellt. Es zeigt sich, dass die Invertzuckermengen in einzelnen Phasen vorübergehend eine Erhöhung erfahren, was wohl darauf zurückzuführen ist, dass der durch die Invertase gespaltene Rohrzucker intermediär gebunden wird und so bei der Analyse nicht als Invertzueker erscheint, um dann entweder wieder als Invertzucker zum Vorschein zu kommen oder assimiliert zu werden.
Die mit dem Fortschreiten des Hefevermehrungsprozesses wachsenden Ruhepausen treten in den einzelnen Zuckerverbrauchskurven der höheren Phasen deutlich hervor.
Das Phasenverfahren trägt der Erkenntnis Rechnung, dass sich der Stickstoffgehalt der Hefe während der Gärung ändert, indem er einer gewissen Grenze zustrebt, anfangs sich etwas anhäuft, mit der Steigerung der Hefewachstumsgeschwindigkeit jedoch wieder abnimmt und die Hefe sich dann auf den Eiweisstoffweehsel einstellt. Beim Wachstums verlauf des Phasenverfahrens wird das Abfallen des Zymasegehaltes bzw. ein Steigen des Peptasegehaltes nach Möglichkeit vermieden. Dabei ist das Verfahren durch besonders einfache und sichere Durchführbarkeit ausgezeichnet.
Nach den Untersuchungen 0. Warburgs (Biochemische Zeitschrift, 1927) ist das Verhältnis zwischen Atmung und Gärung je nach der Art, wie die Hefe erzeugt wird, verschieden ; so ist beispielsweise dieses Verhältnis bei einer Hefe, solange noch Zucker vorhanden ist, 0.04, wenn aber längere Zeit ohne Zucker gelüftet wird, 0'28. Durch das Phasenverfahren ist man je nach der Wahl des & in der Lage, das Verhältnis zwischen Atmung und Gärung günstig zu beeinflussen.
Zur Kennzeichnung der verschiedenartigen Überlegenheit des vorliegenden Verfahrens gegen- über den bis jetzt bekannten Hefeerzeugungsverfahren wäre ferner noch darauf hinzuweisen, dass die
Hefe bei allen gebräuchlichen Verfahren, besonders beim Zulaufverfahren, im ruhenden Zustande in
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eine stark verdünnte Nährlösung eingebracht wird, wogegen beim vorliegenden Verfahren der ganze Gärprozess besonders Stellhefegenerationen, die für sich aus der Lösung getrennt und abgepresst werden, nicht erfordert, vielmehr die Hefe, mit Ausnahme der Einführung'verhältnismässig geringer Mengen der ersten Mutterhefe bzw. Laboratoriumsreinzucht, während des ganzen Prozesses ständig in Lebenstätigkeit erhalten bleibt.
Das Einbringen ruhender Hefe in eine stark verdünnte Nährlösung ist mit einer Schwächung der Hefe verbunden. Tritt doch ein osmotischer Austausch der Hefeprotoplasmastoffe ein, was schon dadurch zum Vorschein kommt, dass eine solchein einestark verdünnte Lösung eingesäte Hefe erst nach einiger Zeit ihre Gärtätigkeit beginnt. Diese Induktionszeit, die notwendig ist, um die abgepresste, in die verdünnte Würze eingesäte Hefe wieder in den Zustand einer lebensfähigen Zelle zu bringen, fällt beim vorliegenden Verfahren weg.
Ein weiterer Vorteil des Phasenverfahrens gegenüber den bisher bekannten Verfahren tritt in der Möglichkeit zutage, dass je nachdem, welche Ausbeuten und Hefe qualitäten verlangt werden, die Gärungen nach Beendigung der einen oder anderen Phase abgebrochen werden können, was in der graphischen Darstellung der Fig. 2 dadurch zum Ausdrucke kommt, dass die Kurve ohne Veränderung ihrer Form und Lage einfach entsprechend verkürzt wird.
Die Verwirklichung von Wachstumsverläufen, die verschiedenen Kurven der Grundgleichung I entsprechen, lässt sieh dadurch vereinfachen und zu grösserer Sicherheit bringen, dass der Hefezuwachs und der dadurch bestimmte Zuckerzusatz für jeden planmässig gewählten Wert b auch von vornherein rechnungsmässig festgelegt werden kann.
Unter der Voraussetzung, dass die Eulersche Gleichung für jede einzelne Phase Geltung hat, gilt für die erste Phase die Gleichung ql = für die zweite Phase die Gleichung
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für die dritte Phase die Gleichung
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ausdrücken.
(t (die Menge der eingesäten Hefe) und e (die Basis des natürlichen Logarithmus) sind bekannt. n bezeichnet die gewählte Anzahl der Phasen. Die Vermehrungsfaktoren #1 bis #n dürfen sich nach dem früher Gesagten, wenn der ganze Verlauf der Vermehrungskurve einer Kurve der Grundgleichung I in möglichster Annäherung entsprechen soll, so wenig verändern, dass statt {t1 bis #n ein konstantes #(#c) in die Gleichung eingeführt werden kann.
Wenn bestimmte Werte für t2, (t2-t1) use. angenommen werden,
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und Ausbeute die Werte für q"q,.... q", das sind die Hefemengen, die am Ende der Phasen gebildet sein müssen, damit die Hefe unter Einhaltung des gewählten genauen Masses für die Geschwindigkeit des Zuwachses logarithmisch mit der Zeit wächst berechnet werden :
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Statt der hieraus berechneten Werte ql'q2'... q" können und sollen selbstverständlich je nach der Kapazität der Betriebseinrichtungen Vielfache der gefundenen Werte als Grundlagen für die praktische Durchführung genommen werden.
Es lassen sich ferner auch die Zuckermengen rechnungsmässig ermitteln, die der Hefe am Beginn der einzelnen Phasen dargeboten werden müssen, damit am Ende der Phasen die für einen bestimmten Vermehrungsfaktor berechneten Hefemengen ql bis q" gebildet sein können.
Aus der Überlegung, dass auch der Nährstoffverbrauch, soll der Wachstumsverlauf der Eulerschen Gleichung entsprechen (also unter den Voraussetzungen, die für die Gültigkeit dieser Gleichung gemacht wurden), logarithmiseh mit der Zeit wachsen muss, folgt zwingend, dass die Eulersche Gleichung in ihrer ursprünglichen Form (Gleichung I) und in der für die Phasengärung abgeleiteten Form (Gleichung II) auch geeignet sein muss, die Beziehungen zwischen dem Zuckerverbrauch und der Zeit darzustellen.
Bezeichnet man mit die erforderliche Zuekermenge, um in der ersten Phase bei dem Vermehrungsfaktor be und in der Zeit t1 aus dem Gewicht der ersten Mutterhefe a das Hefegewicht ql zu erhalten, bezeichnet man ferner mit u das Gewicht des Zuckers, der notwendig ist, um die Mutterhefe a zu erzeugen, und mit e1 einen für diesen Teilprozess geltenden Assimi1ationsfaktor, so ist
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Vermehrungskurve offenbar gleichzusetzen sein.
Es ergibt sich aus Gleichung II:
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ferner aus Gleichung In :
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In Gleichung IV finden die Beziehungen zwischen Hefegewicht und Zuckerverbrauch bei einem gegebenen Mass für die Geschwindigkeit des Hefezuwachses ihren gesetzmässigen Ausdruck. Die am Beginn der ersten Phase zuzusetzende Zuckermenge erhält man aus der Gleichung
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Für die zweite Phase gilt :
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Die Erfahrung hat schliesslich zu der vollkommensten Ausführungsform des Phasenverfahrens geführt, die in der einzigen Hinsicht von der vorstehend beschriebenen Berechnungsart abweicht, dass bei der Einbringung einer verhältnismässig grossen Menge von Mutterhefe (a) in die Phasengärung # nur
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Auf dieser mathematischen Grundlage kann der Erzeugungsvorgang verschiedenen Anforderungen an die Ausbeute bzw. an die Beschaffenheit der zu erzeugenden Hefe nahezu theoretisch, jedenfalls aber weitaus sicherer angepasst werden als dies nach irgendeinem Verfahren bisher möglich war. Insbesondere kann auch auf bestimmte Eigenschaften der Hefe bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres Gehaltes an Enzymen und ferner auf den günstigsten physiologischen Zustand der Hefe für die Haltbarkeit hingearbeitet werden.
Die Möglichkeit, die Beschaffenheit der geernteten Hefe auch durch die Wahl der Saathefe (Mutterhefe) zu beeinflussen, bleibt selbstverständlich neben allen andern Möglichkeiten des Phasenverfahrens gegeben.
Es kann sich empfehlen, die einzelnen Phasen der Gärung in verschiedenen Gefässen vor sich gehen zu lassen. In Fig. 4 ist eine zur Durchführung des Verfahrens in dieser Weise geeignete Vorrichtung schematisch dargestellt, 1, 2, 3, 4 und 5 sind Gärgefässe von wachsendem Rauminhalt, die durch absperrbare Zweigleitungen 6,7, 8, 9 und 10 an ein gemeinsames Luftzuführungsrohr 11 angeschlossen sind. Die Zweigleitungen endigen am Boden der Gefässe und sind mit geeigneten Luftverteilungssystemen ausgestattet. 12 ist die Zuleitung für die Nährlösung, von welcher absperrbare Leitungen 13, 14, 15 abzweigen, die in die Gefässe 1, 2 und 3 nahe der Decke münden. Eine vierte Zweigleitung 16 mündet in einen Behälter 17, der oberhalb der Gefässe 4 und 5 angeordnet ist.
Die Gefässe 1, 2, 3 und 4 sind durch absperrbare Heber 18, 19 und 20 verbunden, die vom Boden des einen Gefässes zur Decke des nächstfolgenden, tieferliegenden, führen. An den Boden des Gefässes 4 ist eine Pumpe 21 angeschlossen, in deren
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Die Arbeitsweise mit Hilfe dieser Vorrichtung ist die folgende : In das Gärgefäss 1 wird die entsprechende Menge Nährlösung und Saathefe, vorteilhaft Laboratoriumsreinzuchthefe, eingebracht und der Vermehrung überlassen. Nach Ablauf der entsprechenden Gärdauer wird das Absperrorgan des Hebers 18 geöffnet, wodurch der Inhalt des Gefässes 1 in das Gefäss 2 übertritt, wo sieh nach Zusatz der
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entsprechenden Menge Nährlösung die erste Phase der Vermehrung unter Lüftung abspielt. Hierauf wird das Gärgefäss. 3 mit der Nährlösung der zweiten Phase beschickt, um sodann nach Öffnung des Absperrorgans im Heber 19 den Inhalt des Gärgefässes 2 zu empfangen.
Es kann vorteilhaft sein, die ersten drei Gärgefässe unter den Bedingungen der absoluten Reinzucht zu führen, wodurch eine erhöhte
Gewähr für die Erzeugung einer Hefe von grösster Haltbarkeit geboten ist. Vom Gärgefäss 3 kann man die Lösung mittels des geöffneten Heberrohres 26 in das Gefäss 4 drücken, dem die Nährlösung aus dem Behälter 17 über die geöffnete Zweigleitung 27 zuströmt. Statt dessen kann man aber den Inhalt des Gefässes 3 auch schon vor Einführung in das Gefäss 4 im Behälter 7 mit der Nährlösung vermengen, in welchem Falle das Absperrorgan der vom Heber 20 abzweigenden Leitung 22 geöffnet und der Dreiweghahn 24 so eingestellt wird, dass er die Verbindung zwischen den Rohrleitungen 23, 25 herstellt und den Weg zur Leitung 26 absperrt.
Ebenso kann auch der Inhalt des Gefässes 4 entweder unmittelbar oder über den Behälter 17 in das Gefäss 5 gebracht werden. In dem einen Fall ist bei abgesperrter Zweigleitung 22 der Hahn 24 so eingestellt, dass er die Rohre 23 und 26 verbindet und die Leitung 25 absperrt. In dem andern Falle wird durch den Hahn 24 die Leitung 26 abgesperrt und die Verbindung der Rohre 23 und 25 hergestellt. Aus dem als letztes verwendeten Gärgefäss wird die Hefe zu den Separatoren oder Pressen gebracht, wozu die an den Boden angeschlossenen absperrbaren Leitungen 29, 30 dienen.
Soll der Vergärungsvorgang in sieben Phasen vor sich gehen, so spielen sich in den Gärgefässen 4 und 5 mehrere Phasen hintereinander ab, wenn nicht gesonderte Gärgefässe auch für die Durchführung dieser Phasen vorgesehen sind.
Je nachdem, wie der Vermehrungsvorgang geführt wird, kann aus der Würze Alkohol abdestilliert oder auf die Entgeistung der Würze verzichtet werden.
Ausführungsbeispiele :
1. (Herstellung einer Hefe von guter Triebkraft und besonders guter Haltbarkeit bei einer Aus-
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q1-q2 ergeben sich durch Berechnung wie folgt :
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<tb>
<tb> ql <SEP> = <SEP> 14-30 <SEP> kg <SEP> Trockengewicht
<tb> qu, <SEP> = <SEP> 23-16"
<tb> qu <SEP> = <SEP> 36'88",,. <SEP>
<tb> q4 <SEP> = <SEP> 61-03"
<tb> q-97-16.,
<tb> q3=167*2,,
<tb> =298-9
<tb>
Zur Ermittlung der zugehörigen Werte für z1-z7 muss erst u (die zur Herstellung der Anstellhefe a verbrauchte Zuckermenge) berechnet werden. Die Melasse wird als 50% ige Zuckerlösung angenommen.
Das Trockengewicht ergibt durch Multiplikation mit dem Faktor 3.5 das Hefegewieht. Daher
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verbrauchte Zuekermenge elnzusetzen.) il = 29'53 keg z2=47*5 Z3 = 75-97 z4=125*7,, z5=200*2 =344-3 z7=615*7,,
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Hat der Gärbottieh, in dem die letzte Gärphase sich vollzieht, einen Inhalt von etwa 380hl, so können in diesem etwa ; 1000 kg Hefe erzeugt werden ; unter dieser Voraussetzung liefert die obige Berechnung : unmittelbar die zahlenmässigen Betriebsdaten.
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Die zuzugebenden Melassemengen sind :
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<tb>
<tb> für <SEP> die <SEP> 1. <SEP> Phase <SEP> (29-5-20-6). <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 18 <SEP> Melasse
<tb> für <SEP> die <SEP> 2. <SEP> Phase <SEP> (47-5. <SEP> 2)-59 <SEP> =
<tb> 95-59 <SEP> = <SEP> 36,, <SEP> ,,
<tb> für <SEP> die <SEP> 3. <SEP> Phase <SEP> (76-2)-95
<tb> 152 <SEP> - <SEP> 95 <SEP> = <SEP> 57" <SEP> "
<tb> für <SEP> die <SEP> 4. <SEP> Phase <SEP> (126-2)-152
<tb> 252-152 <SEP> = <SEP> 100 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 5. <SEP> Phase <SEP> (22*2)-252
<tb> 400-252 <SEP> = <SEP> 148 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 6. <SEP> Phase <SEP> (344-2)-400
<tb> 688-400 <SEP> = <SEP> 288 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 7. <SEP> Phase <SEP> (616*2)-688
<tb> 1232-688 <SEP> = <SEP> 544,,
<tb>
Die auf die Hefe zu verarbeitende Melasse wird nach irgendeiner der bekannten Methoden sorgfältig gereinigt.
Es empfiehlt sich, der klaren Melasselösung eine Titrierazidität gegen Lakmus von 0. 6-1. 2 zu geben. Es werden weiter wässrige Lösungen von Nährsalzen vorbereitet, von denen die eine 30 Gewichtsprozente Ammonsulfat (für die Folge As genannt) und die andere 15% Superphosphat (für die Folge Ss genannt) enthält.
Wenn von einer Laboratoriumsreinzucht ausgegangen wird, werden im Gärgefäss 1 von obiger Melasselösung nach durchgeführter Verdünnung auf zirka 14 Bg 40 kg, von obiger As-Losung 5 , von der Ss-Lösung 10 l eingebracht, worauf die so hergestellte Nährlösung in dem Gefässe nochmals sterilisiert und nach durchgeführter Abkühlung unter den bekannten Bedingungen der absoluten Reinzucht mit einer im Laboratorium herangezüchteten Hefe beimpft und etwa 15-20 Stunden bei einer mittleren Temperatur von 24 C der Vermehrung überlassen. Es sollen etwa 10 kg Hefe, auf die Trockensubstanz gerechnet, entstehen.
Diese Hefe wird als Anstellhefe für die eigentliche Phasengärung verwendet, welche in folgendem Beispiel in 7 Teilgärungen vor sich geht.
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<tb>
<tb>
Phase <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 20 <SEP> Melasse, <SEP> 3l <SEP> As-Lösung, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> Ss-Lösnng
<tb> Phase <SEP> 2: <SEP> 40,, <SEP> ,, <SEP> 5,, <SEP> ,, <SEP> 10,,
<tb> Phase <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 60,, <SEP> ,, <SEP> 9,, <SEP> ,, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 100,, <SEP> ,, <SEP> 15,, <SEP> ,, <SEP> 30 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 5 <SEP> :150,, <SEP> ,, <SEP> 25,, <SEP> ,, <SEP> 40 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 6 <SEP> : <SEP> 300 <SEP> 60 <SEP> , <SEP> 80
<tb> Phase <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 550,, <SEP> ,, <SEP> 100,, <SEP> ,, <SEP> 120,,
<tb>
In Phase 1 wird die reife Ansatzhefe, in allen folgenden Phasen die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe, in die entsprechend vorbereitete Nährlösung der nächsten Phase eingedrÜckt.
Es empfiehlt sieh, die Melassenährlösungen mit fortschreitender Phasengärung immer verdünnter zu nehmen, so zwar, dass in der ersten Phase mit einer Melasselösung von 10-15 Bg, in der letzten Phase mit einer Melasselösung von 3-6 Bg gearbeitet wird. Es ist ferner angezeigt, die Aziditätsverhältnisse so zu halten, dass mit fortschreitender Gärung die Azidität immer mehr abfällt, derart, dass in der ersten Phase die Titrierazidität gegen Lakmus 4-6 , in der letzten Phase 0'2-0. 60 betragt. Zu diesem Zweck werden in den ersten Phasen Säuren zugesetzt ; in den nachfolgenden Phasen wird die aus dem Ammonsulfat frei werdende Schwefelsäure, falls der Säuregrad wider Erwarten nicht ohne weiteres ständig sinken sollte, in der allgemein bekannten Art durch Neutralitätsmittel abgestumpft.
Die Lüftungsintensität wird von Phase zu Phase grösser und steigt bis zu 12 m3 per Hek < o'i'er gärender Würze in der letzten Phase.
Beim Zusatz der gärenden Hefe der vorhergehenden Phase zu der Nährlösung für die darauffolgende ist auf eine innige Mischung der beiden Teile zu achten. Wenn die letzte Teilgärung beendet ist, wird die Hefe zentrifugiert und abgepresst.
Statt von Reinzuchthefe auszugehen und diese im Hefegärgefäss 1 entsprechend zu vermehren, kann man im Rahmen des vorstehenden Beispiels auch unmittelbar 10. 3*5 == 35 log geeigneter Stellhefe in das Gärgefäss 2 eintragen.
2. (Herstellung einer Hefe von sehr guter Triebkraft bei einer Ausbeute von 60%). 7 Phasen.
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Gemäss der Kapazität der Betriebsanlage sind die gefundenen Werte für M und bis Z7 mit einem entsprechenden Faktor zu multiplizieren und hienach die Melassezusätze für die einzelnen Phasen genau wie in Beispiel 1 zu berechnen. Lüftung und Temperaturen regelt man entsprechend, um den Gärvorgang den Werten von q in den einzelnen Phasen annähernd anzupassen : infolge der geringen Steigung der Hefezeitkurve wird die Temperatur niedriger, die Lüftung im Vergleich zu Gärungen mit steilerer Hefezeitkurve, also mit grösserer Hefeausbeute, geringer gehalten werden müssen.
Die Temperatur schwankt in diesem Falle zwischen 22-28 C, die Lüftung zwischen 2-7 m3 Luft pro Hekto'iter gärender Flüssigkeit. Die Zugabe der stickstoff- und phosphorhaltigen Nährstoffe erfolgt analog der Zuckerzugabe. Eine Gewinnung von Alkohol ist in diesem Falle empfehlenswert.
In Fig. 5 ist das in den einzelnen Phasen bestehende Verhältnis zwischen Hefegewicht und Zuekerverbrauch veranschaulicht, indem die Hefegewichte auf der Ordinate, die am Beginn der Phasen zugesetzten Zuckermengen auf der Abszisse aufgetragen sind. Linie a entspricht einem {t-Wert von 0-10, Linie b einem & -Wert von 0'155, Linie c stellt die im praktischen Betriebe bei Durchführung des Verfahrens nach dem Ausführungsbeispiel erhaltenen Werte dar.
Mit dem Zulaufverfahren hat das Phasenverfahren äusserlich den allmählichen Zusatz der Nährstoffe gemeinsam. Hingegen besteht der Unterschied, dass beim Phasenverfahren der Vermehrungsvorgang in aufeinanderfolgende Teilgärungen von wachsendem Rauminhalt zerlegt wird, die in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase-wie beim Abstellverfahren-die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgang in jeder Phase bis zum Verbrauch oder nahezu bis zum Verbrauch des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird.
Während beim Zulaufverfahren in allen seinen Varianten (höchstens mit Ausnahme der Stellhefenerzeugung in den ersten Generationen) durch Ersatz der jeweils verbrauchten Nährsubstanzen durchweg dieselbe oder doch eine ähnliche hohe Verdünnung aufrechterhalten werden soll, enthält also beim Phasenverfahren die Nährlösung zu Beginn jeder Phase die einzelnen Nährstoffe in verhältnismässig grossem Überschuss. Die Menge der der Hefe in jeder Phase dargebotenen Nährstoffe wird nicht im Verhältnis zum Volumen der Nährlösung (also mit Rücksicht auf die Konzentration) bestimmt, sondern derart bemessen, dass sich die von Phase zu Phase wachsende Hefemenge in der nächstfolgenden Phase um ein bestimmtes Mass vermehren kann.
Von den Abstellverfahren unterscheidet sich das Phasenverfahren sehr wesentlich dadurch, dass von Phase zu Phase zu immer grösseren Flüssigkeitsmengen fortgeschritten wird, indem die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe (ohne Separierung) gewissermassen als Ansatz für die nächstfolgende Phase dient.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hefe nach dem Lüftungsverfahren, bei welchem der Hefevermehrungsvorgang in mehrere unmittelbar aufeinanderfolgende Teilgärungen zerlegt wird, wobei die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe ohne Separierung als Ansatz für die nächste Phase dient, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Teilgärungen von wachsendem Rauminhalt in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgangin jeder Phase bis zum Verbrauch oder nahezu bis zum Verblauch des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird.