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Verfahren zur Gewinnung von Hefe.
Das bei der Gewinnung von Hefe allgemein übliche Verfahren, das sogenannte"Lufthefeverfahren" beruht auf der Annahme, es sei eine notwendige Voraussetzung für eine starke Vermehrung der Hefezellen, dass die Vermehrung unter reichlicher Zufuhr von Sauerstoff erfolgt, und man hat demzufolge beim Betrieb der Hefefabriken die Apparate und Arbeitsverfahren so gewählt, dass der Luftsauerstoff mit allen Teilen der Flüssigkeit, in welcher die Hefevermehrung stattfindet, in möglichst innige Berührung kommt. Die Gefässe, in welchen die Hefevermehrung erfolgt, sind für diesen Zweck mit zum Teil sehr komplizierten Luftverteilungseinrichtungen versehen, durch die dann die Luft in die gärende Flüssigkeit geblasen wird.
Mit den stetig steigenden Forderungen nach höheren Hefeausbeuten hat man, um das Ziel zu erreichen, die Menge der während des Gärens zugeführten Luft stetig vergrössert, indem man der Auffassung gewesen ist, dass die Menge von Sauerstoff (Luft), die zur Durchströmung durch die gärende Flüssigkeit gebracht wird, einer der wesentlichsten Faktoren für das Erreichen hoher Hefeausbeuten sei.
Bei der so durchgeführten Lufthefeerzeugung erreicht man gute Hefeausbeuten, aber dieses Ergebnis wird auf Kosten der Spiritusausbeute erhalten, indem der während des Gärvorganges entstandee Alkohol ebenso schnell weggeblasen wird, wie er gebildet wird. Die Wiedergewinnung des Alkohols aus der durchgeblasenen Luft ist zufolge der grossen Verdünnung des in der Luft enthaltenen Alkohols praktisch undurchführbar.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das nicht nur eine gute Hefeausbeute, sondern auch grosse Mengen von Alkohol erhalten werden können.
Gegenüber bekannten Verfahren zur Herstellung von Hefe zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung in erster Linie dadurch aus, dass die Flüssigkeit, in welcher die Hefevermehrung stattfindet, unter starker Rührbewegung gehalten wird, die jedoch auf solche Weise erfolgt, dass der bei der Gärung entstandene Alkohol in der Flüssigkeit zurückgehalten wird.
Dieses Umrühren wird dadurch bewirkt, dass die Flüssigkeit oder das Gas in kräftiger Strömung durch das Gärgefäss und durch die ausserhalb desselben liegenden Leitungen geführt wird. Durch Versuche ist festgestellt worden, dass befriedigende Ergebnisse erst dann erzielt werden, wenn die durch den Gärbottich getriebene Menge an Flüssigkeit oder Gas sehr gross ist. Wird die Bewegung im Gärgefäss ausschliesslich durch Umlauf von Flüssigkeit bewirkt, dann hat es sich als notwendig erwiesen, einen so kräftigen Strom anzuwenden, dass ein Flüssigkeitsvolumen entsprechend dem Inhalt des Gärgefässes im Laufe von wenigen Minuten (vorzugsweise 2 Minuten oder weniger) durch die ausserhalb des Gärbottich vorhandenen Leitungen getrieben wird.
Wird die Flüssigkeitsbewegung mittels zirkulierender Luft bewirkt, so soll die verwendete Luftmenge derjenigen entsprechen, die bei neuzeitlichen Lufthefeverfahren benutzt wird. In Fällen, wo die Flüssigkeit mittels Pumpen oder anderen Einrichtungen durch Kanäle oder Behälter ausserhalb des eigentlichen Gärgefässes getrieben wird, kann das Abführen bzw.
Einführen an einer oder mehreren Stellen stattfinden. Ablauf und Zulauf können auch auf verschiedene Weise zueinander angeordnet werden, beispielsweise so, dass die Flüssigkeitsströmung im wesentlichen entweder in waagrechter oder in lotrechter Richtung verläuft. Es ist auch möglich, zwei oder mehrere Umrührungsverfahren kombiniert zu verwenden. Wenn in einer Fabrik mehrere Gärgefässe gleichzeitig im Betrieb sind, kann die Flüssigkeit der Reihe nach durch zwei oder mehrere dieser Gefässe hindurchgeleitet werden, u. zw. mit oder ohne gleichzeitige Umrührung auf andere Weise.
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In Fabriken, die für Betrieb nach dem Lufthefeverfahren eingerichtet sind, kann die Lnfteinblasevorrichtung mit Vorteil zur Umrührul1g der Flüssigkeit verwendet werden, indem die Gärgefässe mit dichtschliessenden Deckeln versehen werden und Luft, Kohlensäure oder ein anderes Gas durch die Blaseeinrichtungen zirkulieren gelassen wird. Wenn auf diese Weise gearbeitet wird, sättigt sich das Gas allmählich mit Alkoholdampf, so dass der beim Gären gebildete Alkohol in der Flüssigkeit verbleiben wird. Aus dem an Alkohol gesättigten Gas kann der Alkohol periodisch oder auch im kontinuierlichen Betrieb gewonnen werden, beispielsweise durch Waschen mit frischer Nährflüssigkeit usw.
Die Hauptmenge des Alkohols bleibt jedoch für gewöhnlich in der Flüssigkeit zurück und kann in üblicher Weise aus ihr genommen werden. Die Gärung findet also bei diesem Verfahren in einer alkohol-und kohlensäurereiehen Flüssigkeit statt.
Die Hefegewinnung unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann übrigens in den Einzelheiten auf die gleiche oder ähnliche Weise wie bei bekannten Verfahren eingerichtet werden.
Als zuckerhaltiges Rohmaterial für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens können alle diejenigen Materialien benutzt werden, die sonst für die Hefegewinnung nach gebräuchlichen Verfahren verwendbar sind (z. B. Melasse, verzuckerte Getreidearten, verzuckerte Kartoffeln und andere Wurzelknollen, verzuckertes Holz, Meeresalgen, Flechten u. a.).
Die Zeichnungen stellen beispielsweise zwei verschiedene Vorrichtungen dar, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung, in der umlaufende Würze verwendet wird, um die. Gärung zu bewirken. Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung, in der Gas durch das Gärgefäss in Umlauf gesetzt wird.
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nommen werden. 100 leg Melasse werden in üblicher Weise gereinigt. Die klare Lösung mit einer Konzentration von etwa 18 Balling wird in einen Vorratsbehälter eingeführt.
In die Umlaufleitungen 3 und 6 des Gärgefässes 1 sind kräftige Zentrifugalpumpen 2 und 5 eingebaut, die eine Gesamtkapazität von 200 !/. Mm aufweisen. Die Pumpe 2 hält die Flüssigkeit in Umlauf vom Boden des Gefässes zurück zu einer andern Stelle am Gefässboden, während die Pumpe 5 in der gleichen Zeit die Flüssigkeit vom Boden des Gefässes bis nahe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels treibt.
In das Gärgefäss 1 wird Wasser und soviel gereinigte Melasselösung vom Vorratsbehälter eingeführt, dass das Gefäss 1 ungefähr 1550 l Flüssigkeit von 1'30 Balling enthält.
In den Vorratsbehälter, der den Rest der gereinigten l\1Ielasselösnng enthält, wird soviel Wasser eingebracht, dass die Gesamtmenge an Flüssigkeit 1000 ! beträgt.
Die Würze im Gärkessel wird mit Stellhefe versetzt und hierauf die Gärung bei der üblichen Temperatur (etwa 300 C) bewirkt. Würze aus dem Vorratsbehälter wird stetig in das Gärgefäss 1 eingeführt, und die notwendigen Nährsalze werden periodisch während des Gärprozesses zugegeben. Die Bewegung der Hefezellen in der Flüssigkeit erfolgt mittels der durch die Pumpen in Umlauf versetzten Würze.
Der Gärprozess ist nach etwa 13 Stunden beendet. Die Hefe wird dann von der Flüssigkeit abgetrennt und, wie dies bei der Hefegewinnung üblich ist, auf an sich bekannte Art weiterbehandelt. Die alkoholische Flüssigkeit wird hierauf einer Destillation unterworfen, um den darin enthaltenen Alkohol zu gewinnen.
Die Ausbeute an Hefe ist gut ; gleichzeitig erhält man eine Alkoholausbeute, welche nahezu gleich hoch ist, wie die bei den gewöhnlichen Alkoholfabrikationsverfahren, bei denen keine Hefe erzeugt wird.
Die Qualität der anfallenden Hefe ist völlig gleichwertig mit der, die nach dem üblichen Hefeverfahren gewonnen worden ist, u. zw. sowohl in bezug auf Backfähigkeit und Aroma als auch auf Haltbarkeit.
Beispiel 2 : Der Gärprozess wird in ungefähr der gleichen Weise durchgeführt, wie im Beispiel 1 beschrieben, nur mit dem Unterschied, dass die Bewegung der Würze durch umlaufendes, kohlensäurehaltiges Gas hervorgerufen wird. Die verwendete Vorrichtung entspricht der in Fig. 2 beschriebenen.
Das vom oberen Teil des Gärkessels abgezogene Gas wird in den untersten Teil des Kessels eingeführt, u. zw. ohne dass es einer reinigenden Behandlung unterworfen wird. Die Geschwindigkeit des Gasumlaufes entspricht zu mindestens 25 m3 Gas in der Stunde auf 1 m3 Würze im Gärgefäss.
Zu Beginn des Betriebes wird als umlaufendes Gas zweckmässig Luft verwendet. Diese reichert sich im Laufe des Betriebes allmählich mit Kohlensäure an, bis das Gas schliesslich hauptsächlich aus Kohlensäure besteht. Eine Gasmenge, welche der durch den Gärvorgang neu entwickelten Kohlensäuremenge entspricht, wird aus dem Gärgefäss durch ein mit Flüssigkeitsverschluss versehenes Rohr abgelassen. (Dieses Ablassrohr ist in Fig.-2 der Zeichnung rechts oben dargestellt.) Da die Menge der neu entwickelten Kohlensäure im Vergleich zu der in der Zeiteinheit umlaufenden Gasmenge ganz gering ist,
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wird auch die auf diese Weise mit dem abgelassenen Gas entweichende Alkoholmenge ganz gering sein.
Die entweichenden Alkoholdämpfe werden indessen in dem Flüssigkeitsverschluss aufgefangen und gehen somit nicht verloren.
Dieses Verfahren liefert gleich gute Ergebnisse wie Beispiel 1.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Hefe unter starker Umriihrung der Flüssigkeit, in welcher die Vermehrung der Hefe stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrührung der Flüssigkeit auf solche Weise und unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, dass die Gärung bei Vorhandensein des beim Gären gebildeten Alkohols und in einer an Kohlensäure gesättigten Flüssigkeit stattfindet, u. zw. entweder mittels eines zirkulierenden Gasstromes, dessen Menge in der Zeiteinheit der beim Lufthefeverfahren üblichen entspricht, oder auch mittels strömender Würze, welche durch eine ausserhalb des Gärbottichs befindliche Leitung in Umlauf gehalten wird mit einer Geschwindigkeit, die dazu genügt, den ganzen Inhalt des Gärbottichs im Laufe von wenigen Minuten durch die genannte Leitung zu treiben.
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