<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Hefe.
In der modernen Lufthefeindustrie werden bekanntlich die Rohstoffe in stark verdünnten Lösungen verarbeitet. Melasse z. B. wird etwa 25fach verdünnt. Die jeweilige Hefekonzentration dieser stark verdünnten Lösungen ist ebenfalls gering, sie schwankt gewöhnlich zwischen 3. 2 bis 3-8 % und steigt nur ausnahmsweise bis auf etwa 5%. Eine namhafte Überschreitung dieser Konzentrationswerte führte zu praktischen Schwierigkeiten, so dass eine rationelle Arbeitsweise nicht mehr möglich war.
Gemäss vorliegendem Verfahren werden wesentlich konzentriertere Lösungen, u. zw. mit bestem Erfolg, verarbeitet ; die Lösungen werden mit so grossen Mengen von Saathefe angestellt, dass die Hefekonzentration der Lösung von Anfang an eine sehr hohe ist. Die hohe Hefekonzentration wird während des Gesamtverlaufes der Gärung beibehalten, indem man dafür sorgt, dass ein bestimmter unterer Grenzwert nicht unterschritten wird, auch wenn frische Robstofflösungen in den Prozess eingeführt werden.
Das Wesen des Verfahrens wird im Verfolge nachstehenden Ausführungsbeispieles beschrieben.
Die folgenden Zahlenangaben sind Ergebnisse betriebsmässiger Versuche, sie sind jedoch nicht als Werte zu betrachten, an welche das Verfahren irgendwie gebunden wäre. Ebensowenig ist das Verfahren auf einen bestimmten Arbeitsgang beschränkt, es kann sowohl kontinuierlich als auch periodisch ausgeführt werden.
Als Beispiel wird ein System von drei Gärgefässen gewählt. Das erste Gefäss wird mit einer etwa 121/2fach verdünnten Melasselösung beschickt und nach Zusatz der gebräuchlichen Zutaten angestellt.
Als Anstellhefe dient z. B. normale Presshefe aus einer vorangehenden Operation, die vorher z. B. im Verhältnis von 5 : 1 mit frischer Mutterhefe (z. B. sogenannter"vierer"Mutterhefe) vermischt worden ist. Die Menge dieser Stellhefe wird so bemessen, dass die Hefekonzentration der angestellten Lösung etwa 18% beträgt. Unmittelbar hierauf setzt die Lüftung ein. Nach etwa zwei Stunden wird ein Teil, im angenommenen Falle 1/6'des Gefässinhaltes in das zweite Gefäss herabgelassen. Gleichzeitig wird das erste
EMI1.1
lösung auf das ursprüngliche Volumen aufgefüllt. Dieser frisch eingeführten konzentrierten Melasselösung werden vorher ebenfalls die üblichen Nährpräparate, aber auch frische Mutterhefe zugesetzt, wobei die letztere etwa 4% der neu zugeführten Lösung beträgt.
Am Ende der ersten zwei Stunden steigt die Hefekonzentration im ersten Gefäss um etwa 2'6%, sie beträgt demnach rund 20-5%. Durch die frisch eingeführte konzentrierte Melasselösung wird die Hefekonzentration im ersten Gefäss unter Miteinberechnung der dieser bereits zugesetzten Mutterhefe ungefähr auf die Anfangskonzentration von 18% herabgedrückt. Nach weiteren zwei Stunden steigt die Hefekonzentration wieder auf 20, 5%, 1/6 der hofehaltigen Lösung wird wieder herabgelassen und das ursprüngliche Volumen durch Zuführung frischer konzentrierter Melasselösung wieder hergestellt. Dies wird zweistündlich wiederholt.
Die vom ersten Gefäss in das zweite zweistündlich herabgelassene Lösung von 20. 5% Hefekonzentration enthält noch etwa 2% vergärbarer Kohlehydrate. Die Kohlehydratreste werden von der Hefe unter
<Desc/Clms Page number 2>
Belüftung im Verlauf von zwei Stunden vollständig verarbeitet. Hiebei erfährt die Hefe eine weitere 2-5% ige Vermehrung, so dass die Hefekonzentration im zweiten Gefäss schliesslich auf 23% steigt. Die unvergärbaren Bestandteile der in das erste Gefäss nach und nach eingebrachten 10 bis 20% igen Melasselösung gelangen auf diese Weise in ihrer Gesamtheit in das zweite Gefäss.
Die Zugabe der üblichen Nährpräparate in das zweite Gefäss kann unterlassen werden.
EMI2.1
beendet hat, wird der Inhalt dieses Gefässes, ebenfalls zweistündlich, in das dritte Gefäss überführt, wo die Ausreifung der Hefe stattfindet. Das dritte Gefäss, im Gegensatz zu den vorangehenden, enthält keine
EMI2.2
Stoffe im Zellplasma ordnen sich und gelangen in Gleichgewicht usw. Nach Ablauf von zwei Stunden kann der Inhalt des dritten Gefässes Absonderung der Hefe zu den Separatoren (Zentrifugen od. dgl.) geleitet werden.
Die Ergebnisse des beschriebenen Verfahrens sind auffallend günstig. Der Hefezuwachs ist zwar im Verhältnis zu der Hefekonzentration anscheinend gering, indem die Hefekonzentration der Ausgangslösung von den ursprünglichen 18% bloss auf 23%, demnach nur um etwa 27% steigt, auf das Gewicht der verarbeiteten Melasse berechnet ist jedoch dieser Hefezuwachs sehr beträchtlich und übersteigt ganz bedeutend die durchschnittlich etwa 80% betragende Ausbeute, welche in den bisherigen, mit stark ver- dünnten Lösungen arbeitenden Verfahren erzielt werden konnte.
Die Zahlenangaben im beschriebenen Ausführungsbeispiel untereinander, aber auch in bezug auf ihre Grössenordnung können innerhalb gewisser Grenzen geändert werden. Günstige Ergebnisse wurden u. a. auch bei einer anfänglichen Hefekonzentration von 12% und einer Melassekonzentration von 10% erzielt. Bei dem im Beispiel angenommenen Dreigefässsystem kann die Verhältniszahl der Hefevermehrung im allgemeinen, aber auch in bezug auf die Verteilung der Vermehrung zwischen den beiden ersten Gefässen verschoben werden.
Die Zeitabstände sowie auch die Mengenverhältnisse, in welchen die frischen Rohstofflösungen dem ersten Gefäss zugeführt bzw. in welchen der teilweise vergorene Inhalt des letzteren in das zweite Gefäss hinabgelassen werden, können ebenfalls geändert bzw. den jeweils gewählten'Arbeitsbedingungen angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die anfängliche Hefe-oder Kohlehydratkonzentration im ersten Gefäss im wesentlichen immer wieder hergestellt, dies ist jedoch kein unbedingtes Kennzeichen des Verfahrens, wichtig ist nur, dass einerseits die Hefe-, anderseits die Kohlehydratkonzentration über einem bestimmten unteren Grenzwert gehalten werde. Die Vermehrung der Hefe kann anstatt der beschriebenen zwei Stufen in einer, gegebenenfalls aber auch in mehr als zwei Stufen erfolgen, d. h. das Verfahren kann in einem einzigen, aber auch in mehr als drei Gefässen durchgeführt werden. Frische Rohstofflösung wird vorteilhaft nur dem ersten Gefäss zugeführt, das Wesen des Verfahrens wird jedoch nicht geändert, wenn ein Teil der konzentrierten Lösung unmittelbar in das zweite Gefäss geleitet wird.
Gemäss den betriebsmässigen Versuchen wurden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die gewählte Melasse-und Hefekonzenträtion das vier-bis sechsfache der bisher vorwiegend üblichen 3'2-3-8% igen Konzentration betrug, doch tritt schon bei 7-8%eigen Konzentrationen eine Besserung in der Ausbeute ein.
Die in der Hefeerzeugung ansonsten üblichen Massnahmen können im Rahmen der Erfindung ohne wesentliche Änderung ebenfalls Anwendung finden.
Es kann natürlich nicht nur Melasse, sondern jeder beliebige Rohstoff der Hefeerzeugung nach dem Verfahren verarbeitet werden sowie auch Gemische sonstiger Rohprodukte untereinander oder mit Melasse.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht dank der Anwendung konzentrierter Rohstofflösung und der raschen relativen Vermehrung der Hefe in der sehr guten Ausnutzung der Gefässräume. Beim obenangeführten Ausführungsbeispiel ist bloss ein Bruchteil des zur Verarbeitung der gebräuchlichen, etwa 25fach verdünnten Lösungen nötigen Gefässraumes erforderlich. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass auch der Gesamtbedarf an frischer Mutterhefe um etwa ein Viertel geringer ist als bei den bekannten Lufthefeverfahren. Die nach dem Verfahren erzeugte Hefe besitzt alle günstigen Eigenschaften der guten Presshefe, insbesondere ihre Triebkraft ist sehr gross.
Die erzielten auffallend günstigen Ergebnisse des Verfahrens lassen sich verschiedentlich erklären.
Die hohe Hefekonzentration, d. h. die besonders dichte Verteilung der Hefezellen in der Ausgangslösung, wirkt jedenfalls in dem Sinne, dass, obwohl die absolute Vermehrungsgeschwindigkeit der Hefe, eben zufolge der hohen Hefekonzentration, wesentlich abnimmt, dennoch die relative Vermehrungsgeschwindigkeit, infolge der raschen Assimilation der im Verhältnis zu dem hohen Hefegehalt der Lösung in verhältnismässig geringen Mengen vorhandenen Kohlehydratnährstoffe, sehr gross ist. Für die zu verarbeitenden Nährstoffe kommt es aber eben auf diese relative Vermehrungsgeschwindigkeit an.
Auch der Umstand scheint günstig zu wirken, dass die Zellen der im ersten Gefäss enthaltenen Hefemasse sich mindestens 2, zu 94% aber mindestens 4 Stunden lang im Stadium einer ununterbrochenen intensiven Vermehrung befinden, wobei noch die Hefezellen das Maximum der Verinehrungsgeschwindigkeit in
<Desc/Clms Page number 3>
einer sehr kurzen Zeit erreichen. Die aus dem ersten Gefäss ins zweite in gewaltiger Anzahl überführten, im Zustande der maximalen Vermehrungsgeschwindigkeit befindlichen, stark knospenden Zellen nehmen die noch vorhandenen, zur Beendigung ihres Wachstums dienenden Nährstoffe äusserst rasch auf, so dass der Gehalt an vergärbaren Kohlehydraten in kurzer Zeit praktisch vollständig aufgebracht wird.
Die mit dem Verfahren erzielte hohe Hefeausbeute scheint auch damit in Zusammenhang zu stehen, dass die dicht verteilte Hefe den sich bildenden Alkohol leicht und sofort assimiliert bzw. zu ihrer Vermehrung verwertet. Der Vermehrungsradius der Hefe ist zwar bekanntlich kleiner als der Gärungsradius, bei dem Verfahren jedoch, wo die Verteilung der grossen Anzahl Hefezellen in der Lösung so dicht ist, dass die Abstände der Zellen nicht grösser als der Vermehrungsradius sind, kommt einerseits das Übermass des Gärungsradius nicht zur Geltung, anderseits sind die Bedingungen für die Assimilation des gebildeten Alkohols die denkbar günstigsten.
Die Richtigkeit obiger Annahmen kann zwar zur Zeit noch nicht mit Bestimmtheit bewiesen werden, doch bieten dieselben eine hinreichende Grundlage für die Aufstellung der technischen Regel, durch welche die untere Grenze der das Verfahren kennzeichnenden hohen Hefe-und Nährstoffkonzentration ungefähr festgelegt werden kann. Gemäss dieser Regel wird die Hefekonzentration zweckmässig so bemessen, dass die Hefezellen in der Lösung so dicht verteilt werden, dass sich zwischen dem Abstand der Zellen einerseits und dem Vermehrung-und Gärungsradien anderseits ein gewisses optimales Verhältnis einstellt. Gemäss den praktischen Versuchen beträgt diese untere Grenze der Hefekonzentration etwa 8%.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hefe aus Melasse oder andern kohlehydrathaltigen Maischen oder aus deren Gemischen, unter Belüftung und Zuführung frischer Maische zu der Gärlösung, wobei die in bekannter Weise vorbereitete und mit den nötigen Zusätzen versehene Maische mit mindestens 8 kg Anstellhefe pro Hektoliter angestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst die Hefekonzentration in der Gärlösung infolge der Hefevermehrung bis zu einem Höchstwerte steigen lässt, darauf die Hefekonzentration durch Zuführung frischer Maische wieder herabsetzt, u. zw.
bis etwa zur anfänglichen Hefekonzentration, jedoch keinesfalls unter 8%, wobei die Zuckerkonzentration der frisch zugeführten Maische derart bemessen wird, dass ihr Zuckergehalt unter Berücksichtigung des in der Gärflüssigkeit gegebenenfalls noch vorhandenen Zuckers zur Erreichung der gewünschten Höchsthefekonzentration ausreicht, dann die Hefekonzentration wieder bis zu dem gewünschten Höchstwerte steigen lässt und das beschriebene Verfahren mehrere Male wiederholt und schliesslich die erzeugte Hefe, gegebenenfalls nach in der eigenen Würze erfolgendem Ausreifenlassen, abtrennt.