AT154004B

AT154004B - Verfahren zur Vergärung von kohlehydrathaltigen Materialien zu Aceton und Butanol.

Info

Publication number: AT154004B
Authority: AT
Original assignee: Verlassenschaft Nach Eduard Ja; Max Hamburg Dr
Priority date: 1934-03-29
Filing date: 1934-03-29
Publication date: 1938-08-10

Description

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0'5, 1, 1'5, 2'3, 3'3, 4,5, 5-5, 5-5 n/l NaOH per 100 cm3 Maische.

Dabei wurden die Säurebestimmungen alle zwei Stunden gemacht und mit dem Alter der Vorgärung von 8 Stunden eine Anfangssäure von 0-5, mit dem Alter von 22 und 24 Stunden die Höchstsäure von 5-5 festgestellt. In diesem Stadium ist die Vorgärung nach den bisherigen Verfahren reif und gelangt in die Hauptmaische, um diese zu vergären. Wenn wir diese Vorgärung nicht für die Hauptmaische verwenden und sich selbst überlassen, so zeigt sich beispielsweise in der 26. Stunde eine Säureabnahme auf 5-1, welche dann in weiterer Folge rasch bis zur Endsäure abnimmt. Es ist allgemein bekannt, dass für die Übertragung der Vorgärung in die Hauptmaische das Stadium der Höehstsäure der geeignete Moment sei (s.,, Handbuch der Spiritusfabrikation"von Dr. Georg Foth, S. 566).

Nicht bekannt aber ist, dass das Stadium der gleichbleibenden Höchstsäure um 4-6 Stunden verlängert werden kann, wenn man kurz vor dem Erreichen der Höchstsäure oder zu Beginn der Höchstsäure eine kleine Menge möglichst konzentrierter Maische der Vorgärung zufügt, so dass die Vorgärsäure nur um wenig oder nur vorübergehend in der Säure gedrückt ist und so nun 6-10 Stunden in der gleichbleibenden Höchstsäure den gärkräftigen Bakterien Zeit zur Vermehrung, den schwächeren
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24 Stunden, sondern in 28 Stunden und darüber hinaus jeweils nach dem Säuregang und den damit in Verbindung stehenden Konzentrationen, Temperaturverhältnissen, Maischezusammensetzung usw. statt.

Dem vorher angegebenen Säureschema würde sich nachstehendes gegenüberstellen :
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<tb>
<tb> 0-5, <SEP> l, <SEP> ¯¯1'5, <SEP> 2-3, <SEP> 3-3, <SEP> 4-3, <SEP> 5
<tb> Alter <SEP> : <SEP> 8 <SEP> h, <SEP> 10 <SEP> h, <SEP> 12 <SEP> h, <SEP> 14 <SEP> h, <SEP> 16 <SEP> h, <SEP> 18 <SEP> h, <SEP> 20 <SEP> h.
<tb>

In der 21.

Stunde wird der Zusatz mit einer kleinen Menge von möglichst konzentrierter stärkehaltiger Maische gemacht, und die Vorgärung zeigt nunmehr in der
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bewirkt eine kräftige, gesunde und vollständige Vergärung der Kohlehydrate, und es gewährt diese Art der Gärführung nicht nur ein betriebssicheres einfaches Arbeiten selbst auch bei schwer vergärbaren Melassen, sondern erzielt auch die höchstmöglichen Ausbeuten an Gärprodukten. Dieses Verfahren ist sowohl bei einer Verarbeitung von Mais, Kartoffeln, Melasse usw. anwendbar.

Die Zumischung erfolgt in der Vorgärung und dient lediglich zur Heranzucht einer gärkräftigen Kultur. Die Grösse dieser Zugabe beträgt zirka 0'5-0'8% von der zu vergärenden Maische, z. B. zirka 50 leg Getreide gegenüber zirka 7000 leg Getreide der Hauptmaische, woraus zu ersehen ist, dass die Arbeitsweise nicht den Zweck verfolgt, grössere Mengen von Rohmaterialien leichter bei gleichbleibender Konzentration der Maische vergären zu können. Arbeitsweisen dieser Art, wie es z. B. die britische Patentschrift Nr. 369126 oder die deutsche Patentschrift Nr. 591472 vorsieht, wobei die Hauptmaische in ein oder mehreren Teilen geteilt und erst während der Hauptgärung in bestimmten Stadien zusammengefügt wird.

Hiedurch kann die Anfangskonzentration der Hauptmaische niedriger gehalten werden, wodurch die Gärtätigkeit und Angriffsmöglichkeit der Bakterien erleichtert wird.

Diesem Vorteil gegenüber zeigt aber die Ausführung in der Praxis bei derartiger Gärführung schwerwiegende Nachteile. Abgesehen davon, dass solche Manipulationen den kontinuierlich laufenden Grossbetrieb stören und eine Mehrbelastung an Arbeitskräften erfordern, so wird durch diese Arbeitsweise die Sicherheit einer infektionsfreien Gärung derart gefährdet, dass Fehlgärungen infolge starker Infektionen sehr häufig vorkommen und diese dann nicht nur die Ausbeute ganz empfindlich herabdrücken, sondern auch die Apparaturen durch die in der vergorenen Maische verbleibenden grossen Säuremengen ganz besonders beanspruchen.

Die Schwierigkeiten und Gefahren, die sich dieser Arbeitsweise in der Praxis entgegenstellen, sind erklärlich, wenn man bedenkt, dass die Gäreinheiten mit Rohrleitungen untereinander in Verbindung stehen und dass die Aceton-Butylalkoholgärungen sehr stürmisch und mit der Bildung von ausserordentlich grossen Mengen von Gärgasen vor sich geht, wobei auch allzu häufig die gärenden Hauptmaischen stürmisch überschäumen. Bei der von uns beschriebenen Arbeitsweise findet eine Teilbemaischung nicht statt, nachdem durch die grosse Menge der in die Hauptmaische eingebrachten säuregefestigten und daher gärkräftigen Bakterien auch höhere Konzentrationen restlos verarbeitet werden. Die zur Verarbeitung gelangenden Maischen enthalten 5-8% Zucker oder Stärke und richtet sich die angewendete Konzentration je nach der Art und Zusammensetzung des Rohmaterials.

Um insbesondere bei Konzentrationen von über 5% die Angreifbarkeit der Gärungsorganismen auf die Stärke zu erleichtern und um das Stärkezellengefüge zu lockern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zum Zusatz zu gärende Vormaischvorgärung bestimmte Kohlehydratmaische vor dem Eintragen in die Vorgärung mit einer im Laboratorium vorentwickelten Reinkultur, z. B. des der Klasse der Zygomyzeten zugehörenden Brückenpilzes, zu beimpfen. Durch die von diesen Organismen

gebildeten cytaseähnliehen Enzyme werden die Zellwände der Stärke angegriffen. Statt der Kulturen dieser Organismen können auch wässerige Auszüge verwendet werden, wobei es aber zu einem weitergehenden Abbau oder gar zu einem Verzuckerungsprozess nicht kommt.

Wir müssen daher diese Tätigkeit der erwähnten Organismen als eine solche bezeichnen, welche günstige Vorbedingungen höchste Ausbeute schafft. Diese Enzyme dürfen auch katalytisch auf die als Zwischenprodukte sich bildenden Säuren bei der Aceton-Butanolgärung (Aldolbildung) wirken und deren Abbau in Aceton und Butylalkohol fördern. Ähnliche katalytische Wirkungen sind auch durch die Carboligase beobachtet worden.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vergärung von kohlehydrathaltigen Materialien zu Aceton und Butanol, dadurch gekennzeichnet, dass man die übliche Vorgärung mit säuregefestigten gekräftigten Gärungserregern in der Weise anreichert, dass man die Vormaische im Stadium der bald erreichten oder soeben erreichten Höchstsäure mit einer entsprechenden Menge einer Kohlehydratmaische versetzt, die zufolge ihrer kleinen Menge und stärkeren Konzentration den Säuregehalt nicht stark verdünnt und diese Vormaische nach entsprechender Gärung in bekannter Weise der Hauptmaische zufügt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die der Vormaische zuzusetzende Kohlehydratmaische mit Kulturen von cytaseähnliche Enzyme bildenden Organismen, so insbesondere von den der Klasse der Zygomyzeten angehörigen Brückenpilzen oder deren wässerige Lösungen, versetzt, worauf man diese Vormaische nach entsprechender Gärung in bekannter Weise der Hauptmaische zusetzt.