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Verfahren und Vorrichtung zur Züchtung von Mikroorganismen, insbesondere von Hefe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen, insbesondere von Hefen jeder Art, welche die Zuführung von Luft oder eines anderen Gases erfordert und eine Vorrichtung zu dessen Ausführung. Im folgenden wird der Einfachheit halber von Hefe als dem zu züchtenden Mikroorganismus und von Luft als dem zu verteilenden Gas, demzufolge von Gärung, Belüftung usw. gesprochen. Im Sinne der Erfindung sind unter diesen Bezeichnungen alle Mikroorganismen, die zur Behandlung nach dem vorliegenden Verfahren in Frage kommen könnten und unter Luft beliebige Gase oder Dämpfe zu verstehen.
Die für die Züchtung der Mikroorganismen verwendete Nährlösung wird erfindungsgemäss in ihrer Hauptmasse in Schaumform erhalten, ein Rest der Flüssigkeit ist mit Luft nicht, oder in nur geringem Masse, durchsetzt. Die Gärung kann absatzweise (chargenweise) erfolgen, etwa derart, dass zu der bei Beginn vorgelegten
Flussigkeitsmenge dem Gärgefäss längere Zeit hindurch Nährlösung zugeführt wird und nach
Beendigung der Gärung die Hefe auf übliche
Weise von der verbrauchten Flüssigkeit getrennt wird.
Der Betrieb kann aber auch ununterbrochen (kontinuierlich) längere Zeit hindurch fortge- setzt werden. In diesem Falle wird der Gär- bottich angezapft, sobald sich in dessen gärendem
Inhalt optimale Bedingungen für die Weiter- führung der Hefe eingestellt haben. In der Folge muss im Gärgefäss das Gleichgewicht aufrecht erhalten werden zwischen den Mengen von zu-und ablaufender Flüssigkeit. Dabei ist von ausschlaggebender Bedeutung, dass eine der neugebildeten Hefe entsprechende Menge an solcher in der ablaufenden Flüssigkeit ent- halten ist. Wird zuviel Hefe entnommen, so treten zunächst Verluste an vergärbarer Substanz auf. Entnimmt man zu wenig Hefe, so reichert sie sich im Gärgefäss in unzulässigem Masse an. In beiden Fällen gerät der Betrieb binnen kurzem ins Stocken.
Einerseits aus diesem Grunde, anderseits weil manche Heferassen dazu neigen, sich im Schaum anzureichern, muss das Verhältnis von Schaum zu Flussigkeit im Gärgefäss den Bedürfnissen angepasst werden können. Dies wird bei der Anordnung der Apparatur nach der vorliegenden Erfindung auf denkbar einfache Weise bewirkt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in beispielsweiser Anordnung scheniatisch dargestellt. Fig. 1 zeigt die neue Vorrichtung im Aufriss, in Fig. 2 und 3 sind Einzelheiten in grösserem Masse dargestellt.
In das Gärgefäss a wird eine Luftverteilvorrichturg b, etwa nach den österr. Patentschriften Nr. 142217 und Nr. 148970, mit Hohlwelle c und Luftzuführung e eingebaut. In der Höhe der Schaumkrone ist eine mechanische Entschäumungsvorrichtung f an das Gärgefäss a angeschlossen. Der ihr über das Rohr r zufliessende Schaum wird im Entschäumer f von einem Teil seines Gasinhaltes befreit, der nach aussen abzieht. Ein Rest von Luft bleibt in der verdichteten Schaumflüssigkeit zurück und gelangt über das Rohr g und das Auslaufmundstück h in der Nähe von dessen Boden in das Gärgefäss a zurück. Diese Rücklaufflüssigkeit enthält Luft in allerfeinster Verteilung und bewirkt, dass sich oberhalb des Auslaufmundstückes h eine homogene Schaumschicht erhält.
Unterhalb dieser Schaumschicht befindet sich auf dem Boden des Gärgefässes a ein Rest an
Flüssigkeit, der über die Vorrichtung b mit frischer Luft gespeist wird. Die bis an den
Schaumeinlauf r reichende Befüllung des Gärgefässes h besteht beispielsweise zu 950'0 ihres
Gesamtvolumens aus Schaum mit einem Luft- bzw. Gasgehalt von zirka 75% und zu 5% aus
Flüssigkeit mit 10% an Luft. Durch Verstellen des Auslaufmundstückes h in senkrechter
Richtung kann das Verhältnis von Schaum zu Flüssigkeit (z. B. auf 90% plus Schaum plus 10% Flüssigkeit) geändert werden.
Während des Betriebes wandert die Schaum- masse über die Vorrichtung r-f-g-h und darauf nach aufwärts wieder gegen den Schaum- einlauf r zu. Die dem Gärgefäss a zuzuführende
Nährlösung wird zweckmässig durch eine ober- halb der Schaumschicht, etwa auf der Welle c angeordnete Verteilvorrichtung i, k verrieselt.
Sie rinnt dann an der Aussenfläche der Schaum- blasen nach abwärts in den auf dem Boden des Gefässes a sich befindlichen Flüssigkeit- sumpf. Der Inhalt dieses wird zweckmässig
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mittels einer Pumpe m nach der Rieselvorrichtung i, k gefördert und nimmt dann seinen Weg in der für die Nährlösung beschriebenen Weise nach abwärts. Auf der Oberfläche der Schaumbläschen rieselt dann, solange die Pumpe m arbeitet, ständig eine dünne Schicht von Garflüssigkeit nach abwärts. Aus ihr wird die sprossende Hefe in Gegenwart des ihr in ausserordentlich grosser Fläche dargebotenen Luftsauerstoffes mit den erforderlichen Nährstoffen versorgt.
Die während des Betriebes freiwerdende Gärungswärme lässt sich durch Abkühlen der zu verrieselnden Flüssigkeit in einem mit Kaltwasser beschickten Kühler 1 nach aussen ableiten. Die Wärmeübertragung auf das Kühlwasser erfolgt dabei über eine beiderseits von Flüssigkeit bestrichen Fläche. Wollte man
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An sich ist es bekannt, die Nährnüssigkeit zum Zwecke der Erzeugung von Hefe zu verschäumen. Derartige Schaumgärungen"sind u. a. beschrieben in den deutschen Patentschriften Nr, 680303, Nr. 629884 (Seite 2, Zeile 12-16) und Nr. 744678. Bei dem letzteren Verfahren wird die restlose Verschäumung des ganzen Inhaltes des Gärgefässes als unbedingtes Erfordernis bezeichnet. Die aus diesem entnommene Schaummasse (Würze plus Hefe) soll dann in einer Schleudermaschine von der mitgeführten Luft befreit werden, um sie auf Hefeseparatoren verarbeiten (enthefen) zu können.
Ein anderer Vorschlag zur Belüftung gärender Würze geht dahin, diese letztere in einem mit Luft beschickten Raume zu verrieseln. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich wesentlich von dem Bekannten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen, insbesondere von Hefe in Gärgefässen, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb, insbesondere die Luftzufuhr zur Nährlösung derart geregelt wird, dass der grösste Teil der Nährlösung während der Gärung in Schaumform gebracht wird, der Rest dagegen keine oder nur verhältnismässig wenig Luft enthält.