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DieErfindungbeziehtsichauf einVerfahren zum Züchten von Hefe, vorzugsweise Backhefe, bei welchem der gärenden Maische Sauerstoff durch Tauchstrahlbelüftung zugeführt wird.
Bekanntlich wird für die Neubildung von einem Kilogramm Hefetrockensubstanz aus Kohlehydraten, bei Vorhandensein genügender Nährsubstanzen, etwa ein Kilogramm Sauerstoff benötigt. Mit den bekannten Be- lüftungs verfahren, wie z. B. Strahlrohrbelüftung oder Belüftung mittels rotierender Begasungseinrichtungen, lassen sich Sauerstoffübertragungsraten von maximal 8 kg Sauerstoff/m3 und Stunde erreichen, d. h., dass pro m3 Maische und Stunde für die Hefeneubildung 8 kg Sauerstoff zur Verfügung stehen, wobei die Werte von Strahlrohrbelüftern weit unter 4 kg Sauerstoff/m3 und Stunde liegen.
Die bei der Sauerstoffübertragungsrate zuberücksichtigendensauerstoffmengensind dabei jene, die von der Hefe tatsächlich aufgenommen werden bzw. aufgenommen werden können, und nicht die Menge, die eingeblasen wird, da ja erhebliche Sauerstoffmengen durch die Maische strömen, ohne in dieser gelöst oder von der Hefe verarbeitet zu werden.
Durch die eingangs genannte Tauchstrahlbelüftung ist es möglich, die Sauerstoffübertragungsrate etwas zu vergrössern und damit auch eine gewisse Wachstumsbeschleunigung zu erzielen. Unter Tauchstrahlbelüftung versteht man bekanntlich, dass die im Fermenter befindliche Maische unten aus dem Behälter abgesaugt und über eine Umwälzleitung, in der die Maische belüftet wird, von oben wieder in den Fermenter hineinge- pumpt wird. Dabei endetdie Umwälzung knapp unterhalb der Fermenterdecke, wodurch der Flüssigkeitsstrahl von oben auf die Flüssigkeitsoberfläche auftrifft und tief in die im Fermenter befindliche Maische eintaucht und so die Gasbläschen bis tief unter die Flüssigkeitsoberfläche mitreisst.
Erfindungsgemäss wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art während der Hauptgärphase das Maischevolumen mehr als 80mal/h, vorzugsweise 80- bis 160mal/h, durch die Tauchstrahlbelüftung umgewälzt, dabei die Temperatur der Maische über 350C, vorzugsweise auf 37 C, gehalten und bei Verhefung von Melasse pro Liter endvergorener Maische mindestens 0, 25 kg Melasse mit 50% Zucker, vorzugsweise 0, 25 bis 0, 33 kg Melasse mit 50% Zucker, eingesetzt. Dadurch ist es möglich, Sauerstoffübertragungsraten bis zu 16kg Sauerstoff/m3 Maische und Stunde zu erreichen, was einem Hefezuwachs (bzw. einer sogenannten Produktivität) bis zu etwa 16 kg Hefetrockensubstanz/m3 und Stunde entspricht.
Dieser gesteigerte Hefezuwachs bringt neben einer höheren Ausbeute noch mit sich, dass die Gärung gegen Bakterieninfektionen widerstandsfähigerist, was insbesondere bei der Herstellung von Backhefe wesentlich ist. Eine so erzeugte Backhefe hat ausserdem den Vorteil, dass sie wesentlich bessere Triebeigenschaften aufweist als nach herkömmlichen Methoden hergestellte Hefe, u. zw. liegt sowohl der Normaltrieb als auch der Süssteigtrieb höher. Weiters wird zufolgederhöherenGärtemperaturneben der Einsparung an Kühlenergie noch erreicht, dass insbesondere die
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kein Sauerstoffmangel eintreten kann, der unter anderem erhöhte Bereitschaft der Hefe zur Autolyse bei den hohen Temperaturen bewirken könnte.
Wenn, wie angeführt, Melasse verheft wird, werden höhere Maische-Endkonzentrationen erzielt. Bei den bisherigen Verfahren lag die Obergrenze der eingesetzten Melassemenge/l endvergorener Maische bei 0,20 bis 0, 22 kg Melasse mit 50% Zucker, da bei einer solchen Konzentration die in der Melasse enthaltenen, sich inder Maische anreichernden Gärungshemmstoffe bei den bisher üblichen Verfahren ein früheres Abbrechen der Gärung erforderlich machen würde. Die erfindungsgemässen Werte entsprechen dabei einem in der Praxis als Endverdiinnung bezeichneten Verhältnis in der Grösse von 1 : 4 bis 1 : 3.
Mit dem Verhältnis Endverdünnung wird dabei ausgedrückt, wieviel Kilogramm Melasse mit 50% Zucker auf wieviel Liter endvergorener Maische eingesetzt werden, d. h. bei einer Endverdünnung von l : 4 wurde aus 1 kg Melasse mit 50% Zucker nur 4 l endvergorene Maische erhalten. Diese geringe Verdünnung wirkt sich einerseits sehr günstig auf den WasserhaushaltderHefefabrikaus, danurkleinere Volumina an Abwasser anfallen, was für eine etwaige Abwasserreinigung sehr wesentlich ist, und anderseits auch auf die Hefequalität, weil nämlich der Süssteigtrieb von Hefe bei höheren Konzentrationen an unvergärbaren Stoffen in der Maische besser wird. Sollte die dabei
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werden.
Schliesslich ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren eine längere kontinuierliche Gärphase, was die Wirtschaftlichkeit desselben erheblich steigert.
Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante kann die Züchtung zunächst als Zulaufgärung unter allmählicher Vergrösserung des gärenden Maischevolumens geführt werden und nach Erreichen des durch den Fermenter gegebenen optimalen Mais ehe volumens die Züchtung unter stetiger Zufuhr von frischer Nährlösung I1ndstetigemAbzugvon vorgegorener Maische durch mehrere Stunden unter dem durch die Tauchstrahlbelüf- tungerfolgendenUmwälzenfortgesetztwerden, wobeidie abgezogene, vergorene Maische gegebenenfalls noch einer Belüftung ohne Nährstoffzufuhr unterzogen wird.
Man wird dabei vorteilhaft von relativ kleinen Stell- l1efemengenausgehen und die ZUlaufphase so führen, dass bei ihrem Ende für die Hefeernte günstige Bedingun-
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gen in der Maische vorliegen, welche während der kontinuierlichen Phase annähernd konstant gehalten werden. Als günstige Bedingungen herbeiführende Parameter wären beispielsweise zu nennen : Maischevolumen,
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insbesondere im Hinblick auf die Gesamtkonzentration einerseits und auf Stickstoff- und Phosphorgehalt anderseits. Letzteres insbesondere dann, wenn die verwendete Stellhefe in ihrer chemischen Zusammenset- zung, z. B. im Stickstoffgehalt, von der angestrebten Erntehefe abweicht.
Die kontinuierliche Phase kann allerdings nur begrenzte Zeit durchgehalten werden, da es bekanntlich nicht üblich ist, bei der Backhefeerzeu- gung unter aseptischen Bedingungen zu gären. Die Gärung ist jedoch infolge der raschen Hefevermehrung für Bakterieninfektionen weniger anfällig als die herkömmliche Backhefegärung. Es erscheint daher ohne weiteres möglich, die kontinuierliche Phase länger als 40 h aufrecht zu erhalten.
Beispiel l : In einem mit einer Tauchstrahlbelüftung ausgerüsteten Fermenter mit einem Bruttovolumen (inkl. Umwälzleitung) von 0, 42 m3, dessen optimales Füllvolumen an unzerschäumter Maische 0, 23 m 3 beträgt, werden 0,048 m3 Wasser vorgelegt und 0,025 m3 Stellheferahm (entsprechend 4,86 kg Hefetrockensubstanz) zugesetzt. Über 9, 7 h verteilt, werden 0, 157 m3 Melasse-Nährsalz-Lösung, entsprechend 60 kg Melasse mit 50% Zucker (Melasse 50), zulaufen gelassen, wodurch dann das optimale Füllvolumen von 0, 23 m3 erreicht ist. Der Zulauf wird dabei in Abhängigkeit vom Alkoholgehalt der Abluft geregelt.
Hernach werden stündlich 0,025 m3 Melasse-Nährlösung, entsprechend 9,56 kg Melasse 50, sowie 0, 011 m3 Wasser zulaufengelassenundgleichzeitig das gleiche Volumen, also 0,036 m3, an vergorener Maische samt darin befindlicher, neugewachsener Hefe abgezogen, u. zw. über einen Ausreifbottich mit etwa 1, 5 h Verweilzeit. Die Durchsatzrate D entspricht dabei 0, 16. h-1. Während der kontinuierlichen Phase wird die Maische 104mal/h umgewälzt. Das entspricht einem Durchsatz durch die Umwälzleitung von 24 m3 Maische/h, u. zw. gerechnet alsunzerschäumte Maische. Die Gärtemperatur wird auf 370C gehalten. Das PH beträgt während der Gärung 4,0 bis 4, 2.
Die kontinuierliche Phase wird 40 h aufrechterhalten. Über die gesamte Gärung, also Zulauf- phase und kontinuierliche Phase, berechnet, beträgt die sogenannte Endverdünnung l : 3, 77, d. h., dass pro Kilogramm Melasse 503, 77l endvergorener Maische anfallen.
Die geerntete Hefemenge beträgt 126, 52 kg Hefetrockensubstanz (HTS). AbzüglichderStellhefemengevon 4, 86 kg HTS, ergibt sich ein Hefezuwächs von 121,66 kg HTS. Umgelegt auf die gesamte eingesetzte Melassemenge von 442, 4 kg Melasse 50, ergibt dies eine Ausbeute von 0, 275 kg HTS/kg Melasse 50.
Der durchschnittliche Hefezuwachs während der kontinuierlichen Phase berechnet sich dabei folgendermassen :
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Coliforme etwa 300 Zellen/g Wildhefe 102-104 Zellen/g Triebkraft im Normalteig
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