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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anlaufmaische zur Gewinnung von Essig durch submerse Vergärung.
Beim Starten eines Fermenters wird in der Regel so vorgegangen, dass die zu vergärende Maische mit einem unmittelbar aus einer submersen Vergärung entnommenen, sich vermehrende Essigbakterien enthaltenden, belüfteten Substrat beimpft wird. Aus "Industrial and Engineering Chemistry"51. 10, 1959, S. 1279 bis 1280 ist es bekanntgeworden, dass eine Fermentation der Maische bei einem Gehalt von nicht unter 4 g/100 ml Essigsäure und vorzugsweise zwischen 6 und 7 g/100 ml Essigsäure begonnen werden soll. Um dies zu erreichen, muss der zu vergärenden Maische so lange Essig zugesetzt werden, bis für das Starten der submersen Gärung optimale Bedingungen erreicht werden, worauf dann das Impfsubstrat unter Belüftung zugefügt wird.
Ein solches Verfahren zum Starten einer Submersgärung ist an die Voraussetzung gebunden, dass ein Impfsubstrat aus einer laufenden submersen Vergärung unmittelbar zur Verfügung steht, und ist daher praktisch nur in Betrieben anwendbar, in welchen die Essiggärung in mehreren Fermentern gleichzeitig durchgeführt werden kann. Es ist zwar auch möglich, das Impfsubstrat einem fahrbaren Essigfermenter, der während des Transportes belüftet wird, zu entnehmen, da ein Transport des Impfsubstrates ohne Belüftung auf Grund der auftretenden Schädigungen der Essigbakterien nicht möglich ist.
Dies kommt jedoch nur für kürzere Transportwege in Betracht und ist mit einem hohen Aufwand verbunden.
Aus der AT-PS Nr. 265178 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Anlaufmaische zur Gewinnung von Essig durch submerse Gärung bekanntgeworden, bei welchem es nun nicht mehr erforderlich ist, ein Substrat aus einer laufenden Submerskultur einzusetzen. Gemäss dieser Patentschrift wird ein submers gewonnener, unbehandelter und unter Luftzutritt zur ruhenden Oberfläche gelagerter Essig mit einem Gehalt von 10 bis 13 g/100 ml Essigsäure und 0, 5 bis 1, 5 Vol.-% Al- kohol, der also vermehrungsfähige Essigbakterien enthält, mit alkoholhältiger Maische mit einem
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Anlaufmaische wird belüftet, worauf bis zum Beginn der titrierbaren Säurezunahme meist 7 bis 14 Tage vergehen.
Dieses Verfahren hat somit zwar den Vorteil, dass es ohne einen Essig aus einer laufenden submersen Vergärung durchgeführt werden kann, da als lagerfähige Dauerkultur für die Essigbakterien ein Impfessig verwendet wird, die erforderliche Zeit von 7 bis 14 Tagen bis zum Beginn einer titrierbaren Säurezunahme bedingt jedoch einen beträchtlichen Produktionsausfall und ist daher unwirtschaftlich.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine lagerfähige Dauerkultur für die Essigbakterien zu schaffen, welche die oben angeführten Nachteile des bekannten Impfessigs vermeidet, und bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer vermehrungsfähigen Essigbakterien enthaltenden Anlaufmaische für die submerse Essiggärung, wobei der Inhalt eines Essigfermenters auf einen Gehalt von 0, 3 bis 0, 1 Vol.-% Alkohol und 10 bis 14 g Essigsäure/100 ml abgegoren wird, hierauf ein Teil des Fermenterinhaltes ausgestossen wird und durch Einstossen von frischer, gegebenenfalls vorgewärmter,
alkoholhältiger Maische mit einem Gehalt von 10 bis 14 Vol.-% Alkohol und gegebenenfalls etwa 1 g Essigsäure/100 ml unter weiterer Belüftung ein Gehalt von etwa 7 g Essigsäure/100 ml und etwa 5 Vol.-% Alkohol in der Maische eingestellt wird. Diese Verfahrensschritte sind Bestandteile eines normalen Gärzyklus bei submerser Essiggärung.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass hierauf so lange weiter belüftet wird, bis die stündliche Säurezunahme im Fermenter zumindestens 0, 1 g Essigsäure/100 ml, die Säurekonzentration im Fermenter aber noch nicht mehr als 8, 5 g Essigsäure/100 ml, vorzugsweise nicht mehr als 8, 0 g Essigsäure/ 100 ml, beträgt, dass die Maische dann unter Belüftung auf unter 200C abgekühlt wird und dass hierauf die Belüftung abgestellt und die so erhaltene Maische unter Luftzutritt zur ruhenden Oberfläche gelagert wird. Auf diese Weise wird eine unter Luftzutritt zur ruhenden Oberfläche lagerfähige Dauerkultur geschaffen, welche sich nicht nur in ihrer chemischen Zusammensetzung wesentlich von dem bekannten Impfessig unterscheidet, sondern auch gegenüber diesem Impfessig bessere Eigenschaften in bezug auf die Lagerfähigkeit aufweist.
Während der bekannte Impfessig, wie bereits oben ausgeführt, gegen Ende einer Gärcharge dem Fermenter entnommen wird, wobei die Alkoholkonzentration schon nieder ist und die Vermeh-
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rungsgeschwindigkeit sinkt, wird die Anlaufmaische nach Beginn einer neuen Charge, sobald die Gärung nach dem Einstoss wieder kräftig in Gang kommt, gewonnen.
Durch die Weiterbelüftung pach dem Einstoss bis zum Erreichen der angegebenen Werte für die Säurezunahme wird die Gärung wieder kräftig in Gang gebracht, wobei durch die Begrenzung der Säurekonzentration sichergestellt ist, dass günstige Bedingungen für die Essigbakterien in der Maische vorliegen. Durch die darauffolgende Kühlung wird die Gärung verlangsamt, bis sie bei etwa 200C zum Stillstand kommt. Da aber die Kühlung unter Belüftung erfolgt, wird der Sauerstoffbedarf der Bakterien während der Kühlzeit gedeckt, und es hat sich gezeigt, dass die Essigbakterien, zumindest zu einem wesentlichen Anteil bei Stillstand der Gärung, nicht abgestorben sind.
Wenn in diesem Zustand die Belüftung abgestellt wird, kann die Maische ohne weiteres mehrere Monate gelagert werden, wobei der Luftzutritt zur ruhenden Oberfläche ausreicht, um zumindest den wesentlichen Teil der Bakterien am Leben zu halten. Die Maische enthält daher nach mehrmonatiger Lagerung noch genügend lebensfähige Essigbakterien, und die auf diese Weise konservierte Anlaufmaische muss zur Wiederaufnahme der Gärung lediglich wieder belüftet werden. Die Gärung kommt dann bereits nach zirka 4 bis 7 Tagen wieder in Gang. Es ist zweckmässig, mehrmals im Jahr aus guten Gärungen eine derartige Anlaufmaische abzunehmen, so dass man für den Fall einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Betriebsunterbrechung immer frisches Material für die Wiederaufnahme des Betriebs zur Verfügung hat.
Eine solche unbeabsichtigte Betriebsunterbrechung kann sich insbesondere durch Stromausfall, wenn Fehler in der Belüftungseinrichtung auftreten oder aber ein Fermenter für Reparatur- oder Wartungszwecke ausser Betrieb gesetzt werden muss, ergeben.
Wenn von einer Essigsorte zu einer andern übergegangen werden sollte, musste bisher eine grössere Menge von Mischansätzen gefahren werden, da der Bakterien enthaltende Essig aus der laufenden Submersgärung verwendet werden musste, wenn man nicht Betriebsunterbrechungen in der Grössenordnung von 10 bis 14 Tagen in Kauf nehmen wollte. Der in den Fällen der Betriebsunterbrechung auftretende Produktionsverlust war unwirtschaftlicher als die Herstellung von vielfach unbrauchbaren Essigverschnitten, die in der Folge wieder mit Essigen aus einer andern Maische verschnitten werden konnten.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt nun bereits nach wesentlich kürzeren Betriebsunterbrechungen die Herstellung eines praktisch reinen Essigs der gewünschten Sorte, da es möglich ist, für verschiedene Essigsorten in getrennten Gebinden die entsprechende Anlaufmaische vorrätig zu halten.
Unter Zugrundelegung einer Chargendauer von 36 bis 48 h wird erfindungsgemäss als bevorzugter Zeitpunkt des Beginnes der Kühlung ein Zeitpunkt, der zwischen 8 und 16 h nach Einstossbeginn liegt, gewählt. Unter dem Begriff Chargendauer wird die Zeit vom Beginn des Einstosses bis zum Ende des Ausstossens bei einem vollständigen Gärzyklus verstanden.
Starke Temperaturschwankungen beim Einstoss zeigen schädigende Einwirkungen auf die Essigbakterien. Es ist daher vorteilhaft, den Einstoss mit vorgewärmter Maische durchzuführen. Die für
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Zeitraum, über welchen sich der Abkühlungsvorgang erstreckt. Da die ideale Gärtemperatur bei 27 bis 29 C liegt, soll möglichst rasch abgekühlt werden, damit die Gärung nicht zu lange bei ungünstiger Temperatur scheppend verläuft. Die Abkühlungsgeschwindigkeit von 4 bis 5 C/h hat sich als günstig erwiesen. Die Kühlung erfolgt zweckmässig durch die im Fermenter eingebaute Kühlschlange.
Wenn nun die Maische auf die erforderliche Temperatur von 20 bzw. 15 C abgekühlt und die Belüftung abgestellt wurde, sind die Essigbakterien gegen eine zeitweise Temperaturerhöhung mehr oder weniger unempfindlich. Es erscheint aber im Rahmen der Erfindung zweckmässig, zumindest während des grösseren Teiles der Lagerzeit eine Temperatur unter 250C zu halten. Vorzugsweise wird die Temperatur zwischen 10 bis 20 C gehalten, soll jedoch 50C nicht unterschreiten, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Bakterien absterben. Hiedurch werden die zulässigen Lagerzeiten
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ohne gefährliche Schädigung der Bakterien vergrössert.
In allen Fällen ist ein Transport der gelagerten Anlaufmaische ohne weiteres auch über grosse Entfernungen möglich, wenn Sorge getragen wird, dass diese Anlaufmaische nicht unterkühlt (unter 5 C) bzw. überhitzt wird (über 30 C).
Da sich anderseits feststellen liess, dass die Essigbakterien zu Beginn der Chargendauer relativ widerstandsfähig sind, mit dem Abkühlen der neuerdings angegorenen Maische aber frühestens 8 h nach dem Einstossbeginn begonnen werden soll, ist es zweckmässig, den Einstoss nicht über eine zu lange Zeitspanne zu erstrecken, um den Zeitraum, in welchem die Bakterien eine gute Widerstandsfähigkeit entwickeln, auszunützen. In allen Fällen muss die Anlaufmaische zur Wiederaufnahme der Gärung lediglich wieder belüftet werden. Zur weiteren Herabsetzung der für die Wiederinbetriebnahme erforderlichen Zeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Anlaufmaische bei Inbetriebnahme im Fermenter bei eingeschalteter Belüftung auch eine Temperatur von 26 bis 29OC, vorzugsweise 28OC, vorgewärmt wird.
Ausführungsbeispiel : Aus einem gut gärenden Fermenter mit einem Inhalt von 9000 1 werden 4000 l fertiger Essig mit 11, 95 g/100 ml Säure und 0, 15 Vol.-% Alkohol ausgestossen (Uhrzeit 7 h). Der Ausstoss erfolgt über einen Zeitraum von 20 min. Um 7, 20 h werden zu den im Fermenter verbliebenen 50001 4000 1 vorgewärmte Spritmaische mit 1 g/100 ml Säure und 11, 40 Vol.-% Alkohol in einer Zeit von 50 min eingestossen. Nach dem Einstoss ergeben sich im Fermenter folgende Werte : 9000 l mit 7, 08 g/100 ml Säure und 5, 15 Vol.-% Alkohol.
Es wird normal weiterbelüftet. Nach 10 h wird aus dem Fermenter eine Probe gezogen und diese titriert, wobei ein Ergebnis von 7, 20 g/100 ml Säure erhalten wurde. 1 h später wird nochmals mit einem Ergebnis von 7, 38 g/100 ml Säure titriert. Die deutliche Säurezunahme ist ein Beweis, dass die Gärung wieder gut eingesetzt hat.
Jetzt wird sofort mit der Kühlung begonnen. Nach 2 1/2 h hat der Inhalt eine Temperatur von 15 C, und es wird die Belüftung und die Kühlung abgestellt. Damit sind 9000 l Anlaufmaische
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zur ruhenden Oberfläche gelagert.
Von dieser Anlaufmaische, die 134 Tage gelagert war, wurden zur Wiederinbetriebnahme eines leeren Fermenters 5000 l in einen Fermenter umgepumpt und die Belüftung eingeschaltet. Nach 2 Tagen wurde die normale Gärtemperatur von 280C erreicht, und nach weiteren 3 Tagen setzte die Gärung voll ein.
Normalerweise erwärmt sich die Anlaufmaische durch die Reibungswärme des Belüfters auf die normale Gärtemperatur, wozu zirka 2 Tage benötigt werden.
Die Anlaufzeit von, im gegebenen Fall, 5 Tagen konnte dadurch um 1 Tag verkürzt werden, dass die Anlaufmaische auf die Gärtemperatur vorgewärmt wurde. Hiezu wurde durch die Kühlschlange des Fermenters warmes Wasser bis maximal 32 C durchgeleitet.
Der Versuchsablauf ist in der nachfolgenden tabellarischen Übersicht mit weiteren Daten der Gärung zusammengestellt.
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<tb>
<tb>
Datum <SEP> : <SEP> Zeit <SEP> : <SEP> Inhalt <SEP> : <SEP> Säure <SEP> : <SEP> Alkohol <SEP> : <SEP> Bemerkung <SEP> : <SEP>
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 7. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 9000 <SEP> l <SEP> 11, <SEP> 95 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> Vol.-% <SEP> Ausstoss <SEP> 4000 <SEP> 1
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 7. <SEP> 20 <SEP> h <SEP> 5000 <SEP> l <SEP> Ausstossende
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 7. <SEP> 20 <SEP> h <SEP> 4000 <SEP> l <SEP> 1, <SEP> 00 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 11, <SEP> 40 <SEP> Vol.-% <SEP> Einstoss
<tb> Spritzmaische
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 8. <SEP> 10 <SEP> h <SEP> 9000 <SEP> l <SEP> 7, <SEP> 08 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 5, <SEP> 15 <SEP> Vol.-% <SEP> Einstossende
<tb> Normale <SEP> Belüftung
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 18. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 9000 <SEP> l <SEP> 7, <SEP> 20 <SEP> g/100 <SEP> ml
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 19.
<SEP> 00 <SEP> h <SEP> 7, <SEP> 38 <SEP> g/100 <SEP> ml
<tb> Abkühlen
<tb> 10. <SEP> 3. <SEP> 21. <SEP> 30 <SEP> h <SEP> 9000 <SEP> l <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 4, <SEP> 62 <SEP> Vol.-% <SEP> Kühlungsende
<tb>
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Wiederinbetriebnahme :
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<tb>
<tb> Datum <SEP> : <SEP> Zeit <SEP> : <SEP> Inhalt <SEP> : <SEP> Säure <SEP> Alkohol <SEP> : <SEP> Gär. <SEP> Temp. <SEP> : <SEP> Bemerkung <SEP> :
<SEP>
<tb> 22. <SEP> 7. <SEP> 10. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 5000 <SEP> 1 <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> g/100 <SEP> mi <SEP> 4, <SEP> 62 <SEP> Vol.-% <SEP> 160C <SEP>
<tb> 23. <SEP> 7. <SEP> 7. <SEP> 00h <SEP> 50001 <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 4, <SEP> 60 <SEP> Vol.-% <SEP> 240C <SEP>
<tb> 24. <SEP> 7. <SEP> 7.00 <SEP> h <SEP> 5000 <SEP> 1 <SEP> 7,56 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 4,55 <SEP> Vol.-% <SEP> 28 C
<tb> 25. <SEP> 7. <SEP> 7. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 50001 <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 28 C <SEP>
<tb> 26. <SEP> 7. <SEP> 7. <SEP> 00h <SEP> 50001 <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 280C
<tb> 27. <SEP> 7. <SEP> 7. <SEP> 00h <SEP> 50001 <SEP> 7, <SEP> 63 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 280C
<tb> 27. <SEP> 7. <SEP> 11. <SEP> 00h <SEP> 50001 <SEP> 7, <SEP> 85 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 28 C <SEP>
<tb> 27. <SEP> 7.
<SEP> 15.00 <SEP> h <SEP> 5000 <SEP> 1 <SEP> 8,15 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 28 C
<tb> 27. <SEP> 7. <SEP> 19. <SEP> 00h <SEP> 50001 <SEP> 8, <SEP> 55 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 28 C <SEP>
<tb> 28. <SEP> 7. <SEP> 13. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 5000 <SEP> 1 <SEP> 11, <SEP> 40 <SEP> g/100 <SEP> ml <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> Vol. <SEP> -% <SEP> 280C <SEP> Einstoss
<tb> Spritmaische
<tb> 40001
<tb> 27. <SEP> 7. <SEP> 15. <SEP> 00 <SEP> h <SEP> 9000 <SEP> l <SEP> weiterhin <SEP> normale <SEP> Vergärung
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Herstellung einer vermehrungsfähige Essigbakterien enthaltenden Anlaufmaische für die submerse Essiggärung, wobei der Inhalt eines Essigfermenters auf einen Gehalt von 0, 3 bis 0, 1 Vol.-% Alkohol und 10 bis 14 g Essigsäure/100 ml abgegoren wird, hierauf ein Teil des Fermenterinhaltes ausgestossen wird und durch Einstossen von frischer, gegebenenfalls vorgewärmter, alkoholhältiger Maische mit einem Gehalt von 10 bis 14 Vol.-% Alkohol und gegebenenfalls etwa 1 g Essigsäure/100 ml unter weiterer Belüftung ein Gehalt von etwa 7 g Essigsäure/100 ml und etwa 5 Vol.-% Alkohol in der Maische eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass hierauf so lange weiter belüftet wird, bis die stündliche Säurezunahme im Fermenter zumindestens 0, 1 g Essigsäure/100 ml,
die Säurekonzentration im Fermenter aber noch nicht mehr als 8, 5 g Essigsäure/ 100 ml, vorzugsweise nicht mehr als 8, 0 g Essigsäure/100 ml, beträgt, dass die Maische dann unter Belüftung auf unter 200C abgekühlt wird und dass hierauf die Belüftung abgestellt und die so erhaltene Maische unter Luftzutritt zur ruhenden Oberfläche gelagert wird.