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Verfahren zur Herstellung von Azeton und Butylalkohol durch Gärung.
Bei der Herstellung von Azeton und Butylalkohol nach einem früheren Verfahren wird der Ausgangsstoff unter Druck gekocht, auf die passende Konzentration verdünnt, sterilisiert und aseptisch abgekühlt. Die so erhaltene Maische wird entweder mit einer Reinkultur oder mit einer gewissen Menge gärender Maische, die aseptisch aus einem früheren Bottichinhalt entnommen wird, in Gärung versetzt.
Hiebei ist die Menge der in Gärung zu versetzenden Maische immer sehr gross im Verhältnis zu der zur Anstellung benutzten.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einer Umkehrung der Mengenverhältnisse, d. h. wenn man eine grosse Menge gärender Maische nimmt und ihr eine sehr kleine Menge zu vergärender Maische zufügt, die letztere nicht nur schnell gärt, sondern dass die Gärung auch dann rein bleibt, wenn die zugefügte Maische nicht aseptisch ist.
Wen man z. B. 450 hl aseptisch zubereiteter gärender Maische 30 hl septischer Maische zufügt, gerät diese sehr schnell in Gärung, und man findet, dass nach ungefähr einer Stunde die Gesamtmenge von 480 hl denselben Gärungsgrad erreicht hat, den die gärende Maische vor der Mischung hatte. Wenn man 30 A ! der Maische, deren Gärung sich von selbst in einem anderen Behälter innerhalb einiger Stunden vollendet, entnimmt, so hat man am Ende eine Maische von 450 hl, die identisch mit der anfänglichen ist.
Wenn man vonneuem 30 hl septischer Maische dieser zufügt, ist man nach einer Stunde an demselben Punkt der Gärung angelangt wie vor der Mischung, und wenn man wie vorher 30 hl Maische entnimmt, ist man wiederum bei einer Menge von 450 hl, die identisch mit der anfänglichen ist, angelangt.
So kann man hintereinander fünfzig bis sechzig Zufügungen von 30 M machen, ohne dass die Reinheit und die Energie der Gärung davon berührt werden, derart, dass die anfängliche gärende Maische von 450 hl die Gärung von 1500-1800 hl septischer Maische herbeigeführt hat. Mit anderen Worten, eine aseptische Maische dient zur Vergärung ihrer drei-oder vierfachen Menge septischer Maische, wenn man diese allmählich zufügt und eine gleichbleibende Menge innheralb 18-20 Stunden vergärt.
Nach den obenerwähnten früheren Verfahren, wird eine Menge von 450 hl Maische in 24-26 Stunden von dem Zeitpunkt ab vergärt, an welchem sie mit einer aus einem vorhergehenden Bottich entnommenen Maische angestellt wird. Man gewinnt also mit dem oben beschriebenen Verfahren ungefähr 25% der Zeit. Die so beschleunigte Gärung bringt eine grosse Sicherheit der Herstellung und eine erhebliche Vermehrung derselben mit sich.
Weiter wird nach dem früheren Verfahren die Frucht bei einer Konzentration von 15-16% gekocht und bei dem Ausstoss aus dem Kocher mit Wasser verdünnt, welches ohne besondere Kosten erhitzt wird, um am Ende der Mischung eine Maische von Sterilisiertemperatur zu erhalten. Wenn man, um Dampf zu sparen, die Frucht bei grösserer Konzentration kochen wollte, würde man kein günstiges Ergebnis erhalten, denn dann müsste man mit einer grossen Wassermenge verdünnen, um die Schlusskonzentration von 8% zu erhalten, und infolgedessen würde man nach Vollendung der Mischung nicht mehr die Sterilisiertemperatur haben, so dass die scheinbare Dampfersparnis dadurch verloren ginge, da zusätzlicher Dampf für eine Schlusssterilisierung verbraucht werden müsste.
Hiebei ist also ein gewisser unverminderbarer Dampfverbrauch nicht zu vermeiden.
Nach diesem Verfahren, welches gestattet, eine drei-bis vierfache Menge der septischen Maische gegenüber der aseptischen zu vergären, kann man die septische Maische herstellen, indem man die Frucht
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bei einer Konzentration von 30% kocht und dann mit kaltem Wasser auf die geeignete Konzentration von 8% verdünnt. Das bedeutet eine Kohlenersparnis von 40-50% für diese Stufe des Verfahrens.
Die Ersparnis ist im Verhältnis zu andern Verfahren der Azeton- und Butylalkoholherstellung durch Gärung noch viel grösser, weil man bei diesen die Frucht unmittelbar bei einer Konzentration von 5-7% kocht.
Endlich ist es dann, wenn man statt Frucht oder allgemein eines stärkehaltigen Körpers zucker- haltige Flüssigkeiten verwendet, nicht mehr zweckmässig unter Druck zu kochen.
Die Kochung der stärkehaltigen Körper dient ja dazu, die aneinander hängenden Stärkezellen voneinander zu lösen, indem man sie bis auf das äusserste zerteilt, damit sie alle der Berührung mit der Diastase ausgesetzt werden, die sie umformen soll. Bei Maischen mit Zuckerlösung hat die Kochungkeine Berechtigung mehr.
Eine Kochung ist also nicht notwendig, wenn die septisch zu vergärende maische aus Zuckerrübenoder Zuckerrohrsaft besteht, oder aus Melasse oder aus anderen Säften der Zuekerfabrikation, die Saccha- rose und Glukose enthalten, oder aus Milchserum, welches Laktose enthält (wobei unter dem Serum die Restflüssigkeit nach Entziehung des Fett-und Kaseingehaltes der Milch zu verstehen ist), oder aus zuckerhaltiger Maische, die Glukose enthält und aus der Verzuckerung der Zellulose entsteht. Diese verschiedenen Maischen oder Zuekersäf e werden so wie sie sind verwendet, ohne Erhitzung unter Verdünnung mit kaltem Wasser auf eine Konzentration von 8%. So wird bei dieser Stufe des Verfahrens eine Wärmeersparnis von 100% erreicht.
Der günstigste Augenblick, um die aseptisch hergestellte Maische als Gärungserreger für die septische Maische zu verwenden, ist der, welcher einem Vergärungsgrad von 70-80% der Kohlenhydrate zu Butylalkohol entspricht.
Das Verfahren ist im Anschluss an das genannte frühere Verfahren dargestellt, welches den Bazillus Butylicus B. F. verwendet. Es ist jedoch auch geradeso gut bei allen andern Verfahren der Butyl-Azetongärung zu verwenden, die andere Bakterien benutzen.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Azeton und Butylalkohol durch Gärung, dadurch gekennzeichnet,
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Mengen septischer frischer Maische zugefügt werden und dadurch die Gärung beschleunigt wird.
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Process for the production of acetone and butyl alcohol by fermentation.
In an earlier method of making acetone and butyl alcohol, the raw material is boiled under pressure, diluted to the appropriate concentration, sterilized, and aseptically cooled. The mash obtained in this way is fermented either with a pure culture or with a certain amount of fermenting mash, which is aseptically removed from an earlier vat.
The amount of mash to be fermented is always very large in relation to that used for employment.
The invention is based on the knowledge that when the proportions are reversed, i. H. if you take a large amount of fermenting mash and add a very small amount of mash to be fermented, the latter not only ferments quickly, but that the fermentation remains pure even if the added mash is not aseptic.
Who z. If, for example, 450 hl of aseptically prepared fermenting mash is added to 30 hl of septic mash, it will ferment very quickly, and it is found that after about an hour the total amount of 480 hl has reached the same degree of fermentation that the fermenting mash had before mixing. If you get 30 A! from the mash, the fermentation of which is completed by itself in another container within a few hours, the result is a mash of 450 hl, which is identical to the initial one.
If you add another 30 hl of septic mash to this, after an hour you will have reached the same point of fermentation as before the mixture, and if you remove 30 hl of mash as before, you are again at a quantity of 450 hl, which is identical to the initial is arrived.
So you can make fifty to sixty additions of 30M in a row without affecting the purity and energy of the fermentation, such that the initial fermenting mash of 450 hl has brought about the fermentation of 1500-1800 hl of septic mash. In other words, an aseptic mash is used to ferment its three or four times the amount of septic mash, if this is added gradually and a constant amount is fermented within 18-20 hours.
According to the earlier methods mentioned above, an amount of 450 hectoliters of mash is fermented in 24-26 hours from the time it is mixed with a mash taken from a previous vat. So with the method described above you gain about 25% of the time. The fermentation accelerated in this way brings great security in production and a considerable increase in the same.
Furthermore, according to the previous method, the fruit is boiled at a concentration of 15-16% and when it is ejected from the digester is diluted with water, which is heated at no extra cost in order to obtain a mash at the sterilization temperature at the end of the mixture. If, in order to save steam, one wanted to cook the fruit at a higher concentration, one would not get a favorable result, because then one would have to dilute with a large amount of water to get the final concentration of 8%, and as a result one would after the completion of the mixture no longer have the sterilization temperature, so that the apparent steam savings would be lost because additional steam would have to be used for a final sterilization.
In doing so, a certain irreversible consumption of steam cannot be avoided.
According to this process, which allows three to four times the amount of septic mash to be fermented compared to the aseptic mash, the septic mash can be produced by treating the fruit
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boils at a concentration of 30% and then diluted with cold water to the appropriate concentration of 8%. This means a coal saving of 40-50% for this stage of the process.
The savings are much greater compared to other methods of acetone and butyl alcohol production by fermentation, because with these the fruit is cooked directly at a concentration of 5-7%.
Finally, if you use sugary liquids instead of fruit or a starchy body in general, it is no longer practical to cook under pressure.
The boiling of the starchy bodies serves to detach the starch cells that are attached to one another by dividing them to the extreme so that they are all exposed to the contact with the diastase that is supposed to transform them. When mashing with sugar solution, boiling is no longer justified.
Boiling is therefore not necessary if the mash to be septically fermented consists of sugar beet or sugar cane juice, or of molasses or of other juices from the sugar factory that contain sucrose and glucose, or of milk serum that contains lactose (with the remaining liquid underneath the serum after removal of the fat and casein content of the milk is to be understood), or from sugary mash, which contains glucose and arises from the saccharification of the cellulose. These various mashes or sugar beefs are used as they are, without heating, and diluting with cold water to a concentration of 8%. In this way, a heat saving of 100% is achieved at this stage of the process.
The most favorable moment to use the aseptically produced mash as a fermentation agent for the septic mash is that which corresponds to a degree of fermentation of 70-80% of the carbohydrates to butyl alcohol.
The procedure is shown following the earlier procedure mentioned which uses the Bacillus Butylicus B.F. However, it is just as good to use in any other process of butyl acetone fermentation that uses other bacteria.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of acetone and butyl alcohol by fermentation, characterized in that
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Quantities of septic fresh mash can be added to accelerate fermentation.