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Terfahren zur Herstellung von Azeton und Butylalkohol durch Gärung.
Zur gewerblichen Herstellung des Azetons und Butylalkohols durch Vergären von Kohlehydraten sind bisher zwei Verfahren bekannt : a) Das Fernbachsche Verfahren, bei dem ein Bazillus butylicus von der Art des Fitzschen Bazillus verwendet wird. Damit die Maische durch den Bazillus in Gärung versetzt wird, muss man abgebaute Hefe hinzufügen, die man durch die Einwirkung eines Fermentes von Typus Tyrothrix-Tenuis oder durch die Einwirkung von gespanntem Wasserdampf auf Hefe erhält. Die Gärung findet unter Luftabschluss statt und dauert etwa 60 Stunden.
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Gramulobaeter pectinovorum. Die Gärung dauert ungefähr 48 Stunden.
Die Herstellung des Azetons und des Butylalkohol nach diesen Verfahren ist unvollkommen, weil :
1. die verwendeten Bazillen komplizierte Manipulationen erfordern, um sie zu züchten und gewerblich anzuwenden ;
2. das Verarbeiten der Kohlehydrate kostspielig ist ;
3. beim Verfahren nach Weizmann die Notwendigkeit besteht, die Bacillen häufig zu regenerieren, da sie sich nach dem Fortzüchten in einigen Genera.'Sonen rasch erschöpfen ;
4. das verwendete Material in den verschiedenen Herstellungstufen unwirtschaftlich ist.
Die vorliegende Erfindung hat verschiedet ! Verbesserungen bei diesen Erzeugungsweisen zum Gegenstande, u. zw. bestehen dieselben :
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züchten und unbeschränkt oft benutzbar ist, ohne zu degenerieren ;
2. in der Anwendung eines Mittels zum Verarbeiten der Kohlehydrate, durch welches eine Ersparnis an Zeit durch in kaltem Zustand erfolgende Füllung der Gärbottiche, sowie eine Ersparnis an Heizmittel durch Wiedergewinnung der Brenn-oder Kochwärme der Getreidekörner und durch die Destillation der Maischen erzielt wird, während gleichzeitig eine Vermehrung der Ausbeute durch Gewinnung der in den Arbeitsstufen entweichenden Azetondämpfe erreicht wird.
Das Ganze bildet ein vereinfachtes, sicheres, rasches und sparsames Verfahren.
In den Zeichnungen ist eine zur Durchführung des Verfahrens mit Vorteil benutzbare Apparatanlage veranschaulicht. Während die Fig. 1-4 den neuen Bazillus in verschiedenen Phasen seiner Bildung zur Darstellung bringen, zeigt Fig. 5 die für die Durchführung dieses Verfahrens eigens getroffene Zusammenstellung von Apparaten.
Der verwendete Bazillus, genannt Butylicus B. F. (Boinot Finnin) kommt in animalischen Abfallstoffen vor. Man findet ihn z. B. in den abfliessenden Waschwässern von Schlachthäusern oder in Rück- standswässern von Abdeekanstalten. Er lässt sich nach den in der Bakteriologie üblichen Verfahren leicht isolieren. Man benutzt bekanntlich seine Fähigkeit, sich in Abwesenheit von Sauerstoff zu entwickeln, indem man mehrere (drei oder vier) Kulturen nacheinander im Vakuum auf einer Nährflüssigkeit züchtet, um den grössten Teil der aëroben Mikroben zu entfernen.
Nach dieser ersten Auslese züchtet man nacheinander mehrere (drei oder vier) Kulturen auf festen Nährböden, u. zw. in der Tiefe, um gesonderte Kulturen zu erhalten. Als Nährboden kann man mit Glukose versetzte Bouillon aus Fleisch oder Maische aus stärkeartigem Material verwenden, gegebenenfalls unter Zusatz von Gelose.
Jede Kolonie wird nach ihrer Entwicklung auf gewerblichen Maischen erprobt, um die moiphologischen und biochemischen Merkmale der betreffenden Indi viduen zu bestimmen. So findet man Kolonien von Bazillus butylicus B. F., welcher durch folgende Merkmale kenntlich ist, die ihn deutlich von den bereits bekannten und beschriebenen Bazillen derselben Art unterscheiden.
Der Bazillus butylicus B. F. ist ein zylindrisches Stäbchen a mit nicht abgerundeten Enden, hat eine Länge von 3-5p. und eine Dicke von zit solange er jung ist (Fig. 1) ; die Länge-der meisten Stäbchen liegt zwischen 3-6 und 4p... Im Zeitpunkt der Sporenbildung schwillt er in der Mitte in Ziganenform an, wie bei b in Fig. 2 ersichtlich und enthält ein oder zwei Sporen ; seine Dicke beträgt alsdann 1-1'2 ji.
Diese Sporen c haben eine annähernd zylindrische oder schwach eiförmigeForm und messen 0'5 p. im Durchmesser. Sie treten an den Enden der Stäbchen aus, die sich zusammenziehen und hierauf ihr Protoplasma entleeren.
Der Butylicus B. F. ist fakultativ anaerob ; er bildet sehr rasch Sporen in den Partien, wo Gärung eingetreten ist ; die Sporen erscheinen am Ende der Gärungsperiode und sind fast sämtlich 4-5 Tage danach fertig gebildet. Wenn in diesem Zeitpunkte die Kultur auf die Optimaltemperatur von 700 gebracht und darauf in einen andern sterilisierten Nährboden eingesät wird, keimen die Sporen rasch und gebären eine neue Generation von Individuen, die in 8-10 Stunden vollends entwickelt sind.
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Aus <SEP> 100kg <SEP> der <SEP> in <SEP> diesen <SEP> verschiedenen <SEP> Stoffen <SEP> enthaltenen <SEP> Kohlenvorate <SEP> entstehen:
<tb> Azeton <SEP> CH2COCH <SEP> ................................................12-13 <SEP> kg
<tb> Butylalkohol <SEP> CH3 <SEP> CH2 <SEP> CH2 <SEP> CH2 <SEP> OH <SEP> .....................................25-26KG
<tb> Neidrigere <SEP> homeloge <SEP> Alkohole <SEP> ....................................ungefähr <SEP> 2kg
<tb> Verschiedene <SEP> Fettsäuren <SEP> .................................................. <SEP> 3kg
<tb> Kehlensäure <SEP> ..............................................ungefähr <SEP> 57#5kg
<tb> Wasserstoff <SEP> .............................................................. <SEP> 2#3kg
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Von den beiden flüssigen Hauptprodukten verhält sich Azeton zu Butylalkohol offensichtlich wie 1 :
2, von den beiden gasförmigen Produkten kommen 47 Volumprozent Wasserstoff auf 53 % Kohlensäure.
Der Butylicus B. F. üt seine fermentativen Wirkungen nur zum Teil aus in den Maischen aus Lupinen, Soja, Bohnen, Wicken, Topinambur und Rüben. Die Überführung der Kehlehydrate dieser
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Kultur gemischt wird, vergärt vollständig innerhalb 28-. 30 Stunden,'währeml mit Bazillus btttylicus die Gärung 50-80 Stunden dauert. Im Verlauf der Gärung entwickelt sich eine organische Azidität, die während 12-14 Stunden anwächst und dann wieder abnimmt. Die grösste Azidität kann 6#5 g im Liter, in Buttersäure ausgedrückt,-erreichen, im allgemeinen belibt aber dieses Maximum zwischen 4#7 und 5g und geht schliesslich. auf bug zurück.
Die dergestalt in Vergärung befindliche Maische, die ihterseits mit einem Zusatz von 2% verwendet wird, kann zur Aussaat einer neuen Kultur dienen, die sich genau unter den gleichen Bedingungen entwickelt, wie die vorhergehende. Man kann auf diese Weise eine unbeschränkte Zahl aufeinanderfolgender Kulturen herstellen, ohne die fermentativen Eigenschaften des Butylicus B. F. abzuschwächen. Diese
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Alkohol und Azeton erzeugen, nach mehreren Kulturen, die durch vegetative Vermehrung infolge Teilung erhalten wurden, erschöpft sind und ihre anfängliche Funktion in der Folge nur mehr unvollkommen erfüllen. Zur Wiedergewinnung ihrer fermentativen Kraft muss man sie im Vakuum oder durch Kulturen ; welche durch Sporenibildlmg-erhalten wurden, regenerieren.
Die Beständigkeit der fermentativen Wirkungen des Butylicus B. F., wenn er ausschliesslich durch vegetative Vermehrung infolge Teilung aus den vorerwähnten Maischen gewonnen wurde, ist ein für
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Bewegung hält, um die Wasseraufnahme zu begünstigen. Sodann wird der inhalt von B in einen aufrechten oder wagrechten Kocher C von 40 hl Fassungsraum fallen gelassen, der den in der Getreidebrennerei verwendeten Apparaten ähnlich ist. Man heizt mit Dampf bis auf 2 Atm. Druck, den man 30 Minuten lang aufrecht erhält.
Fügt man zur Masse während des Aufweichens Salzsäure hinzu (0-05-0-8 auf l !), so kocht man nur 10 Minuten.
Man entleert mittels Dampfdruck den Inhalt des Kochers C in den 80 hl fassenden Verdünnungsbehälter D, in den man vorher SOhl warmes Wasser von 70-80'aus J eingelassen hat. Sobald der Kocher C entleert ist, zeigt sich der Verdünnungsbehälter D mit einer Maische von ungefähr 100 gefüllt.
Man heizt sie mit Dampf von 115-120'während 10 Minuten und treibt sie durch Dampfdruck ins Reservoir E mit einem Fassungsraum von 150ho, welches über den Gärbottichen aufgestellt ist. Durch schwaches Heizen hält man die Maische in den Bottichen auf 100 C. Von diesem Behälter verteilt man
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