CH626119A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Essig mit hoher Essigsäurekonzentration, insbesondere von Essig mit mehr als 15% Essigsäure durch submerse Gärung.

In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen ist die Alkoholkonzentration ohne Ausnahme in Volumenprozenten ausgedrückt und die Essigsäurekonzentration in Prozenten Gewicht/Volumen. Die Summe von Vol-% Alkohol und Gew.-Vol. % Essigsäure wird Gesamtkonzentration genannt. Da während der Gärung 1 Vol.-% Alkohol fast exakt zu 1 Gew.-Vol. % Essigsäure oxidiert wird, bedeutet die Gesamtkonzentration die maximale Säure, die eine zu vergärende Maische theoretisch erreichen kann.

Derzeit wird Essig, insbesondere aus verdünntem Alkohol hergestellter Essig, in sehr grossen Mengen von der Konservenindustrie verwendet. Der Essigverkauf ist daher von der Gemüsesaison stark abhängig. Die Essigindustrie produziert aber das ganze Jahr über und ist daher daran interessiert, höchstmögliche Säurestärken zu erreichen, um Lagerkapazität sowie Frachtkosten zu ersparen.

Auch der Konservenindustrie entstehen Vorteile, wenn hochprozentiger Essig verfügbar ist, da die Laken dann zwei-oder dreimal verwendet werden können, bevor sie verworfen werden müssen. Ein gutes Beispiel ist der Markt in den Vereinigten Staaten von Amerika, wo Essig mit mehr als 20% Essigsäure an Konservenfabriken verkauft wird. Dieser Essig wird aus Essig mit 10 bis 13% Essigsäure durch einen Aus-frierprozess erzeugt. Das dabei gebildete Eis enthält sehr wenig Säure und wird durch Zentrifugieren entfernt, wobei Essig mit dem gewünschten hohen Essigsäuregehalt zurückbleibt. Dieses Verfahren ist natürlich teuer, da es eine grosse Investition an Maschinen erfordert und hohe Betriebskosten durch den Kraftverbrauch und die Kosten der notwendigen Überwachung verursacht.

Der Stand der Technik vor dieser Erfindung gestattet die Produktion von Essig durch submerse Gärung mit maximal 15% Essigsäure. Das Verfahren, um Essig von 12 bis 15% zu erzeugen, ist in der Deutschen Patentschrift 1 517 879 beschrieben. Da dieses Verfahren den Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung bildet, ist es nachstehend näher beschrieben.

In dem erwähnten bekannten Verfahren startet die submerse Essiggärung mit einer Startmaische, die aus unbehandeltem submers erzeugtem Essig mit einem Alkoholgehalt von 0,5 bis 1,5 % und einem Essigsäuregehalt von 10 bis 13 % einer s

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Maische, die 0 bis 2 % Essigsäure und 12 bis 14 % Alkohol enthält, so gemischt wird, dass die Startmaische 6 bis 9 % Essigsäure und 4 bis 7 % Alkohol enthält. Zu dieser Mischung wird eine angegebene Menge an Bakteriennährstoff gegeben, die Mischung wird belüftet und die Gärtemperatur wird kontrolliert, so dass s sie zwischen 27 und 34°C liegt. Nach einiger Zeit beginnt die Versäuerung und schreitet fort, bis der Alkoholgehalt bis nahe Null % abgenommen hat. Zu diesem Zeitpunkt wird solch eine Menge Essig dem Gärbehälter entnommen und durch Maische mit Nährstoffen ersetzt bei konstanter Temperatur und io raschem Mischen, dass der Inhalt des Gärbehälters wieder die Startkonzentrationen an Essigsäure zwischen 6 und 9% und an Alkohol zwischen 4 und 7 % erreicht. Dieses zyklische Verfahren wird so lange wie notwendig fortgesetzt, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Alkoholkonzentration niemals is auf 0,00% sinkt und dass die Gesamtkonzentration des Inhaltes des Gärbehälters in aufeinanderfolgenden Zyklen um nicht mehr als ± 0,3 % variiert.

Das Hauptmerkmal dieses bekannten Verfahrens liegt also darin, dass Acetobacter einem regelmässigen Wechsel der m Essigsäure und Alkoholkonzentration bei einer relativ konstanten Gesamtkonzentration in einem einzigen Gärbehälter ausgesetzt werden. In dem Ausmass, wie eine Anzahl Bakterien mit dem fertigen Essig aus dem Gärbehälter entfernt werden, müssen die verbliebenen sich im folgenden Zyklus wieder 2s vermehren, während sie gleichzeitig versäuern. Vermehrung und Versäuerung laufen parallel und gleichzeitig ab in Übereinstimmung mit der bisher gültigen Erkenntnis, dass die Oxidation von Alkohol zu Essigsäure durch Acetobacter nur bei gleichzeitiger Vermehrung derselben möglich ist. Da die 30 Vermehrungsgeschwindigkeit der Acetobacter mit zunehmender Gesamtkonzentration und Essigsäurekonzentration abnimmt und bei etwa 15% Essigsäure den Wert Null erreicht, musste man annehmen, dass durch ein Gärungsverfahren nur Essig mit einer maximalen Essigsäurekonzentration von 15 % 3s hergestellt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Alkoholoxidation nicht unbedingt an die Zellvermehrung der Acetobacter gebunden ist, sondern dass die Acetobacterzellen vielmehr auch nach Been- 40 digung der Zellvermehrung noch eine gewisse, von den Umständen abhängige, begrenzte Zeitspanne in der Lage sind, Alkohol zu Essig zu oxidieren. Dieser Periode folgt dann ein sehr schnelles Absterben der Zellen unter Beendigung der Oxidation. 45

Da also die Essigbakterien während einer Versäuerung über 15% so stark geschädigt werden, dass eine anschliessende Reduktion der Essigsäure- und Gesamtkonzentration zu Werten, bei denen sich Acetobacter normal vermehren, sie nicht mehr reaktiviert, muss das Verfahren, wenn es fortgeführt s» werden soll, Vorsorge für die Weiterzüchtung aktiver Acetobacter treffen, also in midestens zwei Gärtanks ablaufen.

Ein Verfahren zur Herstellung von Essig in mehreren Gärtanks wird bereits in der bekanntgemachten Österreichischen Patentanmeldung A-5816/71 beschrieben. Hier wird die ss

Gärung kontinuierlich in einer Anzahl von hintereinandergeschalteten Gärtanks ausgeführt, wobei sie im ersten Gärtank mit einer Gesamtkonzentration von weniger als 8% beginnt. In der zweiten und den folgenden Stufen geht die Gärung unter kontinuierlicher Zugabe von Alkohol bei zunehmender «0

Gesamtkonzentration weiter und der fertige Essig wird aus dem letzten Gärtank kontinuierlich entfernt. Die mögliche maximale Essigsäurekonzentration in der letzten Stufe liegt bei 12%. Während die Gärflüssigkeit kontinuierlich von der ersten zur letzten Stufe fliesst, nimmt der Alkoholgehalt langsam ab. 6S Es ist bekannt, dass in kontinuierlichen Essiggärungen die Wachstumsrate der Acetobacter bei einer bestimmten Gesamtkonzentration mit zunehmender Essigsäurekonzentration noch schneller abnimmt als bei semikontinuierlichen Gärungen. So beträgt sie beispielsweise bei 11 % Essigsäure und 1 % Alkohol bereits 0,006 h-1. Technische kontinuierliche Gärungen werden deshalb nur ausnahmsweise bei Gesamtkonzentrationen über 10% geführt, da sie unwirtschaftlich langsam sind. Auch ein Mehrstufenprozess, wie der beschriebene, ist durch diese Tatsache begrenzt.

Auch ein in der US Patentschrift Nr. 3 252 870 beschriebenes Verfahren arbeitet kontinuierlich oder semikontinuierlich in einer oder mehreren Stufen, wobei in einer ersten Stufe der Alkoholgehalt durch laufende Zugabe von Maische wegen der dort herrschenden grösseren Reaktionsgeschwindigkeit etwa bei 5,5 % konstant gehalten wird, um die Gesamtdauer der Gärung zu verkürzen. Die zweite Stufe wird beim minimalen Alkoholgehalt von 0,10 bis 0,15 % geführt. Die US Patentschrift beschreibt in erster Linie ein Verfahren zur Steuerung dieser Prozesse und bringt kein Beispiel, in dem etwas über die erreichbare Konzentration an Essigsäure ausgesagt werden kann. Es ist jedoch nach vorstehenden Ausführungen klar,

dass nach dem semikontinuierlichen Verfahren höchstens 12 bis 15% und nach dem kontinuierlichen Verfahren höchstens 12% erhalten werden können.

In der Literatur sind keine Verfahren bekannt, mit denen es möglich wäre, Essig mit mehr als 15 % Essigsäure durch Gärung herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, welches durch Gärung einen Essig mit einem Essigsäuregehalt über 15% herzustellen gestattet. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Herstellung von Essig mit einer Konzentration von über 15% Gew./ Vol. Essigsäure durch submerse Gärung, wobei die Gärung der Alkohol, Essigsäure, Bakterien (Acetobacter) und Nährstoffe enthaltenden wässrigen Gärflüssigkeit bei einer Startkonzentration zwischen 7 und 10% Gew./Vol. Essigsäure und 12 bis 15% Gesamtkonzentration begonnen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem ersten Gärstadium die Gesamtkonzentration durch Zugabe einer 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung auf über 15% erhöht wird, wobei die Essigsäurekonzentration bis höchstens 15% ansteigt, und dass in einem anschliessenden zweiten Gärstadium die Gesamtkonzentration über 15% konstant gehalten wird und die Gärung weitergeführt wird, bis die Alkoholkonzentration unter 0,5 % abgesunken ist.

Das Verfahren beginnt vorzugsweise mit einer in bekannter Weise gestarteten submersen Essiggärung. Anschliessend wird die Gärung in zwei klar unterschiedenen Gärstadien geführt. Das erste Gärstadium erlaubt den gleichzeitigen Ablauf von Versäuerung und Vermehrung der Acetobacter, wobei die Gesamtkonzentration durch Alkoholzugabe bis über 15% angehoben wird, während die Essigsäurekonzentration unter 15 % bleibt. Das zweite Gärstadium ist durch Versäuerung ausgezeichnet, bei durch hohen Essigsäuregehalt bedingter Beendigung der Vermehrung der Acetobacter, wobei die Gesamtkonzentration höher als 15% liegt und auch die Essigsäurekonzentration über 15% ansteigt.

Das zweite Gärstadium arbeitet mit Vorteil, da die Acetobacter dabei weitgehend absterben, nach dem Batchsystem. Deshalb wird in der Regel das erste Gärstadium dazu benutzt, die Gärung weiterzuführen und das zweite Gärstadium einzuleiten. Die Gärung wird daher vorzugsweise in mehr als einem Gärtank ausgeführt, wobei während des ersten Gärstadiums ein Teil des Inhaltes des ersten Gärtanks in einen zweiten Gärtank transferiert wird und der erste Gärtank zur Weiterführung der Gärung im ersten Gärstadium und der zweite Gärtank zur Durchführung des zweiten Gärstadiums verwendet wird. Das zweite Gärstadium wird beendet, sobald die gewünschte Essigsäurekonzentration von mehr als 15% erreicht ist.

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Das Inganghalten der Gärung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass ein Anteil von 20 bis 50% der Gärflüssigkeit gegen Ende des ersten Gärstadiums, wenn die Essigsäurekonzentration die Höhe zwischen 13 und 15% erreicht, abgetrennt und in das zweite Gärstadium übergeführt wird, während der s Rest der Gärflüssigkeit im ersten Gärstadium verbleibt, wobei die Essigsäurekonzentration und die Gesamtkonzentration auf die Startkonzentration herabgesetzt werden.

Diese Trennung der Gärstadien erfolgt in der Regel durch Überführen eines Anteils von 20 bis 50% der Gärflüssigkeit io des ersten Gärtanks in einen zweiten Gärtank. Das Herabsetzen der Essigsäurekonzentration und der Gesamtkonzentration auf die Startkonzentrationen im Gärtank 1 erfolgt vorzugsweise durch Zugabe genügender Mengen einer Maische, die zwischen 2,5 und 10% Alkohol, zwischen 0 und 6% Essig- is säure und zwischen 1 und 3 kg Nährstoffe per 1000 Liter für die Bakterien enthält.

Die Zugabe der Alkohol enthaltenden Lösung zur Gärflüssigkeit im Gärtank 1 während des ersten Gärstadiums wird dabei zweckmässigerweise so begonnen und erfolgt mit solcher 20 Geschwindigkeit, dass die Alkoholkonzentration zwischen 1 und 5 %, bevorzugt zwischen 3 und 4%, gehalten wird. In der Praxis lässt sich hierzu ein automatisches Alkoholanalysengerät, wie beispielsweise das unter der Bezeichnung «Alko-graph» im Handel erhältliche Gerät verwenden, das die Alko- 2s holdosierpumpe entsprechend steuert.

Die in den zweiten Gärtank transferierte Gärflüssigkeit wird dort dem zweiten Gärstadium unterworfen bei einer Gesamtkonzentration über 15% und abnehmendem Alkoholgehalt. Wenn dieser unter 0,5% abgesunken ist, wird der fertige hoch- 30 prozentige Essig aus dem zweiten Gärtank entfernt.

Während die Gärflüssigkeit im zweiten Gärtank dem zweiten Gärstadium unterworfen und dann aus dem zweiten Gärtank entfernt wird, wird im ersten Gärtank der im ersten Gärstadium verbliebene Teil der Gärflüssigkeit erneut durch 3s Zugabe einer 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung auf eine Gesamtkonzentration über 15% gebracht. Bei Erreichen einer Essigsäurekonzentration zwischen 13 und 15% wird wiederum ein Anteil von 20 bis 50% dieser Gärflüssigkeit in den inzwischen geleerten zweiten Gärtank transferiert und 40 dort dem zweiten Gärstadium unterworfen. In dem im Gärtank 1 verbleibenden Rest der Gärflüssigkeit werden erneut durch Zugabe einer Maische obiger Zusammensetzung die Essigsäurekonzentration und die Gesamtkonzentration auf die Startkonzentration herabgesetzt. Alle diese Schritte können 45 beliebig oft wiederholt werden, so dass die Produktion beliebig lange aufrechterhalten bleibt.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird also das erste Gärstadium, das Bakterienvermehrung und Versäuerung umfasst, im ersten Gärtank ausgeführt, während das zweite 50 Gärstadium, das Versäuerung nach beendeter Vermehrung umfasst, in einem zweiten Gärtank abläuft. Am Ende des zweiten Gärstadiums haben die Acetobacter die Vermehrungsfähigkeit vollkommen verloren und werden mit dem fertigen Essig aus dem Gärtank entfernt. Die Gesamtkonzentration ss wird bevorzugt so eingestellt, dass sie im zweiten Gärstadium zwischen 15 und 17% beträgt.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Alkoholkonzentration zwischen 2 und 0,3 % ein Anteil von 20 bis 50 % der Gär- 60 flüssigkeit während eines ersten Teiles des ersten Gärstadiums vor Erhöhung der Gesamtkonzentration vom verbleibenden Rest abgetrennt wird, dass in beiden Anteilen durch Zugabe von Maische die Essigsäurekonzentration auf die Startkonzentration herabgesetzt wird, dass der abgetrennte, ergänzte Anteil in einem 65 zweiten Teil des ersten Gärstadiums durch Zugabe einer 30 bis 100 % Alkohol enthaltenden Lösung auf eine Gesamtkonzentration über 15 % gebracht wird und dann dem zweiten Gärstadium unterworfen wird; dass ferner von dem ergänzten Rest wiederum 20 bis 50% der Gärflüssigkeit abgetrennt werden, in beiden Anteilen wiederum die Essigsäurekonzentration auf Startkonzentration reduziert wird, der abgetrennte Anteil auf eine Gesamtkonzentration über 15% gebracht wird und dem zweiten Gärstadium unterworfen wird. Alle Schritte können beliebig oft wiederholt werden.

Auch bei dieser Ausführungsform erfolgt die Trennung der Gärstadien durch Überführen in andere Gärtanks. Da aber in diesem Fall der Zeitbedarf, um den abgetrennten und aus dem ersten in den zweiten Gärtank überführten Anteil der Gärflüssigkeit dort einem zweiten Teil des ersten Gärstadiums und dem zweiten Gärstadium zu unterwerfen, etwa doppelt so gross ist, als die Zeitdauer eines normalen Zyklus im ersten Gärtank, wird zweckmässig ein dritter Gärtank als alternativer zweiter Gärtank verwendet.

Von dem ergänzten Rest im ersten Gärtank werden also das nächste Mal 20 bis 50% in den dritten Gärtank übergeführt, das übernächste Mal wieder in den zweiten Gärtank und so weiter. Der fertige Essig wird also alternierend durch Entleeren des zweiten und des dritten Gärtanks erhalten.

Das Herabsetzen der Essigsäurekonzentration bei den getrennten Anteilen, also sowohl im ersten als auch im zweiten und im dritten Gärtank, erfolgt zweckmässigeweise durch Zugabe genügender Mengen einer Maische, die zwischen 0 und 3% Essigsäure, zwischen 12 und 15% Alkohol und zwischen 1 und 3 kg Nährstoffe per 1000 Liter enthält. Mit Hilfe dieser Maische wird die konstante Gesamtkonzentration weitergeführt.

Die Zugabe der 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung zu den ergänzten Gärflüssigkeiten im zweiten und dritten Gärtank wird dabei vorzugsweise so begonnen und erfolgt mit solcher Geschwindigkeit, dass die Alkoholkonzentration während der Zugabe zwichen 1 und 5%, besonders bevorzugt zwischen 3 und 4%, gehalten wird. Die Gesamtkonzentration wird bevorzugt so eingestellt, dass sie im zweiten Gärstadium zwischen 15 und 17% beträgt.

Alle Schritte können beliebig oft wiederholt werden, womit die Produktion beliebig lange aufrechterhalten bleibt.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird also die Gärung im ersten Gärstadium semikontinuierlich, d. h. in unmittelbar aufeinanderfolgenden Zyklen bei etwa konstanter Gesamtkonzentration im ersten Gärtank aufrechterhalten. Dieser erste Teil des ersten Gärstadiums wird bei Erreichen eines Alkoholgehaltes zwischen 2 und 0,3%, bevorzugt bei etwa 1 %, durch Transferierung eines Anteils von 20 bis 50% in den zweiten bzw. dritten Gärtank beendet und durch Zugabe von Maische neu begonnen. Die abgetrennten Anteile setzen im zweiten bzw. dritten Gärtank durch Zugabe von Maische das erste Gärstadium mit einem zweiten Teil fort, währenddessen nach Absinken der Alkoholkonzentration auf bevorzugt zwischen 3 und 4% die Alkoholzugabe zwecks Erhöhung der Gesamtkonzentration beginnt. Sobald dann die Essigsäurekonzentration entsprechende Höhe erreicht hat, beginnt das zweite Gärstadium, das nur mehr Versäuerung nach beendeter Vermehrung umfasst.

Die Bedingungen, die notwendig sind, um eine submerse Essiggärung zu unterhalten, sind dem Fachmann bekannt. Zum Beispiel soll eine konstante Gärtemperatur zwischen 27 und 34°C aufrechterhalten werden, wobei die niedrigere Gärtemperatur für die hohen Konzentrationen günstiger ist. Die Belüftung soll jeden Teil des Gärvolumens ohne Unterbrechung erreichen und muss im Bereich von 0,05 und 0,07 Volumen Luft pro Volumen Flüssigkeit und pro Minute liegen. Andere Bedingungen, wie Acetobacterstamm und Nährstoffzusammensetzung, entsprechen im allgemeinen der Deutschen Patentschrift 1 517 879.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfah

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rens geeignete Vorrichtung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung

Fig. 2 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung findet zur Ausführung des Verfahrens nach Beispiel 1 Verwendung.

Hierbei stellt 1 den ersten Gärtank dar, der ausgerüstet ist mit einer Belüftungsvorrichtung 18, welche Luft durch das Filter 4, den Kreiselstrommesser 5 und die Luftleitung 6 ansaugt und in der Gärflüssigkeit 7 fein verteilt. Die Abluft entweicht durch den Entschäumer 8 und die Abluftleitung 9. Mit Hilfe der Kühlschlange 10 wird die Gärtemperatur konstant gehalten. Ein Ventil 11 gestattet, Gärflüssigkeit in den Gärtank 2 abzulassen. Dieser ist mit einer Belüftungsvorrichtung 12 und einer Kühlschlange 13 ausgerüstet. Die Pumpe 16 gestattet, den Gärtank 1 mit Maische vollzufüllen, nachdem Gärflüssigkeit in den Gärtank 2 abgelassen wurde. Die Dosierpumpe 14 gestattet, 30 bis 100%igen Alkohol zur Gärflüssigkeit im Gärtank 1 zu pumpen. Der Alkograph 15 analysiert laufend den Alkoholgehalt der Gärflüssigkeit und steuert die Dosierpumpe 14 so, dass der Alkoholgehalt in der Gärflüssigkeit im gewünschten Bereich bleibt. Die Pumpe 17 erlaubt, den fertigen hochprozentigen Essig aus dem Gärtank 2 in einen Essigbehälter zu pumpen, bevor der Gärtank 2 wieder aus dem Gärtank 1 gefüllt wird.

Fig. 2 zeigt eine Apparatur, die sich zur Ausführung des Verfahrens nach Beispiel 2 eignet.

Hierbei stellt 1 wiederum den ersten Gärtank, 2 den zweiten Gärtank und 3 den dritten Gärtank dar. Die Belüftungsvor-richtung 18 und die Teile 4, 5, 6, 8 und 9 sind die gleichen, wie in Fig. 1. Wiederum gestattet die Kühlschlange 10 die Konstanthaltung der Gärtemperatur. Durch das Ventil 11 kann wiederum ein Teil der Gärflüssigkeit in den Gärtank 2 abgelassen werden. Das Wiederauffüllen des Gärtanks 1 geschieht mittels der Maischepumpe 16. Die Masichepumpe 19 dient zum Auffüllen des Gärtanks 2 mit Maische. Die Zufuhr von 30 bis 100%igem Alkohol zum Gärtank 2 geschieht mittels der Dosierpumpe 14, die vom Alkograph 15 gesteuert wird. Die Pumpe 17 dient zum Abpumpen des fertigen hochprozentigen Essigs. Das Ventil 20 erlaubt, einen Teil der Gärflüssigkeit aus dem Gärtank 1 in den Gärtank 3 zu transferieren. Auch dieser ist mit einer kompletten Belüftungsvorrichtung 21 und einem Kühler 22 ausgerüstet. Mittels der Maischepumpe 23 wird der Inhalt des Gärtanks 3 aufgefüllt.

Die Dosierpumpe 24 gestattet die Zufuhr der 30 bis 100%igen Alkohollösung. Auch sie wird vom Alkograph 15 gesteuert. Die Pumpe 25 dient zum Abpumpen des fertigen Essigs aus dem Gärtank 3. Gärtank 2 und 3 benötigen keinen Entschäumer. Sie besitzen nur eine einfache Abgasleitung 26 und 27.

Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren näher. Weitere Details können daraus entnommen werden.

Beispiel 1

Ein erster Gärtank mit einem Gesamtvolumen von 24 000 Liter wird mit 12 000 Liter unfiltriertem und unbehandeltem Essig gefüllt, der einen Alkoholgehalt von 1 % und eine Essigsäurekonzentration von 12,5 % besitzt. Weiters werden 6000 Liter Maische, die 1% Essigsäure und 13% Alkohol enthalten, sowie 27 kg Nährstoffe zugegeben. Die so erhaltene Mischung weist eine Essigsäurekonzentration von 8,67 % und einen Alkoholgehalt von 5,0% auf. Sie wird belüftet und bei einer konstanten Gärtemperatur von 30°C gehalten. Nachdem die Gärung gestartet ist und die Gärflüssigkeit eine Konzentration von 10,0% Essigsäure und 3,5% Alkohol erreicht hat, beginnt (Zeit Null) die Zugabe von Äthylalkohol in einer Konzentration von 80 %. Die Zulaufgeschwindigkeit wird so eingeregelt, dass die Alkoholkonzentration der gärenden Flüssigkeit im Bereich zwischen 3,0 und 4,0% bleibt. 28 Stunden später (Zeit 28 h) sind 950 Liter 80%igen Alkohols zugegeben und die gärende Flüssigkeit hat eine Essigsäurekonzentration von 13 % und eine Alkoholkonzentration von 3,8% erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zugabe von Alkohol gestoppt und es werden 7600 Liter der Gärflüssigkeit (ungefähr 40% des Inhaltes des ersten Gärtanks) ohne Unterbrechung der Gärung in einen zweiten Gärtank mit einem Gesamtvolumen von 12 000 Liter transferiert. Nun werden in den ersten Gärtank 6650 Liter Maische mit 0,83% Essigsäure und 7,3% Alkohol langsam, zusammen mit 11,5 kg Nährstoffen und unter schnellem Mischen, zugegeben, um auf die neuen Startkonzentrationen von 8,5% Essigsäure und 5,1% Alkohol zu kommen. Im zweiten Gärtank wird die transferierte Gärflüssigkeit belüftet und auf 30°C Gärtemperatur gehalten. Binnen 36 Stunden (Zeit 64 h) hat diese Gärflüssigkeit eine Essigsäurekonzentration von 16,4% und einen Restalkoholgehalt von 0,2% erreicht. Dieser hochprozentige Essig wird aus dem zweiten Gärtank entfernt, um diesen für den nächsten Transfer aus dem ersten Gärtank frei zu machen.

Im ersten Gärtank wird 14 Stunden nach dem ersten Transfer (Zeit 42 h) und dem anschliessenden Auffüllen mit Maische die Alkoholzugabe wieder aufgenommen. Weitere 28 Stunden später (Zeit 70 h) werden 7600 Liter Gärflüssigkeit, die inzwischen 13,0% Essigsäure und 3,8% Alkohol erreicht hat, in den zweiten Gärtank transferiert, wo die Gärung unter kontinuierlicher Belüftung bei konstanter Gärtemperatur fortgesetzt wird. 36 Stunden später (Zeit 106 h) ist die Versäuerung beendet und es sind wieder 16,4% Essigsäure und 0,2% Alkohol erreicht.

Der beschriebene Zyklusrhythmus wird solange wie gewünscht fortgesetzt und wird nur unterbrochen, wenn die Produktion beendet wird.

Im obigen Beispiel wird die Gärung im ersten Gärtank semikontinuierlich geführt, mit unmittelbar hintereinander folgenden Zyklen, bei einer Gesamtkonzentration, die zwischen 13 und 17% variiert, aber mit einer Essigsäurekonzentration unter 15% (beispielsweise 13%), um sowohl Bakterienvermehrung und Versäuerung (erstes Gärstadium) zu erreichen. Im zweiten Gärtank wird die Gärung dagegen im Batchsystem betrieben mit den Mengen, die aus dem ersten Gärtank bei voller Gärgeschwindigkeit im 42-Stundenzyklus bei einer Gesamtkonzentration von über 15% übernommen werden. Die Bakterienvermehrung hört auf und es findet nur mehr Versäuerung statt (zweites Gärstadium). Dieser Gärtank wird entleert, sobald der gewünschte Essigsäuregehalt von mehr als 15% (beispielsweise 16,4%) bei etwa 0,2% Restalkohol erreicht ist.

Im Durchschnitt ergibt sich eine Produktion von 676 kg Essigsäure in 24 Stunden. Die auf Alkohol basierende Ausbeute beträgt 96%.

Beispiel 2

Ein erster Gärtank, der ein Gesamtvolumen von 24 000 Liter aufweist, wird mit 12 000 Liter unfiltriertem und unbehandeltem Essig gefüllt, der eine Alkoholkonzentration von 1 % und eine Essigsäurekonzentration von 12,5 % aufweist. Es werden weiters 6000 Liter Maische mit 1 % Essigsäure und 11% Alkohol und 27 kg Nährstoffe zugegeben. Die so erhaltene Mischung weist 8,67% Essigsäure und 5,0% Alkohol auf. Sie wird belüftet und bei einer Gärtemperatur von 28°C konstant gehalten. Nachdem die Gärung begonnen hat und die Gärflüssigkeit 12,5% Essigsäure und 1% Alkohol und damit das Ende eines ersten Teiles des ersten Gärstadiums erreicht s

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hat, werden 6000 Liter in einen zweiten Gärtank mit einem Gesamtvolumen von 12 000 Liter gepumpt, ohne die Gärung zu unterbrechen (Zeit Null). Zu der im ersten Gärtank verbleibenden Menge werden unter konstanter Temperatur und raschem Mischen 6000 Liter Maische zugegeben der oben angegebenen Konzentrationen (1% Essigsäure, 13% Alkohol) und 9 kg Nährstoffe, worauf der erste Teil des ersten Gärstadiums in der aufgefüllten Gärflüssigkeit weiterläuft.

Zu dem Inhalt des zweiten Gärtanks werden 3000 Liter obiger Maische mit 1 % Essigsäure und 13 % Alkohol und 4,5 kg Nährstoffe unter konstanter Temperatur (28 °C) und raschem Mischen gegeben. Nach 9 Stunden (Zeit 9 h) hat die Essigsäurekonzentration in dem zweiten Gärtank bis 9,3 % zu-und der Alkoholgehalt auf 4,3% abgenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zugabe von 80%igem Alkohol mit solcher Geschwindigkeit gestartet, dass die Alkoholkonzentration in der Gärflüssigkeit zwischen 3,5 und 4,5% bleibt. 24 Stunden später (Zeit 33 h) sind 500 Liter 80%iger Alkohol in den zweiten Gärtank geflossen und die Essigsäurekonzentration der Gärflüssigkeit hat 13% und die Alkoholkonzentration 3,8% erreicht. Die Zugabe von Alkohol wird jetzt gestoppt, um den zweiten Teil des ersten Gärstadiums zu Ende zu bringen und das zweite Gärstadium durchzuführen, während welchem die Gärung bei 28°C und konstanter Belüftung weitergeführt wird. Weitere 24 Stunden später (Zeit 57 h) hat die Gärflüssigkeit im zweiten Gärtank 16,5 % Essigsäure und 0,3% Alkohol erreicht. Das gesamte Volumen von 9500 Litern wird dann aus dem zweiten Gärtank in einen Behälter für den Fertigessig gepumpt.

Die Gärung im ersten Gärtank ist inzwischen weiter fortgeschritten. 29 Stunden nach dem ersten Transfer eines Teiles des Inhaltes vom ersten Gärtank in den zweiten Gärtank hat die wieder aufgefüllte Gärflüssigkeit im ersten Gärtank wieder eine Konzentration von 12,5 % Essigsäure und 1 % Alkohol erreicht (Zeit 29 h). Zu diesem Zeitpunkt werden 6000 Liter der Gärflüssigkeit, wiederum ohne die Gärung zu stören, in einen dritten Gärtank transferiert, der ebenfalls ein Gesamtvolumen von 12 000 Liter aufweist.

Zu der im ersten Gärtank verbleibenden Menge an Gärflüssigkeit werden wieder 6000 Liter Maische mit 1 % Essigsäure und 13 % Alkohol zusammen mit 9 kg Nährstoffen gegeben unter konstanter Temperatur und raschem Mischen, so dass der erste Teil des ersten Gärstadiums wieder fortgesetzt wird.

Zu dem Inhalt des dritten Gärtanks werden 3000 Liter Maische mit 1% Essigsäure und 13% Alkohol zusammen mit 4,5 kg Nährstoffen gegeben bei konstanter Gärtemperatur (28°C) und raschem Mischen. 9 Stunden später (Zeit 38 h) ist die Essigsäurekonzentration im dritten Gärtank 9,3% und die Alkoholkonzentration 4,3%. Zu diesem Zeitpunkt beginnt man die Zugabe von 80%igem Alkohol mit solch einer Geschwindigkeit, dass die Alkoholkonzentration in der Gärflüssigkeit im dritten Gärtank zwischen 3,5 und 4,5% bleibt. 24 Stunden später (Zeit 62 h) sind 500 Liter 80 %iger Alkohol zugegeben. Die Essigsäurekonzentration beträgt 13,0% und die Alkoholkonzentration 3,8%.

Die Alkoholzufuhr zum dritten Gärtank wird unterbrochen, um den zweiten Teil des ersten Gärstadiums in diesem Tank zu Ende zu bringen und der Gärung zu gestatten, während des zweiten Gärstadiums bei konstanter Temperatur und unter konstanter Belüftung auszulaufen. Weitere 24 Stunden später (Zeit 85 h) hat die Gärflüssigkeit im dritten Gärtank eine Konzentration von 16,5 % Essigsäure und 0,3% Alkohol s erreicht. Das gesamte Volumen von 9500 Liter wird aus dem dritten Gärtank in den Behälter für Fertigessig gepumpt.

Zwischenzeitig, 29 Stunden nach dem zweiten Transfer und Wiederauffüllen des ersten Gärtanks (Zeit 58 h) werden wieder 6000 Liter Gärflüssigkeit im ersten Teil des ersten Gärsta-lo diums aus dem ersten Gärtank in den zweiten Gärtank transferiert und noch einmal 29 Stunden später (Zeit 87 h) werden wiederum 6000 Liter aus dem wieder aufgefüllten Gärtank in den dritten Gärtank transferiert. Diese Sequenz wird danach alternierend fortgesezt, ebenso wie die Zugabe von Maische und is Alkohol in den zweiten und dritten Gärtank, die Beendigung der Gärung in diesen Tanks und die Entleerung derselben, bevor ein neuer Batch vom ersten Gärtank übernommen wird.

Zusammenfassend wird im Beispiel 2 im ersten Gärtank der erste Teil des ersten Gärstadiums semikontinuierlich ausge-20 führt bei konstanter Gesamtkonzentration zwischen 12 und 15% und bei einer Essigsäurekonzentration bis 15% mit Zyklen, die einander unmittelbar folgen, wobei die entsprechenden Mengen Gärflüssigkeit in den zweiten und dritten Gärtank transferiert werden. Bakterienvermehrung und Ver-25 Säuerung charakterisieren den ersten Teil des ersten Gärstadiums.

In jedem der zweiten und dritten Gärtanks wird die Gärung in Batchart betrieben, zuerst unter konstanter Gesamtkonzentration wie im ersten Gärtank, gefolgt von zunehmender 30 Gesamtkonzentration bei etwa konstantem Alkoholgehalt und dann bis zwischen 13 und 15 % zunehmendem Essigsäuregehalt.

Dies stellt den zweiten Teil des ersten Gärstadiums dar, mit Versäurerung und Bakterienvermehrung. Anschliessend läuft 35 die Gärung bei hoher Gesamtkonzentration über 15% und hoher Essigsäurekonzentration (hier bis 16,4%) aus. Dies stellt das zweite Gärstadium dar.

Wie angegeben, werden der zweite und dritte Gärtank alternierend alle 29 Stunden geleert. Auf diese Weise werden 40 alle 29 Stunden 9500 Liter Essig mit 16,5% Essigsäure und 0,3% Alkohol aus den zweiten und dritten Gärtanks entnommen, so dass die Gesamtproduktion 1223 kg Essigsäure per 24 Stunden beträgt. Die auf Alkohol basierende Ausbeute beträgt 96%.

45 Ausser den beschriebenen sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung brauchbar. So ist es beispielsweise auch möglich, Batches aus der Gärflüssigkeit des ersten Gärtanks alternierend in einen zweiten Gärtank und einen Tank für Fertigessig zu transferieren, wobei der Tank für Fertigessig so anstelle des dritten Gärtanks steht. In diesem Falle wird hochprozentiger Essig mit mehr als 15% (beispielsweise 16,5%) Essigsäure im zweiten Gärtank produziert, während der Tank für Fertigessig Essig erhält mit beispielsweise nur 13 %, nämlich den Ausstoss aus dem ersten Gärtank. (Im Beispiel 2 55 würde die 13% Essigsäurekonzentration erreicht, wenn die Ausstosszeit einige Stunden später als angegeben gewählt würde.) Dies kann erwünscht sein, wenn man für andere Zwecke auch gleichzeitig Essig mit 13 % Essigsäure oder weniger produzieren will.

2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

626119

1. Verfahren zur Herstellung von Essig mit einer Konzentration von über 15% Gew./Vol. Essigsäure durch submerse Gärung, wobei die Gärung der Alkohol, Essigsäure, Acetobac-ter und Nährstoffe enthaltenden wässrigen Gärflüssigkeit bei einer Startkonzentration zwischen 7 und 10% Gew./Vol. Essigsäure und 12 bis 15% Gesamtkonzentration begonnen wird, wobei die Gesamtkonzentration die Summe von Vol. % Alkohol und Gew./Vol. % Essigsäure ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Gärstadium die Gesamtkonzentration durch Zugabe von 30 bis 100% Alkohol auf über 15% erhöht wird, wobei die Essigsäurekonzentration bis höchstens 15% ansteigt, und dass in einem anschliessenden zweiten Gärstadium die Gesamtkonzentration über 15% konstant gehalten wird und die Gärung weitergeführt wird, bis die Alkoholkonzentration unter 0,5 % abgesunken ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Anteil von 20 bis 50% der Gärflüssigkeit gegen Ende des ersten Gärstadiums, wenn die Essigsäurekonzentration die Höhe zwischen 13 und 15% erreicht, abgetrennt und in das zweite Gärstadium übergeführt wird, während der Rest der Gärflüssigkeit im ersten Gärstadium verbleibt, wobei die Essigsäurekonzentration und die Gesamtkonzentration auf die Startkonzentration herabgesetzt werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Herabsetzen der Essigsäurekonzentration und der Gesamtkonzentration des restlichen, im ersten Gärstadium verbleibenden Teiles der Gärflüssigkeit auf die Startkonzentrationen durch Zugabe genügender Mengen einer Maische erfolgt, die zwischen 2,5 und 10% Alkohol, zwischen 0 und 6% Essigsäure und zwischen 1 und 3 kg per 1000 Liter Nährstoffe für die Bakterien enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Alkohol enthaltenden Lösung so begonnen wird und mit solcher Geschwindigkeit erfolgt, dass die Alkoholkonzentration in der Gärflüssigkeit während der Zugabe zwischen 1 und 5 % gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Alkoholkonzentration während der Zugabe der Alkohol enthaltenden Lösung zwischen 3 und 4% gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der im ersten Gärstadium verbliebene Teil der Gärflüssigkeit erneut durch Zugabe einer 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung auf eine Gesamtkonzentration über 15 % gebracht wird, dass wiederum ein Anteil von 20 bis 50% dieser Gärflüssigkeit bei Erreichen einer Essigsäurekonzentration zwischen 13 und 15% in das zweite Gärstadium übergeführt wird und im verbleibenden Rest durch Zugabe einer Maische die Essigsäurekonzentration und die Gesamtkonzentration wieder auf die Startkonzentration herabgesetzt werden und diese Schritte beliebig oft wiederholt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass bei Erreichen einer Alkoholkonzentration zwischen 2 und 0,3% ein Anteil von 20 bis 50% der Gärflüssigkeit während eines ersten Teiles des ersten Gärstadiums, vor Erhöhung der Gesamtkonzentration vom verbleibenden Rest abgetrennt wird, dass in beiden Anteilen durch Zugabe von Maische die Essigsäurekonzentration auf die Startkonzentration herabgesetzt wird, dass der abgetrennte, ergänzte Anteil in einem zweiten Teil des ersten Gärstadiums durch Zugabe einer 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung auf eine Gesamtkonzentration über 15% gebracht wird und dann dem zweiten Gärstadium unterworfen wird; dass ferner von dem ergänzten Rest wiederum 20 bis 50% der Gärflüssigkeit abgetrennt werden, in beiden Anteilen wiederum die Essigsäurekonzentration auf Startkonzentration reduziert wird, der abgetrennte Anteil auf eine Gesamtkonzentration über 15% gebracht und dem zweiten Gärstadium unterworfen wird und dass alle Schritte beliebig oft wiederholt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Herabsetzen der Essigsäurekonzentration auf Startkonzentration bei den getrennten Anteilen durch Zugabe genügender Mengen einer Maische erfolgt, die zwischen 0 und 3% Essigsäure, zwischen 12 und 15% Alkohol und zwischen 1 und 3 kg Nährstoffe per 1000 Liter enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der 30 bis 100% Alkohol enthaltenden Lösung zum abgetrennten Anteil so begonnen wird und mit solcher Geschwindigkeit erfolgt, dass die Alkoholkonzentration während der Zugabe zwischen 1 und 5 % gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkoholkonzentration während der Zugabe der Alkohol enthaltenden Lösung zwischen 3 und 4% gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtkonzentration im zweiten Gärstadium zwischen 15 und 17% beträgt.