DD238627A1 - Verfahren zur herstellung von backhefe - Google Patents

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, mit einer minimalen Anzahl an Verfahrensstufen sowie hoher Wachstumsgeschwindigkeit und niedrigem spezifischen Melasseverbrauch gleichzeitig ein hohes Gaervermoegen der Hefezellen zu erhalten. Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfahrensstufen nach der Reinanzucht auf eine minimale Anzahl zu reduzieren, wodurch eine effektive Prozessfuehrung zur Herstellung einer Backhefe mit guter Triebkraft gewaehrleistet wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass nach der Reinanzucht ein Sollwertverlauf fuer den Ethanolbildungskoeffizienten derart vorgegeben wird, dass sich ausgehend von einem Anfangswert fuer den Ethanolbildungskoeffizienten, ein in Abhaengigkeit von der Hefemenge fallender Verlauf bis in den negativen Bereich ergibt.

Description

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Reinanzucht ein Sollwertverlauf für den Ethanolbildungskoeffizienten (produzierte Ethanolmenge pro erzeugte Hefemenge) derart vorgegeben wird, daß die Hefe allmählich vom anaeroben in aerobes Wachstum übergeht. Das wird erreicht, indem, ausgehend von einem Anfangswert, für den Ethanolbildungskoeffizienten ein in Abhängigkeit von der Hefekonzentration (im Mittel) fallender Verlauf bis in den negativen Bereich realisiert wird. Auf der Basis dieses vorgegebenen Verlaufes für den Ethanolbildungskoeffizienten wird ein biomasseabhängiger Sollwert für die Ethanolmenge im Kulturmedium errechnet.

Da im Fermentor nicht die absolute Ethanolmenge, sondern nur die Ethanolkonzentration gemessen werden kann, wird aus dem Sollwert für die Ethanolmenge mittels Division durch den Masseinhalt des Fermentors der Sollwert für die Ethanolkonzentration ermittelt.

Für die Berechnung des Sollwertes der Ethanolkonzentration kommt ein elektrischer Rechner zur Anwendung, wobei der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen ausreichend klein zu halten ist. Die Dosierung der Nährlösung hat mittels entsprechender Regelungsvorschriften so zu erfolgen, daß der bei jeder Berechnung neu ermittelte Sollwert der Ethanolkonzentration schnell vom Istwert erreicht wird und Schwingungen möglichst vermieden werden. Voraussetzung dafür ist die laufende automatische Erfassung der augenblicklichen Werte, von Ethanol- und Hefekonzentration im Kulturmedium sowie vom Masseinhalt des Fermentors.

Ausführungsbeispiel

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Untersuchungen, die in einem rechnergekoppelten Laborfermentor mit einem Arbeitsvolumen von 201 durchgeführt wurden. Die Regelung des pH-Wertes, des pO₂-Wertes sowie der Temperatur erfolgte über autonome Regelkreise. Es wurden folgende Fermentationsparameter eingehalten:

Fermentationstemperatur:	300C
pH-Wert:	4,2
Gelöstsauerstoff:	3-4 ppm

Für den Sollwert des Ethanolbildungskoeffizienten wurde folgende Beziehung vergeben: ^Et = 2,0/m_HTs - 0,0033

Die Anfangswerte betrugen:

Fermentorinhalt: 10 kg

Hefekonzentration (Trockensubstanz) 1,2 g/kg

Zuckerkonzentration 0,1 g/kg

Im Zeitabstand von 5min wurden durch den Rechner die Meßwerte erfaßt und verarbeitet sowie die zu dosierende Nährlösungsmenge mittels entsprechender MSR-Geräte eingestellt.

Die Fig. zeigt den zeitlichen Verlauf der Hefe- und Ethanolmenge im Fermentor sowie der Nährlösungsdosiermenge.

In der Fig. bedeuten

"¹HTS — Hefemenge (Trockensubstanz) im Fermentor /g/ m_Et—Ethanolmenge im Fermentor /g/

D_N|—Nährlösungsdosiermenge /ml/h/

In dem Ausführungsbeispiel zugrunde liegenden Versuch wurden 6,6 Verdopplungen erzielt, das ist etwa soviel wie bei den üblichen Zulaufverfahren in allen der Reinanzucht folgenden Stufen zusammen genommen. Die durchschnittliche Wachstumsgeschwindigkeit über den gesamten Batch betrug 0,2h~¹, wobei ein Zuckerverbrauchskoeffizient von 2,0kg Zucker pro kg Backhefe erreicht wurde. Die erzielte Triebkraft (Bestimmung nach TGL 25111 /03, Gr. 17881) lag nach 70 min bei 40 ml CO₂ und nach 110 min bei 77 ml CO₂. Damit konnten die in der genannten TGL geforderten Mindestwerte von 25ml CO₂ nach 70 min bzw. 48ml CO₂ nach 110min erheblich überboten werden.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung von Backhefe, dadurch gekennzeichnet, daß für die Prozeßführung nach der Reinanzucht für den Ethanolbildungskoeffizienten, ausgehend von einem Anfangswert, ein monoton oder stufenförmig fallender Verlauf, aus welchem fortwährend (in kurzen Zeitabständen) der Sollwert für die Ethanolkonzentration im Fermentor berechnet wird, vorgegeben wird und die Dosierung der Nährlösung (z. B. Melasse) derart erfolgt, daß der Verlauf der Ethanolkonzentration im Kulturmedium möglichst gut mit dem sich aus den berechneten Sollwerten ergebenden Verlauf übereinstimmt.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschreibung des vorzugebenden Verlaufs für den Ethanolbildungskoeffizienten eine mathematische Funktion, die als Variable die Hefemenge im Fermentor enthält, zugrunde gelegt wird.

3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemäß Punkt 2 berechnete Ethanolbildungskoeffizient im Bereich von 2 bis -0,4 Gramm Ethanol pro Gramm HTS liegt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Backhefe. Die Erfindung kann überall dort eingesetzt werden, wo die Produktion von Backhefe mit der Hefe Saccharomyces cerevisiae erfolgt.
Insbesondere bietet sich die Erfindung für alle diskontinuierlichen Verfahren an.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Zur Produktion von Backhefe ist eine ganze Reihe von Verfahren bekannt, wobei rein diskontinuierlich, quasikontinuierliche und auch kontinuierliche Prozeßführungsvarianten zur Anwendung vorgeschlagen werden. Innerhalb der diskontinuierlichen Verfahren gibt es eine ganze Fülle von Prozeßführungsvarianten. Bei allen besteht das Grundanliegen darin, das bei der praktischen anaeroben Kultivierung der Hefe in den Reinzuchtstufen vorhandene Gärvermögen der Hefezelleh auch beim Übergang zur aeroben Kultivierung, die für eine effektive Vermehrung der Hefezellen erforderlich ist, zu erhalten, um so eine Backhefe mit hoher Triebkraft zu gewinnen. In der Regel wird hierzu die Hefe in der Weise kultiviert, daß am Ende der Prozeßstufe nach der Reinanzucht des Kulturmedium bis zu 10Vol.-% Ethanol enthält. Gemäß DE-PS 971590 und DE-OS 1417562 sollte der Restethanolgehalt2-5Vol.-% betragen und in der zweiten Prozeßstufe die Nährlösungszufuhr so stark gedrosselt werden, daß das vorhandene Ethanol ebenfalls zu Backhefe umgesetzt wird. Es werden aber keine Aussagen dazu getroffen, wie der zeitliche Verlauf der Ethanolkonzentration über die gesamte Prozeßstufe gestaltet werden soll, um eine entsprechende Nährlösungsdosierung vornehmen zu können. In der DE-PS 1152984wird zwar ein Verfahren zur Regelung der Zufuhr der Nährlösung und Luft während des Hefewachstums in Back-, Nähr- und Futterhefemaischen vorgeschlagen, das sich aber darauf beschränkt, die Regelung in Abhängigkeit vom Ethanolgehalt in der Abluft vorzunehmen. Es werden keinerlei Hinweise für eine zu realisierende Prozeßstrategie gegeben. Ein ähnliches Verfahren beinhaltet die DE-OS 2109896. Hier wird vorgeschlagen, den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen im Fermentor, vorrangig Ethanol, zwischen 0,01 und 0,20 Vol.-% während des gesamten Prozesses zu halten. Es werden keine Aussagen über einen zeitlichen Verlauf des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen in Abhängigkeit vom Prozeßzustand (Hefekonzentration) getroffen. In der DE-AS 1107172 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hefe, insbesondere Backhefe, beschrieben, bei denen die Luftzufuhr in Abhängigkeit vom Gelöstsauerstoff erfolgt, wobei ebenfalls keine Aussagen über einen bestimmten gewünschten Prozeßverlauf hinsichtlich der Ethanolkonzentration im Kulturmedium gemacht werden, was aber für die zu erwartende Triebkraft der Backhefe von besonderer Bedeutung ist. Auch in der österreichischen Patentschrift 339847 wird ein Verfahren zum Züchten von Hefe unter Verwendung eines Tauchstrahlfermentors beschrieben, ohne auf die Problematik des Ethanolgehaltes im Fermentor einzugehen.

In dem DD-WP 225437 wurde bereits vorgeschlagen, die Dosierung der Nährlösung, d. h. z. B. der Melasse, in einer oder mehrerer der Prozeßstufen, die sich in der Reinanzucht anschließen, in Abhängigkeit von einem konstanten Ethanolbildungskoeffizienten (produzierte Ethanolmenge pro erzeugte Hefemenge) vorzunehmen, d. h., daß ein biomasseabhängiger Sollwert für die Ethanolmenge im Kulturmedium auf der Basis eines vorgegebenen Ethanolbildungskoeffizienten berechnet wird. Es ist aber nicht vorteilhaft, damit den Prozeßverlauf, wie er mit anderen Stufen erreicht wird, z. B. in nur einer Stufe zu realisieren.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Produktion von Backhefe, bei dem mit einer minimalen Anzahl an Verfahrensstufen sowie vorher Wachstumsgeschwindigkeit und niedrigem spezifischen Melasseverbrauch eine Hefe mit gutem Gärvermögen produziert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dosierung der Nährlösung, d. h. z. B. Melasse zu schaffen, das es gestattet, die Verfahrensstufen nach der Reinanzucht auf eine minimale Anzahl bis hinzu einer Stufe zu reduzieren, wodurch eine effektivere Prozeßführung zur Herstellung einer Backhefe mit guter Triebkraft gewährleistet wird.