DE120835C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bis jetzt ist es nicht möglich gewesen, die Wirkung der Mucedineen oder Schimmelpilze zur Herstellung von Glukose zu verwenden, weil man zu grofse Verluste dadurch erhielt, dafs alle zuckerbildenden Mucedineen den Zucker verbrennen, wenn sie sich auf der Oberfläche der Würze entwickeln, oder aber den Zucker zUm Theil in Alkohol und in Kohlensäure umwandeln, wenn man sie eingetaucht hält und sie dadurch an der Bildung von luft- bezw. gasförmigen Producten hindert. Es hat nun aber ein sehr grofses praktisches Interesse, die Mittel aufzusuchen, Getreide oder Kartoffeln direct zur Herstellung von Glukose benutzen zu können, ohne dabei gezwungen zu sein, die Stärke vorher abzuscheiden und sie demgemäfs getrennt von den Rückständen durch Säuren zu verzuckern. Es würden nicht nur die Verluste geringer sein, wenn man die Körner direct verzuckern könnte, sondern die Benutzung der Mucedineen, welche das Dextrin schnell in Dextrose verwandeln, würde auch erlauben, das Dextrin beinahe gänzlich zu unterdrücken und demgemäfs eine viel reinere Glukose zu erhalten, welche vollständig gährungsfähig und für Brauereizwecke benutzbar ist. Es ist dem Erfinder nun gelungen, Körner direct in Glukose mittels Mucedineen umzuwandeln und die Bildung von Alkohol und Kohlensäure zu vermeiden, was mittels des im Nachfolgenden beschriebenen Verfahrens und Apparates erreicht wird.

Die grob zerstofsenen-Körner (wenn es sich um Mais handelt) oder die enthülsten Körner (wenn es sich um Reis handelt) werden in einem Kochapparat mit dem doppelten Gewicht Wasser, welches mit Salzsäure (i Gew.-Th. auf 200 Th. Körner) angesäuert ist, durch Dampf eine Stunde lang auf ioo° C, eine weitere Stunde auf iio° und eine dritte Stunde auf i2o°C. erhitzt. Zweckmä'fsig ist es, an dem Kochapparat ein aus Bronze bestehendes kleines ■ Gefäfs anzubringen, in welchem die Salzsäure Aufnahme findet und aus dem man die Säure in kleinen Mengen in das Gemisch der Körner mit dem Wasser einbringt, anstatt die ganze Menge der Säure dem Gemisch auf einmal beim Anfang der Operation zuzusetzen. Bei der allmählichen Hinzufügung wird die Säure besser ausgenutzt und man kommt mit einer geringeren Menge aus.

Wenn das Kochen der Körner genügend weit getrieben ist, um alle Stärke in Dextrose und Dextrin umzuwandeln, wessen man sich mittels der Jodreaction vergewissern kann, indem eine mikroskopische Untersuchung dann keine blauen Massetheilchen mehr erkennen läfst,- wird die Würze bis auf eine solche Concentration gebracht, dafs sich in ι hl Flüssigkeit ungefähr 25 kg Körner befinden, und diese concentrirte Würze wird dann in einen Behälter von der Art übergeführt, wie er in Fig. 1 der Zeichnung im Verticalschnitt und in Fig. 2 in Oberansicht gezeigt ist. In diesem Behälter vollzieht sich die vollständige Umwandlung des Dextrins in Dextrose durch die zuckerbildenden Mucedineen.

Der Behälter α ist mittels eines Deckels b verschlossen, an welchem sich mehrere Rohre befinden, und zwar ein Einlafsrohr c, ein Luftabsaugerohr d, welches unter einem Wasserverschlufsgefäfs e endigt, und einem Rohr h,

das noch später des näheren behandelt werden wird. Aufserdem ist auf dem Deckel noch ein Rohrstutzen f vorhanden. Innerhalb des Behälters b, und zwar in der Mitte desselben befindet sich ein -verticales Rohr g-, welches oben trichterartig ausgeweitet ist. Unten ist dieses Rohr mit nach dem übrigen Theil des Behälters ausmündenden Durchbrechungen versehen und oberhalb des ganzen Rohres mündet das im Vorstehenden bereits erwähnte Rohr h, durch welches die Würze in den Behälter eintritt, nachdem sie vorher durch Luft unter Druck filtrirt und in einen emulsionsartigen Zustand gebracht worden ist. Oben am Rande des Deckels b befindet sich ein ringsumlaufendes Rohr i, welches mit verschiedenen Löchern versehen ist und zur Kühlung des Behälters von aufsen durch überrieselndes Wasser dient.

Seitlich in der Wand des Behälters α befindet sich ein geneigtes Röhrchen j, welches ein Thermometer enthält, und darunter ist eine aus dickem Glas bestehende Probiervorrichtung k von solcher Art angebracht, dafs man Proben der Würze entnehmen kann. Unterhalb der Röhre g ist an den Boden des Behälters α ein Auslafsrohr m angeschlossen, welches mit einem Absperrventil η versehen ist. Dieses kann mittels eines durch das Rohr ο zugeführten Dampfstrahles steril erhalten werden. Das untere Ende des Rohres h ist durch einen Rohrstutzen mit einem Rohr r verbunden, welches sich in verticaler Stellung innerhalb des Behälters α befindet; dieses Rohr r ist an verschiedenen Stellen seiner Länge mit Löchern versehen. Die Röhren r und h bilden communicirende Röhren und die Würze nimmt demnach in dem Rohr h dasselbe Niveau wie in dem Behälter α ein. Die Würze wird in dem Rohr h gehoben, sowie der Luft-Emulseur / in Wirkung tritt.

Die Arbeitsweise ist folgende:

Wenn der Behältern mit der in der oben beschriebenen Weise erhaltenen Würze gefüllt ist, so beginnt man das Verfahren damit, diese Würze beinahe vollständig zu neutralisiren, indem man durch den Rohrstutzen f eine genügende Menge kohlensauren Natrons einführt. Man hört mit der Neutralisation auf, wenn der Säuregehalt gemäfs Titrirung mit Schwefelsäure nicht mehr als ¹J₄ pCt. beträgt.

Man läfst dann ungefähr 20 Minuten hindurch einen Dampfstrahl in das Gefäfs α übergehen und schliefst den Rohrstutzen f auf dem Deckel b durch einen Metallstopfen, welcher eine Holzmanschette besitzt, welche vorher angekohlt oder durch Dampf sterilisirt worden ist, worauf man mit der Einführung des Dampfes in das Gefäfs α aufhört.

Die comprimirte und sterilisirte Luft, welche in dem Rohr h aufsteigt, bildet hier mit der Würze eine Art von Emulsion und die stets nachdrückende Luft drängt die .Würze oder die Emulsion durch das Rohr h hindurch in das obere Ende der Röhre g hinein, in welcher die Würze nun nach unten fliefst und sich über dem Boden des Gefäfses α ausbreitet. Die Würze steigt natürlich in diesem Gefäfs an, bis sie schliefslich theils durch die Löcher des Rohres r, theils über das obere Ende dieses Rohres hinweg in das Rohr r hineingelangt und zu dem Emulseur / zurückfliefst, von welchem sie wieder angesaugt und von Neuem in dem Rohr h emporgetrieben wird. Die Würze folgt also dem durch Pfeile angedeuteten Wege. Da nun das Rohr g einen ungefähr viermal gröfseren Durchmesser als das Emulsionsrohr /; hat, so fliefst die Würze im Rohr g nur langsam- nach unten und es wird allen ihren Theilen ermöglicht, nach einander in das Rohr r zu gelangen, um von dem Emulseur von Neuem angesaugt und mit Luft durchsetzt zu werden. Die Luft, welche aus den auf der Oberfläche der Würze sich bildenden Blasen stammt, entweicht durch das Rohr d in den Wasserverschlufs e, an welchem man den Fortschritt der Emulsion erkennen kann. Der Zweck der in dem Rohr r befindlichen Löcher ist der, die vorbeschriebene Arbeitsweise des Apparates auf alle Fälle zu ermöglichen, gleichgültig, wie hoch das Niveau der Flüssigkeit in dem Behälter α sei. Ohne diese Löcher würde der Apparat erst dann in der gewünschten Weise arbeiten können, wenn das Gefäfs α bis an die Oberkante des Rohres r gefüllt wäre. Die Anzahl der Löcher in dem Rohr r nimmt von oben nach unten ab, und zwar zu dem Zweck, die Flüssigkeit auf derjenigen Seite anzusaugen, wo das Niveau höher ist, d. h. auf der rechten Seite, wo die Saugwirkung des Emulseurs stärker ist. Nachdem die Würze sterilisirt ist, wird sie zunächst durchlüftet und bis "auf ungefähr 38⁰ C. gekühlt. Die Abkühlung und die Durchlüftung findet zu gleicher Zeit statt, sobald man den Emulseur in Wirkung setzt und auch das Kühlwasser über die Aufsenseiten des Behälters α hinabrieseln läfst.

Man verbindet den Behälter α nun mittels des Rohrstutzens f mit einem Ballon, welcher Reinkulturen von zuckerbildenden Mucedineen enthält, und zwar müssen sich die letzteren im Zustande eines .sporenfreien jungen Myceliums befinden. Es können verschiedene Arten von Mucedineen (Mucor oder Aspergillus) für diesen Zweck benutzt werden. Diejenigen, welche sich am besten hierzu eignen, gehören der Gruppe Aspergillus an.

Um Zeit zu gewinnen, wenn man grofse Mengen Würze behandelt, kann man sich mit Vortheil eines aus den Mucedineen gebildeten Sauerteiges bedienen, welchen man in einem an dem Gefäfs α befindlichen Nebenbehälter unterbringt. Der Erfinder versteht unter diesem

Sauerteig eine bacteriologische Mucedineen-Reinkultur, und zwar im Zustande von Sporenkeimen, d. h. solchen, in denen die Myceliumröhren eben zu entstehen beginnen. Indem die Würze mit einer grofsen Menge von Sporenkeimen besät wird, erzeugt man . in einigen Stunden eine reichliche Entwickelung des Myceliums der Mucedineen und erhält infolgedessen eine sehr energische Absonderung der Diastase. Man kann die Sporen der Mucedineen auf sterilisirtem Brod oder feuchtem Reis erzeugen, und zwar in einem einfachen Glasgefäfse, dessen Aufnahmefähigkeit gemäfs dem Volumen der zu besäenden Würze veränderlich ist.

Wenn der Emulseur in unausgesetzter Thätigkeit bleibt und die Temperatur sich zwischen 35 bis 38⁰C. hält, so kann man schon nach Verlauf von 24 Stunden feststellen, ob die Umwandlung der Maltose und des Dextrins der Würze in Dextrose ganz oder beinahe vollendet ist.

Um eine alkoholische Gährung der Glukose durch die Mucedineen zu verhindern, mui's man sich mit der Abkühlung des Gefäfses α durch die äufsere Berieselung so beeilen, dafs die Temperatur bald bis auf 10 bis 15⁰G. sinkt. Bei dieser Temperatur entwickeln sich die Mucedineen, nicht weiter und sie lassen aus ihren Zellen eine grofse Menge von Dextrinase und Maltase austreten, welche die vollständige Umwandlung der Abspaltungsproducte der Stärke in Glukose vollenden. Man kann dasselbe Resultat erreichen, wenn man anstatt der Abkühlung die Würze bis auf etwa 55⁰C erhitzt. Die Mucedineen hören auch dann auf, sich weiter zu entwickeln, und lassen viel Diastase in die sie umgebende Flüssigkeit austreten. Es ist aber mit dieser Erhitzung kein ökonomischer Vortheil verbunden, und es ist besser, die Flüssigkeit in der Weise abzukühlen, wie es im Vorstehenden beschrieben war.

Wenn während der ersten 24 Stunden die Temperatur der Würze sich bis unter 30⁰ erniedrigt, so würde sich die Entwickelung des Myceliums der Mucedineen nicht mehr bewirken lassen; es würde dann nöthig sein, die sterilisirte Luft, welche den Emulseur bethätigt, zu erwärmen. Unter diesen Bedingungen kann man, ohne die Würze zu verdünnen und ohne die Zellen des Fermentes durch die directe Berührung mit dem Wasserdampf zu verbrennen, die Vervielfältigung des Myceliums herbeiführen.

Wenn die Umwandlung der Glukose vollendet ist, was ohne Anwendung von Sauerteig ungefähr 36 Stunden und bei Anwendung desselben ungefähr 24 Stunden erfordert, so neutralisirt man von Neuem durch Hinzufügung von kohlensaurem Natron, bis die Reaction der Würze nur noch sehr wenig sauer ist, wonach die zuckerhaltige Würze dann auf eine Filterpresse gebracht wird. Die Filterpresse hält die nicht angegriffenen Hülsen der Körner und alle unlöslichen Substanzen mit dem Mycelium der Mucedineen zurück. Die so erhaltenen Treber bilden ebenso wie die von der Brauerei zurückbleibenden Treber ein ausgezeichnetes Nahrungsmittel für Thiere.

Nach der Filtration bleibt dann nur noch übrig, die Syrupe von verschiedener Dichte oder die krystallisirte Glukose herzustellen, je nach den Erfordernissen der betreffenden Industrie. Man kann, wenn nöthig, die in den Glukosefabriken schon vorhandenen HoIzgefäfse benutzen, sofern man dieselben mit einem beweglichen metallischen Deckel und seitlich oder selbst innerhalb des Behälters mit einem Emulsionsapparat mit Luftfilter versieht. Man kann auch das Malz für die vorhergehende Verzuckerung der Körner nutzbar machen, wenn die ökonomischen Verhältnisse das gestatten, wobei dann die Mucedineen die Maltose und das Dextrin in Dextrose verwandeln, so dafs auf jeden Fall eine reinere Glukose erhalten wird, welche beinahe vollständig frei von Dextrin ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Glukose mittels Mucedineen, darin bestehend, dafs man, um die sonst durch Gährung entstehenden Verluste zu verhindern, eine Würze oder Maische in Gegenwart von Mucedineen einer Temperatur von etwa 35 bis 38° C. aussetzt und darauf den Inhalt des Würze- oder Maischgefäfses möglichst schnell durch Berieselung des Gefäfses auf 10 bis 15° abkühlt oder aber auf etwa 55⁰ erhitzt, wodurch in beiden Fällen die Mucedineen in der Entwickelung gehemmt werden, ohne die Nachwirkung der verzuckernden Fermente (Dextrinase, Maltase, Diastase) zu beeinträchtigen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.