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Verfahren zur kontinuierlichen Züchtung von Hefen, insbesondere von
Brennreihefen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Züchtung
von Hefen, insbesondere Brennereihefe, für die Ei#leitung einer nachfolgenden kontinuielichen
alkoholischen Gärung.
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Die Einleitung einer kontinukerlichen alkoholischen Gärung erfolgt
im allgemeinen mit einer Anstellhefe, die nach bekannten diskontinuiuerlichen Verfahren
gezüchtet wurde. Hierbei wird die Hefe stufenweise unter aeroben oder anaeroben
Bedingungen in Propagationsgefäßen #orvermehrt. Es wurde bereits vorgeschlagen,
die Vorvermehung kontinuierlich in einer einzigen aeroben Züchtungsstufe unter intensiver
Belüftung bis zu einer Hefekonzentration von 500 : 106 Zellen/ml durchzuführen.
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Die diskontinuierlichen Züchtungsverfahren bedürfen einer ständigen
zeitraubenden Überwachung durch geschultes Fachpersonal. Die bekannten Vorteile
kontinuierlicher mikrobieller Prozesse können nicht zur Anwendung gelangen, insbesondere
ist eine Automatisierung der Verfahrensführung nicht möglich.
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Das einstufige kontinuierliche aerobe Züchtungsverfahren ist mit dem
Mangel behaftet, daß die Hefe trotz aus#eichender Versorgung mit Nährstoffen allmählich
morphologischen und physiologischen Veränderungen unterliegt und deg#neriert.
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Die normalen runden bis ovalen Zellen der Saccharomyces cerevisiae
erhalten eine langgestreckte Norm. Ihre Gäraktivität, geht merklich zurück, so daß
ihre weitere technische Anwendbarkeit schließlich unmöglich wird.
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Der Zweck der Erfindung gestellt in der Beseitigung der geschilderten
Mängel bei der kontinuierlichen Hefezüchtung in Gärungsbetrieben, insbesondere in
Brennereien.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prozeß der kontinuierlichen
Hefezüchtung so zu gestalten, daß die geerntete Hefe eine konstante Gäraktivität
aufweist.
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Das anzuwendende Verfahren soll weitgehend automatisierbar sein und
eine ständige Überwachung erübrigen.
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Erfindungsgemäß wird das erste Züchtungsgefäß einer zwei- oder mehrstufigen
Propagationsanlage mit steriler Nährlösung aus teilebttreberter, verdünnter, mit
ausreichenden Nährstoffen versetzter und mit Schwefelsäure angesäuerter Maische
befüllt. Zur Erzielung einer höheren
Alkoholausbeute durch Einsparung
von Zucker zur Hefeernährung kann in Brennereibetrieben ein Teil der Maische durch
esiebte Schlempe ersetzt werden.
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Nachdem die Nährlösung mit Reinzuchthefe beimpft ist, beginnt unter
ständiger Belüftung die Vermehrung der Hefe. Ist die gewünschte Zellkonzentration
erreicht, beginnt der kontinuierliche Zulauf der Nährlösung.
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Gleichzeitig wird der Ablauf geöffnet. Ein Teilstrom des Ablaufes
wird einem als Rührwerksbehälter ausgebildeten zweiten Züchtungsgefäß oder mehreren
solchen zugeführt. In dieses Gefäß oder mehrere dIeser Gefäße, die nicht belüftet
werden, tritt gleichzeitig ununterbrochen konzentrierte Maische ein, deren Extraktgehalt
so hoch ist wie derjeniÖe in der Maische, die mit der erfindungsgemäß zu züchtenden
Hefe vergoren werden soll.
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Der Ablauf aus den zweiten Züchtungsgefäß oder aus mehreren weiteren
Gefäßen wird Dleichfalls in zwei Teilströme aufgeteilt, von denen der eine in das
erste Züchtungsgefäß zurückgeführt wird. Die Menge der Rückführung in der Zeiteinheit,
die Geschwindigkeiten der Zuläuft und der Füllstand der Gefäße werden dabei so aufeinander
abgestimmt, daß die Komzentration der Hefezellen in jedem Züchtungsgefäß konstant
bleibt.
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Bei der Umste#erung des Enzymsystems der Hefezellen von aeroben Wachstumsbedingungen
im ersten Gefäß auf anaerobe Kulturbedingungen werden teilweise degenerierte Hefezellen
im zweiten Gefäß oder in weiteren Gefäßen der zwei- oder mehrstufigen Propagationsanlage
#ieder regeneriert.
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Durch die Rückführung gelangen somit stets intakte, kräftige Zellen
in das erste Gefäß. Unter diesen Bedingungen stabilisiert sich das System. lni Ablauf
erscheinen auch nach tagelanger ununterbrochener Arbeit überwiegend gäraktive flefezellen.Duroh
die stets gleichbleibenden Züchtungsbedingungen in allen Stufen kann die Prozeßführung
weitgehend automatisiert werden.
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Ausführungsbeispiel: Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs
beispiel erläutert werden.
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Von einem kontinuierlich anfallenden Maischestrom mit etwa 17 bis
19 °Balling wird ein Teilmaischestrom mit einer Durchflußmenge von 30 bis 50 2/h
abgezweigt, in einem Durchlaufsterilisator keimfrei gemacht, mit Wasser und/oder
gesiebter, sterilisierter Schiempe auf eine Konzentration von 8 bis 10 °Balling
verdünt und mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3,9 eingestellt.
Diesem
Maischeteilstrom wird je nach seiner Zusammensetzung Ammoniumsulfatlösung in einer
solchen Menge zudosiert, daß die später in diesem Medium zue züchtende HeSe einen
Rohproteingehalt von 53 bis 55 % der Grockensubstanz aufweist.
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Der Teilmaischestrom, dessen Durchflußmenge sich durch die erfolgte
Verdünnung auf 60 bis 100 l/h erhöht hat, wird auf eine Anstelltemperatur von t7
bis 230 a gekühlt und als Zulauf 1 in ein Hefezüchtungsgefäß A geführt.
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Das Hefezüchtungsgefäß A, das beispielsweise ein Fassungsvermögen
von 800 1 besitzt, ist bis zum Ablauf bei einem Füllstand von etwa 500 1 mit Maische
befüllt,in der untere Belüftung Hefe bis zu einer Konzentration von 350 . 106 Zellen
/ml vorvermehrt wurde. Das efäß A ist mit einer Strahlrohrbelüftung versehen, der
durch die Zuleitung 2 sterile LuSt in einer Menge von 20 bis 60 m³/h zugeführt wird.
Der sofort einsetzende Ablauf 3 kann in die beiden Teilabläufe 4 und 5 aufgetrennt
werden. Während der Teilablauf 5 mit einer Menge von 30 bis 100 l/h den ersten Bottichen
einer Gärbatterie zugeführt wird, fließt der Teilablauf 4 mit einer Menge von 50
bis 100 l/h einem zweiten Hefezüchtungsgefäß B kontinuierlich zu.
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Im angeführten Beispiel soll das Gefäß B ein Fassungsvermögen von
etwa 1000 1 aufweisen. Es ist mit einem
Rührwerk ausgestattet. Diesem
Gefäß N fließt gleichzeitig als Zulauf 6 ein weiterer, unverdünnter Teilstrom der
Hauptmaische mit einer Durchflußmenge von 50 bis 60 1th zu. ist das Gefäß B bis
zum überlauf bei einem Füllstand von 700 bis 800 1 mit Maische aus den Leitungen
4 uiid 6 angefüllt, beginnt der Austrag durch den Ablauf 7 uft einer Menge von 100
bis 160 l/h.
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Ein Teilstrom aus dem Ablauf 7 wird in einer Menge von 50 bis 100
l/h mit einer Dosierpumpe C als Rückführung 8 in das Gefäß A zurückgepumpt, Der
restliche Teilstrom aus dem Ablauf 7 wird mit dem Ablauf 5 vereinigt.
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Anstelle des der Züchtungsstufe II dienenden Gefäßes B können auch
mehrere Gefäße hintereinender geschaltet werden. Der LulaLLf 6 fließt dann in das
erste zugeschaltete Gefäß oder wird auf mehrere weitere Gefäße aufgeteilt.
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Alle Abläufe fließen in das nächstfolgende Gefäß oder werden aufddie
die nächstfolgenden Gefäße ### den Gesamtablauf 5 aufgeteilt. Aus dem letzten Gefäß
oder mehreren der letzten Gefäße erfolgt die Rückführung in das Gefäß A.