DE2116292A1

DE2116292A1 - Yeast culture - in nutrient media diluted to reduce sugar content

Info

Publication number: DE2116292A1
Application number: DE19712116292
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Chem.Dr. 6800 Mannheim Holle
Original assignee: Papierwerke Waldhof-Aschaffenburg AG., 8000 München
Priority date: 1971-04-02
Filing date: 1971-04-02
Publication date: 1972-10-12

Abstract

Yeast, for nutrient and feed yeast, is cultured with use of highly conc. nutrient media in which sugar content is adjusted to optimum value (1.8-3%) by adding a sugar-deficient or sugar-free aq. diluent soln. having a solids percentage not below that in nutrient soln. Pref. diluent soln. is a yeast-free residual liquid from distn. of alcoholic liquors, of from yeast prodn. or from alcohol fermentation esp. from pine-wood waste liquors.

Description

Verfahren zur Züchtung von Nähr-und Butterhefe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Züchtung von Hefe unter Verwendung von hochkonzentrierten Nährmedien, welche mit wässrigen Lösungen verdünnt werden. Process for the cultivation of nutritional yeast and butter yeast The invention relates to a method for growing yeast using highly concentrated nutrient media, which are diluted with aqueous solutions.

Für die Züchtung von Nähr- und Futterhefe werden Zuckerlösungen aus Melasse, Hydrolysaten von Holz, Stroh usw., Sulfitablaugen der Zellstoffherstellung, Brennereischlempen oder Kohlenwasserstoffe aus Brdgas oder Erdöl eingesetzt.For the cultivation of nutritional yeast and fodder yeast, sugar solutions are made Molasses, hydrolysates of wood, straw, etc., sulphite waste liquors from pulp production, Distillery mash or hydrocarbons from combustion gas or petroleum are used.

Es hat sich eingebürgert, daß die Sulfitablauge von Taubhölzern, welche hauptsächlich Pentosen enthalten, zur Herstellung von Nähr- und Futterhefen verwendet werden, wohingegen die Sulfitablaugen von Nadelhölzern, welche vorwiegend Hexose enthalten, zur Herstellung von Alkohol eingesetzt werden. Bei der Hefeerzeugung aus Zellstoffablauge wird vorwiegend Candida utilis (früher als Torulopsis utilis bezeichnet) eingesetzt. Daneben werden aber auch Candida tropicalis oder Mischungen der beiden Arten verwendet.It has become common that the sulphite waste liquor from deadwood, which mainly containing pentoses, used in the production of nutritional and fodder yeast whereas the sulphite waste liquors from conifers, which are predominantly hexose contain, are used for the production of alcohol. In yeast production cellulose waste liquor mainly turns into Candida utilis (earlier than Torulopsis utilis) is used. In addition, however, Candida tropicalis are also found or mixtures of the two types are used.

Die günstigsten Bedingungen für die Vermehrung der Hefezellen in kontinuierlich arbeitenaen Hefebütten, liegen bei einer Zuckerkonzentration von 1,8 - 3 # in der zulaufenden kürze vor. (vergl. G. Butschek,"Dle Hefen", Band II, Seite 631). Nach dem gleichen Autor tritt eine Ausbeuteminderung ein, wenn die Substrate höhere Zucker- und höhere Gesamttrockengehalte (Nährstoffe und nichtassimilierbare Bestandteile) besitzen0 Zum Beispiel wird bei Zellstoffablaugen die Hefevermehrung bei Nährstoffkonzentrationen über 4,5 ; Zucker vollständig gehemmt. Dies wird auf die Zuckerironzen tration selbst und auf Hefehemmstoffe in der Ablauge zurückgeführt.The most favorable conditions for the proliferation of yeast cells in continuous working yeast chests are at a sugar concentration of 1.8 - 3 # in the approaching shortly before. (See G. Butschek, "Dle Hefen", Volume II, page 631). To According to the same author, a decrease in yield occurs if the substrates contain higher sugar and higher total dryness (nutrients and non-assimilable components) 0 For example, in the case of pulp waste liquor, yeast will multiply at nutrient concentrations over 4.5; Sugar completely inhibited. This is due to the sugar concentration itself and traced back to yeast inhibitors in the waste liquor.

Üblicherweise wird bei der Herstellung von Hefe aus Sulfitablauge so vorgegangen, daß zuerst die Waschwasser des Zellstoffs mit der Lauge selbst gemischt werden, worauf die verdünnte Lösung der kontinuierlichen Verhefung zugeführt wird. Ist ein Zuckerüberfluß vorhanden, d.h. ist mehr Zucker vorhanden als in der vorhandenen Anlage verheft werden kann, wird die Bütte nicht mit der höchstmöglichen Ausbeute (bezogen auf Zucker) sondern mit der höchstmöglichen Stundenleistung gefahren. Dabei wird entweder der Zucker nicht vollständig umgesetzt, d.h. es bleibt ein relativ hoher Restgehalt an Kohlehydraten übrig oder die Nährlösung wird auf Zuckerkonzentrationen von 1,8 - 3 % Zucker mit Wasser verdünnt. Bei Betrachtung der Wirtschaftlichkeit bei der Hefeproduktion aus Zellstoffablaugen spielt die Zuckerausbeute nicht unbedingt die Hauptrolle, sondern die Leistung in kg/h, da die Erzeugungskosten je Zeiteinheit praktisch konstant sind.Usually in the production of yeast from sulphite waste liquor proceeded so that first the wash water of the pulp mixed with the liquor itself are, whereupon the dilute solution is fed to the continuous bonding. If there is an excess of sugar, i.e. there is more sugar than in the existing one Plant can be stapled, the vat will not produce the highest possible yield (based on sugar) but with the highest possible hourly output. Included either the sugar is not completely converted, i.e. it remains a relative high residual carbohydrate content or the nutrient solution is based on sugar concentrations 1.8-3% sugar diluted with water. When considering the profitability In the case of yeast production from pulp waste liquor, the sugar yield does not necessarily play a role the main role, but the Output in kg / h as the generation costs are practically constant per unit of time.

Wenn die Wasserreinhaltung und/oder die Rückgewinnung der für den Holzaufschluß benötigten Chemikalien nicht berücksichtigt werden muß, ist es am einfachsten, die Ablauge mit Wasser vor oder In der Hefebütte zu verdünnen, wodurch die stündliche Leistung bis zu einem Haximalwert gesteigert werden kann. Dies ist jedoch praktisch heute nicht mehr möglich, da einerseits erhebliche Anstrengungen zur Wasserreinhaltung gemacht werden müssen und andererseits die Rückgewinnung der für den Holzaufschluß benötigten Chemikalien ein Kostenfaktor darstellt. Die Verdünnung mit Wasser kann also nicht durchgeführt werden, weshalb eine Verminderung der Leistung in Kauf genommen werden muß. Durch die Erhöhung der Verweilzeiten kann die Minderproduktion wieder ausgeglichen werden.If the water pollution control and / or the recovery of the The chemicals required for wood digestion do not have to be taken into account, it is on easiest to dilute the waste liquor with water before or in the yeast vat, thereby the hourly output can be increased up to a maximum value. This is but practically no longer possible today, because on the one hand considerable efforts must be made to keep water clean and on the other hand, the recovery of the chemicals required for wood digestion represent a cost factor. The dilution so cannot be carried out with water, which is why the performance is reduced must be accepted. Increasing the dwell times can reduce production be balanced again.

Dies bedeutet aber, daß ein größerer Büttenraum geschaffen werden muß und daß dann entsprechend auch der spezifische Stromverbrauch für die Gewichtseinheit der erzeugten Hefe ansteigt.However, this means that a larger deckle room is created must and that then also the specific power consumption for the weight unit of the yeast produced increases.

Wenn man alle Parameter der Hefeerzeugung konstant hält und nur die zonzentration an RS (Reduzierende Substanz nach Fehling oder Bertrand) ändert, erhält man z.n. folgendes Ergebnis: RS-Konzentration Ph-Wert in kg Hofe/h Verweilzeit in Zulauf der Bütte in stunden 26,6 %o 5,1 128 3,2 42,2 wo 5,1 107 7,0 Bei Erhöhung der Zuckerkonzentration von 26,6 %o auf 42,2 %o nuß man bei gleichem pH-Wert und sonst gleichen Wachstumsbedingungen (Luftmenge, Emulsionsgewicht, Nährstoffgabe usw.), die Verweilzeit verdoppeln.If you keep all parameters of yeast production constant and only those zonzentration at RS (reducing substance according to Fehling or Bertrand) changes one z.n. following result: RS concentration Ph value in kg Hofe / h residence time in Inflow of the vat in hours 26.6% o 5.1 128 3.2 42.2 where 5.1 107 7.0 when increasing the sugar concentration from 26.6% o to 42.2% o is necessary with the same pH value and otherwise the same growth conditions (air volume, emulsion weight, Nutrient delivery etc.), double the dwell time.

Aber auch dann erhält man noch nicht die gleiche Hefemenge in der Stunde wie bei der niedrigen Konzentration.But even then you still don't get the same amount of yeast in the Hour as with the low concentration.

Um die gleiche Menge zu erhalten, müßte man die Verweilzeit nochmals erhöhen.To get the same amount, you would have to repeat the residence time raise.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß durch die Verdünnung der Zuckerkonzentration ohne gleichzeitige Verdünnung der Trockensubstanz eine bessere Verhefung, d.h. eine kürzere Verweilzeit erhalten wird.It has now surprisingly been found that by diluting the sugar concentration without simultaneous dilution of the dry matter, better yeasting, i.e. a shorter residence time is obtained.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Zuckergehalt der Nährlösung durch Zugabe einer zuckerarmen bzw. zuckerfreien Verdünnungslösung-, deren Gehalt an Trockensubstanz nicht wesentlich kleiner ist als in der Nährlösung, auf den optimalen Wert eingestellt wird.This is achieved by reducing the sugar content of the nutrient solution Addition of a low-sugar or sugar-free diluting solution - its dry matter content is not significantly smaller than in the nutrient solution, set to the optimal value will.

Zweckmäßig wird als Verdünnungslösung eine hefefreie Schlempe verwendet.A yeast-free vinasse is expediently used as the diluting solution.

Es ist also nicht so, wie früher angenommen, daß in der konzentrierten Lauge wachstumshemmende Faktoren enthalten sind. Auch der Gehalt an organischer und anorganis-cher Trockensubstanz spielt beim Verhefungsprozess keine Rolle, sondern nur die Xonzentration an Zucker, bzw. an verhefbarem Material ist für die Verhefungsgeschwindigkeit verantwortlich. In denåenigen Fällen, wo neben einer Hefefabrik auch eine Spritbrennerei betrieben wird, kann man neben bzw. anstatt der Hefeschlempe auch Spritschlempe zum Verdünnen verwenden. Ob diese Spritschlempe von einer vergorenen und abdestillierten Sulfitablauge, Klasse, einem anderen landwirtschaftlichen Produkt, oder aus Hydrolysaten stammt, ist gleichgültig.So it is not as previously assumed that in the concentrated Lye contain growth-inhibiting factors. Also the content of organic and inorganic dry matter plays no role in the fermentation process, but rather only the concentration of sugar, or of the material that can be hacked, is responsible for the rate of fermentation responsible. In those cases where there is a yeast factory as well as a fuel distillery is operated, you can also use Spritschlempe in addition to or instead of the yeast liquor use for thinning. Whether this fuel pulp from a fermented and distilled one Sulphite waste liquor, grade, another agricultural product, or from hydrolysates originates is indifferent.

Diese Methode hat keine Ähnlichkeit mit den früher vorgeschlagenen, bei denen ein Teilstrom des zuckerarmen verheften Substratessamt der darin enthaltenen Hefe in die Bütte zurückgeführt wurde. (Scholler und Seidel, Rieche, Butschek und Hilgetag). Durch diese Rückführung mit der Hefe wollte man die Hefekonzentration erhöhen. Diese älteren Methoden haben sich gerade wegen der dabei auftretenden Verluste an Hefe nicht durchgesetzt.This method bears no resemblance to those previously proposed, where a partial flow of the low-sugar stitched substrate velvet the yeast it contained was returned to the vat. (Scholler and Seidel, Rieche, Butschek and Hilgetag). One wanted through this return with the yeast increase the yeast concentration. These older methods have proven themselves precisely because of the the resulting yeast losses were not enforced.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich hiervon dadurch, daß die hohe Zuckerkonzentration in dem Nährmedium durch Zusatz hefefreier Schlempe verdünnt wird. Die Menge an rückgeführt er Schlempe richtet sich nach der Ausgangskonzentration an RS in der unverdünnten Lauge (Urlauge) und dem für den Zulauf in die Bütte angestrebten Zuckerwert.The method according to the invention differs from this in that that the high sugar concentration in the nutrient medium by adding yeast-free vinasse is diluted. The amount of stillage returned depends on the initial concentration of RS in the undiluted liquor (primordial liquor) and the one aimed at for the inflow into the vat Sugar value.

Beispiel 1 In einer Hefebütte wurde über einen Zeitraum von 10 Tagen kontinuierlich Urlauge aus einer Sulfitzellstoffkochung verheft. Die Daten für die Urlauge waren: Be 10,40 Gesamt-Trockensubstanz 17,0 Cj/ RS-Konzentration 44,4%o In der Bütte, die 200 m3 Emulsion fassen kann, wurden im Durchschnitt der 10 Tage folgende Werte erhalten: Verarbeitete Urlauge 7,9 m3/h Eingesetzte RS 350,0 kg/h Erzeugte Hefemenge (Tr.S.)102,0 kg/h Ausbeute auf RS 29,1 % pH - Wert in der Bütte 5,0 - 5,2 Verweilzeit 7,8 h Füllung (entschäumt) 61,8 m3 Beispiel 2 In der gleichen Hefebütte wurden ebenfalls über einen Zeitraum von 10 Tagen kontinuierlich Urlauge, mit Wasser verdünnt, verheft.Example 1 In a yeast vat was over a period of 10 days continuous original liquor from a sulphite pulp boiling process. The data for the Original liquor were: Be 10.40 total dry matter 17.0 Cj / RS concentration 44.4% o In the vat, which can hold 200 m3 of emulsion, an average of 10 days The following values are obtained: Processed original liquor 7.9 m3 / h RS used 350.0 kg / h Yeast amount produced (Tr.S.) 102.0 kg / h yield to RS 29.1% pH value in the vat 5.0 - 5.2 dwell time 7.8 h filling (defoamed) 61.8 m3 example 2 In the same yeast vat were also continuous over a period of 10 days Urlauge, diluted with water, evaporated.

Die Daten der Urlauge waren die gleichen wie bei Beispiel 1.The data of the original liquor were the same as in Example 1.

Die Konzentrationen und Nengen stellten sich wie folgt ein: Verarbeitete Urlauge 7,9 m3/h Wasserzusatz 5,6 m3/h Eingesetzte ES 350,0 kg/h RS-Konzentration der kontinui-erlich in die Bütte laufenden Mischung 25,9%o Erzeugte Hefemenge (Tr.Subst.) 129,0 kg/h Ausbeute auf ES 36,8 % pH - Wert in der Bütte 5.0-5.2 Verweilzeit 3,2 h Füllung (entschäumt) 43,) m3 Diese Verdünnung mit Wasser hat bei gleicher Belastung an Urlauge eine um 26 % höhere Produktion und eine um den gleichen Betrag bessere Zuckerausnutzung gebracht.The concentrations and levels adjusted as follows: Processed Primary liquor 7.9 m3 / h Addition of water 5.6 m3 / h Used ES 350.0 kg / h RS concentration of the mixture running continuously into the vat 25.9% o Amount of yeast produced (dry substance) 129.0 kg / h yield to ES 36.8% pH value in the vat 5.0-5.2 residence time 3.2 h filling (defoamed) 43,) m3 This dilution with water has the same load In Urlauge a 26% higher production and a better one by the same amount Brought sugar utilization.

Beispiel 3 In der gleichen nefebütte wie bei den Beispielen 1 und 2 wurde Urlauge mit der eigenen Schlempe verdünnt, verheft. Die Daten der Urlauge waren die gleichen wie bei Beispiel 1 und 2.Example 3 In the same nefebütte as in Examples 1 and 2 Urlauge was diluted with its own vinasse and poured. The data of the original liquor were the same as in Example 1 and 2.

Die Konzentration und Mengen waren: Verarbeitete Urlauge 7,9 m3/h Schlempe 5,0 m3/h Eingesetzte ES aus Schlempe 47,0 kg/h Eingesetzte RS aus Urlauge 350,0 kg/h Gesamte RS-Menge 397,0 kg/h RS-Konzentration der kontinuierlich in die Bütte laufenden Nischung 30,8 %o Erzeugte Hefemenge (Tr.S.) 146,0 kg/h Ausbeute auf RS (Urlauge) 42,4 % Ausbeute auf RS (gesamt) 37,4 % pH in der Bütte 5,0 - 5,2 Verweilzeit 3,2 h Füllung (entschäumt) 41,3 Durch die Verdünnung mit der eigenen Buchenschlempe konnten Produktion und Ausbeute um 44 % gegenüber der Urlauge erhöht werden.The concentration and quantities were: Processed original liquor 7.9 m3 / h Stillage 5.0 m3 / h Used ES from stillage 47.0 kg / h Used RS from primordial liquor 350.0 kg / h Total RS amount 397.0 kg / h RS concentration of the continuously in the Bütte running mixture 30.8% o Yeast amount produced (Tr.S.) 146.0 kg / h yield on RS (original liquor) 42.4% yield on RS (total) 37.4% pH in the vat 5.0-5.2 Dwell time 3.2 h Filling (defoamed) 41.3 By diluting with your own Beech liquor increased production and yield by 44% compared to the original liquor will.

Beispiel 4 In der gleichen Hefebütte wie bei den Beispielen 1 bis 3 wurde Urlauge unter Zusatz von hefefreier Fichtenschlempe aus der Spritfabrik verheft.Example 4 In the same yeast vat as in Examples 1 to 3 became original liquor with the addition of yeast-free spruce liquor from the fuel factory hapless.

Verarbeitete Urlauge 7,0 m3/h Fichtenschlempe 5,0 m³/h Eingesetzte RS (aus Urlauge) 311,0 kg/h Eingesetzte RS (aus Schlempe, 8 %o) 40,0 kg/h Gesamte RS-Menge 351,0 kg/h RS-Konzentration der kontinuierlich in die Bütte laufenden nischung 29,2 %o Erzeugte Hefemenge (Tr.S.) 150,0 kg/h Ausbeute auf RS (Urlauge) 46,4 % Ausbeute auf ES (gesamt) 40,3 % pH in der Bütte 5,3 Verweilzeit 4,2 h Füllung (entschäumt) 52,4 m3 Der Vorteil bei Verwendung von Fichtenlempe liegt dann, daß eine heller gefärbte Hefe als bei Verwendung von hefeeigener Buchenschlempe erhalten wird. Processed original liquor 7.0 m3 / h spruce liquor 5.0 m³ / h used RS (from primordial liquor) 311.0 kg / h RS used (from stillage, 8% o) 40.0 kg / h total RS amount 351.0 kg / h RS concentration of the mixture running continuously into the vat 29.2% o Yeast amount produced (Tr.S.) 150.0 kg / h yield on RS (original liquor) 46.4% yield on ES (total) 40.3% pH in the vat 5.3 residence time 4.2 h filling (defoamed) 52.4 m3 The advantage of using spruce lemp is that a lighter colored yeast than when using yeast's own beech pulp will.

Claims

1. Method of growing yeast using highly concentrated Nutrient media which are diluted with aqueous solutions, characterized in that the sugar content of the nutrient solution by adding a low-sugar or sugar-free one Dilution solution, the dry matter content of which is not significantly smaller, than in the nutrient solution, is adjusted to the optimal value.

2. The method according to claim 1, characterized in that a yeast-free Stillage is used as a diluting solution.

3. The method according to claim 2, characterized by the use the yeast-free stillage from the heap.

4. The method of claim 2 marked by use a yeast-free stillage from alcohol fermentation.

5. The method according to claim 4, characterized by the use a stillage from alcohol fermentation of spruce liquor.