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Verfahren zur Herstellung aktiver Trockenhete Die Erfindung betrifft
die Herstellung aktiver Trockenhefe mittels Vakuumtrocknung bei schrittweise fallender
Außentemperatur. Weiterhin betrifft die Erfindung aktive Trockenhefe mit instantloslicher
Schaumstruktur und deren Herstellung. Derartige Hefepräparate können für Back- und
Brauzwecke, aber auch beim Angären von Weinmost Verwendung finden.
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Aktive Trockenhefe, insbesondere getrocknete Backhefe (Saccharomyces
cerevisiae) mit einem Trockensubstanzgehalt von üblicherweise 90 bis 95 % hat gegenüber
frischer Hefe (z.B. Preßhefe) den Vorteil, auch bei höheren Temperaturen z.B. in
tropischen Ländern, über Monate hinweg haltbar sowie mit geringerem Aufwand transportierbar
zu sein. Die bisher wirtschaftlich angewandten Verfahren zur Herstellung von Trockenhefe
lassen sich in der Hauptsache einteilen in Rotationstrommeltrocknung, Laufbandtrocknung,
Sprühtrocknung und Fließbetttrocknung bzw. Wirbelschichttrocknung (vgl. D.H. Greup:
Aktive Trockenbackhefe. - Getreide Mehl Brot 28, 259-263 (1974)).
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Von den bekannten Arbeitsweisen führt die neuerdings bevorzugte Fließbetttrocknung
mit sehr fein extrudierten Hefesträngen und kurzen Trocknungszeiten (vgl. DT-OS
19 56 146) zu relativ befriedigenden Ergebnissen hinsichtlich der Aktivitätserhaltung
der eingesetzten Backhefe. Ein schwerwiegender Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch,
daß das erforderliche Extrudieren von sehr feinen Hefesträngen mit erheblichem Kraftaufwand
verbunden ist. Der hohe zum Extrudieren erforderliche Druck führt häufig zu unerwünschter
Erwärmung der Hefe, die bei der weiterhin verfahrensbedingten Sauerstoffgegenwart
zu schädlichen Oxidationen friert, so daß empfindlichere Hefearten (z.B. untergärige
Bierhefe der Artsaccharomycescarlsbergensis) mit diesem Verfahren nicht befriedigend
getrocknet werden können.
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Die entstehenden Trockenhefepartikel haben weiterhin den Nachteil,
nicht instantlöslich zu sein.
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Auch die Trocknung von Hefe unter Vakuum (Vakuumwalzentrocknung) wurde
bereits in der Literatur in Betracht gezogen. Nach der gängigen Meinung (vgl. Reiff
u.a.: Die Hefen, Bd. 2, S. 584, Verlag Carl Nürnberg (1963)) führt die Vakuumwalzentrocknung
zwar zur Erhaltung der Zymasewirkung, die getrocknete Hefe ist jedoch nicht mehr
vermehrungsfähig. In anderen Fällen (vgl. US-PS 2 894 842) wird Backhefe zur Entziehung
von Restwasser im Vakuum von 0,04 bis 0,005 mm Hg 20 bis 48 Stunden lang getrocknet.
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Dieses Verfahren hat neben dem enormen Zeitaufwand den Nachteil, eine
Vortrocknung zu benötigen. Außerdem erfordert dieses Verfahren ein flochvakuum von
unter 0,04 mm Hg, das im technischen Maßstab nur mit unverhältnismaßig hohem Aufwand
möglich ist.
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Es wurde nun jedoch gefunden, daß von den Hefearten Saccharornyces
cerevisiae und Saccharomyces carlsbergensis Trockenprodukte mit hoher Aktivität
und einer Vermehrungsfähigkeit von über 80 fio erhalten werden können, wenn die
Ausganfrshefe
als frische ieuchthefe mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 25 % im Vakuum
bei einem Druck von unter 50 mm Hg, vorzugsweise 1 bis 15 mm Hg in der Weise getrocknet
wird, daß die Temperatur des Hefegutes wShrend der Trocknungszeit im wesentlichen
konstant gehalten wird. Die Temperatur des Hefeguts liegt dabei im Bereich von 200
bis 600C, vorzugsweise 300 bis 500C während einer (relativ kurzen) Trocknungszeit
von 5 bis 90 Minuten.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Vakuumtrocknung in mehreren Heizzonen
bei fallenden Temperaturen. Die relativ feuchte Hefe wird beispielsweise zunächst
zu Hefefäden mit einem Durchmesser von 0,3 bis 1,0 mm extrudiert und dann durch
eine relativ heiße Zone von 400 bis 800C, die angetrocknete Hefe durch eine warme
Zone von 350 bis 65 0C und die fast trockene Hefe durch eine relativ kühle Zone
von 300 bis 55 0C unter Vakuum durchgeführt. Infolge der mit verschiedendem Feuchtegehalt
der Hefe unterschiedlich starken Verdunstung gelingt es durch die fortschreitende
Trocknung bei fallender Temperatur, die Temperatur des Gutes selbst wahrend der
gesamten Trocknung relativ konstant z.B. bei 300 bis 500C zu halten.
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Die plastisch verfqrmbare Feuchthefe wird erfindungsgemäß durch einen
Extruder mit Düsenweiten von 0,3 bis 1,0 mm direkt in einen Vakuumtrockner, z.B.
einen Vakuumbandtrocknet gedrückt. Durch das anliegende Vakuum wird dabei gleichzeitig
die Hefe in den Trockner gesaugt, so daß der normalerweise zum Extrudiert erforderliche
hohe Druck beträchtlich gemindert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der plastisch
verformbaren Feuchthefe noch ein osmotisch wirkendes Mittel zugesetzt. Dadurch wird
25 - 40 c,; Trockensubstanz enthaltende Hefe weiter entwässert und sie wird ohne
Wasserzusatz allein durch Abgabe von intrazellulärem
Wasser in den
extrazellulären Raum wieder fließfähig, so daß auf Druckanwendung beim Extrudieren
sowie die obengen. Düsenweite verzichtet werden kann. Das nunmehr extrazellulär
vorliegende wasser wird anschließend beim Trocknen leichter ab egeben als intrazelluläres
Wasser, das noch die Barrieren der Zellmembranen und der Zellwand zu überwinden
hat. Der Trocknur1 vorgang wird durch diese Maßnahme weiter abgekürzt.
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Besonders gute Wirkung als osmotisch wirksamer Zusatzstoff hat Malzextrakt,
insbesondere in getrockneter (z.B. sprühgeftrockneter Form. Entgegen den aus der
DT-OS 14 42 165 bekannten Befunden, daß vergärbare Saccharide als osmotisch wirksame
Zusatzstoffe zu Hefesuspensionen nicht in Frage kommen, wurde namlich festgestellt,
daß überraschenderweise keine Minderung der Aktivivi der Hefe nach dem Trocknen
eintritt, wenn die vergärbaren Saccharide nicht - wie in der DT-OS 14 42 165 vorgesehen
- ein? Hefesuspension, sondern einer mindestens 25 % Trockensubstanz enthaltenden
Hefe zugesetzt werden, wobei die im Extrazellularwasser gelösten Saccharide eine
so hohe Konzentration erhalten, daß vor der Trocknung keine Garung mehr stattfinden
kann.
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Je nach Trockensubstanzgehalt der Ausgangshefe kann die Zugabemenge
des Malzextraktes in relativ weiten Grenzen schwanken.
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Neben oder anstelle von Malzextrakt kommen auch andere osmotische
wirksame Stoffe wie z.B. Saccharose, Maltose, Maltodextrine, Glucosesirupe oder
andere Stärkehydrolyseprodukte z.B. Pentosen, Hexosen und die entsprechenden Zuckeralkohole
wie z.B. Sorbit, Mannit u.ä. infrage. Weiterhin können dem Gemisch gewünschtenfalls
an sich bekannte Quellstoffe, Emulgatoren, Lezithin oder Öle sowie andere übliche
Backmittelkomponenten zugesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können
vor der Trocknung pro 100 g Feuchthefe mit 25 bis 40 Trockensubstanzgehalt noch
mindestens 20 g eines Stoffes der ein Aufschäumen des viskosen tIefe-Zusatzstoffgemisches
beim Eintritt in das Vakuum bewirkt zugemischt werden. Als derartige Zusatzstoffe
kommen insbesondere wiederum Malzextrakt und/oder
Maltodextrine
in Betracht. Infolge des Aufschäumens bei der Vakuumtrocknung vergrößert sich bei
Zugabe dieser Stoffe die Oberfläche des Trocknungsgutes, was zu einer weiteren Beschleunigung
des Trocknungsvorganges führt. Das Produkt wird weiterhin in der schaumigen Konsistenz
durch die Trocknung fixiert und erhält dadurch instantlöslichen Charakter bei späterer
Wiederauflösung.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsfortn der Erfindung
wird der frischen Feuchthefe vor dem Trocknen enzymatisch aktiver Nalzextrakt zugesetzt,
der gleichzeitig als osmotisches Mittel und als Schäumungshilfsriittel dient. Das
so entstehende instantlösliche Produkt bietet überdies insbesondere bei der Anwendung
im Bäckereibetrieb besondere Vorteile, da auf diese Weise Malzenzyme und Hefe gleichzeitig
in einem Produkt vereinigt sind und überdies der sonst üblicherweise in Sirupform
vorliegende Malzextrakt auf diese Weise nahezu unbegrenzt haltbar wird. Gewünschtenfalls
können bei diesem Verfahren ebenfalls weitere Backhilfsmittel wie z.B. Lezithine,
Emulgatoren, Malzmehl, Quellstoffe oder mikrobielle und/oder pflanzliche Enzyme
zugesetzt werden.
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Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie
einzuschränken. Die in Klammern gesetzten Zahlenangaben in den einzelnen Beispielen
beziehen sich dabei auf Figursl.
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Beispiel 1 Frische, handelsübliche Backhefe (Preßhefe) mit einem Trockensubstanzgehalt
von 31 56 und einem Rohproteingehalt von 42 % in der Trockensubstanz wurde durch
einen Extruder (1) mit Düsen von 0,5 mm Durchmesser auf das teflonbeschichtete Band
(2) eines Vakuum-Bandtrockners gedflickt. Die entstandenen feinen Itefefäden wurden
von dem laufenden Band (2) zunächst über eine auf 80°C thermostatisch eingestellte
Heizfläche bzw. I4eiztasch-(6), dann über eine auf 600C thermostatisch eingestellte
Hezflache bzw. Heiztasche (7) und schließlich über eine auf 500C thermostatisch
eingestellte Heizfläche bzw. Heiztasche (8) geleitet. Gleichzeitig wurde das Gut
von oben mittels Infrarotstrahler
(3,4 und = ) so stark bestrahlt,
daß die Temperatur den zwischen Infrarotstrahlern und Band angebrachten Thermometern
(9,10 und 11) Temperaturen von 650C, 55°C und 500C anzeigten.Die Temperaturer im
Hefegut selbst lag infolge der dort stattfindenden Verdunstung niedriger, nämlich
bei 350 bis Lnwie durch versuchsweise angebrachte Thermoelemente festgestellt wurde.
Die Verweilzeit des Hefegutes auf dem Band (2) betrug 15 Minuten. Die getrockneten
Hefefäden fielen vom Band (2) iiber eine Vakuumschleuse in den Sammelbehälter (12).
Die Evakuierung des Bandtrockners erfolgte durch Anschluß (13) an eine Vakuumpumpe
auf 5 mm Hg.
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Beispiel 2 P'.s wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, jedoch mit der
Abänderung, daß die Hefe vor Eingabe in den Vakuumbandtrockner mit 7 g Saccharose
pro 100 g Feuchthefe vermischt wurde und mit der weiteren Abänderung, daß die entstehende
viskos fließende IIefepaste iiber verstellbare Düsen anstelle des in Beispiel 1
geschilderten Extruders (1) auf das Band (2) auffließen gelassen wurde. Die Aufbringungsmenge
wurde dabei so bemessen, daß auf das Band (2) eine ca. 0,5 bis 1 mm dicke Hefeschicht
entstand.
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Beispiel 3 Backhefe wie im Beispiel 1 wurde im Verhältnis 1:1 mit
sprühgetrocknetem Malzextrakt vermischt. Der entstandene viskose Brei wurde dann
über verstellbare Düsen anstatt über den in Beispiel 1 erwähnten Extruder (1) auf
das Band (2) in solcher Menge ausfließen gelassen, daß sich der Brei im Vakuum des
Trockners auf ca. 2 cm Höhe aufblähte. Im weiteren wurde wie in Beispiel 1 verfahren.
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Beispiel 4 Übliche Brauereihefe (Saccharomyces carlsbergensis Stamm
"Rh" der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin) wurde in einem handelsüblichen
belüfteten und geriihrten Fermenter nach folgendem Züchtungsschema im Zulaufverfahren
umgezüchtet:
Substrat: 10 l 12%ige Bierwürze; Hefe-Einsetzmenge:
1,2 kg Feuchthefe mit 27 % Trockensubstanz: pH-Wert: 5,0 (durch KOH-Titration geregelt);
Temperatur: 250C (thermostatisch geregelt); llassermenge bei Züchtungsbeginn: 20
1; Es wurden folgende Zulaufmengen kontinuierlich zudosiert: Züchtungszeit [h? Substratzulauf
[ml/h] 0-1 1180 1-2 1380 2-3 1580 3 - 4 1600 4- 5 1600 5-6 1400 6-7 1200 7 - 7,5
0 (Nachlüftung) Es resultierten 2,4 kg Feuchthefe mit 27 % Trockensubstanzgehalt
in 38 °, Rohprotein in der Trockensubstanz. Diese Hefe wurde in üblicher Weise mittels
Separation aus der Fermentationsbrühe abgetrennt und gewaschen. Die gewaschene Hefe
wurde sodann über eine Filternutsche trockengesaugt. Die 28 V Hefetrockensubstanz
enthaltende Erntehefe wurde sodann wie in Beispiel 1 getrocknet.
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Beispiel 5 Brauereihefe lt. Beispiel 4 wurde, wie in Beispiel 3 für
Backhefe dargestellt, mit Malzextrakt-Zugabe getrocknet.
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Beispiel 6 1 Teil Backhefe wie im Beispiel 1 wurde mit 3 Teilen 80
0,igem Malzsirup, der eine diastatische Kraft (DK nach Windisch u. Kolbach) von
DK = 300 aufwies, vermischt. Der entstandene viskose Brei wurde wie in Beispiel
3 getrocknet. Es wurde festgestellt, daß die diastatische Kraft durch den Trocknungsprozeß
nicht gemindert wurde.
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Beispiel 7 Frische, handelsübliche Backhefe (Preßhefe) mit einem Trockensubstanzgehalt
von 28,5 ,0 und einem Rohproteingehalt von 44,5 % wurde zu spagettiartigen Fäden
von 0,7 mm Durchmesser durch einen Extruder gedrückt. 2 kg der entstandenen spagettiartigen
Hefefäden wurde in einen Vakuum-Rotationsverdampfer mit 20 1-Kolbenvolumen eingefüllt
und zunächst 15 Minuten bei 800C, dann 20 Minuten bei 600C und schließlich 30 Minuten
bei 400C unter einem Vakuum von 2-4 mm Hg getrocknet. Der Trockensubstanzgehalt
der derart hergestellten Trockenhefe betrug 95,2 '.
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Ihre Gäraktivität betrug 172 ml C02/h.
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Beispiel 8 1 kg frische, handelsübliche Backhefe (Preßhefe) mit einem
Trockensubstanzgehalt von 28,8 % und einem Rohproteingehalt von 44,5 %, in der Trockensubstanz
wurde zunächst mit 1 kg sprühgetrocknetem Malzextrakt vermischt. Dann wurden weitere
1,5 kg sprühgetrocknetes Malzextrakt mit 300 ml Wasser zu einem Sirup verrührt und
mit obigem Hefe-;Ialzextraktbrei vereinigt. Das Gemisch enthielt also 1 kg Preßhefe
und 2,5 kg sprtihgetrocknetes Malzestrakt.
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Das Hefe-Malzextrakt-Gemisch wurde als viskoser Brei über verstellbare
Düsen in solcher menge auf das 3and (2) ausfließen lassen, daß sich der Brei in
auf 1,0 mm Hg eingestellten Vakuum des Trocliners auf ca. 3 cm H-he zu einem Schaum
aufblähte. Der entstandene Schaum wurde von dem laufenden Band (2) zunächst über
eine auf 85°C thermostatisch eingestellte Heizfläsche (6), dann über eine auf 600C
thermostatisch eingestellte Heizflnsche (7) und schließlich über eine auf 400C thermostatisch
eingestellte Heizfl sche (8) geleitet. Die oberhalb des Bandes angebrachten Thermometer
(9, 10 und 11) zeigten bei dieser Einstellung Temperaturen von 420C, 380C und 320C
an. Die Temperatur im Trocknungsgut selbst lag infolge der dort stattfindenden Verdunstung
niedriger, nämlich bei etwa 300C, wie durch versuchsweise eingebrachte Thermoelemente
festgestellt wurde. Die Verweilzeit des Trocknungsgutes auf dem Band (2) betrug
15 Minuten. Die getrockneten Hefefäden fielen vom Band (2) über eine Vakuumschleuse
in den Sammelbehälter (12). Die Evakuierung des Bandtrockners erfolgte durch Anschluß
(13) an eine Hochvakuumpumpe auf 0,1 mm Hg.
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Die Eigenschaften der gemaß den Beispielen 1 bis 8 hergestellten Trockenhefen
sind Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1
| Trockensubstanzgehalt [%] 31,0 94,3 93,0 95,2 28,0 94,7 95,1
95,0 95,2 96,2 |
| Vermehrungsfähige |
| Zellen [%] 98,9 93,7 93,5 94,8 98,5 85,6 89,4 95,1 |
| Gäraktivität [ml CO2/h] 181 173 176 180 174 156 168 178 172
172 |
Zur Ermittlung der in Tabelle 1 wiedergegebenen Analysenwerte
wurden folgende Methoden angewandt: Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes Ungefähr
2 g rlefe wurden im Wägeglas 5 Stunden bei 1050 C getrocknet. Aus den Gewichtsdifferenzen
wurde der Trockensubstanzgehalt in üblicher eise bestimmt.
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Bestimmung der Gäraktivitsit Es wurde eine genau 1,0 g Hefetrockensubstanz
enthaltende Hefe menge mit 5 ml auf 350C erwärmtem Leitungswasser suspendiert.
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Diese Hefesuspension wurde in 50 ml 12%ige ungehopfte Bierwüst von
25 0C gegeben und unter Umrühren (Magnetrührer) die innerhalb von 1 Stunde unter
Normaldruck und bei 25 0C gebildete C02-Menge gemessen.
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Bestimmung der vermehrungsfähigen Zellen Es wurde eine Hefesuspension
mit 100 bis 200 Zellen pro ml Leitungswasser hergestellt. Bei den Trockenhefen wurde
jeweils eine konzentriertere Vorsuspension hergestellt, bei der 0,5 g Trockenhefe
mit 2 ml Leitungswasser resuspendiert wurden, das zuvor auf 35°C erwärmt worden
war. Die genaue Zellenzahl der 100 bis 200 Zellen enthaltenden Suspension wurde
mittels einer ttblichen Thoma-Zählkammer ermittelt. Von der Hefesuspension wurden
sodann je 10 Drigalskiausstriche a 0,5 ml auf handelsüblichen Würzeagarplatten mit
pH-Wert 5;8 angelegt. Nach dreitägiger bebrütung bei 250C wurden die zu Kolonien
angewachsenen Hefezellen ausgezählt und zu der aufgegebenen Zellzahl in Relation
gesetzt.
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- Patentansprüche-