DE2917411A1 - METHOD FOR KEEPING THE YEAR CULTURE ACTIVE - Google Patents

METHOD FOR KEEPING THE YEAR CULTURE ACTIVE

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DE2917411A1
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Description

7 42oo Ofcerhausen 1, 26.04„19797 42oo Ofcerhausen 1, April 26, "1979

Anwc-Alcte: 10O0 Anwc-Alcte: 10O 0

PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION

Waagner-Biro Aktiengesellschaft Margaretenstraße 70, A-1051 Wien, ÖsterreichWaagner-Biro Aktiengesellschaft Margaretenstrasse 70, A-1051 Vienna, Austria

Verfahren zur Aktiverhaltung der HefekulturMethod for keeping the yeast culture active

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur · Aktiverhaltung der Hefekultur bei der kontinuierlichen Vergärung von zuckerhaltiger Maische zu Äthylalkohol, bei dem die gärende Maische in der Gärstufe in Bewegung gehalten wird und anschliessend die Hefe von der Maische abgeschieden und zumindest teilweise in die Gärstufe rückgeführt wird.The invention relates to a method and a device for keeping the yeast culture active during continuous fermentation from sugary mash to ethyl alcohol, in which the fermenting mash is kept in motion during the fermentation stage and then the yeast is separated from the mash and at least partially returned to the fermentation stage.

Es ist bekannt, daß Hefezellen, insbesondere der Gattung Saccharomyces, Zucker in Äthylalkohol und Kohlendioxid zerlegen. Dieser Prozeß ist als alkoholische Gärung bekannt, wobei entsprechend dem Zuckergehalt der Maische eine äthylalkoholhaltige Lösung mit etwa 7 Vol$ Alkohol gewonnen wird. Hiebei ist es von großer Wichtigkeit die Entwicklung von anderen Mikroorganismen außer Hefe, wie z.B. von Milchsäurebakterien, zu hemmen. Bei der normalen alkoholischen Gärung ist das Hefewachstum gering, sodaß die Gärzeit relativ lang ist. Bei nährstoffarmen Rohmaterialien, wie z.B. Sulfitablauge oder Zellulose-Hydrolysat, vergrößert sich die Gärzeit noch mehr. TJm diesen Nachteil zu beheben, wurde nach der Gärstufe zur Abscheidung der Hefe eine Zentrifuge geschaltat und dar abgeschiedene Heferahm zur Impfung der 'frischen Maische verwendet. Da die Hefezellen nur ein geringfügig höheres spezifisches Gewicht als Wasser aufweisen, benötigen die Zentrifugen eine hohe Drehzahl, sodaß ihr Betrieb teuer wird. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß mit der Rücklaufhefe auch Bakterien rückgeführt werden, die sich in der frischen Maische rasch vermehren, wodurch das Gärungsprodukt geschädigt wird. Um diesen Nachteil zu beheben, wurde der abfliessende Heferahm einer Behandlung mit Mineralsäuren unterzogen.It is known that yeast cells, especially of the genus Saccharomyces, sugar break down into ethyl alcohol and carbon dioxide. This process is known as alcoholic fermentation, with an ethyl alcohol-containing one corresponding to the sugar content of the mash Solution with about 7 vol $ alcohol is obtained. The development of other microorganisms is of great importance here except to inhibit yeast such as lactic acid bacteria. During normal alcoholic fermentation, yeast growth is low, so that the fermentation time is relatively long. In the case of nutrient-poor raw materials, such as sulphite waste liquor or cellulose hydrolyzate, enlarged the fermentation time even more. To remedy this disadvantage, a centrifuge was used after the fermentation stage to separate the yeast peeled and the separated yeast cream for inoculation of the 'fresh Mash used. Since the yeast cells only have a slightly higher specific weight than water, the centrifuges need it a high speed, so that their operation is expensive. Another disadvantage of this method is that with the Reverse yeast also recirculates bacteria that multiply rapidly in the fresh mash, thereby reducing the fermentation product is harmed. In order to remedy this disadvantage, the outflow Yeast cream subjected to a treatment with mineral acids.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Alkoholproduktion kontinuierlich zu gestalten und den Alkoholgehalt der gewonnenen lösung zu erhöhen, ohne daß unerwünschte Bakterien in die nährstoffreiche und alkoholarme Maische eingebracht werden.The invention has set itself the task of alcohol production to make it continuous and to increase the alcohol content of the solution obtained without causing undesirable bacteria are introduced into the nutrient-rich and low-alcohol mash.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere flockulierende Hefe verwendet wird, die nach erfolgter Gärung in einer Sedimentationsanlage kontinuierlich von derThe inventive method is characterized in that in particular flocculating yeast is used, which after Fermentation in a sedimentation plant continuously from the

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zumindest teilweise vergorenen Maische abgetrennt und in Rückführhefe und Hefeernte geteilt wird, daß die Rückführhefe im homogenisierten Zustand dosiert in die Gärstufe, insbesondere in die in Umwälzung begriffene gärende Maische, rückgeführt wird, daß die Gärstufe jeweils höchstens 150 $ der zur Vergärung der Maische notwendigen Hefe in der auferlegten Verweilzeit beinhaltet und daß die Verweilzeit in der Sedimentationsanlage höchstens die Hälfte jener beträgt, die in der Gärstufe Anwendung findet.at least partially fermented mash separated and put in return yeast and yeast harvest is divided so that the return yeast is dosed in the homogenized state in the fermentation stage, in particular in the fermenting mash, which is in the process of being circulated, is returned, so that the fermentation stage does not exceed $ 150 of the fermentation level Mash contains necessary yeast in the imposed residence time and that the residence time in the sedimentation system is at most the Half of that used in the fermentation stage.

Weitere erfindungsgemäße Verfahrens- und Einrichtungsmerkmale sind in den Unteransprüchen angeführt.Further inventive method and device features are listed in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den Figuren 1 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig.6 erläutert. Es zeigen:The method according to the invention is shown schematically and by way of example in FIGS. 1 to 5. The embodiment is explained with reference to FIG. Show it:

Fig.1 ein Verfahrensschema,1 shows a process scheme,

Fig.2 eine vereinfachte Gärstufe,Fig. 2 a simplified fermentation stage,

Fig.3 eine KonstruktionsVariante zu Fig.2, Fig.4 ein mehrstufiges Verfahrensschema ähnlich Fig.1, Fig.5 eine Konstruktionsvariante zu Fig.4 und Fig.6 die Apparateanordnung bei einer Versuchsanlage.Fig. 3 a construction variant of Fig. 2, FIG. 4 shows a multi-stage process scheme similar to FIG. 1, FIG. 5 shows a design variant of FIG. 4 and FIG. 6 shows the arrangement of the apparatus in a test facility.

In Fig.1 ist ein Verfahrensschema zur Herstellung einer äthylalkoholhältigen Lösung aus einer zuckerhaltigen Maische dargestellt. Die Maische wird in einer Gärstufe 1 vergoren und über die Leitung 9 in diese eingebracht. Die benötigte Luft wird über· die Leitung 8 dem Gärbehälter bzw. der Maische zugeführt. Zur Vermeidung der Verklumpung der Hefezellen ist eine Einrichtung 10, wie z.B. Rührwerk, vorgesehen, mit welcher die gärende Maische bewegt wird. Der Ablauf -1.1 aus der Gärstufe 1 erfolgt in einem Entgaser 12, der als einfacher Absetzbehälter oder auch Unterdruckentgaser ausgebildet ist, sodaß der eigentlichen Hefesedi— mentationsstufe 2 nur die entgaste, vergorene Maische zugeführt wird. Die Sedimentationsstufe 2 ist zweistufig ausgebildet, wobei aus der ersten Stufe, dem Sedimentor 5, die Leitung 3 zur Heferahmrückführung in die Gärstufe 1 führt. Für den Transport des Heferahms und zur Mengendosierung ist eine Pumpe 13 vorgesehen,In Fig.1 is a process scheme for producing an ethyl alcohol-containing Solution from a sugary mash shown. The mash is fermented in a fermentation stage 1 and over the line 9 introduced into this. The required air is supplied via the line 8 is fed to the fermentation tank or the mash. To prevent the yeast cells from clumping together, a device 10 is such as a stirrer, with which the fermenting mash is moved. The process -1.1 from fermentation stage 1 takes place in one Degasser 12, which is a simple settling tank or vacuum degasser is designed so that only the degassed, fermented mash is fed to the actual yeast sedimentation stage 2 will. The sedimentation stage 2 is designed in two stages, the line 3 for the yeast cream return from the first stage, the sedimentor 5 leads to fermentation stage 1. A pump 13 is provided for transporting the yeast cream and for dosing the quantity.

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in welcher der Heferahm homogenisiert wird. Die Druckleitung nach der Pumpe 13 kann direkt in die Gärstufe 1 oder auch in die Zuführungsleitung 9 für die frische Maische eingebunden werden. Aus dem Sedimentor 5 führt eine weitere Leitung 14 zu einem Sedimentor 51, der als Eindicker für den Heferahm der Hefeernte ausgebildet ist. Der eingedickte Heferahm wird in der Wascheinrichtung 15 von insbesondere alkoholischen Verunreinigungen gesäubert und im gereinigten Zustand weiteren Sedimentoren 6 zugeführt. Der Flüssigkeitsablauf 16 der Sedimentoren 5 und 5* enthält die zu gewinnende Alkohollösung und führt zu der nicht mehr dargestellten Destillationsanlage. Der aus der Hefeernte gewaschene Alkohol wird zum Ansatz der frischen Maische verwendet. Zur Hefeagglomeration sind in den Sedimentoren 5 und 51 Rührwerke 7 und 7* vorgesehen. Als Maische lassen sich alle zuckerhaltigen Lösungen, wie z.B. verdünnte Melasse, verwenden, wobei auch zellulosehaltige Abwässer oder Sulfitablauge herangezogen werden kann.in which the yeast cream is homogenized. The pressure line after the pump 13 can be integrated directly into the fermentation stage 1 or into the supply line 9 for the fresh mash. Another line 14 leads from the sedimentor 5 to a sedimentor 5 1 , which is designed as a thickener for the yeast cream of the yeast harvest. The thickened yeast cream is cleaned of especially alcoholic impurities in the washing device 15 and fed to further sedimentors 6 in the cleaned state. The liquid outlet 16 of the sedimentors 5 and 5 * contains the alcohol solution to be obtained and leads to the distillation plant, which is no longer shown. The alcohol washed from the yeast harvest is used to make the fresh mash. For yeast agglomeration, 1 agitators 7 and 7 * are provided in the sedimentors 5 and 5. All sugar-containing solutions, such as diluted molasses, can be used as mash, whereby cellulose-containing waste water or sulphite waste liquor can also be used.

In Pig.2 ist in vereinfachter Darstellungsweise eine Gärstufe 1 mit der ersten Stufe einer Sedimentationseinrichtung 2 dargestellt. Die Gärstufe 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 17 mit einem rohrförmigen Einbau 4, in welchem eine Zuführungsleitung 18 angeordnet ist. Am Boden des Behälters 17 ist eine Umwälzleitung 19 angeschlossen, durch welche eine praktisch gasfreie Maische über eine Pumpe 20 angesaugt wird, deren Druckleitung 21 in eine Düse 22 führt, an welche die Leitung 18 angeschlossen ist. Wird durch die Leitung 21 Flüssigkeit geführt, so entsteht im Bereich des engsten Querschnittes der Düse 22 ein Unterdruck, der zur Einsaugung von Gas, wie z.B. Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder auch Gärgas, herangezogen wird, sodaß die durch die Düse 22 strömende Maische das Gas in fein verteilter Bläschenform mit sich führt und in der Gärstufe am Austritt aus der Zuführungsleitung 18 mit dem Inhalt der Gärstufe mischt. Das in der Maische nicht lösbare Gas perlt nun innerhalb des rohrförmigen Einbaues 4 aus und bewirkt eine Aufwärtsströmung in diesem Bereich, die das Verklumpen der Hefe verhindert. Die Aufwärtsströmung bewirkt eine Abwärtsströmung im ringförmigen Außenraum 23, wodurch frische Maische dem rohrförmigenIn Pig. 2, a fermentation stage 1 is shown in a simplified manner shown with the first stage of a sedimentation device 2. The fermentation stage 1 consists essentially of a cylindrical Container 17 with a tubular installation 4 in which a feed line 18 is arranged. At the bottom of the container 17 is a circulation line 19 is connected through which a practically gas-free mash is sucked in via a pump 20, the pressure line of which 21 leads into a nozzle 22 to which the line 18 is connected is. If liquid is passed through the line 21, then in the area of the narrowest cross-section of the nozzle 22 a Negative pressure, which is used to suck in gas such as air, oxygen, oxygen-enriched air or fermentation gas is used, so that the mash flowing through the nozzle 22, the gas in finely distributed bubble shape with it and in the fermentation stage at the outlet from the supply line 18 mixes with the contents of the fermentation stage. The gas that cannot be dissolved in the mash now bubbles inside the tubular installation 4 and causes an upward flow in this area, which prevents the yeast from clumping. The upward flow causes a downward flow in the annular outer space 23, making fresh mash the tubular

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Einbau 4 zugeführt wird und sich eine UmIaufströmung entwickelt. Am oberen Ende des Behälters 17 ist ein kegelförmiger Einbau vorgesehen, dessen Außenraum 24 als Beruhigungszone ausgebildet ist, während der Innenraum 25 den Ausgasraum darstellt. In der Beruhigungszone kommt es zu einem ungestörten Hefewachstum und schließlich zur Flockenbildung, sodaß der Hefegehalt des Ablaufes der Gärstufe 1 vergrößert wird. Der Ablauf 11 führt in den Sedimentor 5, von dem die Leitung 3 für die Rückführung des Heferahms und die Leitung 14 für die Hefeernte abzweigt. Die Homogenisierung des rückgeführten Heferahms erfolgt mittels der Pumpe 13 bzw.20 und durch die intensive Strömung im Zuführungsrohr 18. Die Einleitung der frischen Maische erfolgt entweder in die Umwälzleitung 19 oder im Anschlußbereich der Umwälzleitung 19 an den Behälter 17 in der Nähe der Austrittsöffnung der Leitung 18.Installation 4 is fed and an upstream flow develops. At the upper end of the container 17, a conical installation is provided, the outer space 24 of which is designed as a calming zone is, while the interior 25 represents the exhaust space. In the calming zone there is undisturbed yeast growth and finally to the formation of flakes, so that the yeast content of the fermentation stage 1 is increased. The drain 11 leads into the sedimentor 5, from which the line 3 branches off for the return of the yeast cream and the line 14 for the yeast harvest. The homogenization of the returned yeast cream takes place by means of the pump 13 or 20 and through the intensive flow in the feed pipe 18. The introduction the fresh mash is either fed into the circulation line 19 or in the connection area of the circulation line 19 to the container 17 in the vicinity of the outlet opening of the line 18.

In Pig.3 ist eine weitere Ausgestaltung einer Gärstufe 1 dargestellt, bei welcher die für die beschleunigte Gärung notwendige Luft in der Nähe des Bodens des Behälters 17 innerhalb des rohrförmigen Einbaues 4 eingeblasen wird, sodaß auch hier sich die in Fig.2 beschriebene Strömung einstellt. Zum Unterschied zu Fig.2 wird der rückgeführte Heferahm über die Leitung 3 mittels der Pumpe 13 direkt in homogenisierter Form in den Behälter 17 der Gärstufe 1 eingebracht. Die Abluft wird gemäß Pfeil 26 abgeführt.Pig. 3 shows another embodiment of a fermentation stage 1, in which the air necessary for accelerated fermentation near the bottom of the container 17 inside the tubular Built-in 4 is blown in, so that the flow described in Fig. 2 also occurs here. In contrast to Fig. 2 is the returned yeast cream via the line 3 by means of the pump 13 directly in homogenized form in the container 17 of the Fermentation stage 1 introduced. The exhaust air is discharged according to arrow 26.

Bei den Ausführungen gemäß den Figuren 2 und 3 weisen die einzelnen Sedimentoren 5 und 5' ein bedeutend geringeres Volumen als die Gärstufe 1 auf, sodaß auch bei einer mehrstufigen Sedimentationsanlage höchstens ein Volumsverhältnis von 1:1 erreicht wird. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber bekannten Ausführungen von Hefeabtrenneinrichtungen, da bei diesen das Volumen der Sedimentoren das mehrfache des Gärbehälters ausmacht.In the embodiments according to Figures 2 and 3, the individual Sedimentors 5 and 5 'have a significantly smaller volume than fermentation stage 1, so that even with a multi-stage sedimentation system at most a volume ratio of 1: 1 is achieved. This is a great advantage compared to known designs of yeast separation devices, since in these the volume of the sedimentors is the multiple of the fermentation tank.

In den Figuren 4 und 5 sind mehrstufige Gärverfahren dargestellt. Fig.4 offenbart ein zweistufiges Gärverfahren, bei dem jeder Gär— stufe 1 bzw. 11 eine Sedimentationsstufe 2 bzw. 2· zugeordnet ist, wobei aus jeder Sedimentationsstufe eine Rückführleitung 3 bzw. 3' für den Heferahm in die Zuführungsleitung der vorgeschalteten Gärstufe 1 bzw. 1· vorgesehen ist. Der überschüssige HeferahmMulti-stage fermentation processes are shown in FIGS. 4 and 5. Figure 4 discloses a two-stage fermentation process, wherein each fermentation stage 1, 1 1 2 · assigned a sedimentation stage or 2, wherein from each sedimentation stage, a return line 3 or 3 'for the Heferahm in the supply line upstream of the fermentation stage 1 or 1 · is provided. The excess yeast cream

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wird über die Leitung 14 bzw. 14' abgeführt und einer Gewinnung ähnlich wie in Fig.1 zugeführt. Zur Erzielung eines möglichst hohen Äthylalkoholgehaltes im Überlauf 11· wird jeder Gärstufe 1 bzw. 1' frische Maische über die Leitung 9 bzw. 9' zugeführt. Dies ist besonders wichtig bei mehrstufigen Anlagen, wobei naturgemäß auch mehr als zwei Stufen Verwendung finden können. Bei derartigen Anlagen kann beispielsweise in der ersten Stufe 1 die Maische aus Melasse hergestellt werden, während über die Zuleitungen 91 reine Zuckerlösungen eingebracht werden, sodaß der maximale Alkoholgehalt nicht durch die steigenden Verunreinigungen aus der Melasse begrenzt wird .is discharged via the line 14 or 14 'and fed to an extraction similar to that in FIG. To achieve the highest possible ethyl alcohol content in the overflow 11, fresh mash is fed to each fermentation stage 1 or 1 'via the line 9 or 9'. This is particularly important in multi-stage systems, although more than two stages can of course also be used. In such systems, for example, the mash can be made from molasses in the first stage 1, while pure sugar solutions are introduced via the feed lines 9 1 so that the maximum alcohol content is not limited by the increasing impurities from the molasses.

In Fig.5 ist eine dreistufige Vergärungsanlage dargestellt, deren einzelne Stufen mit 1, 11 und 1" bezeichnet sind. Diese Stufen weisen im Gegensatz zu Fig.4 nur eine gemeinsame Sedimentationsstufe 2 auf, von welcher die Rückführung des Heferahms über die Leitung 3» 3' und 3" erfolgt. Zur genauen Dosierung der rückgeführten Mengen an Heferahm sind Dosierpumpen 13» 13' und 13" vorgesehen. Auch bei dieser Ausführung wird jeder Gärstufe frische Maische über die Leitungen 9» 9' und 9" zugeführt, wobei die Gärstufen 1· und 1" auch den Ablauf aus der vorhergehenden Gärstufe 1 bzw. 1· erhalten.In Figure 5 a three-stage fermentation system is illustrated, the individual stages by 1, 1 1 and 1 ", respectively. These steps, in contrast to Figure 4 only a common sedimentation stage 2, from which the recycling of the Heferahms via line 3 "3 'and 3" takes place. Metering pumps 13 »13 'and 13" are provided for the exact dosing of the returned amounts of yeast cream Process from the previous fermentation stage 1 or 1 · obtained.

In Fig.6 ist der Apparateaufbau einer Versuchsanlage dargestellt, bei welcher der Gärbehälter der Gärstufe 1 mit einer getrennten Belüftungseinrichtung 22 ausgebildet ist, sodaß im Gärbehälter nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird, welche die Hefeabsetzung im oberen Teil des Gärbehälters ermöglicht. Die mit Hefe angereicherte Maische wird,sobald eine gewisse Alkoholkonzentration erreicht ist, über die Leitung 11 einem Fliehkrafteindicker 12, der als Entgaser ausgebildet ist, zugeführt, wobei das Abgas gemäß Pfeil 26* entweicht. Die entgaste Maische wird einer Sedimentationsanlage 2 zugeführt, in welcher sich die Hefe am Boden des Trichters absetzt und über die Dosierpumpe 13 in den Gärbehälter rückgeführt wird. Die erzielte überschußhefe wird über die Leitung 14 abgeschieden. Die von Hefe befreite vergorene Maische wird über die Leitung 16 abgeführt. Diese Sedimentationsanlage hat den Sinn, daß praktisch nur flockulierende Hefe in den In Fig. 6 the apparatus structure of a test facility is shown, in which the fermentation tank of fermentation stage 1 with a separate Ventilation device 22 is formed so that only a low flow rate is achieved in the fermentation tank, which allows yeast to settle in the upper part of the fermentation tank. The mash, enriched with yeast, is once a certain alcohol concentration is reached, a centrifugal thickener 12, which is designed as a degasser, supplied via the line 11, wherein the exhaust gas escapes according to arrow 26 *. The degassed mash will fed to a sedimentation system 2, in which the yeast settles at the bottom of the funnel and via the metering pump 13 into the Fermentation tank is returned. The excess yeast achieved will be over the line 14 deposited. The fermented mash freed from yeast is discharged via line 16. This sedimentation system has the sense that practically only flocculating yeast in the

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Gärbehälter rückgeführt wird, während die nichtflockulierende Hefe einschließlich etwaiger Bakterien mit der alkoholhaltigen Maische abgeführt bzw. der Brennerei zugeführt werden. Diese Maßnahme bewirkt eine Herabsetzung der Infektionsgefahr in der Gärstufe 1, sodaß der Alkohol in der Produktion eine besondere Reinheit erhält.
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Fermentation tank is returned, while the non-flocculating yeast including any bacteria are removed with the alcohol-containing mash or fed to the distillery. This measure reduces the risk of infection in fermentation stage 1, so that the alcohol is particularly pure during production.

Bei der Versuchsdurchführung wurde die Gärstufe mit 12 1 Melassemaische bis zur Überlaufgrenze beschickt. Die Konzentration an vergärbarem Zucker wurde auf 103 g/l eingestellt. Die Umwälzung und gleichzeitige Belüftung (Pfeil 8) wurde mittels Pumpe 20 durchgeführt. Nach etwa 10 Stunden wurde mittels einer Dosierpumpe kontinuierlich frische Maische mit der eingangs erwähnten Zuckerkonzentration über die Leitung 9 zugeführt. Der Überlauf aus der Gärstufe 1 mündete in die Sedimentationsanlage, bestehend aus der Entgasungseinrichtung 12 und dem Sedimentor 5· Aus letzterem wurde mittels einer Pumpe 13 die sich absetzende Hefe in die Gärstufe 1 rückgeführt. Bei Erreichen des Füllstandes im Sedimentor wurde die Zudosierung frischer Maische so geregelt, daß der Ablauf 16 des Sedimentors 5 völlig ausgegoren war. Auf diese Weise reicherte sich die Hefe im ganzen System ständig an und die Zufuhr frischer Maische konnte gemäß der herrschenden Hefekonzentration ständig erhöht werden, bis zu dem Stadium, bei dem Überschußhefe im Ablauf 16 des Sedimentors vorhanden war. Die Einstellung der Zufuhrmenge frischer Maische wurde nun derart durchgeführt, daß die Hefe den vorgelegten Zucker gerade vollständig vergärte. Diese Dosierrate wurde aber um nicht mehr als ein Drittel des Wertes, der zur vollständigen Vergärung notwendig ist, verringert, d.h. die Minimal zufuhrrate betrug im vorliegenden Fall 0,5 1 Maische pro Liter Gärbehälterinhalt und Stunde. Bei diesen Zufuhrraten betrugen die Verweilzeiten in der Gärstufe 1,33 bzw. 2 Stunden. Die Hefekonzentration in der Gärstufe erreichte dabei maximal 150 $> jener Konzentration, die zur vollständigen Vergärung notwendig ist. Die optimale Hefekonzentration in der Gärstufe betrug bei einer Gärstufenverweilzeit von zwei Stunden zwischen 41 und 62 g Hefetrockensubstanz pro Liter. Die Entnahme der Überschußhefe geschah entweder gemeinsam mit dem Überlauf oder in konzentrierter Form mittels Pumpe aus dem untersten Teil des Sedimentors 5.When carrying out the experiment, the fermentation stage was charged with 12 liters of molasses mash up to the overflow limit. The concentration of fermentable sugar was adjusted to 103 g / l. The circulation and simultaneous ventilation (arrow 8) were carried out by means of pump 20. After about 10 hours, fresh mash with the sugar concentration mentioned at the beginning was continuously fed in via line 9 by means of a metering pump. The overflow from fermentation stage 1 flowed into the sedimentation system, consisting of the degassing device 12 and the sedimentor 5. From the latter, the settling yeast was returned to fermentation stage 1 by means of a pump 13. When the filling level in the sedimentor was reached, the addition of fresh mash was regulated in such a way that the outlet 16 of the sedimentor 5 was completely fermented. In this way the yeast accumulated continuously in the whole system and the supply of fresh mash could be increased continuously according to the prevailing yeast concentration up to the stage at which excess yeast was present in the outlet 16 of the sedimentor. The adjustment of the amount of fresh mash fed in was now carried out in such a way that the yeast just completely fermented the sugar that was initially introduced. However, this dosing rate was not reduced by more than a third of the value required for complete fermentation, ie the minimum feed rate in the present case was 0.5 1 mash per liter of fermentation tank content and hour. At these feed rates, the residence times in the fermentation stage were 1.33 and 2 hours, respectively. The yeast concentration in the fermentation stage reached a maximum of $ 150> the concentration that is necessary for complete fermentation. The optimal yeast concentration in the fermentation stage was between 41 and 62 g dry yeast substance per liter with a fermentation stage residence time of two hours. The excess yeast was removed either together with the overflow or in concentrated form by means of a pump from the lowest part of the sedimentor 5.

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Im Gleichgewichtszustand wurde die Vergärung über längere Zeit durchgeführt. Dabei wurden im Ablauf 16 Alkoholkonzentrationen zwischen 6,44 bis 6,73 Vol# gemessen. Die Ausbeute betrug demnach zwischen 625 und 653 1 Alkohol pro 100 kg vergärbarem Zucker, im vorliegenden Fall fast ausschließlich Saccharose. Die Zufuhrrate der Maische lag bei 0,73 bis 0,79 Liter pro Liter Gärstufeninhalt und Stunde. Die Produktivität errechnete sich demnach zu 47,5 bis 50,9 ml Alkohol pro Liter Gärstufeninhalt und Stunde. Die Überschußhefeproduktion betrug zwischen 1,36 und 5 g Hefetrockensubstanz pro Liter Ablaufmaische. Eine Zusammenstellung der Versuchswerte ist in der angeschlossenen Tabelle angegeben.In the equilibrium state, the fermentation was carried out over a long period of time. There were 16 alcohol concentrations in the course of this measured between 6.44 and 6.73 vol #. The yield was between 625 and 653 1 alcohol per 100 kg fermentable sugar, in the present case almost exclusively sucrose. The mash feed rate was 0.73 to 0.79 liters per liter of fermentation stage content and hour. The productivity was calculated as 47.5 to 50.9 ml of alcohol per liter of fermentation level and hour. The excess yeast production was between 1.36 and 5 g of dry yeast substance per liter of drainage mash. A compilation the test values are given in the attached table.

In einer anderen Versuchsreihe wurde eine zweistufige Versuchsanlage ähnlich Fig.4 eingesetzt. Die Zufuhrrate frischer Maische wurde auf 6,75 Maischeliter eingestellt und die Hefekonzentration in der Gärstufe war etwa 55 g je Liter. Der Überlauf des Sedimentors 5 samt der produzierten Überschußhefe wurde in eine zweite Gärstufe mit einer Füllkapaziert von 48 1 eingeführt, dem gleichfalls ein Sedimentor zur Heferückführung in die zweite Gärstufe angeschlossen war. Zu dem Ablauf der ersten Sedimentationsstufe 2 wurde pro Stunde 1,62 1 konzentrierte Maische in Form von Melasselösung von etwa 400 g Zucker pro Liter kontinuierlich zugesetzt. Die Alkoholkonzentration im Ablauf 11· der zweiten Sedimentationsstufe betrug 10,5 VoI^. Die Produktivität der beiden Gärstufen zusammen war demnach etwa 15,3 ml Alkohol pro Liter Gärstufeninhalt und Stunde·In another test series, a two-stage test facility was used similar to Fig.4 used. The feed rate of fresh mash was set to 6.75 mash liters and the yeast concentration in the fermentation stage there was about 55 g per liter. The overflow of the sedimentor 5 together with the excess yeast produced was in a second fermentation stage introduced with a Füllkapaziert of 48 1, which is also connected to a sedimentor for returning yeast to the second fermentation stage was. At the end of the first sedimentation stage 2, 1.62 liters of concentrated mash per hour in the form of molasses solution were added of about 400 g of sugar per liter added continuously. The alcohol concentration in the process 11 · of the second sedimentation stage was 10.5%. The productivity of the two fermentation stages together was therefore about 15.3 ml of alcohol per liter of fermentation stage content and Hour·

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Tabelle; Produktivität und Ausbeute an Äthylalkohol und Hefe im kontinuierlichen Int ens iwerf ahren gemäß Fig.Tabel; Productivity and yield of ethyl alcohol and yeast in the continuous internal process according to Fig.

Ver- Zucker Ausbeute an Überschuß- Produktivität *)Sugar yield of excess productivity *)

suchs- in g/l Äthylalkohol hefe T.S.+) Äthylalk. Hefesuch- in g / l ethyl alcohol yeast T.S. +) ethyl alcohol. yeast

periode Maische in in ml/kg g/l Maische ml/l h g/l h je 24 h Vol# Zuckerperiod mash in in ml / kg g / l mash ml / l h g / l h 24 h vol # of sugar each

11 103103 6,446.44 625625 2,82.8 50,950.9 2,212.21 22 103103 6,736.73 653653 5,05.0 50,750.7 3,763.76 33 103103 6,486.48 629629 2,762.76 47,547.5 2,022.02 44th 106106 6,666.66 628628 1,891.89 52,052.0 1,471.47 55 110110 6,806.80 618618 1,851.85 54,254.2 1,471.47 66th 108108 6,706.70 620620 2,182.18 51,751.7 1,681.68 77th 107107 6,736.73 629629 1,361.36 50,450.4 1,021.02

Durchschnitt:Average:

628,8 2,54 51,0 1,94628.8 2.54 51.0 1.94

*) bezieht sich auf ml bzw. g je Liter Gärstufeninhalt und Stunde +) Trockensubstanz*) relates to ml or g per liter of fermentation level and hour + ) dry matter

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Claims (16)

-X- Patentansprüche :-X- claims: 1. Verfahren zur Aktiverhaltung der Hefekultur bei der kontinuierlichen Vergärung von zuckerhaltiger Maische zu Äthylalkohol, "bei dem die gärende Maische in der Gärstufe in Bewegung gehalten wird und anschließend die Hefe von der Maische abgeschieden und zumindest teilweise in die Gärstufe rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere flockulierende Hefe verwendet wird, die nach erfolgter Gärung in einer Sedimentationsanlage kontinuierlich von der zumindest teilweise vergorenen Maische abgetrennt und in Rückführhefe und Hefeernte geteilt wird, daß die Rückführhefe im homogenisierten Zustand dosiert in die Gärstufe, insbesondere in die in Umwälzung begriffene gärende Maische,rückgeführt wird, daß die Gärstufe jeweils höchstens 150 fi der zur Vergärung der Maische notwendigen Hefe in der auferlegten Verweilsaeit beinhaltet und daß die Verweilzeit in der Sedimentationsanlage höchstens die Hälfte jener beträgt, die in der Gärstufe Anwendung findet.1. A method for keeping the yeast culture active in the continuous fermentation of sugary mash to ethyl alcohol, "in which the fermenting mash is kept in motion in the fermentation stage and then the yeast is separated from the mash and at least partially returned to the fermentation stage, characterized in that that in particular flocculating yeast is used, which after fermentation is continuously separated from the at least partially fermented mash in a sedimentation plant and divided into return yeast and yeast harvest, that the return yeast in the homogenized state is dosed into the fermentation stage, in particular into the fermenting mash that is in circulation, It is traced back that the fermentation stage contains a maximum of 150 fi of the yeast necessary for fermenting the mash in the imposed lingering time and that the residence time in the sedimentation system is at most half that which is used in the fermentation stage. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärung in mehreren hintereinander durchflossenen Gärbottichen mit dosierter Heferückführung durchgeführt wird und die abfließende vergorene Maische einer weiteren Sedimentationsanlage zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the fermentation is carried out in several fermenting vats flown through one behind the other with metered yeast return and the fermented fermentation that flows out Mash is fed to a further sedimentation system. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder weiteren Gärstufe bzw. jedem Gärbottich frische zuckerhaltige Maische zugeführt wird und daß der A'thylakoholgehalt der abfließenden Maische höher liegt als jener der eintretenden.3 · Method according to claim 1 or 2, characterized in that every further fermentation stage or every fermentation vat fresh, sugary mash is fed and that the ethyl alcohol content the outflowing mash is higher than that of the entering. 909847/0621909847/0621 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Sedimentation der Hefe ein Teil der alkoholhaltigen Maische abgezogen und durch frische zuckerhaltige Maische ersetzt und zumindest ein Teil der sedimentierten Hefe aus dem System entfernt wird.4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that after the sedimentation of the yeast, part of the alcohol-containing Mash withdrawn and replaced by fresh sugary mash and at least part of the sedimented yeast from the System is removed. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vergorene Maische zwischen Gärstufe und Sedimentationsanlage, insbesondere durch Vakuumeinwirkung, entgast wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the fermented Mash is degassed between the fermentation stage and the sedimentation system, in particular through the action of a vacuum. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Entgasung der Restalkoholgehalt der Maische bis zu einer Konzentration von höchstens 5 Vol# gesenkt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that by the Degassing the residual alcohol content of the mash is reduced to a concentration of at most 5 vol #. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefekultur während der Gärung mit Luft, reinem Sauerstoff, oder mit Sauerstoff angereicherten Gasen versorgt wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the yeast culture is supplied with air, pure oxygen, or oxygen-enriched gases during fermentation. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärung in einem oder mehreren Gärbottichen durchgeführt wird, die jeweils eine Umwälzleitung aufweisen, in welcher Luft, reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Gase eingeleitet werden.8. The method according to claim 1, characterized in that the fermentation is carried out in one or more fermentation vats, each with a circulation line, in which air, pure oxygen or gases enriched with oxygen are introduced. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoff ionenkonzentration der gärenden Maische kleiner als pH = 6, vorzugsweise pH = 5,4 gehalten wird.9. The method according to claim 1, characterized in that the hydrogen ion concentration of the fermenting mash is less than pH = 6, preferably pH = 5.4 is maintained. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefesedimentationsanlage mehrstufig ausgebildet ist und die Rückführhefe von der ersten Stufe in die Gärstufe rückgeführt wird und die weiteren Stufen zur Hefeernte eingesetzt sind.10. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Yeast sedimentation system is designed in several stages and the return yeast is returned from the first stage to the fermentation stage and the further stages for yeast harvest are used. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefeernte eingedickt wird und insbesondere einer Piltrationsanlage und einer Waschung zugeführt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the yeast harvest is thickened and in particular a piltration system and fed to a wash. 909847/0621909847/0621 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe der Sedimentationsanlage der Flüssigkeitsinhalt einer Wirbelströmung unterworfen wird und hiebei die Aggregation der Hefezellen im Sediment beschleunigt wird.12. The method according to claim 1 or 10, characterized in that the liquid content in the first stage of the sedimentation system is subjected to a vortex flow and the aggregation of the yeast cells in the sediment is accelerated. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführhefe durch eine Förderpumpe bzw. Dosierpumpe homogenisiert wird.13. The method according to claim 1, characterized in that the return yeast is homogenized by a feed pump or metering pump will. 14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärstufe (1) mindestens einen Gärbottich und mindestens eine nachgeschaltete Hefesedimentationsanlage (2) umfaßt, von welcher eine Leitung (3) zur Rückführung eines Teiles der Hefe in die Gärstufe (1) führt.14. Device for performing the method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the Fermentation stage (1) comprises at least one fermentation vat and at least one downstream yeast sedimentation plant (2), of which a line (3) for returning part of the yeast to the fermentation stage (1). 15· Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärstufe (1) aus mindestens einem zylinderförmigen Reaktor besteht, in dessen Innerem ein zylindrisches, vorzugsweise konzentrisch angeordnetes Rohr (4), vorgesehen ist, welches als Steigleitung für die im Überschuß eingeleiteten Gase ausgebildet ist und die Steigströmung von der Fallströmung im Reaktor trennt.15 · Device according to claim 14, characterized in that the Fermentation stage (1) consists of at least one cylindrical reactor, in the interior of which a cylindrical, preferably concentrically arranged tube (4) is provided, which acts as a riser is designed for the gases introduced in excess and separates the rising flow from the falling flow in the reactor. 16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefesedimentationsstufe (2) aus mehreren Sedimentoren (5,6) und einer Wascheinheit (15) besteht, die nach dem zweiten Sedimentor (51) vorgesehen ist, und daß die folgenden Sedimentoren (6,6·) zur Konzentration der gewaschenen Hefe eingerichtet sind.16. Device according to claim 14, characterized in that the yeast sedimentation stage (2) consists of several sedimentors (5, 6) and a washing unit (15) which is provided after the second sedimentor (5 1 ), and that the following sedimentors ( 6.6 ·) are set up to concentrate the washed yeast. 909847/0621909847/0621
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