DE3638529C2

DE3638529C2 -

Info

Publication number: DE3638529C2
Application number: DE3638529A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Prof. Dr. Pieper; Thomas Dipl.-Ing. 7024 Filderstadt De Senn
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DE3638529A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufschluß und zur Ver gärung stärkehaltiger Rohstoffe ohne bzw. mit geringer, mittlerer und hoher autoamylolytischer Aktivität in unzerkleinertem oder vorzerklei nertem Zustand im drucklosen Betrieb, gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruches.

Dieses Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches stellt eine prozeßtechnisch und energetisch besonders günstige Kombination des sog. Dispergier-Maisch-Verfahrens (DMV) mit dem sog. Schlempe-Recyclingver fahren (SRV) dar und wird am Institut für Lebensmitteltechnologie der Universität Hohenheim im Fachgebiet Gärungstechnologie seit längerer Zeit in brennereitechnischem Maßstab erprobt.

Das Dispergier-Maisch-Verfahren arbeitet ohne Druck bei relativ niedri gen Temperaturn ("kalt") und zeichnet sich durch eine intensive und dennoch energiesparende Freisetzung der Stärke mittels einer Rotor-Sta tor-Dispergiermaschine in offener Bauweise aus. Dadurch wird es möglich, die Rohstoffe unzerkleinert oder lediglich vorzerkleinert in die Vorlage einzubringen. Der Aufschluß bis einschließlich der Stärkeverzuckerung erfolgt in einem einzigen Reaktionsbehälter. Insbesondere die "kalte", drucklose Arbeitsweise hat eine Schlempe-Qualität zur Folge, welche ei nerseits zu ausgezeichneten Mastergebnissen führt und andererseits die Wiederverwendung als Recycling-Schlempe nahelegt.

Das Schlempe-Recyclingverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß als Pro zeßflüssigkeit dekantierte, ggf. mit Wasser vermischte Dünnschlempe be nutzt wird. Dadurch wird einerseits die in der heißen Schlempe gespei cherte Wärme nutzbringend in den Prozeß zurückgeführt, andererseits bil det die Schlempe einen optimalen "Nährboden" für die im Rahmen des Stär keaufschlusses, der Verzuckerung und der Vergärung ablaufenden biochemi schen Vorgänge. In Versuchen hat sich gezeigt, daß bei bestimmten Roh stoffen die Schlempe auch in undekantiertem Zustand wiederverwendbar ist.

Nähere Erläuterungen zum Dispergier-Maisch-Verfahren bzw. zum Schlempe- Recyclingverfahren sind u. a. folgenden Literaturstellen zu entnehmen:

- Brennerei-Kalender 1985, S. 263-278, "Orientierende Untersuchungen zur drucklosen Verarbeitung von Roggen im ganzen Korn nach einem Dispergier-Maisch-Verfahren (DMV)" von H. J. Pieper und Th. Senn
- Die Branntweinwirtschaft", 1. Septemberheft 1985, S. 286-293, "Energiebedarf, Energiekosten und Wirtschaftlichkeit verschiedener Alkoholproduktionsverfahren für Kornbranntwein unter besonderer Be rücksichtigung des Schlempe-Recyclingverfahrens (SRV)" von H. J. Pie per und K. Bohner.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei einem Dispergier- Maisch-Verfahren mit Schlempe-Recycling die Schnelligkeit und den Grad des enzymatischen Stärkeaufschlusses noch merklich zu steigern sowie in einer vorgegebenen Zeit eine größere Menge an vergärbarem Zucker bereit zustellen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Enzymkom bination zur Verflüssigung und Verzuckerung gelöst.

Nachfolgend wird als (nachgereichtes) Beispiel die Zusammensetzung einer Enzymkombination angegeben, welche hinsichtlich Wirksamkeit einerseits und Enzymaufwand andererseits einen optimalen Kompromiß darstellt:

80% Darrmalz mit einer Enzymaktivität von 80 000 SKB-Einheiten je kg Präparat,
16% Schimmelpilz-Glucoamylase-Konzentrat, gewonnen aus einem Schimmel pilz der Gattung Rhizopus, mit einer Enzymaktivität von 36 000 Einheiten je kg Präparat,
2,5% Schimmelpilz-Glucoamylase-Konzentrat, gewonnen aus Aspergillus niger, mit einer Enzymaktivität von 8000 Einheiten je kg Präparat,
1,5% Fungal-α-Amylase-Konzentrat, gewonnen aus Aspergillus oryzae, mit einer Enzymaktivität von 960 000 SKB-Einheiten je kg Präparat.

Grundlagen für die Bestimmung der angegebenen Enzymaktivitäten sind fol gende Methoden:

- Sandstedt, Kneen und Blish, Methods of Analysis of the ASBC (Ameri can Society of Brewing Chemists, 1958) zit. nach E. Krüger und H. J. Bielig: Betriebs- und Qualitätskontrolle in Brauerei und alkoholfreier Getränkeindustrie, S. 157, Verlag Paul Paray, Berlin/Hamburg, 1976 (für Bestimmungen von α-Amylaseaktivitäten).
- Miles Kali Chemie, Hannover, Analysenvorschrift Nr. 151/068, 1978 (für Bestimmungen von Glucoamylaseaktivitäten).

Das Enzympräparat mit der angegebenen Zusammensetzung kann im Verlauf des Maischprozesses bei Temperaturen von 30°C bis 55°C bis unmittelbar vor dem Anstellen zur Gärung zugegeben werden, wobei das pH-Optimum zwi schen 5,2 und 5,5 liegt.

Die qualitative und quantitative Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Enzymkombination hat sich aus einer Vielzahl von systematischen Versu chen ergeben und bietet mehrere Vorteile:

Hohe Verzuckerungsgeschwindigkeit bei Verzuckerungstemperatur (Ver zuckerungsrast) und Gärtemperatur, Verzuckerung auch von nativen, d. h. im ursprünglichen Zustand vorliegenden Stärkekörnern,
zügige, weitestgehend vollständige Verzuckerung der vorhandenen Stärke, wodurch selbst bei Mais bei entsprechender Verfahrensweise eine 40-Stun den-Gärung möglich wird,
hohe Verflüssigungsleistung primär aufgrund des Anteiles an Fungal-α- Amylase.

Claims

Verfahren zum Aufschluß und zur Vergärung stärkehaltiger Rohstoffe ohne bzw. mit geringer, mittlerer und hoher amylolytischer Aktivität in un zerkleinertem oder vorzerkleinertem Zustand im drucklosen Betrieb mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Vorlage einer heißen Schlempe oder einer Mischung aus heißer Schlem pe und Wasser, Einstellen der gewünschten Quelltemperatur und des gewünschten pH-Wertes,
- b) Eintrag der Rohstoffe in die Vorlage,
- c) Zugabe mindestens eines Verflüs sigungsenzyms vor, während oder nach dem Eintrag,
- d) Dispergieren mit einer Rotor-Stator-Dispergiermaschine,
- e) Einstellen auf Verzuckerungstemperatur und gewünschte pH-Werte,
- f) Zugabe einer Enzymkombination zur Verflüssigung und Verzuckerung,
- g) erforderlichenfalls Einhalten einer Verzuckerungsrast von bestimmter Dauer,
- h) Kühlen auf Anstelltemperatur,
- i) Zugabe der Hefe bzw. des Hefesatzes und
- j) Vergärung unter Beachtung einer bestimmten Gärdauer und einer maxi mal zulässigen Gärtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man ei ne Enzymkombination folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten einsetzt: 80%Darrmalz mit einer α-Amylase-Aktivität von über 65 SKB-Ein heiten, 16%Rhizopus-Amylase-Konzentrat, gewonnen aus einem Schimmelpilz der Gattung Rhizopus, 1,5%Fungal-α-Amylase-Konzentrat, gewonnen aus Apsergillus oryzae, und 2,5%Glucoamylase-Konzentrat, gewonnen aus Aspergillus niger.