DE445982C - Verfahren zur Herstellung aus Aceton und Butylalkohol bestehender Gemische durch Vergaeren staerkehaltiger Stoffe - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM 22. JUNI 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M445982 KLASSE 12 ο GRUPPE

Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 2. Juni 1927.

Dr. Charles Weizmann in London.

Verfahren zur Herstellung aus Aceton und Butylalkohol bestehender Gemische durch Vergären stärkehaltiger Stoffe.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Juli 1920 ab.

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 29. Oktober 1915 ist in Anspruch genommen.

Es ist bekannt, daß Alkohole und Aceton durch bakterielle Gärung von Stärke unter anderem auch durch Bakterien, die zu dem Fitz-Typus gehören sollen, erzeugt werden können (Britische Patentschrift 21 073 vom Jahre 1912).

Bis jetzt wurden derartige Gärungsvorgänge stets unter anaerobischen Bedingungen in geschlossenen Gefäßen ausgeführt, obgleich es keineswegs sicher ist, daß sich diese Bakterien ^nur unter anaerobischen Bedingungen entwickeln können oder mit anderen Worten, daß sie notwendigerweise anaerobisch sind.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, eine Mischung von Aceton und Äthylalkohol

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durch Gärung von Zucker mit Hilfe des Bazillus macerans in Gegenwart indifferenter Stoffe, wie Asbest, Papier u. dgl., und zweckmäßig auch von Nährstoffen, wie Preß-S hefe, herzustellen. Schließlich ist es bekannt, Cerealien oder Zucker mit Hilfe gewisser Bakterien, die im Mehl vorkommen, zu vergären. Diese bilden lediglich Butylalkohol.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung aus Aceton und Butylalkohol bestehender Gemische durch Vergären stärkehaltiger Stoffe, die auch andere Kohlehydrate enthalten können, durch hitzebeständige Bazillen, die sich im Erdboden und in Getreidearten finden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Weizmann-Bazillen, die beispielsweise durch Beimpfen heißer sterilisierter Maismaische mit unsterilisiertem Maismehl bei etwa 90 bis ioo°, Vergären einer Anzahl von Proben dieser beimpften Maische bei 35 bis 37⁰ und Auswahl solcher Kulturen, die eine heftige Gärung und einen ausgesprochenen Geruch nach Butylalkohol ausweisen, Gelatine zu verflüssigen und Aceton und Butylalkohol in größeren Mengen aerobisch, d. h. ohne Ausschhtß von Luft, und anaerobisch sowie ohne Anwendung von Stimulantien zu erzeugen vermögen, kurzes Erhitzen dieser ausgewählten Kulturen auf 90 bis ioo° und mehrfaches Umzüchten auf demselben Wege gewonnen werden können.

Beispiel 1.

Verfahren zur Gewinnung der Bakterien.

100 Röhrchen mit sterilisierter Maismaische werden bei etwa 90 bis ioo° mit unsterilisiertem Maismehl beimpft. Durch dieses Verfahren werden die vegetativen und sonstigen Sporen abgetötet, und es hinterbleiben nur die hitzebeständigen Bakterien. Läßt man diese Röhrchen sich einige Tage entwickeln, so zeigt sich, daß in einigen von ihnen eine etwas stürmischere Gärung erfolgt als in den anderen und der Geruch des Produktes in den verschiedenen Gärproben verschieden ist. Wenn die Röhrchen, welche die stürmische Reaktion zeigen, ausgewählt werden, so werden bestimmte Bakterienformen erhalten, nämlich der Weizmann-Bazillus und der Buttersäurebazillus. Wird nun eine weitere Auswahl derjenigen Proben getroffen, die den charakteristischen Butylalkoholgeruch aufweisen, so wird der Buttersäurebazillus entfernt. Es muß aber beachtet werden, daß es nicht nur notwendig ist, die Röhrchen auszuwählen, die einen Butylalkoholgeruch aufweisen, denn dieser Geruch, obwohl er charakteristisch ist, ist nicht ähn-

fio lieh dem Geruch des gewöhnlichen, im Laboratorium erhaltenen Butylalkohols, sondern es muß dafür Sorge getragen werden, daß der Bazillus alle die Eigenschaften zeigt, die im Patentanspruch angegeben sind. Nur dann ist man sicher, daß der richtige, die gewünschte Wirkung hervorrufende Bazillus vorhanden ist.

Dieser Bazillus kann nun zur Herstellung von Aceton und Butylalkohol unter aerobischen Bedingungen benutzt werden, d. h. in Gefäßen, aus denen die sterile Luft nicht entfernt ist, oder mit anderen Worten unter Luftzutritt zu den Gärungsgefäßen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Äthylalkohol durch die Vergärung von Zucker mit Hefe verwendet werden, indem man eine gekühlte Lösung oder Suspension des ausgewählten stärkehaltigen Stoffs, beispielsweise Mais, die vorher 3 bis 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 130 bis 140⁰ und einem Druck von 2 bis 3 Atm. sterilisiert worden ist, mit der Endkultur beimpft.

Beispiel 2. Verfahren zur Beimpfung von Maismehl.

Eine für die Beimpfung geeignete Lösung oder Suspension kann aus 100 Gewichtsteilen Maismehl und 1500 Gewichtsteilen Wasser gebildet werden. Die Gärung setzt nach 5 bis 10 Stunden ein. Die beste Gärtemperatur liegt zwischen 35 bis 36⁰.

Die Gärung verläuft 36 Stunden lang heftig, sie fällt nach dieser Zeit schnell ab und ist nach etwa 48 Stunden beendet. Die Maische wird dann destilliert und die Produkte in der gewöhnlichen Weise durch fraktionierte Destillation getrennt.

Beispiel 3. Gärung unter anaerobischen Bedingungen. _1Oo

Die gekühlte sterilisierte Maische wird beispielsweise in geschlossene Behälter gebracht, in welchen sie unter anaerobischen Bedingungen auf etwa 35 bis 36⁰ gehalten werden kann. Sie wird dann mit der oben beschriebenen Endkultur beimpft und zum Gären gebracht. - Wenn die Gärung beendet ist, wird die Maische destilliert; die Produkte werden, wie oben angegeben, getrennt.

Der beschriebene Bazillus kann mit Erfolg auf Reis, Weizen, Hafer, Roggen, Darrhi, Kartoffeln und auch auf Mais wirken, und zwar in allen Fällen ohne Zusatz von Gäroder Anregestoffen.

Die Bazillen mit den beschriebenen Eigenschäften, die als Weizmann-Bazillen bezeichnet werden, sind solche hitzebeständigen Bazillen, die im Erdboden und in Cerealien gefunden werden und die daraus beispielsweise durch Beimpfen nach dem oben angegebenen Verfahren erhalten werden können. Die Bazillen nahen die Eigenschaften, daß sie

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Gelatine verflüssigen und große Mengen Aceton und Butylalkohöl unter anaerobischen und aerobischen Bedingungen aus Mais und anderen Cerealien erzeugen ohne Verwendung von Stimulantien, wie dies oben beschrieben ist. Es ist schwierig, diese Bazillen in bezug auf ihre Form genau zu definieren, weil bekanntlich die meisten Bakterienformen nach der Art der Ernährung und nach den sonstigen Umständen in ihren Formen wechseln. Um indessen den Weizmann-Bazillus näher zu kennzeichnen, sind in der anliegenden Zeichnung einige typische Weizmann-Bazillen in einer ihrer Verkörperungen dargestellt.

In diesen Zeichnungen stellt
Abb. r Sporen aus einer isolierten Kolonie dar;

Abb. 2 ist eine typische Kettenbildung nach zwanzigstündigem Wachstum auf Mais; Abb. 3 zeigt vereinigte Stäbe und Gruppen nach dreißigstündigem Wachstum und
Abb. 4 Sporenbildung nach 48 Stunden.
Die Zeichnungen, die auf Mikrophotographien beruhen, ergeben, daß der Organismus in jener Kultur ein sporenbildender Bazillus ist. Die Sporen sind mit α bezeichnet. Beim Beimpfen der Sporen bei 37⁰ auf sterile Maismaische von einer Konzentration beispielsweise von 6 Prozent wandeln sich nach einer gewissen Zeit, beispielsweise 18 Stunden, die Sporen in Stäbe von verschiedener Länge um. Nach einer weiteren Zeit beginnen die Stäbe in gleichförmige Längen aufzubrechen. Abb. 2 zeigt das Aussehen dieser besonderen Kultur nach 20 Stunden. Sie zeigt etwa gleich lange Stäbe c von einer Länge von etwa 0,003 bis 0,0035 ^{mm un}d einer Dicke von etwa 0,0003 his 0,0006 mm.

Nach einer weiteren Zeit von etwa 30 Stunden zeigen die Stäbe die mehr oder weniger ausgesprochene Neigung, je nach den Kulturbedingungen sich zu Gruppen zu vereinigen, etwa in der Art, wie dies in Abb. 3 gezeigt ist, welche die Kultur nach dreißigstündigem Wachstum veranschaulicht. Hier liegen Ketten von gleich langen Stäben c nebeneinander, gewöhnlich staffeiförmig angeordnet, wobei einige Winkel mit anderen

bilden, wie dies bei d dargestellt ist.

Nach einer weiteren Zeit, etwa 36 bis 48 Stunden, neigen die einzelnen Stäbe dazu, allmählich aus der Kette aufzubrechen und Sporen zu bilden, wie dies Abb. 4 zeigt, wo sowohl gleich lange Stäbe c wie Sporen enthaltende Stäbe e gefunden werden. Die charakteristische Sporenform ist die, die als Clostridium bekannt ist. Es zeigt sich, daß die Sporenbildung nach etwa 60 Stunden gut fortgeschritten ist.

Diese Angaben kennzeichnen einen typischen Weizmann-Bazillus.

Um die Eigenschaft der Verflüssigung von Gelatine festzustellen, kann Nährgelatine in folgender Weise hergestellt werden.

75 g Gelatine werden in 250 g destilliertem Wasser aufgelöst. Zu dieser Lösung werden 125 ecm Fleischbouillon zugefügt, in der 5 g Pepton und 2,5 g Kochsalz aufgelöst sind. Der Mischung werden dann 75 g GIukose und 75 g Maltose zugesetzt. Das Ganze wird auf einem Wasserbad erhitzt und mit destilliertem Wasser auf 500 ecm gebracht. Die Lösung wird mit Eiweiß geklärt, eine Stunde lang auf einem Wasserbad erhitzt und heiß filtriert. Die derart hergestellte Nährgelatine wird in Röhren gebracht und im Autoklaven etwa 20 Minuten lang bei iio° sterilisiert.

Die Verflüssigung der Gelatine kann in üblieber Weise durch Stich- oder Rollkulturen bei fortgesetzter Inkubation bei 21 ° festgestellt werden.

Der besondere technische Effekt des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß Aceton und Butylalkohöl durch Gärung aus billigen Körnerfrüchten, wie beispielsweise Mais, in großer Ausbeute erzielt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung aus Aceton und Butylalkohöl bestehender Gemische durch Vergären stärkehaltiger Stoffe, die auch andere Kohlehydrate enthalten können, durch hitzebeständige Bazillen, die sich im Erdboden und in Getreidearten finden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Weizmann-Bazillen, die beispielsweise durch Beimpfen heißer sterilisierter Maismaische bei einer Temperatur von etwa 90 bis ioo° mit unsterilisiertem Maismehl, Vergären dieser Maische bei 35 bis 37⁰ in einer größeren Anzahl von Kulturen nebeneinander, Auswahl solcher Kulturen, die eine heftige Gärung und einen ausgesprochenen Geruch nach Butylalkohöl ausweisen, Gelatine verflüssigen und Aceton und Butylalkohöl in größeren Mengen aerobisch und anaerobisch sowie ohne Anwendung von Stimulantien zu erzeugen vermögen, kurzes Erhitzen dieser ausgewählten Kulturen auf 90 bis ioo° und mehrfaches LTmzüchten auf demselben Wege gewonnen werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.