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Verfahren zur Herstellung von Glyzerin durch Gärung Es ist bekannt,
Zucker in Gegenwart von Natriumsulfit und Calciumcarbonat mit Hefe in möglichst
neutraler Lösung zu vergären. Trotz der Anwesenheit von Calciumcarbonat ist es jedoch
auf diese Weise nicht möglich, ein Sauerwerden der Gärflüssigkeit zu verhindern.
Dabei erhält man eine Ausbeute an Glycerin bis zu 21,30 g auf roo g Zucker aus roprozentigen
Zuckerlösungen. Diesen Lösungen ist bis zu 75 % des Zuckers an Natriumsulfit zugesetzt.
Bei Zusatz von etwa 8o % des Zuckers an N atriumsulfit erzielt man eine Ausbeute
bis zu 27,3 % Glycerin. Will man die Glycerinausbeute steigern, so braucht man bis
zu Zoo % des Zuckers an Natriumsulfit, aber auch in diesem Falle steigt die Ausbeute
nicht über 36,7 %.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung des Verfahrens der
Gärung bei Gegenwart von Natriumsulfit mit den Wirkungen einer Erhöhung der Ausbeute
an Glycerin, einer Verkürzung der Gärungszeit und eines -bedeutend geringeren Salzaufwandes.
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Diese Wirkungen werden überraschenderweise dadurch erzielt, daß neben
normalem Sulfit der Gärflüssigkeit Bisulfit zugesetzt wird. Durch diesen Zusatz
von Bisulfit wird außerdem eine unmittelbare Spaltung des Normalsulfits zur Bindung
des Acetaldehyds als Acetaldehydbisulfit unnötig gemacht.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhält man eine bedeutend größere
Ausbeute an Glycerin als nach den bisher bekannten Verfahren, und zwar erhält man
beispielsweise nahezu bis zu 45 °/a durch Zusatz von Sulfit in Form eines Gemisches
von Normalsulfit und Bisulfit in Mengen von nur 7004
des verwendeten Zuckers.
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Bei bekannten Verfahren, bei denen Salz in hohem Verhältnis zu Zucker
angewandt wird, wird der Salzsättigungspunkt der Lösung bei verhältnismäßig niedriger
Zuckerkonzentration erreicht. Bei Verwendung gemischter Sulfite jedoch ist das Verhältnis
von Salz zu Zucker bemerkenswert niedriger, und demzufolge ist eine höhere Zuckerkonzen-.
tration zulässig.
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Das Ergebnis des Vorganges ist abhängig von dem Mengenverhältnis zwischen
Normalsulfit und Bisulfit, da diese beiden Salze in einem solchen Verhältnis zueinander
zugesetzt werden müssen, daß sich eine gegen Lackmus neutrale oder annähernd neutrale
Lösung ergibt. Je nachdem, ob die gewünschten Enderzeugnisse im wesentlichen Glycerin
und Acetaldehyd oder eine Mischung von Glycerin und Acetaldehyd zusammen mit einer
gewissen Menge Alkohol sind, muß das Verhältnis der Menge an gemischten Salzen zur
Menge des Zuckers, wie in den nachstehenden Beispielen r bis q. angegeben, geändert
werden. Diese Beispiele zeigen, daß, wenn die Menge der gemischten Sulfite gegenüber
dem Zucker wächst, eine entsprechend höhere Glycerinausbeute erhalten wird.
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In dem folgenden Beispiel r handelt es sich
um die
Erzielung einer Höchstausbeute an Glycerin im Verhältnis zum Acetaldehyd und Alkohol,
während nach Beispiel 2 eine geringere Menge an Glycerin und eine größere Menge
an Alkohol erzielt wird.
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Wenn das Verhältnis von Bisulfit zu Normalsulfit bei fortschreitender
Gärung durch Zusatz von Bisulfit, wie in Beispiels angedeutet, verändert wird, wird
dieAlkalität auf ein Mindestmaß gebracht. Anderseits kann man die übliche, neutral
reagierende Salzmischung zusetzen und durch einen geeigneten Zusatz von Natriumbisulfitlösung
die gewünschte oder annähernde Neutralität gegenüber Lackmus in der Gärlösung erreichen.
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Das Verhältnis von Bisulfit zu Normalsulfit muß in Übereinstimmung
mit der Menge des während der Gärung gebildeten Natiiumbicarbonats vergrößert werden,
um .die Neutralität beizubehalten. Der Grad der Veränderung muß von Zeit zu Zeit
durch Titrieren der Gärflüssigkeit festgestellt werden. Die durch Zusatz von Bisulfit
erhaltene Neutralität der Lösung macht es möglich, sehr viel Gärstoffe zu verwenden,
ohne daß besondere Vorsichtsmaßregeln erforderlich sind. Beispiel i Einer wässerigen
Lösung von etwa 67,51 von Zuckermelasse mit iol/2 % (= 7 kg) völlig vergärbarem
Zucker setzt man eine Hefekultur und eine wässerige Lösung zu, die etwa 2,25 kg
eines Gemisches von Natriumsülfit und Natriumbisulfit in gleichen Teilen enthält.
Die so erhaltene Lösung zeigt eine neutrale Reaktion gegen Lackmus. Nach 18 Stunden
Gärung wird etwa i kg der Sulfitmischung zugesetzt, welche .vorher in einem Teil
der Gärflüssigkeit gelöst worden ist. Der Zusatz wird mit 0,5 kg der Salzmischung
nach 24 Stunden und mit weiteren 0,5 kg nach 26 Stunden wiederholt. Bei diesem
Vorgang werden innerhalb 12o Stunden etwa 86% des Zuckers verbraucht. Die Glycerinausbeute,
berechnet aus der Menge des gebundenen Sulfits und auf .Grund der verbrauchten Zuckermengen,
beträgt etwa 351/Z % , entsprechend 304°/o Glycerin, bezogen auf das @*et/-des verwendeten
Zuckers. Das Gewicht der verwendeten gemischten Salze entspricht demnach 6o,6% des
Zuckergewichtes; die Durchschnittstemperatur liegt bei etwa 36°.
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Bei Fortsetzung der Gärung und bei Vermehrung der Gesamtmengen des
zugesetzten Sulfits, beispielsweise bis zu etwa 70 % des verwendeten Zuckers, kann
die Ausbeute an Glycerin annähernd bis zu 45 0/", berechnet auf den verbrauchten
Zucker, gesteigert werden'- Gegenüber dem bekannten Verfahren, nach dem eine. Menge
von bis zu zoo "/0 Natriumsulfit, bezogen auf Zucker, angewendet werden muß, um
36'/, Glycerin, bezogen auf den verwendeten Zucker, zu gewinnen, wird im vorliegenden
Fall, um nahezu 45% Glycerin zu erhalten, die höhere Ausbeute mit nur
70% Salzgemisch, bezogen auf Zucker, erzielt. Durch Vermeidung eines großen
Überschusses an Sulfiten erreicht man den Vorteil, daß die Aufarbeitung der Gärungsflüssigkeit
beträchtlich erleichtert wird. Beispiel e I25,01 einer Rohrzuckerlösung, enthaltend
31,9 kg Glukose, werden sterilisiert und mit etwa 2 kg Preßhefe gemischt. Innerhalb
eines Zeitraumes von 5 Tagen wird absatzweise, wenn die Gärung ihren Höhepunkt erreicht
hat, eine wässerige, gegen Lackmus annähernd neutrale Lösung eines Gemisches von
gleichen Gewichtsteilen Natriumsulfit (95prozentig) und Natriumbisulfit (95prozentig)
zugesetzt. Zuerst werden jedesmal Mengen von 1,6 kg des Salzgemisches, jeweils gelöst
in etwa 6,41 Wasser, zugegeben. Im ganzen wird während -der gesamten Gärungsdauer
ein etwa 22,1 kg Natriumsulfit entsprechendes Salzgemisch zugefügt. Dieses entspricht
etwa 69,2 0/0 Zucker und wird in etwa 711 Wasser gelöst. Man überläßt alsdann die
Gärung sich selbst für weitere 4 Tage bei einer Temperatur von 35 bis 37°.
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Die Analyse ergibt eine Ausbeute von 42,7 % Glycerin, von 2i,8 0/0
Acetaldehyd und von nur 4,5 °/a Alkohol, bezogen auf die Zuckermenge.
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Beispiel 3 18441 einer Rohrzuckerlösung, enthaltend 37,3 kg Glukose,
werden sterilisiert und mit 18 kg Preßhefe gemischt. Innerhalb von 3 Tagen wird
eine wässerige Lösung eines Gemisches von gleichen Teilen Natriumsulfit (95prozentig)
und Natriumbisulfit (95prozentig) nach und nach zugesetzt, und zwar anfangs jedesmal
gegen 3 kg und später 1,5 kg fdes Sulfitsalzgemisches, in 1o,81 Wasser gelöst.
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Insgesamt wird während der ganzen Zeitdauer ein Salzgemisch, das etwa
einer Lösung vori 23,2 kg Natriumsulfit, entsprechend 620/0 des Zuckergewichtes,
in 104,41 Wasser entspricht, hinzugefügt. Die Gärung bleibt sich weitere 3 Tage
bei einer Temperatur von 35 bis 37° überlassen.
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Die Analyse ergibt eine Ausbeute von 4o % Glycerin, i9,9 °/o Acetaldehyd
und 7;6 0/0 Alkohol, bezogen auf die verbrauchte Zuckermenge. Beispiel 4 55,21 einer
i i,o kg Glukose enthaltenden Rohrzuckerlösung werden sterilisiert und zu
der
Hefekultur hinzugefügt, die im Gärbottich von der früheren Gärung zurückgeblieben
ist. Innerhalb ? Tagen wird allmählich eine wässerige Lösung eines Gemisches von
gleichen Teilen Natriumsülfit (95prozentig) und Natriumbisulfit (95prozentig) zugegeben,
und zwar werden jedesmal 0,45 kg des Salzgemisches in 3,01 Wasser verwendet. Im
ganzen wird in 34,21 ein Salzgemisch zugesetzt, das etwa 3,5 kg Natriumsulfit, das
sind 3r,8% des verwendeten Zuckergewichtes, entspricht. Nach 4 Tagen hört bei einer
Behandlungsternperatur von 35° die Gärung auf; alsdann sind 97°,/o des Zuckers verbraucht.
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Die Analyse erzielt eine Ausbeute von 23,8 0/0 Glycerin, 11,9 0/0
Acetaldehyd und 25,2% Alkohol, bezogen auf die Menge des verbrauchten Zuckers.
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Beispiel s Entsprechend den vorgenannten Beispielen, bei denen man
eine gegen Lackmus neutrale oder nahezu neutrale Lösung von gleichen Teilen Normalsulfit
und Bisulfit anwendet, wird von Zeit zu Zeit je nach Bedarf eine Bisulfitlösung
zugesetzt, um eine neutrale oder nahezu neutrale Gärlösung zu erhalten. Auf diese
Weise erhält man Glvcerinausbeuten bis zu q.001;, des verwendeten Zuckers.
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Zur Erzielung dieser Ausbeute sind nur 7004 Sulfitgemisch,
berechnet als Natriumsulfit und bezogen auf die Menge des verbrauchten Zuckers,
erforderlich.