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Verfahren zur Nachbehandlung von Hefe Bei den bekannten Methoden der
Hefegewinnung, welche hauptsächlich auf die Erhöhung der Ausbeute abzielen, tritt
der Nachteil auf, daß die in bezug auf ihre Sproßfähigkeit überentwickelten Hefezellen
nach anderen Richtungen hin eine Degeneration erleiden. So z. B. geht die Treibkraft
und die teigreifende (peptische) Wirkung der Hefe erheblich zurück. Diese Degenerationserscheinungen
sind insbesondere darauf zurückzuführen, daß wichtige Enzyme der Zellen während
der raschen Vermehrung, wobei sie anderweitig nicht die genügende Beschäftigung
fanden, sich nicht im erforderlichen Maße und mit der erwünschten Wirksamkeit entwickeln,
aber auch darauf, daß das Zellplasma aus leicht zerfallenden Eiweißstoffen aufgebaut
wird.
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Zur Aufbesserung der Hefe ist bereits vorgeschlagen worden, die Gärung
unter besonderen, von jenen des gebräuchlichen Zulaufverfahrens abweichenden oder
diese ergänzenden Bedingungen zu führen, auch wurde die Hefe gegebenenfalls einer
Nachbehandlung unterworfen. So wurde z. B. vorgeschlagen, der gärenden Lösung während
der Gärung in längeren oder kürzeren Zeitintervallen weitere Nährlösungen von gleichartiger
Zusammenstellung, einmal oder mehrmal abwechselnd, in beliebiger Reihenfolge zuzuführen.
Es wurde ferner versucht, die Züchtung der Hefe so vorzunehmen, daß auf eine oder
mehrere Perioden, in welcher durch die Hefe schwerer verwertbare Stoffe verarbeitet
werden, eine oder mehrere Perioden folgen, in welchen die Verarbeitung relativ leichter
verwertbarer Stoffe stattfindet; hierbei sollen wenigstens to% des verarbeiteten
Gesamtzuckers in den letzteren Perioden verarbeitet werden. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, die Vermehrung der Hefe stufenweise unter Zweiteilung der Nährflüssigkeit
vorzunehmen, indem die Vermehrung vorerst im kleineren Teil der Nährflüssigkeit
unter Zusatz von anorganischem Stickstoff erfolgt; hierauf gelangt die mit Stickstoff
übermästete Hefe in den restlichen größeren Teil der Nährlösung, in welchem die
weitere Vermehrung unter gleichzeitiger Verringerung des Stickstoffgehaltes erfolgt.
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Zweck des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Herstellung einer
hochwirksamen Hefe unter Aufhebung der obenerwähnten Degenerationserscheinungen
der rasch vermehrten Hefe durch Nachbehandlung in zwei Arbeitsstufen.
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Das Wesen des Verfahrens besteht darin, daß die nach irgendeinem gebräuchlichen
Verfahren, z. B. in schwach saurer verdünnter Nährflüssigkeit unter starker Lüftung,
rasch vermehrte Hefe nach Beendigung oder in einem torgeschrittenen Stadium der
Vermehrung in der Weise aufgebessert bzw. weiterentwickelt wird, daß sowohl der
zufolge der
raschen Vermehrung chemisch mangelhafte Ausbau der Zelle
bzw. des Zellplasmas physiologisch richtig vervollständigt als auch die Zellenzyme
qualitativ und. quantitativ auf eine hohe Wirksamkeit gebracht werden.
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Das Hauptkennzeichen des Verfahrens besteht vor allem in der erwähnten
Zweistufigkeit der Nachbehandlung. Die Aufstellung dieser technischen Regel fußt
auf der Erkenntnis, daß die erfolgreiche Aufbesserung der Hefe nur unter Bedingungen
erreicht wird, denen in einem Arbeitsgang und mit demselben Nährmedium nicht Genüge
getan werden kann. Dementsprechend wird die bereits vermehrte Hefe in der einen
Stufe in eine Nährflüssigkeit gebracht, welche an entsprechend vorbereiteten Stickstoffquellen
reich ist, wobei sie auch noch geringe Mengen vergärbarer Kohlehydrate enthält.
In dieser Stufe wird die Weitervermehrung der Hefe, wenn auch nicht ganz unterbunden,
so doch stark gehemmt, z. B. durch weitgehende Verringerung der Lüftung. Diese Arbeitsstufe
ist demnach im wesentlichen durch die zweckdienliche Ernährung der Hefe unter geringer
Vermehrung gekennzeichnet. Die Nährlösung für die zweite Stufe wird an vergärbaren
Kohlehydraten stark bereichert. Es wird darin eine kräftige Gärung eingesetzt und
in raschem Verlauf zu Ende geführt. Die Vermehrung wird hierbei ebenfalls gehemmt.
Durch diese Art der Gärführung werden die ganz besonders beschäftigten Enzyme derart
entwickelt, daß ihre Wirksamkeit sehr bedeutend zunimmt.
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Trotz der Hemmung der Vermehrung nimmt das Gewicht der Hefe in beiden
Stufen etwa um j e i o bis i 5 % zu, wobei die Gewichtszunahme teils die Folgeerscheinung
der Ausbildung und Ausreifung der Tochterzellen, teils aber das Ergebnis der in
geringem Maße einsetzenden Vermehrung darstellt.
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Die Reihenfolge der beiden Arbeitsstufen hat zwar keine entscheidende
Wichtigkeit, dennoch wird nach der bevorzugten Ausfühführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorerst die auf die Vervollständigung des Zellplasmas abzielende Arbeitsstufe
vorgenommen und erst dann die Entwicklung der. Enzyme zu Ende geführt.
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Es erwies sich ferner zweckmäßig, die bereits vermehrte Hefe vor der
Nachbehandlung von der Nährlösung abzusondern und in frische, den einzelnen Stufen
entsprechend zubereitete Lösungen zu überführen. Wird die vermehrte Hefe nicht abgesondert,
so wird die Nährlösung durch Zusätze auf die'für die einzelnen Stufen nötige Zusammensetzung
gebracht.
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In der auf die Ausbildung der Zellen gerichteten Arbeitsstufe kann
der Stickstoffzusatz sowohl in organischer als in anorganischer Form oder auch in
Form eines Gemisches beider zugefügt werden. Bei Verwendung organischer stickstoffhaltiger
Zusätze empfiehlt es sich, diese in für sich bekannter Weise mittels biologischer
Verfahren (durch Milchsäurebakterien, Hefeautolyse) oder mittels Oxysäuren unter
Druck aufzuschließen. Der Stickstoffgehalt wird zwischen o,o5 und o,25% eingestellt.
Die Menge der vergärbaren Kohlenhydrate in dieser Stufe wird auf etwa i % eingestellt.
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In der Arbeitsstufe der Enzymentwicklung wird die Konzentration der
Lösung an vergärbaren Kohlehydraten auf etwa 6% eingestellt; im allgemeinen soll
die Kohlehydratkonzentration das Dreißigfache der in der anderen Arbeitsstufe zugegebenen
Stickstoffmenge nicht überschreiten.
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Die Kohlehydrate werden nach zweckmäßig durch Fermentation erfolgter
Säuerung zugefügt. Zur Einstellung des Säuregrades kann der Gehalt der Lösung an
organischen Säuren durch mineralische Säuren, vorteilhaft durch Schwefelsäure, ergänzt
werden. Der Säuregehalt wird im allgemeinen so eingestellt, daß er (als Milchsäure
gerechnet) höchstens das Zweieinhalbfache der zugefügten Stickstoffmenge beträgt.
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In der zur Vollausbildung der Hefe dienenden Lösung wird die Hefekonzentration
so gehalten, daß die Menge der Hefe (auf Trockensubstanz bezogen) q.% nicht überschreitet.
Beispiel i In einer verdünnten Melasse- oder Getreidewürze wird die Hefe nach dem
Zufluß-oder einem anderen gebräuchlichen Verfahren unter starker Lüftung vermehrt.
Nach Beendigung der Vermehrung wird die Lüftung stark verringert und der Lösung
solche Mengen eines durch mit Aütolyse verbundene Milchsäuregärung aufgeschlossenen
Hefeextraktes, ferner Melasse oder Malzextrakt zugesetzt, daß die Menge des assimilierbaren
Stickstoffes o, 12 %, die des Zuckers i % beträgt. Die saure Aufschließung der Eiweißstoffe
wird so geleitet, daß der Säuregehalt der Lösung, auf Milchsäure berechnet, etwa
0,3% beträgt. Nach einigen Stunden wird der vergärbare Kohlehydratgehalt der Nährlösung
durch Zugabe eines dicken Melasse-oder Malzextraktes auf 6 % erhöht und eine kräftige
Gärung eingeleitet. Nach dem rasch (etwa in i1/2 bis 5 Stunden) erreichten hohen
Vergärungsgrad wird die Hefe abgesondert und in üblicher Weise weiterverarbeitet.
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Das Gewicht der Hefe nimmt in beiden Arbeitsstufen insgesamt etwa
30% zu. Die erzielte qualitative Verbesserung zeigt sich neben der größeren Haltbarkeit
der Hefe
insbesondere in der um etwa 30% gesteigerten Triebkraft,
wobei sich die Steigerung bei den Backversuchen in den einzelnen Trieben, so auch
im Nachbetrieb ziemlich gleichmäßig einstellt.
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Beispiel 2 Die vermehrte, von der Lösung getrennte Hefe wird in eine
frische Nährlösung überführt, welche rund i % vergärbaren Zucker und o, i 2 % assimilierbaren
Stickstoff enthält. Der Stickstoff wird in Form eines vorher auf biologischem Wege
oder ,unter Druck mittels Oxysäuren aufgeschlossenen Hefeextraktes oder anderer
geeigneten, ähnlich vorbehandelten Eiweißstoffe bzw. in Form von deren Abbauprodukten
eingebracht. Der Säuregehalt wird, gegebenenfalls unter Zufügung von weiterer Milchsäure,
auf 0,30% eingestellt. Hierauf verfährt man wie im vorangehenden Beispiel, wobei
jedoch die Hefe für die zweite Stufe der Nachbehandlung ebenfalls abgesondert und
in eine frisch zubereitete Lösung gebracht werden kann. Beispiel 3 Man führt das
Verfahren nach Beispiel i und 2 in der Weise aus, daß man den nötigen Stickstoff
ganz oder zum Teil in anorganischer Form zusetzt. Die zuzufügende, mit etwas Hefeextrakt
versetzte Kohlehydratlösung wird vorher einer Milchsäuregärung unterworfen. Der
Säuregehalt der Nährlösung wird auf 3° (3 ccm Normallauge auf ioo ccm Lösung) eingestellt.
Etwa fehlende Säure kann durch Zugabe von Milch- oder Schwefelsäure ergänzt werden.
Beispiel q. Nach Vermehrung der Hefe wird der Säuregehalt der vergorenen Lösung
auf etwa q.' eingestellt und der Zuckergehalt durch Zuführung einer dicken Melasse-
oder Malzextraktlösung auf etwa 5 % erhöht. Nach rascher Durchführung der Gärung
werden durch Milchsäuregärung aufgeschlossener Hefeextrakt oder mittels Oxysäuren
aufgeschlossene geeignete Eiweißstoffe bzw. deren Abbauprodukte zugesetzt in solchen
Mengen, daß der Stickstoffgehalt der Nährlösung etwa o, I 2 beträgt. Gleichzeitig
wird die Zuckerkonzentration durch neuerliche Zuführung von Kohlehydraten auf etwa
i ojo gebracht. Hierauf wird das Verfahren unter schwacher Belüftung zu Ende geführt
und die Hefe abgesondert.
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Die in den Beispielen angegebenen Zutaten können verschiedentlich
variiert werden. Auch die Konzentration kann innerhalb weiter Grenzen wechseln.
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Die Triebkraftversuche haben ergeben, daß die nach vorliegenden Verfahren
hergestellte Hefe wesentlich kürzere Triebzeiten aufweist als die normale Preßhefe.
Beim ersten Trieb beträgt der Unterschied über 30%, so daß die Hefe als Schnellhefe
bezeichnet werden kann. Auch bei allen weiteren Trieben ist eine kürzere Gärzeit
feststellbar.