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Verfahren zur Herstellung von Hefe Die Erfindung betrifft die Bereitung
von Hefe.
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Es ist bisher üblich gewesen, Backhefe in einem großen Gärbottich
oder Faß herzustellen, das die notwendige Würze und die Gär- und Hefestoffe sowie
die Mutterhefe für eine ganze Herstellungsperiode enthielt; man konnte dann die
Gesamtmenge der Flüssigkeit am Ende der Reifezeit ablassen und sie zentrifugiert
oder nichtzentrifugiert der Hefepresse übergeben. Es war außerdem üblich, die Hefezucht
in einer gewissen Menge von Würze und Saathefe (Anstellhefe) in einem Gärbottich
beginnen zu lassen und das Wachstum durch Hinzutun von Nährstoffen zu fördern; Wasserzusatz
zwecks ' Verdünnung konnte angewandt oder fortgelassen werden. Das Wasser konnte
in gewissen Zeiträumen oder kontinuierlich zugesetzt werden, während die Hefe enthaltende
Flüssigkeit in Intervallen oder kontinuierlich den Pressen zugeführt wurde.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Verfahrens, das Gelegenheit gibt, die Bedingungen genauer zu kontrollieren,
als es bis jetzt möglich war, und außerdem mit Anteilen der vorhandenen Flüssigkeitsmenge
arbeitet, deren jeder für sich kontrolliert wird, während der Herstellungsprozeß
kontinuierlich verläuft.
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Der Ausdruck Bedingungen bedeutet hier und im folgenden solche Bedingungen,
die bestimmend für die Entwicklung der Hefeeigenschaften und für den Fortschritt
des Hefewachstums sind.
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Auch wird durch das neue Verfahren die Gewinnung einer größeren Menge
Hefe je Stunde und je Einheit des Gärraumes vermöge Arbeitens mit dauernd voll gefüllten
Gärgefäßen bezweckt und die Möglichkeit einer gelegentlichen Reinigung der Gäranlage
ohne Unterbrechung des Arbeitsganges.
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Hierzu wird erfindungsgemäß so gearbeitet, daß die Gesamtmenge der
jeweils zur Vergärung kommenden Flüssigkeit in drei oder mehr getrennten hintereinanderwandernden
Posten in verschiedenen aufeinanderfolgenden Wachstumsgraden unter ständigen Zusätzen
von Hefenahrung und/oder Hefe gehalten wird und daß dabei in den einzelnen Bottichen
die jeweils den Wachstumsgraden entsprechenden Bedingungen eingehalten werden.
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Gärbottiche in Reihenschaltung sind an sich für ein Verfahren mit
sogenannter stetiger Zu- und Abführung bekannt, bei dem
die vollständige
Beeinflussung der Gärung nur auf einen Teil der Gesamtmasse des Materials im ersten
Gärbottich ausgeübt wird. Auch ist es bekannt, zwei Gärbottiche in Reihe zu verwenden,
um gewisse Nachteile einer langdauernden Hefeentwicklung in einem einzigen großen
Bottich zu vermeiden. Demgegenüber richtet sich die Erfindung darauf, einen hohen
Grad von Konstanz in irgendwelcher vorher gewünschten Qualität von Hefe zu erzielen,
die in stetiger Art von einem Verfahren mit stetiger Zu- und Abführung erzielbar
ist, und zur Gewährleistung solch eines Ergebnisses sind mehr als zwei Gärbottiche
in Reihe nötig.
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Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Spiritus (s. Sidersky:
Brennereifragen 1914 S.13 und 14) zum Unterschied von Hefe ist es bereits vorgeschlagen
worden, ein großes Hauptgärgefäß zu verwenden und seinen Inhalt in zwei kleinere
Gärgefäße zu überführen, die in Reihenschaltung liegen, in denen aber die Bedingungen
für die Hefe nicht geregelt werden.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die Bedingungen für die
Hefe in den zwei oder mehr Gärbottichen, die von der unvollständig behandelten oder
unreifen hefehaltigen Flüssigkeit vom ersten Gärbottich her durchwandert werden,
je für sich beeinflußt, nicht bloß durch Regelung der Temperatur und Belüftung,
sondern auch durch stetige einzelne Zusätze von Hefenahrung zu jedem von diesen
Gärbottichen in solcher Art, daß eine Konstanz der Beschaffenheit der schließlichen
Hefe aufrechterhalten wird. Der Ausdruck Hefenahrung bezeichnet hier im üblichen
Sinne Würze oder Lösungen von Stoffen, wie Zucker oder Melasse oder Körnerextrakte
oder Mischungen davon, denen gewöhnlich bei der Hefefabrikation verwendete Salze
zugesetzt worden sein können.
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Außer Hefenahrung kann auch den einzelnen Gärbottichen Saathefe oder
hefehaltige Würze zugesetzt werden, um die Gewährleistung der Konstanz der Beschaffenheit
der Endhefe weiterhin zu unterstützen.
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Die Stärke der Abführung aus dem letzten Gärbottich reicht aus, um
ein Überfüllen der Zwischengärbottiche zu verhindern.
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Es ist ratsam, Bottiche in Vorrat zu haben, um ev t1. irgendeinen
der Bottiche in der Reihe aus einem beliebigen Grund auszuschalten, z. B. wenn die
Reinigung der Gärgefäße der Reihe nach erwünscht ist.
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Da es nicht wünschenswert ist, daß die frisch aus einem Bottich in
einen anderen übergefüllte Flüssigkeit oder die gerade hinzugefügten Nährstoffe
oder Saathefe einen kurzen Weg zu dem Auslaß des Bottichs finden, kann man in jedem
Gefäß Vorkehrungen treffen, um einen gewundenen oder verlängerten Flüssigkeitsweg
zwischen Ein-und Ausflußöffnung des Bottichs zu schaffen.
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Es ist selbstverständlich, daß Ventile, Rückschlagventile, Überflußröhren
u. dgl. angewendet werden, um eine befriedigende Zusammenarbeit der Gärbottiche
zu sichern. Die Anordnung und Arbeitsweise ermöglicht es, alle gewünschten physikalisch-chemischen
oder biochemischen Bedingungen für jeden Anteil der Gesamtflüssigkeitsmenge in den
Gärbottichserien herzustellen und zu halten. Z. B. kann in jedem Gärbottich die
Durchlüftung, die Temperatur oder die Konzentration - der Hefenährstoffe übereinstimmend
oder nach oben oder unten abweichend zu den andern Gärgefäßen gehalten werden und,
wie früher schon bemerkt,- kann jeder Bottich und sein Inhalt zu beliebiger Zeit
aus dem Kreislauf herausgenommen werden, indem man an seinen Platz einen Reservebottich
treten.läßt.
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In der beiliegenden Zeichnung sind Gärgefäße in Reihenschaltung mit
schematischer Darstellung der Einrichtungen zum Regeln der Bedingungen gemäß der
Erfindung veranschaulicht. Die Gärgefäße sind mit 1, 2,3 ... N bezeichnet.
Es sei angenommen, daß das Verfahren bereits eingeleitet worden ist und daß alle
die Gefäße voll sind. Das Ausgangsgut bzw. die Würze (z. B. Melasse) wird durch
das Zuführungsrohr ill in das erste Gärgefäß i zusammen mit Saathefe zugeführt,
die durch das Zuführungsrohr 1b zugeleitet wird, und zusammen mit irgendwelchen
gewünschten Mineralsalzen, die als Nährstoffe dienen und durch das Zuführungsrohr
ic zugeleitet werden. Die teilweise erschöpfte Würze, die unreife Hefe enthält,
wird in das zweite Gärgefäß 2 gepumpt, dem weiteres Ausgangsgut oder Würze durch
das Zuführungsrohr 2a und gewünschtenfalls Saathefe durch Rohr 2b und gegebenenfalls
Mineralsalze durch Rohr 2c zugeführt werden. Die hefehaltige Flüssigkeit wandert
durch eine beliebige Zahl von anderen Gärgefäßen in Reihenschaltung, z. B. Gefäß
3, in denen die Bedingungen für die wachsende Hefe entsprechend geregelt werden.
Da das neue Verfahren die. Herstellung von' Backhefe zum Unterschied von Spiritus
bezweckt, so ist jedes der Gärgefäße 1, 2, 3 ... mit einer Belüftungseinrichtung
id, 2d, ßd ... versehen.
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Gegebenenfalls erreicht die fortschreitend reifende Hefe das letzte
Gefäß N, in welchem sie völlig reift, bevor sie zur Abscheidurig der Hefe von der
vergorenen Flüssigkeit in einen Hefeabscheider S abgezogen wird.
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Damit die Erfindung ohne weiteres ausgeführt werden kann, folgt jetzt
die Beschreibung
eines Arbeitsverfahrens für eine Serie von acht
Gärbottichen.
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Der Einfachheit halber sei angenommen, daß Hefe, die in ihrer Entwicklung
einem siebenstündigen Wachstum plus einer einstündigen Reifung entspricht (in folgendem
Gf-Hefe genannt), kontinuierlich dem Gärbottich Nr. 8 als Endprodukt entnommen werden
soll und daß Mutterhefe Gs zu Einleitung des Prozesses angewandt wird.
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Die Gärbottiche werden mit Würze gefüllt und in Abständen von je einer
Stunde anfänglich beispielsweise mit a kg Mutterhefe beschickt, d. h. Bottich Nr.
8 wird zuerst beschickt, und das Wachstum wird eingeleitet (durch Einblasen von
Luft usw.). Nach Ablauf i Stunde wird Bottich Nr. 7 beschickt usf.
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Die Vermehrung geht in der üblichen Weise vor sich: Die Würze, die
in den Bottichen angewendet wird, habe eine Stärke von i bis a° Balling; ihr wird
höher konzentrierte Hefenahrung von ungefähr 15° Balling ständig zugesetzt. Nach
7 Stunden wird die Zugabe des konzentrierten Nährstoffes in Bottich Nr.8 beendet,
die Durchlüftung wird verlangsamt, und in der B. Stunde wird die Hefe in Bottich
Nr. 8 nur der Reifung allein überlassen.
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Wenn man den durchschnittlichen Wachstumsfaktor der Hefe während der
ersten 7 Stunden mit dem Buchstaben k bezeichnet, so enthält der Bottich Nr.8 nach
Ablauf von 8 Stunden gereifte Hefe, die nach Menge und Entwicklung (Generation)
Gf mit ak7 kg bezeichnet wird; analog dazu hat Nr. 7 ak7 ungereifter kg usw. Nr.
i enthält ak # kg Hefe.
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Zu diesem Zeitpunkt kann man mit dem kontinuierlichen Abziehen der
Hefe aus Bottich Nr. & beginnen. Die Bottichserien können miteinander in Verbindung
gebracht, mit Nährstoffen sowie, wenn nötig, mit Wasser versetzt und in erforderlicher
Menge durchlüftet werden. Bottich Nr. i wird mit Mutterhefe der Zucht (Generation)
Gs mit der :Menge a kg pro Stünde versetzt. Die Pumpen oder beliebig andere Leitungen
müssen so dimensioniert sein, daß die Volumen der Bottiche konstant bleiben. Wenn
die Bedingungen in allen Bottichen wesentlich gleichgehalten werden, so wird die
Hefe, die kontinuierlich dem Bottich Nr.8 entnommen wird (und die die Waschvorrichtungen,
Separatoren und Pressen passiert), von dem Wachstumszustand (Generation) Gf sein
und ak7 kg in je c ak7 Litern enthalten, wobei c eine Konstante bedeutet.
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In einer besonderen Serie von Versuchen, die mit acht Gärbottichen
und Melassewürze, wie oben beschrieben, ausgeführt wurden, war der Wert von k 1,i-1,6,
und der Wert von c entsprach q.o bis 8o g pro Liter.
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In der Praxis können Reservebottiche benutzt werden, so daß jeder
Bottich in der Serie ersetzt werden kann, dies hauptsächlich zwecks Reinigung und
Sterilisation, ohne den kontinuierlichen Betrieb zu unterbrechen.
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Beim Arbeiten nach oben beschriebener Methode wird die Gesamtflüssigkeit,
in der die Hefe zur Entwicklung kommt, - in acht verschiedene Teile zerlegt. Der
Zustand jedes dieser Teile sowie die entsprechenden Zusätze (Zuläufe) sind unabhängig
voneinander kontrollierbar; unabhängig kann die Flüssigkeit, die die reife Hefe
enthält, kontinuierlich dem Endbottich entnommen werden.
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Außer Nährstoffen kann zu jedem oder einem beliebigen Bottich eine
erforderliche Menge von Mutterhefe oder von Hefe oder hefehaltiger Würze, die aus
vorangehenden oder folgenden Bottichen entnommen wird, hinzugefügt werden, entweder
um das Wachstum zu fördern, oder um eine erwünschte Gärungsbedingung in dem Bottich
herzustellen. Obwohl die Werte c und k oben als konstant angenommen waren, ist es
natürlich möglich, sie, wie gewünscht, in jedem Bottich von Stunde zu Stunde zu
verändern. Auch kann die den verschiedenen Bottichen zugefügte Hefe von derselben
Entwicklungsstufe (Generation) Gs oder von einer andern genommen - und in gleicher
oder ungleicher Menge zugesetzt werden.
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Eine Abänderung .der oben beschriebenen Arbeitsweise, bei der jeder
Gärbottich mit a kg Mutterhefe versetzt wurde, kann darin bestehen, daß man a kg
dem Bottich Nr. 8 hinzufügt, dann nach Verlauf von i Stunde a kg Mutterhefe dem
Bottich Nr. 7 hinzufügt, dann nach Verlauf von einer weiteren. Stunde ak kg dem
Bottich Nr. 6 zusetzt usf., so daß nach Ablauf von 8 Stunden alle Gärbottiche dieselbe
Hefekonzentration besitzen; d. h. alle enthalten ak7 kg Hefe pro cak7 Liter, aber
verschieden in der Entwicklung abgestuft, von einstündigem Wachstum in Bottich Nr.
i bis achtstündigem (Generation Gf) in Bottich- Nr. B. Dieses Verfahren, verglichen
mit dem zuerst beschriebenen, bewirkt eine Vermehrung der Hefemenge, die pro Stunde
in jedem--Gärbottich erzeugt wird.
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Wenn es erwünscht ist, Hefe von höherer Entwicklung (Generation) herzustellen
als die durch kontinuierlichen Zusatz von Mutterhefe der Generation Gs im Bottich
Nr. i erhältliche, kann dies geschehen durch Verminderung oder völliges Unterlassen
der Zugabe von Mutterhefe zu Nr. i und durch Entnahme von hefehaltiger Flüssigkeit
in einem Maße, die dem Wachstum der Hefe pro Stunde entspricht.
Obwohl
die Erfindung sich in erster Linie mit der Herstellung der sogenannten Bäckerhefe
aus Mutterhefe befaBt, soll sie doch gleichzeitig auch auf die Herstellung von Mutterhefe
aus Laboratoriumskulturen ausgedehnt werden.
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Die Ausdrücke Gärbottiche und Seriengärbottiche sind so zu verstehen,
- daß einzelne Abteilungen eines Bottichs ebenfalls darunter verstanden und einzelnen
Bottichen äquivalent geachtet werden sollen.