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Verfahren zur Hefezüchtung unter Verwendung von Sulfitablauge Die
Erfindung betrifft ein - Verfahren zur Hefezüchtung unter Verwendung von Sulfitablauge,
wobei die aus Sulfitablauge bestehende Würze dem Gärbottich allmählich zugeführt
wird.
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Bekannten Verfahren dieser Art gegenüber wird dabei während des Gärprozesses
hefehaltige Würze aus dem Gärbottich kontinuierlich oder absatzweise entfernt und
die von der Würze befreite Hefe dem Gärbottich wiederum zugeführt.
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Bei der Hefezüchtung in Sulfitablauge, die bekanntlich =,5 bis 2,5°/o
vergärbaren Zucker enthält, ist es bei Anwendung verbesserter Herstellungsmethoden
möglich, etwa 2 bis 3,5kg Hefe je zoo kg Lauge zu gewinnen, einschließlich der verwendeten
Menge von Stellhefe, die für gewöhnlich den Betrag von etwa o,5 kg je xoo kg Lauge
erreicht. Bei normalen Sulfitlaugen beträgt die Hefekonzentration am Ende der Hefezüchtung
etwa 2,5)/" was einen verhältnismäßig niedrigen Wert im Vergleich mit derjenigen
Hefekonzentration darstellt, die bei Hefezüchtung in anderen Zuckerlesungen gewöhnlich
ist, die auf etwa 5 bis 6 °/a steigen kann: Die niedrige Hefekonzentration bedeutet
selbstverständlich Übelstände mit Rücksicht auf die Ausnutzung des Gärbottichraumes,
hinsichtlich des Kraftverbrauchs für Lüftung usw.
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Diese Übelstände sind selbstverständlich immer vorhanden, wenn man
verdünnte Nährlösungen verwendet, -was nunmehr allgemein als vorteilhaft erachtet
wird. Man hat auch früher diese Übelstände erkannt und denselben dadurch abzuhelfen
versucht, daß aus dem Gärbottich Hefelösung ein oder mehrere Male während der Hefezüchtung
oder mehr oder weniger ununterbrochen abgezapft wird, aus welcher Lösung die Hefe
dann abzentrifugiert wird.
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Ferner ist es bekannt, während der Züchtung Hefe enthaltende Lösung
aus dem Gärbottich herauszunehmen, die Hefe-- aus der abgezapften Lösung abzutrennen
und ganz oder teilweise in den Gärbottich zurückzuführen. Hierbei war die Absicht,
in dem Gärbottich ein konstantes Verhältnis zwischen der Hefemenge und der Menge
der Nährstoffe, z. B. Zucker, aufrechtzuerhalten. Die Zufuhr von Würze bzw. die
Zurückführung der abgetrennten Hefe wurde zu diesem Zwecke geregelt. Für Sulfitablauge
wurde das Verfahren nicht vorgeschlagen.
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Bei Hefezüchtung in Sulfitablauge liegen aber Übelstände vor, denen
nicht durch dieses bekaiinte Verfahren allein abgeholfen werden kann und die nicht
bei Hefezüchtung in aus Getreide, Melasse o. dgl. zubereiteten, mehr oder weniger
konzentrierten Nährlösungen vorhanden sind. Der größte dieser Übelstände beruht
darauf, daß die Sulfitablauge außer gärbarem
Zucker in oben angegebener
Menge große Mengen von Stoffen enthält, die nicht von den Hefezellen ausgenutzt
werden können, sondern einen unnötigen Ballast bilden und auf die Hefezüchtung schädlich
einwirken. Diese Stoffe können etwa io% des Gewichtes der Lauge betragen. Ein weiterer
Übelstand liegt darin, daß der osmotische Druck der Sulfitablauge oft zu hoch ist.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren, bei welchem während
des Gärprozesses hefehaltige Würze aus dem Gärbottich kontinuierlich oder absatzweise,
z. B. mittels Separatoren bekannter Art, entfernt und die von der Würze befreite
Hefe dem Gärbpttich wieder zugeführt wird, wird zweckmäßig derart geregelt, daß
die Würzenmenge im Gärbottich etwa in demselben Maße wie bei der früher üblichen
Hefezüchtung, d. h. also ohne Abzug vergorener und gegebenenfalls mit Wasser verdünnter
Würze, ansteigt.
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Es ist bereits bekannt, die für eine bestimmte Hefezüchtung erforderliche
Menge von Stellhefe nicht auf einmal im Anfang der Hefezüchtung, sondern in mehreren
Teilmengen zuzusetzen. Es ist auch bekannt, die aus der abgezapften Hefelösung abgetrennte
Hefe -als Stehhefe in einer nachfolgenden Stufe zu benutzen. Diese Methoden waren
aber lediglich für aus Getreide, Melasse o. dgl. zubereitete, für die Lebenswirksamkeit
der Hefe verhältnismäßig günstige Würzen ohne wesentliche Mengen von schädlichen
Ballaststoffen, d. h. für Würzen aus in hochkonzentrierter Form vorliegenden Rohmaterialien,
bestimmt, und es war nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß Abzapfen von Hefelösung
und Zurückführung von daraus abgetrennter Hefe nach dem Gärbottich bei Hefezüchtung
in Sulfitablauge die obengenannte günstige Wirkung hinsichtlich des Hefegewinns
und der Güte der hergestellten Hefe mit sich bringen würde.
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Das Verfahren nach der Erfindung .kann beispielsweise auf folgende
Weise ausgeführt werden.
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Die Stellhefe wird in eine Zuckerlösung ausgesät, die für Hefezüchtung
günstiger ist als Sulfitablauge, beispielsweise in eine Melasselösung geeigneter
Konzentration, z. B. mit einem spez. Gewicht von i,oi6 bis i,o2. Die Menge von Stehhefe
muß dabei größer gehalten werden als die Stellhefemenge, die derjenigen Menge von
Sulfitablauge entspricht, die der verwendete Gärbottich enthalten kann, und muß
beispielsweise zwei oder mehrere Male so groß sein wie diese normale Stellhefemenge.
In der Praxis hat sich eine Stellhefemenge von etwa 8 kg oder mehr je cbm Sulfitablauge,
die der Gärbottich enthalten kann, als zweckdienlich erwiesen. . Nachdem der Zuwachs
begonnen hat, läßt man die Sulfitablauge- in den Gärbottich hineinfließen. Einige
Zeit nachdem das Einfließen der Sulfitablauge in den Gärbottich begonnen hat, beispielsweise
wenn die Konzentration in demselben zufolge des Gehalts der Sulfitablauge an Ballaststoffen
auf ein spez. Gewicht von i,o3 gestiegen ist, wird ein Teil der gärenden Würze abgezapft
und durch einen Hefeseparator bekannter Art geleitet. Die abgetrennte Hefe wird
nach dem Gärbottich zurü*geführt, während man die abgetrennte Würze wegfließen läßt.
Die abgezapfte Würze wird- durch neue Mengen Sulfitablauge und Nährstoffe nebst
eventuellem Wasser. ersetzt, und zwar derart, daß die Zuckerzufuhr und die Konzentration
in geeigneter Weise geregelt werden.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, daß auf Grund der verwendeten
großen Menge von Stehhefe die Nährstoffe und der Zucker in der allmählich zufließenden
Sulfitablauge unmittelbar fast gänzlich von der Hefe absorbiert werden, so daß die
Konzentration im Gärbottich beispielsweise von Zucker sehr schnell von dem Zuckergehalt
der Sulfitablauge im Betrage von 1,5 bis 2,5% bis auf o,i% heruntersinkt, um dann
weiter abzunehmen. Am Ende der Hefezüchtung beträgt der Zuckergehalt etwa o,o6 bis
o,o80/0, welcher Restbetrag von Zucker somit nicht ausgenutzt werden kann. Hieraus
ergibt sich, daß Abzapfen von Würze während der Hefezüchtung nach vorliegender Erfindung
nur einen unbeträchtlichen Verlust an Zucker bedeutet, indem ja der Unterschied
zwischen dem Zuckergehalt der abgezapften Würze, d. h: etwa o,i%, und dem endgültigen,
nicht ausnutzbaren Zuckergehalt der Würze, d. h. o,o6 bis o,o80/0, äußerst unbedeutend
ist.
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Der Zufluß von Sulfitablauge wird zweckmäßig ununterbrochen während
der ganzen Hefezüchtung fortgesetzt, auch nachdem das Abzapfen begonnen hat. Das
Abzapfen wird zweckmäßig ununterbrochen fortgesetzt und proportional zum Zufluß
der Sulfitablauge geregelt, beispielsweise derart, daß die Höhe der gärenden Würze
im Gärbottich in etwa demselben Maße ansteigt wie bei der üblichen Hefezüchtung
ohne ein Abzapfen von Hefe enthaltender Lösung und Zurückführung von Hefe in der
Gärbottich. Die abgetrennte Hefe wird nach dem Gärbottich zweckmäßig ununterbrochen
zurückgeführt. In der Praxis hat es sich als zweckdienlich erwiesen, den Zufluß
und das Abzapfen in solcher Weise zu regeln, daß .die Zuckerkonzentration im Gärbottich
schwach fallen wird. Beispiel i Die Hefezüchtung wird in einem Gärbottich mit einem
Fassungsvermögen von z. B. =oo cbm mit einer Stellhefemenge eingeleitet, die doppelt
so groß ist wie bei gewöhnlichem Betrieb, d. h.
beim Betrieb ohne
Abzapfen von Hefe enthaltender Lösung und Zurückführung von daraus abgetrennter
Hefe. Sulfitablauge mit z. B. 1,5 °/o gärfähigem Zuckergehalt und loo kg Ballaststoffen
je cbm wird allmählich zugeführt, wobei gleichzeitig eine entsprechende Menge Wasser
zugegeben wird. Nachdem der Zuwachs begonnen und die Flüssigkeit im Gärbottich zu
steigen angefangen hat, wird Hefelösung dem Gärbottich entnommen und einem Separator
zugeführt, der die Hefe aus der Lösung abtrennt, worauf die Hefe dem Gärbottich
wieder zugeführt wird. Das Abzapfen der Hefelösung wird derart geregelt, daß, während
das spez. Gewicht der Sulfitablauge selbst normal 13 bis 15' Be beträgt,
nicht mehr als höchstens 9 bis il ° B6 im Gärbottich zugelassen wird. Während der
ganzen Gärführung wird darum die Zufuhr von Sulfitablauge und Wasser derart geregelt,
daß das spez. Gewicht 11 ° Bd nicht übersteigt. Dem entspricht in der Praxis, daß
die abgezapfte Menge der Hefelösung etwa der Hälfte der Menge der gleichzeitig dem
Gärbottich zugeführten verdünnten Sulfitablauge gleichkommt, wodurch der Gärbottich
sich etwa in demselben Tempo füllt wie bei gewöhnlichem Betrieb ohne Abzapfen von
Hefelösung und Zurückführung der Hefe. Der Wasserzusatz ist auch wichtig noch zum
Herabsetzen des osmotischen Druckes der Sulfitablauge, der oft zu hoch und für die
Hefe schädlich ist.
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Das Abzapfen erfolgt während der Hefezüchtungsperiode zweckmäßig ununterbrochen,-kann
aber auch stufenweise stattfinden. Während einer Züchtungsperiode werden somit dem
Gärbottich bei Entnahme von zoo cbm Hefelösung oder mehr Zoo cbm Sulfitablauge nebst
Wasser zugeführt. Zufolge der Abzapfung der Hefelösung und der Zurückführung der
daraus abgetrennten Hefe wird das Verhältnis zwischen der Hefemenge im Gärbottich
und der Menge der darin enthaltenen schädlichen Ballaststoffe erheblich vorteilhafter
als beim üblichen Betrieb, weil ja solche Ballaststoffe mit der abgezapften Hefelösung
aus dem Gärbottich entfernt werden.
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Enthält die verwendete Sulfitablauge lo°% solcher Ballaststoffe, so
sind somit am Ende der Hefezüchtungsperiode im Gärbottich lo ooo kg solcher Stoffe
vorhanden, und zwar unabhängig davon, ob man Hefelösung abzapft und Hefe zurückführt
oder nicht. Wenn aber solche Abzapfung und Zurückführung stattfindet, so enthält
der Gärbottich die doppelte Menge Hefe (d. h. wenn man in beiden Fällen die Hefeausbeute
als gleich groß annimmt. Tatsächlich wird beim neuen Verfahren die Hefeausbeute
erheblich größer als beim üblichen Betrieb ohne Abzapfen von Hefelösung und Zurückführung
abgetrennter Hefe), so :daß somit auf jede Hefezelle höchstens die halbe Menge schädlicher
Ballaststoffe kommt. Dies hat eine sehr vorteilhafte Einwirkung auf die Güte der
Hefe sowie auf den Betrieb, der sicherer und zuverlässiger -wird. Beispiel 2 Das
folgende Beispiel entstammt der Praxis und stellt eine Gärführung dar, bei welcher
390 kg Stellhefe in aus- einer Wasserlösung von Melasse bestehenden Würze
ausgesät wird. Die Melasselösung beträgt 3,6 cbm, so daß die Stellhefemenge somit
1o8 kg Hefe je cbmanfänglicher Würze beträgt. Die untenstehende Tabelle gibt die
Gärführung an.
| Hefe Zugeführte Sulfit- |
| Stunde im Gärbottich ablauge |
| kg in cbm je Stunde |
| 0 390 2 |
| 1 440 - |
| 2 500 2,5 |
| 3 6oo 5,0 |
| 4 720 6,5 |
| 5 850 7,0 |
| 6 1000 7,0 |
| 7 1150 7,0 |
| 8 1300 7;0 |
| 9 1450 7,0 |
| 10 161o 7,0 |
| 1i 1770 4,0 |
| 12 1940 3,5 |
| 13 2100 2,0 |
| 14 2200 1,5 |
| 15 2250 - |
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß das Verhältnis zwischen der Gewichtsmenge Hefe
und der Menge an Sulfitablauge, d. h. der Menge der zugeführten Zuckernahrung, sich
fortdauernd ändert. Nach der 15. Stunde beträgt die Hefemenge im Gärbottich 225o
kg; und es sind insgesamt 65 cbm Sulfitablauge hinzugefügt worden, während das Fassungsvermögen
des Bottichs nur 4o cbm beträgt. Das entspricht einer Hefeausbeute von 28,6 kg je
cbm Lauge, was als eine normale Ausbeute bezeichnet werden kann.
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Indem man mit großer Stellhefemenge beginnt und Hefelösung abzapft
und die daraus abgetrennte Hefe zum Gärbottich zurückführt, wird die Hefekonzentration
im Gärbottich nicht nur gesteigert, sondern man gewinnt noch den Vorteil, daß hierdurch
der Rauminhalt des Gärbottichs und somit die Kapazität der Anlage besser ausgenutzt
und der Energieverbrauch für die Lüftung herabgesetzt wird. Durch die Abzapfung
der Hefelösung befreit man die Würze nach und nach nicht nur von mit der Sulfitablauge
eingeführten schädlichen Ballast-
Stoffen, sondern auch von während
der Hefezüchtung entstehenden, gleichfalls schädlich einwirkenden Absonderungsprodukten.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird es auch möglich, mit
sehr verdünnter Sulfitablauge, z. B. mit dem Waschwasser aus den Sulfitkochern,
zu arbeiten. Eine kräftige Verdünnung der Sulfitablauge erleichtert beim Neutralisieren
der Lauge das Abtrennen der für die Hefe schädlichen Stoffe.