DE629694C - Process for the production of n-butyl alcohol and acetone by fermentation of protein-containing mashes - Google Patents
Process for the production of n-butyl alcohol and acetone by fermentation of protein-containing mashesInfo
- Publication number
- DE629694C DE629694C DES105618D DES0105618D DE629694C DE 629694 C DE629694 C DE 629694C DE S105618 D DES105618 D DE S105618D DE S0105618 D DES0105618 D DE S0105618D DE 629694 C DE629694 C DE 629694C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fermentation
- mash
- acetone
- butyl alcohol
- mashes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/24—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carbonyl group
- C12P7/26—Ketones
- C12P7/28—Acetone-containing products
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Verfahren zur Gewinnung von n-Butylalkohol und Aceton durch Vergärung proteinhaltiger Maischen Es ist bereits vorgeschlagen worden, proteinhaltige Zuckermaischen durch Bakterien zu vergären, die n-Butylalkohol und Isopropylalkohol erzeugen. Auch hat man schon empfohlen, Maischen, die Getreidestärke enthalten, durch Bakterien zu vergären, die ohne weiteres, d. h. ohne Zusatz anderer Substanzen oder Organismen, Butylalkohol und Aceton erzeugen. Die Erfindung unterscheidet sich von derartigen Verfahren dadurch, daß kein Isopropylalkohol gebildet wird und daß die verwendeten Bakterien nicht ohne andere Unterstützung sterile Maismehlmaischen unter Erzeugung nennenswerter Mengen von n-Butylalkohol und Aceton vergären.Process for the production of n-butyl alcohol and acetone by fermentation proteinaceous mashes It has already been proposed to use proteinaceous sugar mashes fermented by bacteria that produce n-butyl alcohol and isopropyl alcohol. Even it has already been recommended that mashes containing corn starch be carried out by bacteria to ferment which readily, d. H. without the addition of other substances or organisms, Generate butyl alcohol and acetone. The invention differs from such Process in that no isopropyl alcohol is formed and that the used Bacteria cannot produce sterile cornmeal mashing without other assistance ferment significant amounts of n-butyl alcohol and acetone.
Gemäß der Erfindung wird die Herstellung von n-Butylalkohol und Aceton unter Vergärung einer proteinhaltigen Zuckermaische dadurch erreicht, daß die Maische mit einer Kultur eines anaeroben Bakteriums (von der Art des Clostridium Saccharobutyl-acetonicum) vergoren wird, das dadurch bestimmt werden kann, daß es eine sterile Melassemaische unter Bildung der genannten Erzeugnisse kräftig vergärt, Gelatine nicht verflüssigt, Glycerin nicht vergärt und ohne Hilfsmittel sterile Kornmehlmaischen nicht unter Bildung nennenswerter Mengen der genannten Erzeugnisse vergärt.According to the invention, the production of n-butyl alcohol and acetone achieved by fermentation of a protein-containing sugar mash that the mash with a culture of an anaerobic bacterium (of the type of Clostridium Saccharobutyl-acetonicum) is fermented, which can be determined by the fact that it is a sterile molasses mash Vigorously fermented with the formation of the named products, gelatine not liquefied, Glycerine does not ferment and sterile grain flour mashing is not done without aids Formation of significant quantities of the named products fermented.
Dieses Bakterium gehört zu den anaeroben Bakterien, die sich im Boden finden und auch in Pflanzen, die im oder in der Nähe des Bodens wachsen, beispielsweise in Kartoffeln.This bacterium is one of the anaerobic bacteria that can be found in the soil and also in plants that grow in or near the soil, for example in potatoes.
Nachfolgend ist eine typische Methode dargestellt, nach der ein solcher Organismus gezüchtet und isoliert 'werden kann, aber auch andere Methoden oder Abänderungen dieser Methode können Verwendung finden.The following is a typical method by which such a Organism can be grown and isolated, but also other methods or modifications this method can be used.
Kleine Kartoffelstückchen, etwa 25o ccm frisch abgekochten Wasssers und eine kleine Menge diastatischer Malzextrakt werden in einen mit einem sterilen Wattebausch verschlossenen Kolben eingefüllt und auf ungefähr 6o bis 65' C 3o bis 6o Minuten lang erhitzt. Die Temperatur des Kolbeninhalts wird dann gesteigert und ro Minuten lang auf 8o bis 85' gehalten. Die Masse wird darauf abgekühlt und dann in einem Thermostaten bei ungefähr 36° gehalten, wobei vorzugsweise die Sauerstofftension vermindert wird. Im Laufe von 24 Stunden wird eine heftige;Gärung einsetzen. Hierauf entnimmt man eine Menge aus dem Kolben und überträgt diese auf eine sterile, vergärbare Rohrzuckermelasse. Letztere wird einige Tage, beispielsweise 4 bis 5 Tage, bei 36° -im Thermostaten gehalten, io Minuten lang auf 8o° erhitzt -und plötzlich abgekühlt. Die Massre wird dann in eine sterile, vergärbare Zuck% lösung übergeführt und bei 36° im Therrüö stäten gehalten, wobei vorzugsweise cfi Sauerstofftension verringert wird. Diese Methode einer Hitzeabschreckung und einer fraktionierten Züchtung wird mehrmals wiederholt, beispielsweise fünf-his zehnmal. Auf diese Weise kann man den beschriebenen Organismus in vorherrschender Menge in der Kultur erhalten.Small pieces of potato, about 25 cc of freshly boiled water and a small amount of diastatic malt extract are placed in a flask closed with a sterile cotton ball and heated to about 60 to 65 ° C for 30 to 60 minutes. The temperature of the contents of the flask is then increased and held at 80 to 85 minutes for 50 minutes. The mass is then cooled and then kept in a thermostat at about 36 °, preferably reducing the oxygen tension. In the course of 24 hours, a violent fermentation will begin. A quantity is then taken from the flask and transferred to a sterile, fermentable cane sugar molasses. The latter is kept for a few days, for example 4 to 5 days, at 36 ° in the thermostat, heated to 80 ° for 10 minutes and suddenly cooled. The mass is then transferred to a sterile, fermentable sugar solution and kept at 36 ° in the thermostat, with preferably cfi oxygen tension being reduced. This heat deterrent and fractional breeding method is repeated several times, for example five to ten times. In this way the organism described can be preserved in the culture in a predominant amount.
Das Bakterium kann man in Reinkultur mit Hilfe bekannter bakteriologischer Methoden zur Züchtung anaerober Bakterien erhalten, @beispielsweise-a) durch fraktionierte Kultur in tiefen, sterilen Reagenzgläsern, die 5°/oige Kartoffeldextroseagar enthalten. Der Impfstoff für solche fraktionierten Kulturen wurde nahe dem Boden der Reagenzgläser entnommen, nachdem man unter sterilen Bedingungen hineingestochen hat; b) durch überziehen eines Kartoffeldextrc:seagar anaerobisch; c) durch Isolation einer Einzelzelle mit Hilfe eines Mikromanipulators.. Eine große Anzahl solcher Einzelzellen-, entnahmen wurde. ausgeführt. Zur Kultur wurden verschiedene Medien benutzt, von denen das nachfolgend beschriebene sich als geeignet erwies. - 15 g weiße Kartoffeln wurden geschabt und in einem Kolben mit ioooccm destilliertem Wasser i bis i1[2 Stunden gekocht und auf etwa 6o° abgekühlt. ;5 g pulverisiertes Gerstenmalz in wenig Wasser wurde zugesetzt und der Kolbeninhalt etwa 2 Stunden lang auf 55 bis 65° gehalten. Dann wurden 7 g Rübenmelasse zugesetzt. Dies ergab eine Mischung, die etwa i "/.Zucker bei einer Wasserstoffionenkonzentration von pH = 6 bis 6,7 enthielt. Etwa i.o ccm dieser Mischung und eine kleine Menge getrocknetes Rinderherz wurden, jeder Röhre zugesetzt und diese etwa 2o Minuten lang bei einem Dampfdruck von o, 14 Atrn. erhitzt. Die Reinkulturen, die ein gutes Wachstum und gute Gärung unter Bildung von Butylalkohol und Aceton zeigten, wurden durch bekannte bakteriologische Methoden kontrolliert; beispielsweise durch die Vergärung einer großen Zahl von kohlehydrathaltigen Stoffen.The bacterium can be obtained in pure culture with the aid of known bacteriological methods for cultivating anaerobic bacteria, @ for example-a) by fractional culture in deep, sterile test tubes containing 5% potato dextrose agar. The vaccine for such fractionated cultures was removed from near the bottom of the test tubes after piercing under sterile conditions; b) by coating a potato dextrc: seagar anaerobic; c) by isolating a single cell with the help of a micromanipulator .. A large number of such single cells was removed. executed. Various media were used for culture, of which the one described below was found to be suitable. - 1 5 g of white potatoes were scraped and boiled in a flask with 100 ounces of distilled water for 1 to 1 1/2 hours and cooled to about 60 °. ; 5 g of powdered barley malt in a little water were added and the contents of the flask were kept at 55 to 65 ° for about 2 hours. Then 7 g of beet molasses were added. This resulted in a mixture containing about 1/2 "of sugar at a hydrogen ion concentration of pH 6 to 6.7. About 10 cc of this mixture and a small amount of dried beef heart were added to each tube and held for about 20 minutes at steam pressure of 0.14 atrn .. The pure cultures, which showed good growth and good fermentation with the formation of butyl alcohol and acetone, were controlled by known bacteriological methods, for example by fermenting a large number of substances containing carbohydrates.
Die Ergebnisse dieser Kontrollen zeigten, daß eine Reinkultur erhalten wurde und daß die Reinkultur große Ausbeuten an Butyl- '' alkohol und Aceton bei der Vergärung steriler Melassemaischen ergeben würde.The results of these controls indicated that a pure culture was obtained and that the pure culture had large yields of butyl alcohol and acetone fermentation of sterile molasses mash.
Das neue Bakterium erhielt den Namen »Clostridium Saccharobutyl-acetonicurn«.
Urn die Identifizierung .dieses Bakteriums zu erleichtern,. wird .es mit Hilfe der
Tabelle der »Bociety of American Bacteriologists« beschrieben-Name: Clostridium
Saccharobutyl-acetonicum, ,.:Quelle: Kartoffel:
Die Gelatineverflüssigungsprobe wurde an einer io,8°/oigen Lösung einer Bakteriennährgelatine ausgeführt, die o,25 g Glucose auf ioo ccm der Lösung enthielt. Bakteriennährgelatine ist eins Nährstoff, der 3 Teile Fleischextrakt, 5 Teile Pepton und ioo Teile Gelatine enthält. Die Proben wurden mit aktiven, 20 Stunden alten Kulturen gemacht. In den Rohren war eine gute Gasentwicklung, aber kein Flüssigwerden zu beobachten, selbst nach 4o Tagen bei 35° im Thermostaten.The gelatin liquefaction sample was applied to a 10.8% solution a bacterial nutrient gelatine that contains 0.25 g of glucose per 100 cc of the solution contained. Bacterial nutrient gelatin is a nutrient that contains 3 parts of meat extract, Contains 5 parts peptone and 100 parts gelatin. The samples were with active, 20 Made hours of ancient cultures. There was good gas evolution in the pipes, however no liquid was observed, even after 40 days at 35 ° in the thermostat.
Das Bakterium vergärt keine stärkehaltigen Stoffe, wie Mais, Roggen und Weizen. Daher können solche Materialien nicht auf wirtschaftliche Weise ausgenutzt werden, bevor die Stärke nicht durch andere Mittel in vergärbare Stoffe übergeführt wurde, wie in Maltose, Dextrose und Dextrine. Diese letzteren lassen sieh leicht vergären. Es ist dies auf Grund der Hypothese erklärbar, daß der Organismus nicht genügend Enzyme absondert, die die Umwandlung der Stärke in solche Stoffe bewirkt, die durch diesen Organismus vergoren werden können. Es wurden z. B. 3 1 einer Maische aus 5 % Maismehl ungefähr 2 Stunden unter einem Dampfdruck von 1,2 Atm. erhitzt, geimpft und 4 Tage lang bei etwa 36° gehalten. Wenn überhaupt Butylalkohol und Aceton entstanden, so doch mir in so geringen Mengen, daß eine- Identifizierung nicht möglich war. Das isolierte Bakterium vergor kräftig gekochte Melassemaischen, die hohe Ausbeuten an Butylalkohol und Aceton ergaben und die eine wirksame Ausnutzung des vorhandenen Zuckers ermöglichten. Zur Zeit der Impfung waren die Maischen. wesentlich frei von gelöstem Sauerstoff.The bacterium does not ferment starchy substances such as corn or rye and wheat. Therefore, such materials cannot be used economically are not converted into fermentable substances by other means before the starch was, as in maltose, dextrose, and dextrins. These latter are easy to see ferment. This can be explained on the basis of the hypothesis that the organism does not secretes enough enzymes that convert the starch into substances which can be fermented by this organism. There were z. B. 3 1 of a mash from 5% corn flour for about 2 hours under a steam pressure of 1.2 atm. heated, vaccinated and kept at about 36 ° for 4 days. Butyl alcohol and acetone, if any originated, but to me in such small quantities that identification is not possible was. The isolated bacterium fermented vigorously cooked molasses mash, the high yields of butyl alcohol and acetone resulted in an effective use of the existing Zuckers made possible. At the time of inoculation, the mashes were. substantially free from dissolved oxygen.
Die Sporen dieses Organismus sind sehr , hitzebeständig. In einem Medium mit einer Wasserstoffionenkonzentration PH 4,3!lyis 4,5 widerstehen die Sporen einer Erhitzung auf etwa 85° während 15 Minuten.The spores of this organism are very, heat-resistant. In one The spores resist medium with a hydrogen ion concentration of PH 4.3! Lyis 4.5 heating to about 85 ° for 15 minutes.
Als typisches Beispiel für eine fraktionierte Kultur, die angewendet wird, um den Impfstoff herzustellen, möge folgendes Verfahren geschildert werden; es kann aber selbstverständlich auch einanderes Verfahren benutzt werden.As a typical example of a fractional culture that applied In order to prepare the vaccine, the following procedure may be described; however, a different method can of course also be used.
Ungefähr o,5 ccm einer Reinkultur, die freie Sporen enthielt, wurde in ein normales Reagenzglas von 12 crn Länge und 1,3 cm Durchmesser überführt. Das Reagenzglas enthielt ungefähr zo ccm sterile Kartoffelmaische, die aus 7 bis ioo/o Kartoffeln und i bis 4°/o Dextrose in Wasser bestand. Die beimpfte Röhre wurde durch Eintauchen in ein Becherglas mit Wasser erhitzt, derart; daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Rohr unter dem Wasserspiegel in dem Becherglas lag. Das Wasser in dem Becherglas wurde auf einer Temperatur von ungefähr 85° gehalten, das Rohr blieb 15 Minuten in dem Becherglas, wurde dann herausgenommen und sofort abgekühlt durch Eintauchen in kaltes Wasser. Das Rohr wurde im Thermostaten bei ungefähr 35 bis 37° 15 bis 24 Stunden lang gehalten; während dieser Zeit setzte eine heftige Gärung ein.About 0.5 cc of a pure culture containing free spores became transferred to a normal test tube 12 cm long and 1.3 cm in diameter. That The test tube contained about ten cc of sterile potato mash consisting of 7 to 100 per cent Potatoes and 1 to 4 per cent. Dextrose in water. the inoculated Tube was heated by immersing it in a beaker of water, so; that the Liquid level in the tube was below the water level in the beaker. That Water in the beaker was kept at a temperature of approximately 85 ° Tube remained in the beaker for 15 minutes, then was removed and immediately cooled by immersion in cold water. The tube was in the thermostat at about 35 held at 37 ° for 15 to 24 hours; during this time a violent continued Fermentation a.
Diese io ccm der fraktionierten Kultur wurden dann als Kultur für einen Kolben benutzt, der Zoo bis 5oo ccm einer ähnlichen, sterilen Kartoffelmaische enthielt. Nach der Impfung wurde der Kolben bei 35 bis 37° etwa 6 bis ao Stunden im Thermostaten gehalten. Auf diese Weise wird eine passende Menge Impfstoff für die zu vergärende Maische hergestellt. Ein Impfstoff, der 2 bis 5 Volumprozent der Maische ausmacht, gibt gute Resultate, aber auch relativ größere oder kleinere Mengen des Impfstoffes können angewandt werden.These io cc of the fractionated culture were then used as the culture for uses a flask, the zoo uses up to 500 cc of a similar, sterile potato mash contained. After inoculation, the flask was left at 35 to 37 ° for about 6 to ao hours held in the thermostat. That way, a suitable amount of vaccine will be available for the mash to be fermented is produced. A vaccine that is 2 to 5 percent by volume of the Mash, gives good results, but also relatively larger or smaller quantities of the vaccine can be used.
Die nachfolgend beschriebenen typischen Gärungsverfahren dienen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung; selbstverständlich können aber andere Bedingungen, andere Mengenverhältnisse des Impfstoffes und andere zuckerhaltige Materialien angewandt werden. Beispiel i 15o 1 Leitungswasser, ioooo g dunkle Rohrzuckermelasse, 4oo g Maismehlglutin, 4o g Ammoniumsulfat, -45 ccm n/i-Milchsäure, Sterilisation durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit einer 2- bis 1/3°/oigen aktiven Kultur, Gärzeit: 6o Stunden, Ausbeute: annähernd 24°/o des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent), Ausbeute: 64,1 °/o n-Butylalkohol, Ausbeute: annähernd 359°/0 Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker: annähernd 6504, Höchster Aciditätswert während der Gärung: 2,2.The typical fermentation processes described below serve to illustrate the present invention; however, of course, other conditions, other proportions of vaccine, and other sugary materials can be used. Example 15o 1 tap water, 10000 g dark cane sugar molasses, 400 g corn flour glutin, 40 g ammonium sulfate, -45 ccm n / i-lactic acid, sterilization by boiling, duration: 60 minutes, inoculated with a 2 to 1/3% active Culture, fermentation time: 60 hours, yield: approx. 24% of the starting sugar (percent by weight), yield: 64.1 ° / o n-butyl alcohol, yield: approx. 359 ° / 0 acetone, yield: approx. approximately 6504, highest acidity value during fermentation: 2.2.
Beispiel.2 15o 1 Leitungswasser, 7800 g dunkle Rohrzuckermelasse, 1950 g Rübenmelasse, 45 g Leim, 25 g Rübenpulpe, . 5o g Ammoniumsulfat, Sterilisation durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit einer 2- bis 1/3 °/oigen aktiven Kultur (Volumprozent), Dauer der Gärung: 7:2 Stunden, Ausbeute: annähernd 26°/o des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent), Ausbeute: annähernd 64,5 n-Butylalkohol, Ausbeute: annähernd 35,5°/o Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker: annähernd 75'/" Höchster Aciditätswert während der Gärung: 2,1.Example 2 15o 1 tap water, 7800 g dark cane sugar molasses, 1950 g beet molasses, 45 g glue, 25 g beet pulp,. 50 g ammonium sulphate, sterilization by boiling, duration: 60 minutes, inoculated with a 2 to 1/3% active culture (percent by volume), duration of fermentation: 7: 2 hours, yield: approximately 26% of the starting sugar ( Percent by weight), yield: approximately 64.5 n-butyl alcohol, yield: approximately 35.5% acetone, yield: approximately o ethyl alcohol, consumed sugar: approximately 75 '/ "highest acidity value during fermentation: 2.1.
Beispiel 3 150 1 Leitungswasser, 45oo g Rübenmelasse, 4500 g Mais- (Dextrose) Sirup, 400 g Maismehlglutin, 25 ccm konz. Schwefelsäure, Sterilisation durch Kochen, Dauer: 50 Minuten, Impfung mit einer 5- bis 1/2 °/oigen aktiven Kultur (Gewichtsprozent), Gärzeit: 79 Stunden, Ausbeute: annähernd :280/, der Gesamtmenge an vergärbaren Kohlehydraten, Ausbeute: annähernd 77 °/o. n-Buty lalkohol, Ausbeute: annähernd 23 °/° Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker: annähernd 83'/", Höchster Aciditätswert während der Gärung: 47. Beispiel 4 150 1 Leitungswasser, 9ooo g Rübenmelasse; 25 ccm kon'z. Schwefelsäure, i ooo g Maismehlglutin, Sterilisation durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit einer 20%igen aktiven Kultur (Volumprozent), Gärdauer: 9o Stunden, Ausbeute: annähernd :2o0/, des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent), Ausbeute: annähernd 77 °/° n-Butylalkohol, Ausbeute: annähernd 23 % Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker: annähernd 6o°/0, Höchster Aciditätswert während der Gärung: 1,o.Example 3 150 liters of tap water, 45oo g of beet molasses, 4500 g of corn (dextrose) syrup, 400 g of corn flour gluten, 25 ccm of conc. Sulfuric acid, sterilization by boiling, duration: 50 minutes, inoculation with a 5- to 1/2% active culture (percent by weight), fermentation time: 79 hours, yield: approximately: 280 /, the total amount of fermentable carbohydrates, yield: approximately 77 ° / o. n-butyl lalkohol, yield: approximately 23 ° / ° of acetone, yield: approximately o ethyl alcohol, Spent sugar: approximately 83 '/ "Highest acidity during fermentation: 47. Example 4 150 1 tap water, 9ooo g beet molasses; 25 cc kon For example sulfuric acid, 100 g corn flour glutin, sterilization by boiling, duration: 60 minutes, inoculated with a 20% active culture (percent by volume), fermentation time: 90 hours, yield: approximately: 20% of the starting sugar (percent by weight), yield : approx. 77 ° / ° n-butyl alcohol, yield: approx. 23 % acetone, yield: approx.
Es ist nicht immer nötig, proteinhaltige Nährstoffe zuzusetzen. Rübenmelasse und bestimmte Rohrzuckermelassen enthalten genügende Mengen an assimilierbaren Proteinen. Hat die Maische nicht genügend assimilierbares Protein, so wird eine Mischung von höheren und niederen Proteinen in zuckerhaltigen Materialien benutzt, es kann aber auch nicht zuckerhaltiges Protein hinzugesetzt werden. Eine reichliche Menge an assimilierbarer stickstoffhaltiger Substanz ist wünschenswert.It is not always necessary to add proteinaceous nutrients. Beet molasses and certain cane molasses contain sufficient amounts of assimilable proteins. The mash does not have enough assimilable material Protein so will uses a mixture of higher and lower proteins in sugary materials, however, non-sugary protein can also be added. A plentiful one Amount of assimilable nitrogenous substance is desirable.
Bei den oben beschriebenen Gärungen wurden die Maischen bei 36° C vergoren. Die optimale Temperatur für die Gärung liegt bei ungefähr 36' C, d. h. in dem Intervall zwischen 30 und 4o° C.In the fermentations described above, the mashes were fermented at 36 ° C. The optimal temperature for fermentation is around 36 ° C, i.e. in the interval between 30 and 40 ° C.
Ist die Maische sterilisiert oder zur Impfung vorbereitet, so ist es nicht durchaus notwendig, die Luft von der Maische fernzu-,halten. Es ist jedoch wünschenswert, daß gelöster Sauerstoff nicht in solchen Mengen zugegen ist, daß lokale anaerobe Bedingungen sich leicht entwickeln können.If the mash has been sterilized or prepared for vaccination, it is it is not absolutely necessary to keep the air away from the mash. However, it is it is desirable that dissolved oxygen not be present in such amounts that local anaerobic conditions can easily develop.
Der titrierbare Säuregehalt der Maische ist erheblich niedriger während des ganzen Gärvorganges als bei Verwendung anderer Butylalkoholaceton liefernder Organismen, die bekannt sind, beispielsweise bei Verwendung von Bacillus granulobacter pectinovorum, Bacillus acetobutylicum und Clostridium acetobutylicum. Beispielsweise wächst gewöhnlich der titrierbare Säuregehalt einer Maische, die etwa 3 bis 3,5 % Zucker enthält, in den ersten 15 bis 24 Stunden von Werten, die ungefähr o,5 bis o, 6 ccm einer n/ r o-Alkalilösung zu ro ccm der Maische entsprechen, auf ungefähr 2,2 ccm. Die Gärung ist normalerweise in 2 bis 31112 Tagen, gerechnet von der Zeit der Impfung, beendet. Der Organismus gibt keine guten Ausbeuten, wenn der titrierbare Säurewert der Maischen während der Gärung über annähernd 2,7 steigt.The titratable acidity of the mash is considerably lower during the entire fermentation process than when using other butyl alcohol acetone-producing organisms that are known, for example when using Bacillus granulobacter pectinovorum, Bacillus acetobutylicum and Clostridium acetobutylicum. For example, usually grows the titratable acidity of a slurry containing about 3 to 3.5% sugar, in the first 1 5 to 24 hours of values about o, 5 to o, 6 cc of a n / r o-alkali solution to ro cc of the mash, to about 2.2 cc. Fermentation is usually complete in 2 to 31112 days from the time of inoculation. The organism does not give good yields if the titratable acid value of the mash rises above approximately 2.7 during fermentation.
Bei allen Titrationen zur Feststellung der Acidität oder der Alkalität wurde als Indikator Lackmuspapier benutzt. Eine der Hauptfunktionen der organischen Nährmittel ist die Zufuhr von Proteinen für das Wachstum der Bakterien. Verschiedene organische Nährstoffe tierischen oder pflanzlichen Ursprungs können dazu benutzt werden, beispielsweise Kartoffeln, Maisglutin, Roggen, Gerste, Weizen, Reis, Rübenpülpe, Sojabohnenmehl, Baumwollsaatmehl, Kopramehl, Leinsamenmehl, Malzsprossen, Schlachthausflüssigkeiten, Casein, Leim, Abwässerschlamm, Knochenmehl, verschmutzter Äthylalkohol sowie andere proteinhaltige Stoffe und Harnstoffe.For all titrations to determine acidity or alkalinity litmus paper was used as an indicator. One of the main functions of the organic Nutrient is the supply of proteins for the growth of bacteria. Different Organic nutrients of animal or vegetable origin can be used for example potatoes, corn gluten, rye, barley, wheat, rice, beet pulp, Soybean meal, cottonseed meal, copra meal, flaxseed meal, malt sprouts, slaughterhouse fluids, Casein, glue, sewage sludge, bone meal, contaminated ethyl alcohol and others proteinaceous substances and ureas.
Substanzen, die anorganischen Stickstoff enthalten, d. h. Substanzen, die ein anorganisches Stickstoffradikal enthalten, wie beispielsweise die Sulfate, Carbonate, Bicarbonate, Chloride, Phosphate, Acetate, Butyrate, Hydroxyde und Laktate des Ammoniums, zeigen eine deutliche Wirkung bei der Vergärung. Die Vergärung ist nämlich in kürzerer Zeit dadurch beendet, daß der Verbrauch an Kohlehydraten gesteigert wird, wobei das Verhältnis von Butylalkohol zu Aceton in dem gewonnenen Gärungsprodukt geändert wird. Wenn anorganische, stickstoffhaltige Stoffe zugegen sind, wird mehr Aceton und weniger Butylalkohol gewonnen. Wasserlösliche, anorganische, stickstoffhaltige Substanzen werden in solchen kleinen Mengen verwendet, daß ihr Ammoniakgehalt beispielsweise etwa o,ooo2 bis o, r Gewichtsprozent, bezogen auf die Maische, beträgt; doch können auch größere Mengen verwendet werden. Aber auch Maischen, denen kein anorganischer Stickstoff zugesetzt wurde, haben Gärungsprodukte ergeben, die 7 5 bis 85 % Butylalkohol enthielten. Eine ähnliche Maische, die wasserlöslichen, anorganischen Stickstoff enthielt, wurde unter ähnlichen Bedingungen vergoren. Es wurden ungefähr 65 bis 73'/" Butylalkohol und ein entsprechend größerer Anteil an Aceton erhalten. Die Gärzeit kann auf diese Weise auf 6 bis 24 Stunden verkürzt werden.Substances that contain inorganic nitrogen, ie substances that contain an inorganic nitrogen radical, such as sulfates, carbonates, bicarbonates, chlorides, phosphates, acetates, butyrates, hydroxides and lactates of ammonium, have a clear effect on fermentation. The fermentation is completed in a shorter time by the fact that the consumption of carbohydrates is increased, the ratio of butyl alcohol to acetone in the fermentation product obtained being changed. If inorganic, nitrogenous substances are present, more acetone and less butyl alcohol are obtained. Water-soluble, inorganic, nitrogen-containing substances are used in such small amounts that their ammonia content is, for example, about 0.02 to 0.2 percent by weight, based on the mash; however, larger amounts can also be used. But even mashes to which no inorganic nitrogen has been added have produced fermentation products that contain 7 5 to 85% butyl alcohol. A similar mash containing water-soluble, inorganic nitrogen was fermented under similar conditions. About 65 to 73 '/ "of butyl alcohol and a correspondingly larger proportion of acetone were obtained. The fermentation time can be shortened in this way to 6 to 24 hours.
Die für die Maische vor der Impfung günstige Acidität beträgt etwa o,2 bis 2,5 ccm titrierbarer Säure auf zo ccm Maische gegen Lackmus. Dies entspricht einer Wasserstoffionenkonzentration von ungefähr pH 4,2 bis 6,7, aber bei einigen Zuckerarten kann der pH-Wert der Maische bei 7,5 oder sogar höher liegen. Maischen mit einer höheren oder geringeren Acidität können vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, durch Zusatz einer Säure eingestellt werden. Man kann dazu Schwefelsäure, Salzsäure, Milchsäure, Buttersäure oder Phosphorsäure benutzen. Zur Abstumpfung kann man das Hydroxyd oder das Carbonat des Ammoniums oder eines Alkali-oder eines Erdalkalimetalls verwenden. Die besten Ausbeuten bei niedrigeren Zuckerkonzentrationen erhält man bei einem titrierbaren Säuregehalt von ungefähr 2,7 ccm einer n/ro-Natriumhydroxydlösung auf ro ccm Maische während der Vergärung. Der titrierbare Säuregehalt in Maischen aus dunklen Rohrzuckermelassen überstieg selten 2,5 ccm. In anderen Maischen, wie in Rübenmaischen und Dextrosesirupen, kann der maximale Säuregehalt viel niedriger sein.The acidity that is favorable for the mash before inoculation is approximately 0.2 to 2.5 cc of titratable acidity on zo cc of mash against litmus. This matches with a hydrogen ion concentration of about pH 4.2 to 6.7, but at some Types of sugar, the pH of the mash can be 7.5 or even higher. Mashing with a higher or lower acidity can preferably, but not necessarily, can be adjusted by adding an acid. You can add sulfuric acid, hydrochloric acid, Use lactic acid, butyric acid or phosphoric acid. You can do that to dull you Hydroxide or the carbonate of ammonium or of an alkali or an alkaline earth metal use. The best yields are obtained at lower sugar concentrations with a titratable acid content of approximately 2.7 ccm of a n / ro sodium hydroxide solution on ro ccm mash during fermentation. The titratable acidity in mashes from dark cane sugar molasses rarely exceeded 2.5 cc. In other mashes, like In beet mashes and dextrose syrups, the maximum acidity can be much lower be.
Es wurden ausgezeichnete Ausbeuten an Butylalkohol und rasche Gärungen bei Maischen erzielt, deren pH-Werte wenigstens 4,0 und geringer als 5,0 waren. Soweit bekannt, liefert kein Organismus, der Butylalkohol erzeugt, gute Ausbeuten, wenn der pH-Wert der Maische beim Zusatz der Kultur zur Maische geringer ist als 5,0. Es wurde z. B. eine Melassemaische von etwa 3 bis '/2'/0 Zuckerkonzentration, deren PH-Wert bei etwa 4,2 lag, mit einer Kultur von etwa 2 bis 1/g % geimpft. Es ergab sich eine Gesamtausbeute an Gärungsprodukten innerhalb einer Gärungszeit von 6o Stunden, die mehr als 25 Gewichtsprozent des. ursprünglich in der unvergorenen Maische vorhandenen Zuckers ausmachte.Excellent butyl alcohol yields and rapid fermentations were achieved with mashes whose pH values were at least 4.0 and less than 5.0 . As far as is known, no organism that produces butyl alcohol provides good yields if the pH of the mash when the culture is added to the mash is less than 5.0. It was z. B. a molasses mash of about 3 to '/ 2' / 0 sugar concentration, the pH of which was about 4.2, inoculated with a culture of about 2 to 1 / g%. There was a total yield of fermentation products within a fermentation time of 60 hours, which accounted for more than 25 percent by weight of the sugar originally present in the unfermented mash.
Die Maische kann durch Kochen sterilisiert werden, sie wird abgekühlt und vergoren in Metallgefäßen, wie beispielsweise in Stahlbehältern. Sterilisation unter Druck ist unnötig, obwohl Drucksterilisation wie auch Temperaturen unter ioo° C verwendet werden können. Meist genügt ein Kochen der Maische während 3o bis 6o Minuten, Ausgezeichnete Ergebnisse erhielt man durch Kochen der Maische 3o bis 6o Minuten lang in Stahlgefäßen .und durch_Vergären.lassen in denselben Behältern.The mash can be sterilized by boiling, it is cooled and fermented in metal vessels such as steel containers. sterilization under pressure is unnecessary, although pressure sterilization as well as temperatures below 100 ° C can be used. Usually it is sufficient to boil the mash for 3o to 6o Minutes. Excellent results have been obtained by boiling the mash 3o to 6o In steel vessels for minutes and leave to ferment in the same containers.
Es wurde gefunden, daß, wenn keine festen Teilchen in der Maische zugegen sind; vor der Sterilisation eine kleine Menge an festen, wasserunlöslichen Stoffen; die der Maische gegenüber wirkungslos sind, zugesetzt werden können. Die Gegenwart solcher festen Teilchen unterstützt in gewisser Weise eine schnelle und vollkommene Gärurig: Solche Stoffe sind beispielsweise feinpulverisierte Kohle, Sägemehl, Stroh, Stärke, Cellulose; Rübenpülpe usw.It has been found that when there are no solid particles in the mash are present; before sterilization a small amount of solid, water-insoluble Fabrics; which have no effect on the mash can be added. the Presence of such solid particles assists in a certain way a fast and perfect fermentation: Such substances are, for example, finely powdered coal, Sawdust, straw, starch, cellulose; Beet pulp, etc.
In den Gärungsprodukten sind enthalten: n-Butylalkohol: 65 bis 85- Gewichtsprozent, Aceton: 15 bis 3 5 Gewichtsprozent.The fermentation products contain: n-butyl alcohol: 65 to 85 percent by weight, acetone: 1 5 to 3 5 percent by weight.
Während bei der Verwendung verschiedener, Arten von vergärbarem Material sich das Verhältnis zwischen den einzelnen Gärprodukten verschieben kann, ist dieses bei Melassemaischen, denen keine anderen Stoffe als Wasser, Kohlehydrate und, organische Proteine zugesetzt wurden, derart, daß ungefähr i Teil Aceton und ungefähr 2 bis, 6 oder mehr Teile Butylalkohol' entstehen. Der beschriebene Organismus. bewirkt ein arideres Verhältnis als jeder bekannte Butylalkoholaceton erzeugende Organismus.. Er bewirkt nämlich einen größeren Anfall an Butylalkohol bei einer verhältnismäßig hohen Ausbeute an Aceton.While using different, types of fermentable material the relationship between the individual fermentation products can shift, is this in molasses mashes that contain no substances other than water, carbohydrates and organic Proteins were added in such a way that about 1 part acetone and about 2 to, 6 or more parts of butyl alcohol are produced. The organism described. causes a more different ratio than any known butyl alcohol acetone producing organism. Namely, it causes a larger build-up of butyl alcohol in a proportionally high yield of acetone.
Die gasförmigen Gärungsprodukte bestehen aus etwa 6o bis 65 0/a Kohlendioxyd und etwa 35 bis 4o0% Wasserstoff (Volumprozent).The gaseous fermentation products consist of about 6o to 65 0 / a carbon dioxide and about 35 to 40% hydrogen (volume percent).
Die zuckerhaltigen Lösungen können wirtschaftlich ausgenutzt werden, und gute Ausbeuten können erzielt werden- in Maischen, die einen Zuckergehalt von ungefähr 2 bis 517o oder. mehr; bezogen auf das Gewicht der Maische, enthalten. Etwa 75 bis 85 0/0 oder mehr des zuckerhaltigen Materials in der Maische kann dauernd verbraucht werden, wenn die Konzentration nicht über 50/0 beträgt. Höhere Konzentrationen an zuckerhantigen Stoffen können zwar benutzt werden, es werden jedoch nur geringere Mengen des Gesamtbetrages an vergäxbaren. Stoffen in Butylalkohol und Aceton. gespalten. So ist beispielsweise ein Zuckerverbrauch. von 8o% in Maischen, die 60J0 Zucker enthalten, typisch.The sugary solutions can be used economically, and good yields can be obtained - in mashes that have a sugar content of about 2 to 517o or. more; based on the weight of the mash. About 75 to 85% or more of the sugary material in the mash can persist be consumed if the concentration does not exceed 50/0. Higher concentrations sugary substances can be used, but only lesser ones are used Amounts of the total amount of viable. Substances in butyl alcohol and acetone. split. For example, there is a sugar consumption. of 8o% in mashes that contain 60J0 sugar included, typical.
Äthylalkohol wird nur selten durch den beschriebenen Organismus gebildet. In den wenigen Fällen, bei denen Äthylalkohol gefunden wurde, war er nur in Spuren oder in Mengen bis etwa :21/, vorhanden. Bei der Vergärung von Rohrzuckerrnelassen wird gewöhnlich kein Äthylalkohol gebildet, doch geben bestimmte Sorten von Rohrzuckermelasse mitunter die erwähnten geringen Mengen von Äthylalkohol. Bei der Verarbeitung und Vergärung von zahlreichen- Rohrzuckermelassemaischen hat es sich ergeben, daß der beschriebene Organismus normalerweise keinen Äthylalkohol erzeugt.Ethyl alcohol is only rarely produced by the organism described. In the few cases where ethyl alcohol was found it was only in traces or in amounts up to about: 21 /, present. In the fermentation of cane sugar reams Ethyl alcohol is not usually formed, but certain types of cane molasses give sometimes the mentioned small amounts of ethyl alcohol. When processing and Fermentation of numerous cane sugar molasses mashes, it has been shown that the organism described does not normally produce ethyl alcohol.
Der Ausdruck »zucl(#:erhaltig«,- wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen benutzt wird, bezieht sieh auf Zuckerarten wie Sukrose,. Dextrose, Lävulose und Maltose und auf hydrolisierte Kohlehydrate, die den Zuckern ähnlich sind und als solche betrachtet werden können; beispielsweise Dextrine, Inulin und Zuckersäfte, die als Rückstände bei der Verarbeitung von Maiszucker anfallen. Diese Zuckersäfte enthalten im wesentlichen Dextrose und/oder Dextrine.The expression »zucl (#: received«, - as used in the description and in The claims used refer to sugars such as sucrose. Dextrose, Levulose and maltose and on hydrolyzed carbohydrates, which are similar to sugars are and can be viewed as such; for example dextrins, inulin and Sugar juices that are left over from processing corn sugar. These Sugar juices mainly contain dextrose and / or dextrins.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US629694XA | 1931-08-06 | 1931-08-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE629694C true DE629694C (en) | 1936-05-18 |
Family
ID=22046034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES105618D Expired DE629694C (en) | 1931-08-06 | 1932-07-27 | Process for the production of n-butyl alcohol and acetone by fermentation of protein-containing mashes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE629694C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0080095A2 (en) * | 1981-11-20 | 1983-06-01 | Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH (GBF) | Process for the fermentation of liquid mediums containing carbohydrates and phosphates |
-
1932
- 1932-07-27 DE DES105618D patent/DE629694C/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0080095A2 (en) * | 1981-11-20 | 1983-06-01 | Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH (GBF) | Process for the fermentation of liquid mediums containing carbohydrates and phosphates |
EP0080095A3 (en) * | 1981-11-20 | 1983-11-09 | Gesellschaft Fur Biotechnologische Forschung Mbh (Gbf) | Process for the fermentation of liquid mediums containing carbohydrates and phosphates |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Inui et al. | Taxonomical studies on genus Rhizopus | |
DE2400323A1 (en) | NEW GLUCOSE ISOMERASE, THE METHOD OF MANUFACTURING IT AND ITS USE | |
DE1442060A1 (en) | Process for the manufacture and use of amyloglucosidase | |
DE1812710C3 (en) | Process for the biotechnical production of citric acid and its salts by microorganisms | |
Browne Jr | THE FERMENTATION OF SUGAR-CANE PRODUCTS. | |
DE629694C (en) | Process for the production of n-butyl alcohol and acetone by fermentation of protein-containing mashes | |
EP0382010A1 (en) | Process for reducing the calorie content of a beverage by microbial breakdown of sugars, uses of the product and the product of the microorganism | |
DE3512814A1 (en) | ALCOHOL-FREE BEVERAGES BASED ON CEREALS, PROCESSES AND MICROORGANISMS FOR THEIR PRODUCTION | |
DE2002048C3 (en) | ||
DE1926178C3 (en) | Microbiological process for the production of D-Arablt | |
DE60020483T2 (en) | Process for the production of citric acid | |
DE665992C (en) | Process for the production of butyl alcohol, acetone and isopropyl alcohol by fermentation technology | |
DE2363285A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING LABULAR ACID BY MICROBIOLOGICAL FERMENTATION AND MEANS OF CARRYING OUT THE METHOD | |
DE2202701C3 (en) | Process for the biotechnological production of citric acid | |
DE3940247C1 (en) | Producing micro-biologically active cereal drink - includes fermenting aq. nourishing path with low solid concn. | |
DE2003981B2 (en) | Process for the production of yeast extract by breaking down the yeast with cell-splitting enzymes from microorganisms | |
US2398837A (en) | Production of butyl alcohol and acetone by fermentation | |
DE643051C (en) | Process for the production of butyl alcohol and acetone by fermentation | |
AT115622B (en) | Process for the production of citric acid by fermentation. | |
CH233548A (en) | Process for the production of yeast from solutions containing carbohydrates. | |
DE658764C (en) | Method for breeding bacteria suitable for butyl alcohol-acetone fermentation | |
DE2011811C (en) | Process for the production of a cell wall-disrupting enzyme | |
DE2440516C3 (en) | Process for obtaining pure cultures of Lactobacillus bavaricus as well as its use for lactic acid fermentation of plant material | |
AT337131B (en) | METHOD FOR GENERATING GLUCOSE ISOMERIZING ENZYME | |
DE554000C (en) | Process for the preparation of dioxyacetone through the bacterial conversion of glycerine |