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Verfahren zur Gewinnung von Futterhefe Die vorliegende Erfindung.
betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Futterhefe und deren Stellhefen.
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Bei den bekannten Hefegewinnungsverfahren werden den, kohlehydrathaltigen
Nährlösungen erhebliche -Mengen organischer Stickstoffverbindungen, zumeist in Form
von weitgehend aufgeschlossenen Malzkeimen, Hefeautolysaten u. dgl: zugesetzt. Diese
Zusätze bedingen eine erhebliche Verteuerung der bekannten Gewinnungsverfahren.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Futtere hefegewinnungsverfahren
wird dadurch bedingt, daß eine als Stellhefe herangezüchtete Hefekultur durch Infektion
u. dgl. schon nach etwa 5 bis ro Führungen eine derartige Leistungsverminderung
aufweist, daß sie durch eine neu herangezüchtete Stellhefe ersetzt werden muß. Dabei
ist zu berücksichtigen, daß die Heranzüchtung der Stellhefe eine besonders sorgfältige
Überwachung der Züchtungsbedingungen und die Verwendung relativ wertvoller Nährsubstrate,
wie z. B. Getreidemaische u. dgl., erfordert, wodurch die bisher üblichen Futterheiegewinnungsverfahren
gleichfalls erheblich verteuert wurden.. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die im vorstdhenden erwähnten Nachteile vermieden. Erfindungsgemäß
wird zur Gewinnung von Futterhefe nach dem Lufthefeverfahren die erforderliche Stehhefe
in mehreren Führungen. herangezüchtet, wobei der Gehalt an organischen Stickstoffverbindungen
und Wuchsstoffen von Führung zu Führung bis auf den natürlichen Gehalt der anschließend
zur Hefegewinnung verwendeten kohlehydrathaltigen Materialzen verwendet wird. Das
neue Verfahren ermöglicht die Verwendung von schwer verarbeitbären Holzhydrolysaten,
wie z. B. Holzzuckerwürzen oder Sulfitablaugen. Die nach dem Verfahren gemäß vorliegender
Erfindung-erhältene Stellhefe vermag die erwähnten kohlehydrathaltigen Ausgangsmaterialien
unter Aufbau von"Eiweiß aus anorganischen Stickstoffverbindungen. zu verarbeiten,
ohne daß der bei den üblichen Verfahren notwendige Zusatz größerer Mengen organischer
Stickstoffverbindungen- erforderlich wäre. Das neue Heranzüchtungsverfahren zeichnet
sich dadurch aus, daß auch in längerem Betrieb das Leistungsvermögen der Stellhefe
nicht
absinkt, so daß keine Notwendigkeit besteht, immer wieder
von neuem Stehhefe in besonderen Kulturen: heranzüchten zu müssen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Züchtungsverfahren ist es zweckmäßig, daß
man bei 'der in mehreren Führungen bewirkten Züchtung den Nährsubstraten im Gegensatz
zu den bisher üblichen Züchtungsverfahren nur eine relativ geringe Menge von organischen
Stickstoffverbindungen zufügt. Dabei kommt eine in üblicher Weise durchgeführte
Fein-Belüftung, z. B. unter Verwendung von rotierenden Belüftungseinrichtungen,
keramischen Massen u. dgl., zur Anwendung. Während man bei den bekannten Verfahren
bei der Stellhefebereitung organische Stickstoffverbindungen in einer solchen Menge
verwendet, daß der Gehalt an organischem Stickstoff 30 °/o und mehr des Gesamtstickstoffs
beträgt, wird erfindungsgemäß der Anteil des organischen Stickstoffs auf etwa 5
% und weniger des Gesamtstickstoffs herabgesetzt. Die Anwesenheit einer hinreichend
großen Menge von Wuchsstoffen, wie z. B. Bios bzw. biosartigen Substanzen, ist empfehlenswert.
Mit besonderem Vorteil wird die Menge des bei der Züchtung zur Anwendung gelangenden
anorganischen bzw. Gesamtstickstoffs auf die theoretisch erforderliche Menge beschränkt.
(Bezüglich des Begriffes der theoretisch erforderlichen Menge wird auf H. C 1 a
a s s en, Zeitschrift des Vereins Deutsche Zuckerindustrie, technischer Teil, Band84,
Seite 713 (I934) Bezug genommen.) In Abänderung der bisher üblichen Methoden werden
daher beispielsweise, um den Bedarf an organischen. Stickstoffverbindungen zu decken,
nicht Extrakte von Malzkeimen, die in der Hitze bzw. durch Säurehydrolyse aufgeschlossen
sind und daher erhebliche Mengen organischer Stickstoffverbindungen, dagegen relativ
geringe Mengen Wuchsstoffe aufweisen, zugesetzt, sondern es werden Extrakte von
Malzkeimen verwendet, die bei Temperaturen von etwa So bis 75° schonend ausgelaugt
wurden und infolgedessen eine relativ geringe Menge organischer Stickstoffverbindungen,
dagegen eine sehr reichliche Menge Wuchsstoffe enthalten.
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Erfindungsgemäß wird im Verlauf der weiteren Führungen, die bei dem
neuen Heranzüchtungsverfahren erfolgen, allmählich zu immer niedrigeren Zusätzen
an organischen Stickstoffverbindungen übergegangen und gleichzeitig auch die Menge
an Wuchsstoffen vermindert. Dadurch, da.ß man im Gegensatz zu den bisher üblichen
Verfahren jegliche Überfütterung mit organischen Stickstoffverbindungen bzw, jeden
Überschuß an Gesamtstickstoff vermeidet und die Stehhefe allmählich an schlechtere
Lebensbedingungen gewöhnt, ist es möglich, eine Hefe heranzuzüchten, mit der man
schwer verarbeitbare Holzhydrolysate im Dauerbetrieb, ohne daß störende. Infektionen
auftreten, verarbeiten kann. Die so gezüchtete Hefe kommt mit den in den verwendeten
Holzhydrolysaten enthaltenen geringfügigen Mengen an organischen Stickstoffverbindungen
und Wuchsstoffen aus, so daß es keines besonderen Zusatzes an derartigen Verbindungen
und Stoffen bedarf. Bei den verwendeten Substraten bewegt sich bei den ohne Zusatz
von organischen Stickstoffverbindungen erfolgenden Führungen der Anteil des organischen
Stickstoffes an dem Gesamtstickstoff in den Grenzen von etwa 2 °%. Es wurde ferner
festgestellt, daß bei der erfindungsgemäß herangezüchteten Hefe bei der Verwendung
von Holzhydrolysaten der verschiedensten Art als Substrat die Hefegewinnung in Abwesenheit
von organischen Stickstoffverbindungen durchgeführt werden kann. Auch kann man beobachten,
daß infolge der verminderten Zugabe von organischen Stickstoffverbindungen der angebotene
anorganische Stickstoff erschöpfend ausgenutzt wird.
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Der Zusatz von Wuchsstoffen braucht nicht in Form von wäßrigen Malzkeimextrakten,
die unter schonenden Bedingungen erhalten wurden, zu erfolgen, sondern es können
auch Wuchsstoffe anderer Herkunft, z. B. wäßrige Extrakte von stark humushaltigen
Böden, Verwendung finden. In diesem Falle werden die bei der Züchtung im allgemeinen
in Form von Malzkeimextrakten zugeführten organischen Stickstoffverbindungen zweckmäßig
in anderer Form zugegeben.
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Man hat zwar bereits bei der Herstellung von Preßhefe den Nährlösungen
bioshaltige Stoffe der verschiedensten Art beigegeben. An sich ist es auch bekannt,
beispielsweise durch Verwendung wäßriger Malzkeimauszüge, organische Stickstoffverbindungen
und Wuchsstoffe der Hefenährffüssigkeit zuzuführen. Der Vorschlag indessen, bei
der Heranführung der Stellhefe den Gehalt an organischen Stickstoffverbindungen
und Wuchsstoffen allmählich bis auf den natürlichen Gehalt der anschließend zur
Hefegewinnung verwendeten kohlehydrathaltigen Ausgangsstoffe zu vermindern, ist
in der Literatur bis jetzt noch nicht erwähnt worden.
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Zur Durchführung des Verfahrens dienen die üblichen Wuchshefen, wie
Kahmhefe, Torulaarten, und zwar insbesondere die torula utilis und ähnliche Mineralhefen.
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Außer Holzhydrolysaten, wie sie z. B. nach dem Verfahren von Scholler
bzw. Bergius erhalten werden., können auch andere schwer verarbeitbare Hydrolysate;
wie z. B. Sulfit-
,ablaugen, auf Grund des neuen Verfahrens verarbeitet
werden.
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Der Vorteil des neuen Verfahrens liegt nicht nur in der Ersparnis
besonderer Zusätze än organischen Stickstoffverbindungen und der Vermeidung der
Heranzüchtung von neuer Stellhefe nach einer beschränkten Zahl von Führungen, sondern
von Bedeutung ist auch die Tatsache, daß die bei dem Verfahren erhaltene Hefe im
allgemeinen einen wesentlich höheren Eiweißgehalt als die nach dem bisher üblichen
Verfahren erzielte Hefe aufweist. Außerdem ist auch eine beträchtliche Ausbeutesteigerung
festzustellen.
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Die im Falle der Verwendung von Malzkeimextrakten als Rückstand verbleibenden
Malzeimlinge besitzen, da sie nur unter gelinden- Bedingungen ausgelaugt sind, noch
einen erheblichen Nährwert und könnent im Gegensatz zu den unter scharfen Bedingungen
aufgeschlossenen Keimen noch anderweitig verwertet werden. Dadurch wird gegenüber
Verfahren, bei denen die Malzkeime unter Druck in der Hitze o. dgl. aufgeschlossen
sind, eine erhebliche Kostenersparnis erzielt.
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Bei den bisher geübten Hefegewinnungsverfahren hat man, um die Zahl
der Führungen vergrößern zu können, eine Zwischenreinigung mit Säuren o. dgl. eingeschaltet,
die bei dem vorliegenden Verfahren nicht erforderlich ist. Auch ist es nicht notwendig,
die Hefe, bevor sie zu einer neuen Führung verwendet wird, .mit Wasser oder Säuren
zu reinigen, sondern sie kann im ungereinigten Zustand eingesetzt werden.
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Im folgenden soll an Hand eines Beispiels die Durchführung des neuen
Verfahrens bei der Gewinnung von Futterhefe erläutert werden, wobei ausdrücklich
darauf hingewiesen wird, daß das Verfahren nicht auf die in dem Beispiel angegebenen
Mengenverhältnisse, auf die Art der verwendeten Ausgangsstoffe, der Zusätze sowie
der pH- und Temperaturbedingungen beschränkt ist-. Beispiel i Als kohlehydrathaltiges
Ausgangsmaterial dient eine nach dem Verfahren von Scholl e r- T o r n e s ch gewonnene
Holzzuckerwürze (Durchschnittswürze), die nach dem Verdünnen einen Gehalt von etwa
1,5 % reduzierendem Zucker aufweist und je Liter etwa 22 mg Gesamtstickstoff enthält.
Die.bei der Hydrolyse des Holzes verwendete Säure wird mit Kreide neutralisiert.
Der Würze werden auf 4.1 Flüssigkeit io bis 12 g Amfnonsulfat oder die äquivalente
Menge anderer anorganischer Stickstoffverbindungen sowie die üblichen Nährsalze,
wie Kaliumphosphat, Magnesiumsulfat usw., zugefügt. Zu dieser Würze wird wäßriger
Malzkeimextrakt.zugesetzt, der in der Weise erhalten wurde, daß 2o g Malzkeime mit
5oo ccm Wasser auf 75° erwärmt und nach etwa istündigem Stehen filtriert wurden.
Von diesem Extrakt wird so viel zugegeben, daß der. Gehalt an organischem Stickstoff
etwa 6,9 % des nach Zugabe des Extraktes vorhandenen Gesamtstickstoffs beträgt.
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Auf 41 mit Malzkeimextr akt versetzter Holzzuckerwürze werden dann
15 g abgepreßte Torula utilis mit einem Wassergehalt von etwa 75 % zur Anwendung
gebracht, und zwar in der Weise, daß zunächst die Hefe in 400 ccm der fertigen Nährlösung
eingerührt# und die Mischung in üblicher Weise fein belüftet wird. Im Verlauf von
etwa 6 Stunden werden dann die übrigen 36oo ccm Nährlösung kontinuierlich zulaufen
gelassen, wobei eine Temperatur von etwa 25 bis 30° eingehalten wird. Während dieses
Zulaufs wird die gärende' Flüssigkeit durch Abstumpfen mit Soda o. dgl. auf ein
pg von etwa 4 bis 5 gehalten. Anschließend wird zum Zweck der Hefereifung die Mischung
etwa i bis 2 Stunden nachbelüftet. Dann läßt man über Nacht absitzen, und hierauf
wird dekantiert und zentrifugiert.
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Von der bei ,der @erst#en Führung erhaltenen etwa 130 g abgepreßten
Hefe werden zu einer zweiten Führung etwa 15 g verwendet. Die zweite Führung wird
unter sonst gleichen Bedingungen wie die erste Führung durchgeführt mit der Ausnahme,
daß eine geringere Menge Malzkeimextrakt dem Holzzuckerhydrolysae-- zugesetzt wird,
die derart bemessen ist, daß der Gehalt an ,organischem Stickstoff 4,5 % des Gesamtstickstoffs
beträgt. Die Aufarbeitung der bei dieser Führung erhaltenen Hefe erfolgt in völlig
analoger Weise wie bei der ersten. Führung.
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Von der hierbei erhaltenen abgepreßten Hefe werden für die dritte
Führung wiederum 15 g auf etwa 41 Nährflüssigkeit verwendet, wobei bei dieser- Führung
.eine solche Menge Malzkeimextrakt zugesetzt wird, daß der Gehalt an organischem
Stickstoff etwa 3,5 % des Gesamtstickstoffs beträgt.' Während bei einer vierten
Führung die Menge des zugesetzten Malzkeimextraktes nochmals verringert wird, und
zwar derart, daß die Menge an organischem Stickstoff etwa '3 0/0 des Gesamtstickstoffs
beträgt, erfolgt die anschließende fünfte Führung schon ohne besonderen Zusatz von
Malzkeimextrakt. Der Gehalt an organischem Stickstoff beträgt nunmehr nur noch etwa
2,5 % des Gesamtstickstoffs und entstammt ausschließlich der Holzzuckerwürze.
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An Stelle der wäßrigen Malzkeimextrakte kann auch eine bei der üblichen
Quarkbereitung
anfallende Molke verwendet werden, von der eine
solche Menge zugesetzt wird, daß der Gehalt der Nährlösung an organischem Stickstoff
etwa io % des in der Lösung vorhandenen Gesamtstickstoffs beträgt. Bei der zweiten
und dritten Führung wird die Menge der zugegebenen Molke derart bemessen, daß der
Gehalt an organischem Stickstoff ;7,501" bzw. 51110 des Gesamtstickstoffs ausmacht.
Die vierte Führung erfolgt bereits ohne besonderen Zusatz von Molke.
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Gemäß dem im vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von
der fünften bzw. vierten Führung ab die Anpassung der Hefe an das Substrat, das
lediglich nur den von Natur aus vorhandenen organischen Stickstoff aufweist, erfolgt,
und die Hefe kann nunmehr als Stellhefe verwendet werden, ohne daß auch bei längerem
Betrieb eine Erneuerung unter besonderer Reinkultur oder durch Zwischenreinigung
in saurem Medium o. dgl. vorgenommen werden muß.
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Je nach der Konzentration der Substrate, deren Gehalt an störenden
Verunreinigungen und den besonderen Wachstumsverhältnissen der Stellhefe, kann es
sich empfehlen, die Heranzüchtung der Stellhefe . in einer größeren Anzahl von Führungen
als im vorstehenden Beispiel beschrieben zu bewirken. Beispiel 2 45 g der nach Beispiel
i herangezüchteten und ,abgepreßten Stehhefe werden mit 41 einer Holzzuckerwürze,
die etwa 4,5 % reduzierenden Zucker (etwa 4 % vergärbaren Zucker), etwa 35 g Ammonsulfat
und die üblichen Nährsalze enthält, angesetzt. Hierbei wird die Stellhefe zuerst
mit etwa 400 ccm Nährflüssigkeit, die mit weiteren Zoo ccm Wasser verdünnt sind,
angerührt und in üblicher Weise fein belüftet. Hierauf läßt man allmählich mit langsam
steigender Geschwindigkeit die übrigen 36oo ccm im Verlauf von etwa 6 Stunden zulaufen.
Die weitere Verarbeitung erfolgt gemäß Beispiel i. Mit der bei dieser Führung erhaltenen
Hefe können dann weitere Führungen- vorgenommen werden, bei denen je Liter Nährlösung
sowohl die Stellhefemengen als auch die Zucker-, anorganischen Stickstoff- und Nährsalzmengen
usw. verdoppelt werden. Durch weitere Führungen gelingt es, Holzzuckerlösungen bis
zu einem Gehalt von 15 % und mehr an reduzierendem Zucker auf Hefe zu verarbeiten.
Die Hefeausbeuten, berechnet auf die angewandten Zuckermengen, entsprechen nahezu
den theoretischen Werten, insbesondere dann, wenn man eine Stellhefe verwendet,
die nach dem beschriebenen Heranzüchtungsverfahren allmählich an schlechtere Lebensbedingungen
gewöhnt wurde. Beispiel 3 Die bei der Zellstoffkochung anfallende saure Sulfitablauge
wird in bekannter Weise einige Stunden gelüftet und anschließend mit Kreide bzw.
Ätzkalk bis zur schwachsauren Reaktion neutralisiert. Die Lauge enthält etwa 2,5
111, vergärbaren Zucker und je Liter etwa roo mg Gesamtstickstoff.
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Zu 31 Sulfitablauge, enthaltend etwa 7 5 g vergärbaren Zucker, werden
etwa 4,5 g Stickstoff in Form anorganischer Stickstoffverbindungen, wie Ammonsulfat,
Diammonphosphat oder Ammoniak, und die üblichen Nährstoffe wie Phosphate, Kalium-
und Magnesiumsalze zugefügt. Als Stehhefe werden etwa 35 g abgepreßte angepaßte
Torulahefe verwendet.
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Die Stehhefe wird zunächst in 300 ccm Lauge aufgeschlämmt und
nach Zugabe von 300 ccm Wasser in üblicher Weise feinstbelüftet. Nach einer
.Stunde wird weitere Lauge zur gärenden Flüssigkeit gegeben, und zwar derart, daß
im Verlaufe von etwa 6 Stunden die 2700 ccm Lauge zugesezt werden. Dann wird
noch eine Stunde lang nachgelüftet. Die Gärtemperatur beträgt etwa 3o°, und das
PH der ;gärenden Flüssigkeit wird durch Zugabe von Soda oder Ammoniak bei 4 bis
5 gehalten. Nach Beendigung der Gärung wird die Hefe durch Zentrifugieren von der
vergorenen Flüssigkeit abgetrennt und abgepreßt. Es werden etwa Zoo bis 22o g abgepreßte
Hefe geerntet.
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An sich ist es bekannt, bei anderen Hefegewinnungsverfahren den bei
der Heranzüchtung der Stellhefe zur Anwendung gelangenden anorganischen bzw. Gesamtstickstoff
auf die theoretisch erforderliche Menge zu beschränken. Ebenso ist es bei anderen
Verfahren bekannt, bei der Heranzüchtung der Stellhefe Wuchsstoffe, wie z. B. bei
niedrigen Temperaturen extrahierte wäßrige Malzkeimauszüge oder aus humushaltigen
Böden gewonnene Extrakte zu verwenden. Für diese Maßnahmen soll, soweit sie bei
dem vorliegenden Verfahren Anwendung finden., nur Schutz in Verbindung mit dem Hauptverfahren
beansprucht werden.