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Verfahren zur Belüftung hefehaltiger Maischen Es wurde erkannt, daß
die Hefezellen in der Maische hauptsächlich gelösten Sauerstoff veratmen und daß
die Veratmung in Form von in Luftbläschen in der Maische enthaltenem Sauerstoff
nur eine untergeordnete Rolle bei dem kontinuierlichen Atmungsvorgang spielt.
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Von dieser Erkenntnis ausgehend, besteht das vorliegende neue Verfahren
zur Belüftung hefehaltiger Maischen darin, daß in der im Kreislaufprozeß bewegten.
hefehaltigen Maische an einer Stelle des Kreislaufs Luft bis zur Sättigung der Flüssigkeit
gelöst und dann die luftbläschenfreie Maische bis zum Verbrauch des gelösten Sauerstoffs.
auf dem weiteren Weg ihres Kreislaufs. verheft wird, wobei die Umlaufgeschwindigkeit
der Maische derart geregelt wird, daß die Maische bis zu dem Augenblick der Wiedersättigung
und damit dem Schluß des Kreislaufs praktisch sauerstofffrei ist.
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Es handelt sich also bei dem vorliegenden Verfahren um eine reine
Sättigungsbelüftung, hei der die Maische keine Luftbläschen, sondern nur in ihr
gelöste Luft enthält. Je nach dem Grad der Sättigung veratmen die in der
Maische
enthaltenen Hefezellen in längerer oder kürzerer Zeit den vorhandenen. Sauerstoff.
Nach der Veratmung des ganzen. Sauerstoffs oder nach der Veratmung bis zu einem
Sauerstoffrest muß die Maische wieder mit Frischluft gesättigt oder angereichert
werden. Das kann z. B. außerhalb des Gärbottichs in besonderen Sättigungsapparatur
gee einer schehen, in der die Maische gleichzeitig ihre Nährstoffe für den Zuwachs
der Hefemenge erhält und in welcher auch Vorsorge für die Abfuhr der Kohlensäure
und des Stickstoffs sowie der während des Gärvorgangs entstehenden Wärme getroffen
wird.
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Der Kreislauf ist also der, daß die Maische mit der in ihr gelösten
Luft aus der Sättigungsapparatur in den eigentlichen Gärbottich geführt wird, dann
in eine der Sättigungsapparatur vorangeschaltete oder mit ihr verbundene Vorrichtung
zur Entfernung der während des Gärvorgangs gebildeten Kohlensäure tritt und darauf
wieder in die Sättigungsapparatur gelangt, um wieder mit Luft gesättigt zu -,werden.
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Bei dem vorliegenden Verfahren erhalten alle Hefezellen in der Maische
des Gärbottichs in jedem Augenblick die für ihre Veratmung ausreichende Sauerstofmenge,-und
zwar unter Beschränkung der Luftzufuhr auf den Sauerstoffverbrauch der betreffenden
Heferasse und der jeweiligen in der Maische befindlichen Hefemenge. Gemäß dem Verbrauch
wird die Umlaufgeschwindigkeit der Maische geregelt, sie wächst mit der Zunahme
des Hefegehaltes je Raumeinheit der Maische.
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Will man die Umlaufzeit verlängern oder konstant erhalten, so läßt
sich das durch eine Sonderbelüftung der dem Gärbottich zugeführten, mit Luft gesättigten
Maische erreichen, wobei dann die Luftbläschen ihren Sauerstoffgehalt an die Maische
gemäß deren Verarmung an Sauerstoff durch die Veratmung abgeben. Zur Einstellung
der Umlaufgeschwindigkeit wird also erfindungsgemäß nach der Sättigungsstelle in
den Kreislauf zusätzlich Luft in diehefehaltige Maische eingeleitet, und zwar derart,
daß diese Luft praktisch sauerstofffrei die gärende Flüssigkeit verläßt.
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Sowohl die zuerst behandelte reine Sättigungsbelüftung als auch die
eben behandelte kombinierte Sättigungsbelüftung erfüllt einwandfrei die Bedingungen
für die Sauerstoffversorgung der Hefezellen in der Maische.
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Die Vorteile des neuen Verfahrens sind ,v esentlich i. Es wird eine
Erhöhung der Ausbeute an Hefe und Alkohol erreicht. Dabei ist der Mehrgewinn an
Hefe durch die ständig gleichmäßige Deckung des Bedarfs an Atmungssauerstoff und
die daraus sich ergebende Verhinderung der intramolekularen Atmung bedingt. Eine
Ausbeuteerhöhung an Alkohol wird infolge der Beschränkung der Luftzufuhr auf ein
Minimum erreicht, wobei Verdunstungsverluste praktisch ausgeschlossen sind.
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2. Es wird an Kraft gespart,-weil die zu bewegende Luftmenge bei der
Sättigungsbelüftung geringer ist als bei der bisherigen Belüftung mit in der Maische
feinverteilten Luftbläschen. Die Gärbottich- bzw. Füllhöhe hat bei der reinen Sättigungsbelüftung
keinen Einfluß auf den Kraftverbrauch, es ist somit die 'Möglichkeit gegeben, Bottiche
beliebiger Höhe ohne erhöhten Kraftaufwand durch wachsende Druckhöhen zu verwenden.
Das bedeutet neben der Kraftersparnis eine wesentliche Verbilligung der Beschaffungskosten
für Bottichbelüftungsapparaturen und Kraftanlage.
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3. Die im Gärbottich entstehende Kohlensäure kann in fast reinem Zustand
gewonnen werden.
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.4. Die Regulierung der Nähr- und Sauerstoffversorgung der Hefe für
den Gärbottich geschieht in der Sättigungsapparatur und ist bei Erhaltung eines
gleichmäßigen Luftdruckes in der Sättigungsapparatur für die Sauerstoffversorgung
allein abhängig von der Regulierung der Umlaufgeschwindigkeit der Maische. Die Umlaufgeschwindigkeit
wächst proportional der Zunahme der Hefemenge, die Hefe kann dabei weder über- noch
unterbelüftet werden.
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5. Eine Schaumbildung im Gärbottich entsteht bei der reinen Sättigungsbelüftung
nicht. Die geringen Schaummengen, welche durch die gegebenenfalls zusätzliche Sonderbelüftung
entstehen, können mechanisch leicht zerstört werden.
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6. Die Luftmengen, welche zur Sauerstoffversorgung benötigt werden,
sind bei Beachtung der durch das neue Verfahren gegebenen Bedingungen ein Minimum.
Veratmet I kg Backhefe je Stunde 2o 1 Sauerstoff, so ist das Gesamtquantum an Sauerstoff
für die Erzeugung von i kg neugebildeter Hefe etwa S71 Sauerstoff bzw. d.331 Luft.
Bei einem Sicherheitsfaktor von 5o01o benötigt man somit für die Erzeugung von i
kg Backhefe etwa 65o 1 Luft, während bei der bisher üblichen Belüftung der Luftverbrauch
das 8- bis 12fache beträgt.
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7. Die Leitung der Gärung geschieht außerhalb des Gärraums. vermittels
der gegenüber dem Gärbottichraum verhältnismäßig kleinen Sättigungsapparatur, die
eine beliebige und den augenblicklichen Erfordernissen entsprechende Beeinflussung
des Gärvorgangs in jedem Augenblick entweder durch die Gärführer oder automatisch
ermöglicht. Es ist also hier bei einer Anlage mit einer
größeren
Anzahl von Bottichen eine Ersparnis an Arbeitskräften trotz wesentlich genauerer
Gärführung gegeben.
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In Fällen, wo, reiner Sauerstoff unter günstigen Bedingungen zur Verfügung
steht, kann man in an sich bekannter Weise diesen an Stelle von Luft verwenden.
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Zum Stand der Technik wird noch darauf hingewiesen, daß an und für
sich die Anpassung der Luftzufuhr bzw. der Fördergeschwindigkeit der Luft an das
Hefewachstum bekannt ist.
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Zusammenhänge zwischen der Umlaufzeit und den Alkohol- bzw. Hefemengen
sind auch schon beschrieben worden.
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Grundsätzlich neu ist aber die Verwendung von Maische im Kreislaufprozeß,
die nur Luft bis zur Sättigung gelöst enthält, und der Verbrauch des Sauerstoffs
nur dieser gelösten Luft während der Verhefung bzw. die Kombination dieses Verfahrens
mit einer zusätzlichen Luftmenge, deren Sauerstoff gleichfalls bei der Verhefung
verbraucht wird.