DE851040C - Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus raffinosehaltigen oder melibiosehaltigen Loesungen durch Gaerung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus raffinosehaltigen oder melibiosehaltigen Lösungen durch Gärung Die Herstellung von Alkohol durch Vergärung des Trisaccharids Raffinose ist bekanntlich mit einigen Problemen recht spezieller Natur verbunden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß viele Hefearten, die, wenn es sich um Gärung von z. B. Rohrzucker handelt, ein großes Vermögen zu schneller und quantitativer Vergärung des Guckers haben, versagen, wenn es sich um Vergärung von Raffinose handelt; bestimmter angegeben, vergären diese Hefearten nur etwa ein Drittel der Raffinose und lassen die zwei Drittel der Raffinose unberührt. Andere Hefearten dagegen, und hierunter besonders mehrere Arten untergäriger Bierhefe, vergären die Raffinose vollständig.
• Das hier erwähnte Verhältnis erklärt sich, wie aus der Enzymliteratur bekannt, folgendermaßen: Rafficiose, die, wie gesagt, ein Trisaccharid ist, ist aus drei Monosacchariden, Galaktose, Glukose und Fruktose, aufgebaut: Da man nun damit rechnen muß, daß nur Monosaccharide unmittelbar vergärbar sind, ist die Bedingung dafür, daß eine Hefeart Raffinose vollständig vergären kann, die, daB die betreffende Hefeart Enzyme enthält, die sowohl die Bindung I als auch die Bindung II spalten können, und hier ist der Punkt, wo viele Hefearten zu kurz kommen, da sie nur Enzyme, die die Bindung 1I spalten können, jedoch keine Enzyme; die die Bindung I spalten können, enthalten. Wenn solche Hefearten einer Raff noselösung hinzugesetzt werden, wird das Ergebnis also sein, daß nur die Fruktose, die durch die Aufhebung der Bindung 1I abgespalten wird, in Gärung übergeht und in Alkohol und Kohlen= säure umgebildet wird, während der Rest des Raffinosemoleküls, d. h. das Disaccharid Galaktoseglukose, das auch Melibiose benannt wird, ungespalten und also auch unvergoren verbleibt.
• Andere Hefearten, wie z. B. die meisten Arten untergäriger Bierhefe, besitzen außer Enzymen, die die Bindung II spalten können, auch Enzyme, die die Bindung I spalten können, und diese Hefearten können folglich die Raffinose vollständig vergären. Enzympräparate, die imstande sind, ein Melibiosemolekül in zwei Moleküle Monosaccharid zu spalten, oder die, im ganzen genommen, imstande sind, ein Raffinosemolekül zu spalten, so daß die Bindung I gebrochen wird, werden im folgenden als DIelibiasepräparate bezeichnet.
• Diese eigentümlichen Probleme, die sich an die Frage einer vollständigen Vergärung der Raffinose knüpfen, spielen eine nicht geringe Rolle in der Gärungstechnik, z. B. wenn es sich um die Herstellung von Alkohol durch Gärung von aus der Herstellung von Rübenzucker stammender Melasse handelt. Zuckerrüben haben nämlich einen nicht ganz geringen, von Ernte zu Ernte schwankenden Raffinosegehalt, der in der Regel in der Melasse endet. Wenn es sich daher darum handelt, Alkohol durch Vergärung solcher Melasse herzustellen, gilt es, die Räffinose vollständig vergoren zu erhalten, und in den hierher gehörenden Handbüchern wird die Anwendung von untergäriger Bierhefe bei Vergärung von Melasse empfohlen, was ja auch nach den oben angegebenen theoretischen Erklärungen als richtig und rationell angenommen werden muß.
• Endessen zeigt es sich oft, daß man im praktischen Betrieb von Spiritusfabriken durch Einführung von Arten melibiasehaltiger, untergäriger Bierhefe keine deutliche Erhöhung der Alkoholausbeute -im Vergleich mit der Verwendung von z. B. Preßhefe, die melibiasefrei ist ünd nur ein Drittel der Raffinose vergärt, erhält. Die Ursache dafür, daß die Einführung melibiasehaltiger Hefearten bei der Gärung im Fabrikbetrieb nicht immer zu höheren Alkoholausbeuten führt, muß wahrscheinlich darin gesucht werden, daß diese Hefearten während ihrer Propagierung in den Melassespiritusfabriken sehr geneigt sind, ihre ursprüngliche Melibiasewirkung zu verlieren.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein geändertes, Verfahren bei der Herstellung von Alkohol aus raffinosehaltigen Lösungen durch Gärung. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung der Melibiose in 2 Moleküle Monosaccharid oder der Raffinose in r Molekül Galaktose + i Molekül Glukosefruktose dadurch effektuiert wird, daß der Maische vor oder zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Gärung Präparate, vorzugsweise Aufschlemmungen oder Lösungen des Enzyms Melibiäse, hinzugesetzt werden. Nachdem diese Melibiasepräparate, bei geeigneter Temperatur und ph, die Raffinoselösung beeinflußt haben und bzw. oder während sie die Lösung beeinflussen, setzt inan der Lösucig liefe hinzu. Man kann natürlich auch zuerst eine raffinosehaltige Lösung in üblicher Weise vergären, so daß Melibiose zurückbleibt, und dann der melibiosehaltigen Lösung Melibiase und gegebenenfalls weitere Hefemengen hinzusetzen. Die verwendete Hefe braucht in allen diesen Fällen nicht melibiasehaltig zu sein, sondern kann nach ganz anderen Gesichtspunkten gewählt werden, z. I3. nach ihrem Vermögen zu schneller Vergärung oder ihrem Vermögen zum Ertragen hoher Alkoholkonzentrationen usw. Man erreicht durch das Verfahren nach der " Erfindung mit größerer Sicherheit eine vollständige Ausnutzung von Raffinose bei der Herstellung von Alkohol als durch die bisher bekannten Methoden.
• Die zu verwendenden \-lelil>iaseprodukte können in an sich bekannter Weise hergestellt werden, z. B. aus Schimmelpilzen oder Hefe, ein Verfahren ist beispielsweise in Emil F i sch e r und F. L i n d n e r , Her. dtsch. chem. Ges. 28, 3034 (r895), beschrieben.
• Als Melibiasepräparate kann man oft vorteilhaft solche Rohpräparate der Enzyme Emulsin oder Invertin verwenden, die bei einer vorherigen Untersuchung sich als inelibiasehaltig erwiesen haben. Rohemulsinpräparate und Rohinvertinpräparate, beispielsweise hergestellt aus Mandeln oder Pflaumenkernen bzw. Bierabfallhefe, enthalten in der Regel viele verschiedene Enzyme und unter diesen oft Melibiase. Die erwähnte vorherige Untersuchung, ob ein Präparat melibiaselialtig ist, kann z. B. in einfacher Weise dadurch vorgenommen werden, daß man einer Lösung reiner Melibiose eine Hefeart, z. B. gewöhnliche Preßhefe, die keine Melibiase enthält, hinzusetzt. Diese Zuckerlösung wird dann nicht in Gärung gehen. Das Präparat, dessen etwaiger Melibiasegehalt untersucht werden soll, wird nun dieser Lösung hinzugesetzt. Kommt die Lösung hierdurch in Gärung, hat das Präparat Melibiase enthalten.
• Das Melibiasepräparat kann entweder der raffinoselialtigenoder melibiosehaltigen Lösung für sich hinzugesetzt werden, oder es kann beliebigen beim Gärprozeß verwendeten Zusiitzen, wie z. B. Nährsalzen oder gegebenenfalls Hefe (Trockenhefe), beigemischt werden, so daß es in dieser Form verkauft und bei Gebrauch zusammen mit den betreffenden Zusätzen in die Lösung eingebracht wird.
• Im folgenden Ausführungsbeispiel ist als Melibiasepräparat ein Rohinvertinl>rä1>arat verwendet. Im Ausführungsbeispiel ist ein Kontrollversuch enthalten, so daß der Vorteil bei Behandlung der Maische nach der vorliegenden Erfindung deutlich hervortritt. Ausführungsbeispiel ioog Raffinose (das Ilandelspräparat C1ßH32016, 5 1120) wurde in einem Gemisch von i,5 1 Wasser und '/2 1 des dänischen Handelspräparats Invertan, ein Rohinvertinpräparat, das bei vorheriger Untersuchung einen Gehalt großer Mengen Melibiase zeigte, gelöst. Der Lösung wurden 40 g einer Hefequalität, die erfahrungsgemäß zum Ertragen von Alkohol und zu schneller Vergärung gewöhnlicher Zuckerlösungen vorzüglich geeignet ist, die jedoch von Lösungen von Raffinose in Wasser nur etwa ein Drittel der Raffinose umzusetzen vermag, da diese I--lefeart keine Melibiase enthält, hinzugesetzt. Die Lösung mit der Hefe wurde nun bei etwa 30° C etwa .IS Stunden heiseitegestellt. Darauf war die I_üsi,ng vergoren, und die Spiritusausbeute wurde bestimmt. I?s waren 54,1 cm3 Alkohol, gemessen als iooo/ciger Alkohol bei 15° C, gebildet worden.
• Genau der gleiche Versuch wurde wiederholt, nur sollte dieser Versuch als Kontrollversuch dienen, und <las verwendete halbe Liter des Präparats Invertan war daher im voraus während einiger Minuten auf 7,5" C erwärmt worden, wodurch der @1eiil>iasegehalt zerstört wird. Auch hier war die Lösung nach 48 Stunden bei etwa 30° C vergoren, die @lko>holausheute war indessen jetzt nur 17,9 cm3 (iooo/oiger Alkohol bei 15° C).
• Der LTtiterscllied zwischen den beiden erwähnten Alkoholausbeuten 5,4,1 und 17,9 cm3 = 36,2 cm3 repräsentiert die beträchtliche Erhöhung der Alkoholausbeute, die nach der vorliegenden Erfindung erreicht ist, und diese Erhöhung ist durch Verwendung einer der für die Spiritusfabrikation so wohlgeeigneten melibiasefreien Hefearten erreicht.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus raffinosehaltigen oder melibiosehaltigen Lösungen durch Gärung, dadurch gekennzeichnet, daß der Maische vor oder zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Gärung Präparate des Enzyms Melibiase hinzugesetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergärung mit melil>iasefreien Hefearten geschieht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ausgangsmaterialverwendete Lösung ein raffinosehaltiger Zuckerrübensaft, z. B. Diffusionssaft, ist.
4. 4. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ausgangsmaterial verwendete Lösung eine raffinosehaltige Melasse oder NIelasselösung ist.
5. 5. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Melibiasepräparat ein Emulsinpräparat verwendet wird, das bei vorheriger Untersuchung sich als melibiasehaltig erwiesen hat.
6. 6. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Melibiasepräparat ein Rohpräparat des Enzyms Invertin (Saccharase) verwendet wird, das bei vorheriger Untersuchung sich als melibiasellaltig erwiesen hat.