DE898134C

DE898134C - Process for the production of fermentation vinegar

Info

Publication number: DE898134C
Application number: DEF352A
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Frings GmbH and Co KG
Current assignee: Heinrich Frings GmbH and Co KG
Priority date: 1949-11-26
Filing date: 1949-11-26
Publication date: 1953-11-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Gärungsessig Die Erzeugung von Gärungsessig beruhte von jeher auf dem Prinzip, mit Bakterien besiedelte Flächen dem Sauerstoff .der Luft auszusetzen. Vom sogenannten Orleans-Verfahren, welches die Oberfläche einer ruhenden Flüssigkeit der Luft aussetzte, ging der Weg der Entwicklung über das Schützenbach-Verfahren, welches sich schon der künstlich vergrößerten Oberfläche des. Buchenrollspanes bediente, zum modernen Frings-GroBrau.mb,ildnerverfahren, welches das Schützenbach-Verfahren dadurch erweiterte, .daß es .durch systematische Kühlung eine enorme Vergrößerung des Essigbildners und durch das Ableiten der Realz.-tionswärme durch Kühlung eine erhebliche Beschleunigung der exothermen Reaktion (Alkohol plus Sauerstoff gleich Essigsäure) ermöglichte, wobei gleichzeitig durch die Systematik der Kühlung das Lebensoptimum der die Reaktion vermittelnden Bakterien weitestgehend erreicht wurde; dadurch wurde .die Leistungshöchstgrenze dieses Verfahrens in vielen Anwendungsfällen erzielt.Process for the production of fermentation vinegar The production of fermentation vinegar Has always been based on the principle that surfaces populated with bacteria are exposed to oxygen .expose to air. From the so-called Orleans process, which the surface exposed to a still liquid in the air, the path of development passed over the Schützenbach process, which is based on the artificially enlarged surface des. Buchenrollspanes served, to the modern Frings-GroBrau.mb, ildnerverfahren, which expanded the Schützenbach process by .that it .by systematic Cooling an enormous enlargement of the vinegar-forming agent and by dissipating the heat of reaction cooling significantly accelerates the exothermic reaction (alcohol plus Oxygen equals acetic acid) made possible, whereby at the same time through the systematics cooling the optimal life of the bacteria mediating the reaction as far as possible has been achieved; this became the maximum performance limit of this procedure in many Use cases achieved.

Allen diesen Verfahren gemeinsam ist die Verwendung einer sogenannten Fesselgärung, d. h. Ans.iedlung, Fesselung der die Umsetzung durchführenden Bakterien auf natürlichen oder `künstlichen Oberflächen, insbesondere auf der Oberfläche des sogenannten Essigrollspanes.Common to all of these methods is the use of a so-called Fettered fermentation, d. H. Settlement, capturing of the bacteria carrying out the conversion on natural or artificial surfaces, especially on the surface of the so-called vinegar rolls.

Die Anwendung der Essigspäne oder anderer Oberflächenmaterialien hat verschiedene bisher unvermeidliche betriebstechnische Nachteile, z. B. den des Aufsaugens einer großen Essigmenge, den der Alterung, z. B. Verlust von Oberfläche und Durchlässigkeit für den Luftstrom, dessen weitgehende Verteilung für hohe Leistungen unerläßlich ist. Außerdem erfordern die Essigspäne erheblichen Aufwand und Kosten für Einbau und Auswechslung. Der größte Nachteil der Verwendung der Essigspäne besteht jedoch darin, daB gerade sie es verhindern, den ganzen Gärungsprozeß sich bei einer konstanten einheitlichen Temperatur abspielen zu lassen; denn die in den Spänen langsam abtropfende Gärflüssigkeit bringt zwangsläufig eine Zunahme .der Temperatur von den oberen zu den unteren Spanschichten mit sich, und zwar so, daß sich die optimale Gärungstemperatur von 30° C nur in der mittleren Zone erreichen läßt, während die obere Zone auf 28'° C unterkühlt werden muß, damit die untere Zone sich mit 34° C nicht zu sehr über die optimale Temperatur erhitzt.The application of the vinegar shavings or other surface materials has various previously unavoidable operational disadvantages such. B. that of suction a large amount of vinegar, which the aging, z. B. Loss of surface area and permeability for the air flow, the extensive distribution of which is essential for high performance is. In addition, the vinegar chips require considerable effort and costs for installation and substitution. However, the main disadvantage of using the vinegar shavings is in that it is precisely them prevent the whole fermentation process itself to play at a constant uniform temperature; because those in the Fermentation liquid that slowly drips off chips inevitably increases the Temperature from the upper to the lower chip layers with it, in such a way that the optimal fermentation temperature of 30 ° C can only be reached in the middle zone leaves, while the upper zone must be subcooled to 28 '° C so that the lower Zone does not heat up too much above the optimal temperature at 34 ° C.

Ein weitgehend vervollkommnetes Essigerzeugungsverfahren müßte gegenüber dem gegenwärtig angewandten Frings Verfahren folgende neue Eigenschaften haben: li. konstante Temperaturen im ganzen Gärungsraum; 2. zur Erreichung von i Gärung unter Vermeidung einer sogenannten Span-Säule; 3. kontinuierliches Arbeiten, d. h. ständiger gleichmäßiger Zufluß der Gärflüssigkeit und ständiger Abfluß des daraus erzeugten Essigs ohne Störung des Gärungsprozesses durch das bisher unvermeidliche Ein- und Ausmaischen.A largely perfected process for the production of vinegar would have to be opposite the currently used Frings process have the following new properties: left constant temperatures throughout the fermentation room; 2. to achieve i fermentation while avoiding a so-called Span column; 3. continuous work, d. H. constant even inflow of fermentation liquid and constant outflow of it produced vinegar without disturbing the fermentation process by the previously inevitable Mashing in and out.

Das Verfahren bezweckt die Herstellung von Gärungsessig ohne Verwendung von Essigrollspänen oder ähnlichen Materialien, die beim bisherigen Betrieb die sogenannte Spansäule bildeten, und setzt an Stelle der Fesselgärung die freie submerse Gärung. Im Gegensatz zu der Fesselgärung befinden sich die es.sigbil:denden Bakterien bei der submersen Gärung frei in der Flüssigkeit schwebend und werden in diesem Zustand während des Gärungsprozesses gehalten.The purpose of the process is to produce fermentation vinegar without using it of vinegar shavings or similar materials that were used in previous operations So-called chip column formed, and instead of the fettered fermentation sets the free submerse Fermentation. In contrast to the fettered fermentation, there are the es.sigbil: dende bacteria in submerged fermentation floating freely in the liquid and becoming in it State maintained during the fermentation process.

Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß die bei der Fesselgärung üblichen und ausTeichenden Luftmengen bei der submersen Gärung versagten; :die Gärung kommt nach kurzer Zeit zum Stillstand, da die Bakterien wegen der ungenügendenSauerstoffzufuhr ihreLebenstätigkeit einstellen. Die Bakterien sterben nach einer gewissen Zeit ab, während die Gärung scheinbar schleppend weitergeht; .dies hat seinen Grund darin, daß die von den Bakterien entwickelten Enzyme bei künstlich aufrechterhaltener Gärungstemperatur im Verein mit. dem eingebrachten Sauerstoff noch eine Zeitlang fortwirken und dann erst unwirksam werden.Extensive studies have shown that the fermentation in the fetters normal and excessive amounts of air failed during submerged fermentation; : the fermentation comes to a standstill after a short time, because the bacteria because of the insufficient oxygen supply cease their life activity. The bacteria die after a certain time, while the fermentation continues apparently slowly; The reason for this is that that the enzymes developed by the bacteria at an artificially maintained fermentation temperature in association with. the introduced oxygen continue to act for a while and then only become ineffective.

Man kann also auf eine ständige Erneuerung der den Alkohol oxydierenden Enzyme durch ständig lebende Bakterien nicht verzichten. Die Lebenskraft der Bakterien hängt, wie Versuche ergaben, wesentlich von ihrem Oxydationsumsatz ab; dieser wiederum wird durch die intensive Absorption von Sauerstoff von der Bakterienzelle bedingt.So one can count on a constant renewal of the alcohol oxidizing agent Do not do without enzymes through constantly living bacteria. The life force of bacteria depends, as experiments have shown, essentially on their oxidation rate; this in turn is caused by the intense absorption of oxygen by the bacterial cell.

Es ergab sich also, daß bei quantitativ durchaus ausreichender Belüftung eine submerse Essiggärung nicht durchführbar war.So it turned out that with quantitatively sufficient ventilation submerged vinegar fermentation was not feasible.

Um die submerse Gärung erfolgreich durchführen zu können, mußte also ein besonders qualitativ anders geartetes Belüftungsverfahren entwickelt werden. Die Sauerstoffversorgung der Essigbakterien bei der submersen Gärung mußte der Kleinheit der Lebewesen angeglichen werden, weil eine technisch ausreichende Gärung erst dann eintritt, wenn das Verhältnis von Bakterienzahl zu Luftbläschenzahl möglichst weitgehend dem Wert .i : i angenähert wird, so daß die Oberfläche der in der Maische verteilten Luft von mindestens derselben oder erfindungsgemäß von einer höheren Größenordnung ist als bei der klassischen Spang ärnng.So in order to be able to carry out the submerged fermentation successfully, it was necessary a particularly qualitatively different ventilation process can be developed. The oxygen supply of the vinegar bacteria during the submerged fermentation had to be small of living beings are adjusted because a technically sufficient fermentation only then occurs when the ratio of the number of bacteria to the number of air bubbles is as large as possible the value .i: i is approximated, so that the surface of the distributed in the mash Air of at least the same or, according to the invention, of a higher order of magnitude is more annoying than with the classic Spang.

Es wurde nun gefunden, daß sich eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Bakterien erreichen läßt, wenn z. B. die Luft mittels injektorähnlicher Mischdüsen mit der Maische innigst durchgemischt und in feinste schaumähnliche Verteilung gebracht wird. Diese Verteilung kann durch besondere Vorrichtungen, z. B. Düsen mit sehr kleinen Austrittsöffnungen usw., so weit getrieben werden, daß eine echte Emulsion Luft in Flüssigkeit entsteht.It has now been found that there is an adequate supply of oxygen the bacteria can reach if z. B. the air by means of injector-like mixing nozzles intimately mixed with the mash and brought into the finest foam-like distribution will. This distribution can be done by special devices, e.g. B. nozzles with very small orifices, etc., are driven so far that a real emulsion Air is created in liquid.

Es ist auch möglich, bei genügend hohen Gärgefäßen, oder Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Gefäße in der Weise kontinuierlich zu arbeiten, daß unten dem Gefäß Luftbläschen enthaltende Maische stetig zugeführt und oben nach inzwischen vollendeter Gärung die ausgegorene Mischung aus Essig, Luft und Bakterien entnommen wird. Die dann erforderliche Auflösung oder Trennung dieses :Gemisches, z. B. durch Zentrifugieren, läßt sich mit einer die sonst übliche Filterung ersetzenden Klärung verbinden, so daß sofort verkaufsfähiger Essig zur Verfügung steht.It is also possible with sufficiently high fermentation vessels, or one behind the other several such vessels to work continuously in such a way that below the vessel Mash containing air bubbles is fed in steadily and is now finished at the top Fermentation is taken from the fully fermented mixture of vinegar, air and bacteria. the then required dissolution or separation of this: mixture, e.g. B. by centrifugation, can be combined with a clarification that replaces the otherwise usual filtering, see above that vinegar that can be sold immediately is available.

Da die Festsubstanz der nach beendeter Gärung abzuscheidenden Bakterien relativ gering ist, wird der Maische, besonders bei der Inbetriebsetzung, in an sich bekannter Weise ein Schwebe- oder Füllkörper, z. B. Sägemehl, zugesetzt. Dieser wird gemeinsam mit den Bakterien abgetrennt und mit den auf ihm haftenden Bakterien mit neuer Maische dem Gärprozeß wieder zugeführt.Because the solid substance of the bacteria to be separated after fermentation is complete is relatively low, the mash is in on, especially when it is started up a known way a floating or filler, z. B. sawdust added. This is separated together with the bacteria and with the bacteria adhering to it returned to the fermentation process with new mash.

-Nach einer Ausführungsform des Verfahrens können auf Spansäulen eingeleitete Gärungen submers fortgeführt werden. Beispiel Ein Glasrohr von i,2o m Höhe und 12 cm Durchmes-ser mit Bohrungen zum Einführen und Ablassen des Gärgutes und der Oxydationsluft ist am unteren Ende mit Porenkörpern aus säurefestem Material ausgestattet, deren Porenweite unter dem angewandten regelbaren Preßluftdruck von etwa i bis 2 m Wassersäule, der mittels eines Leybold-Gebläses erzeugt wird, die erwünschte fein- bis feinstblasige Luftverteilung ergibt. Die am oberen. Ende des Gärgerätes entweichende verbrauchte sauerstoffarme Luft wird gewaschen und von mitgerissenen Säure- und Alkoholmengen befreit. Bei derartigen Kleingeräten wird durch geeignete Wärmezufuhr oder Isolierung dafür gesorgt, daß die bekannten Lebenstemperaturen der Essigbakterien eingehalten werden. Bei großen Gärgefäßen wird durch Kühlvorrichtungen dafür gesorgt, daß diese Temperaturen nicht wesentlich überschritten werden.-According to one embodiment of the method, chip columns can be initiated Fermentations are continued submerged. Example A glass tube i, 2o m high and 12 cm diameter with holes for introducing and draining the fermentation material and the oxidizing air is equipped at the lower end with porous bodies made of acid-resistant material, whose Pore size under the applied controllable compressed air pressure of about 1 to 2 m water column, which is generated by means of a Leybold blower, the desired fine to very fine bubble Air distribution results. The one at the top. Consumed escaping at the end of the fermenter oxygen-poor air is washed and removed from entrained amounts of acid and alcohol freed. In the case of such small devices, suitable heat supply or insulation is used made sure that the known life temperatures of the vinegar bacteria are maintained will. In the case of large fermentation vessels, cooling devices ensure that these Temperatures are not significantly exceeded.

Zur Einleitung der Gärung kann man sich einer Spansäulegär.ung bedienen, wobei auf die bekannte große Empfindlichkeit der Essigbakterien gegen Sauerstoffmangel Rücksicht genommen werden muß, z. B. dadurch, daß man mit Bakterien besiedelte Späne, welche mit genügend Maische vollgesogen sind, einem Fesselgärgefäß entnimmt und in ein schon mit voller Belüftung laufendes, mit :Maische gefülltes Submersgärgefäß einbringt. Die Bakterien vermehren sich schnell in der belüfteten Flüssigkeit und leiten damit die submerse Gärung ein.A chip column fermentation can be used to initiate fermentation, taking into account the well-known great sensitivity of vinegar bacteria to Lack of oxygen Consideration must be given, e.g. B. by using chips colonized with bacteria, which are soaked with enough mash, taken from a fermentation vessel and into a submerged fermentation vessel already running with full ventilation and filled with: mash brings in. The bacteria multiply quickly in the aerated liquid and thus initiate submerged fermentation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of fermentation vinegar, thereby characterized in that vinegar bacteria submerged; the fermentation material brought to action and the air required for the oxidation of the alcohol in the fermentation liquid has very fine bubbles until it is frothy. a. Method according to claim i, characterized in that that the air in the fermentation liquid is emulsified. 3. The method according to the claims i and z, characterized in that the fermentation vessel below mash in which the air is distributed, fed and the finished vinegar-air mixture is removed from above. 4th Process according to claims i to 3, characterized in that the mash in in a known manner finely divided float, z. B. sawdust, as an adhesive body for the bacteria to be added, which after fermentation has ended with the bacteria separated and fed back to the fermentation process with new mash. 5. Procedure according to claims i to 4, characterized in that chip columns introduced into Fermentations are continued submerged.