DE939023C

DE939023C - Process and device for continuous yeast and alcohol production

Info

Publication number: DE939023C
Application number: DEST676A
Authority: DE
Inventors: Eugen Stich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-03-07
Filing date: 1950-03-07
Publication date: 1957-02-14

Description

Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Hefe- und Alkoholgewinnung Zusatz zum Patent 314 134 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Hefe- und Alkoholgewinnung, wobei die Maische, wie im Hauptpatent beschrieben, den aufsteigenden Luftbläschen entgegenströmt. Zweck der Erfindung ist es, daß die Zuwachszeit der Hefe im Verhefungsbottich sich über einen längeren Zeitraum erstreckt und je nach der Ausnutzung der Nährstoffe von verschiedenen Assimilationszeiten geregelt werden kann, da es sich gezeigt hat, daß die im Gegenstrom-bzw. kombinierten Verfahren erzielbare Zuwachszeit für die Verwertung schwerer assimilierbarer Nährstoffe nicht ausreicht. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß mehrere Gegenstromumläufe in einem zusätzlichen Gesamtumlauf vereinigt werden und die Umlaufzeit des Gesamtumlaufes dem Zuwachs der Hefe in dieser Zeit und einer vollständigen Umsetzung der laufend zugesetzten Nährstoffe verschiedener Assimilationszeit, einschließlich der Zeit für die Ausreifung, entspricht. Es kann somit, ähnlich wie bei den üblichen Verfahren der Hefezüchtung, mit periodischer Entnahme des Zuwachses hier ebenfalls die Zufuhr der Nährstoffe je nach ihrer Assimilationsgeschwindigkeit früher oder später erfolgen. Durch eine entsprechende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann in jedem Abschnitt der Verhefung sowohl die Zufuhr der Nährstoffe als' auch die Belüftungsstärke der hefehaltigen Maische und die Umlaufmenge der Gegenstromumläufe j e nach Bedarf geregelt werden.Process and device for continuous yeast and alcohol production Addition to patent 314 134 The invention relates to a method for continuous Yeast and alcohol production, the mash, as described in the main patent, the rising air bubbles flows in the opposite direction. The purpose of the invention is that the growth time the yeast in the fermentation vat extends over a longer period of time and ever Regulated according to the utilization of nutrients by different assimilation times can be, since it has been shown that the countercurrent or. combined procedures achievable growth time for the utilization of nutrients that are difficult to assimilate sufficient. This is achieved according to the invention in that several countercurrent circulations be combined in an additional total circulation and the circulation time of the total circulation the growth of the yeast during this time and a full implementation of the ongoing added nutrients of different assimilation time, including time for maturation, corresponds. It can thus, similar to the usual procedure the yeast cultivation, with periodic removal of the growth here also the supply of nutrients depending on their rate of assimilation previously or later. By means of an appropriate facility to carry out the Procedure can be both the supply of nutrients in each section of the feast as well as the aeration strength of the yeast-containing mash and the amount of the Countercurrent circulation can be regulated as required.

Zwecks Anpassung der Züchtung an die verschiedenen Assimilationsgeschwindigkeiten der Nährstoffe und zur abschnittsweisen Regelung der Belüftungsstärke ist gemäß der Erfindung der Verhefungsbottich in mehrere Teilabschnitte unterteilt, in welchen die Maische jeweils im Gegenstrom umläuft. Weiterhin sind die Teilräume zu einem gemeinsamen zusätzlichen Kreislauf hintereinandergeschaltet, so daß außer der auf die einzelnen Teilabschnitte entfallenden- Nähr-Lösungsmengen ein Teil der im, letzten Teilabschnitt, dem Ausreiferaum, anfallenden hefehaltigen Maische entweder wieder dem ersten Teilraum zugeführt oder auf die aufeinanderfolgenden Teilabschnitte verteilt wird. Insbesondere soll hierbei die in dem gemeinsamen Umlauf strömende Maischemenge 'und darüit" die Umlaufzeit für den Bottichinhalt auf- die völlige Ausnutzung der zugeführten Nährstoffe eingestellt sein, so daB der Umlauf des gesamten Bottichinhaltesin einem längeren Zeitraum, beispielsweise in einer Generationszeit (3 Stunden), erfolgt. Die in den Einzelabschnitten irn Gegenstrom umlaufenden Maischemengen ergeben sich nach dem Verfahren des Hauptpatents 814 134 aus den in ihnen anfallenden Wärmemengen, welche durch die zugeordneten Kühler abgeführt werden.In order to adapt the cultivation to the different rates of assimilation the nutrients and the section-by-section regulation of the ventilation strength is in accordance with According to the invention, the fermentation tub is divided into several sections, in which the mash circulates in countercurrent. Furthermore, the subspaces are one common additional circuit connected in series, so that besides the on the individual subsections omitted nutrient solution quantities a part of the in the last Part of the section, the maturation room, either recovers the yeast-containing mash supplied to the first sub-space or distributed over the successive sub-sections will. In particular, the amount of mash flowing in the common circulation should be 'and darüit "the circulation time for the contents of the vat - the complete utilization of the added nutrients, so that the entire contents of the vat circulate takes place over a longer period of time, for example in a generation time (3 hours). The amounts of mash circulating in countercurrent in the individual sections result according to the procedure of the main patent 814 134 from the amounts of heat generated in them, which are discharged through the associated cooler.

Da die Hefe während des Gesamtumlaufes in geometrischer Progression wächst, d. h. nach der Gleichung worin Q" die Anfangshefemenge, Q die Gesamthefe nach einer Zeit von t Sekunden, GZ die Generationszeit der betreffenden Heferasse in Sekunden ist, so ist der sekundliche Hefezuwachs Der sekundlich abzuführende Hefezuwachs q" nach einer Zuwachszeit der Hefe im. Verhefungsbottich von t Sekunden entspricht dem Gesamtzuwachs der Hefe in t Sekunden, geteilt durch die Zahl der Sekunden der Zuwachszeit, also Die- sekundlich im, Gesamtumlauf strömende Maischemenge ist dann gegeben durch die Gleichung wobei Q,; das im Verhefungsbottich vorhandene Mäischequantum und H, das in diesem Maischequantum enthaltene Hefequantum bedeutet. Die gesamte zuzuführende Nährlösungsmenge ergibt sich aus dem Endhefegehalt der Maische HCe und .der sekundlichen Entnahme q" nach der Formel die Nährstoffkonzentration aus der im Bottich arbeitenden Hefemenge - In, dem nach der Erfindung ausgebildeten Strömungsbottich werden die verschiedenen Assimilationsgeschwindigkeiten der zugeführten Nährstoffe dadurch berücksichtigt, daß sie dem Bottich in verschiedener Menge oder verschiedener Zusammensetzung zugeführt werden, indem z. B. die dem ersten Teilabschnitt zuzuführende Nährlösung,die am schwersten, die für den zweiten Teilabschnitt bestimmte Nährlösung die minderschwer und die dritte Nährlösung die am leichtesten assimilierbaren Nährstoffe in geeigneter Zusammensetzung enthalten, ' so -daß dadurch die verschiedenen Assimilationszeiten berücksichtigt werden und ein etwa verbleibender Restbestand an Nährstoffen in dem vierten, der Ausreife dienenden Teilabschnitt für den Aufbau der gezüchteten Hefesubstanz restlos verwertet wird.Since the yeast grows in a geometric progression during the entire circulation, ie according to the equation where Q "is the initial amount of yeast, Q is the total yeast after a time of t seconds, GZ is the generation time of the yeast breed in question in seconds, then is the secondary yeast growth The yeast growth q ″ to be removed second after a growth time of the yeast in the fermentation vat of t seconds corresponds to the total growth of the yeast in t seconds, divided by the number of seconds of the growth time, that is The amount of mash flowing in the total circulation every second is then given by the equation where Q ,; the mash quantum present in the fermentation vat and H, which means the yeast quantum contained in this mash quantum. The total amount of nutrient solution to be added results from the final yeast content of the mash HCe and .the secondary removal q "according to the formula the nutrient concentration from the amount of yeast working in the vat - In the flow tub designed according to the invention, the different rates of assimilation of the nutrients supplied are taken into account in that they are supplied to the tub in different amounts or different compositions by, for. B. the nutrient solution to be supplied to the first section, the most difficult, the nutrient solution intended for the second section contains the less difficult and the third nutrient solution the most easily assimilable nutrients in a suitable composition, so that the different assimilation times are taken into account and any remaining Remaining stock of nutrients in the fourth, the maturity serving subsection for the structure of the cultivated yeast substance is completely utilized.

Eine hierzu dienende Ausführung des Strömungsbottichs nach der Erfindung besteht also aus vier Teilräumen, denen beispielsweise die Nährlösung in der Weise zugeführt wird, daß die ersten beiden Teilabschnitte eine phosphat- bzw. stickstoffreichere Nährlösung erhalten, der letzte Teilraum dagegen eine zuckerreichere Nährlösung, während der vierte Teilraum ohne Nährlösungszufuhr bleibt und nur der Ausreife dient. Andererseits und der Vereinfachung halber kann auch eine einheitliche Nährlösung auf die ersten drei Teilabschnitte dergestalt verteilt =werden, daß der erste Teilabschnitt einen bestimmten Überfluß an Nährlösung und die beiden anderen Teilabschnitte den Rest in gleichmäßiger Verteilung erhalten.An embodiment of the flow tub according to the invention which is used for this purpose thus consists of four sub-spaces, which for example the nutrient solution in the way it is supplied that the first two sections are rich in phosphate or nitrogen Receive nutrient solution, the last sub-space on the other hand a more sugar-rich nutrient solution, while the fourth subspace remains without nutrient solution and is only used for maturation. On the other hand, and for the sake of simplicity, a uniform nutrient solution can also be used be distributed over the first three subsections in such a way that the first subsection a certain excess of nutrient solution and the other two subsections den The remainder is evenly distributed.

Da der Hefegehalt der hefehaltigen Maische in den Teilräumen jeweils annähernd gleichbleiben soll, wächst die Größe der einzelnen Teilräume bei gleicher Füllhöhe in Richtung des Gesamtumlaufes, wobei die Albschnitte getrennte Belüftung erhalten, so daß die Belüftungsstärke demiefegehalt der jeweiligen Abschnitte entspricht. Zweckmä'Big können die verschiedenen Teilräume durch Zwischenwände voneinander getrennt sein, die unten Durchlässe aufweisen, um den Umlauf der Maische zu ermöglichen. Die Regelungen aller vorkommenden Mengen, also der Gegenstromumläufe, des. Gesamtumlaufes, der- Belüftungsstärken und der zuzuführenden Nährstoffmengen, lassen sich bei dieser Anordnung je für sich regeln. So wird z. B. die Umlaufzeit der im Züchtungsbottich enthaltenen Maische durch eine Pumpe geregelt, gleichfalls durch Pumpen die Gegenstrommengen der einzelnen Teilräume, welche die Wärmeabfuhr und die Verweilzeit der Luftbläschen in 'der Maische regeln und weiterhin zur Schaumzerstörung benutzt werden. Die sekundliche Umlaufmenge des Gesamtumlaufes und die Nährstoffzufuhr wird durch Regelventile auf die einzelnen Bottichabschnitte verteilt.Since the yeast content of the yeast-containing mash in the sub-spaces should remain approximately the same, the size of the individual sub-spaces grows with the same Fill level in the direction of the total circulation, with the Albschnitte separate ventilation obtained so that the ventilation strength corresponds to the demief content of the respective sections. The various sub-spaces can expediently be separated from one another by partition walls be that have passages at the bottom to allow the mash to circulate. The regulations of all occurring quantities, i.e. the countercurrent circulation, the total circulation, The ventilation strengths and the amount of nutrients to be supplied can be determined by this Regulate the arrangement individually. So z. B. the cycle time in the breeding vat The mash contained is regulated by a pump, and the countercurrent quantities are also pumped of the individual sub-spaces, which the heat dissipation and the dwell time of the air bubbles in the Regulate the mash and continue to use it to destroy the foam will. The secondary circulation amount of the total circulation and the nutrient supply becomes Distributed to the individual tub sections by control valves.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar 'zeigt Fig. i einen Längsschnitt und Fig.2 einen Querschnitt durch einen solchen Bottich.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown, namely 'Fig. 1 shows a longitudinal section and Fig. 2 shows a cross section through such a vat.

Derselbe besteht aus einem Verhefungsraum VH und einem Ausreiferaum AR. Der Verhefungsraum selbst ist in drei Teilräume i, 2, 3 unterteilt, von denen jeder einen eigenen Gegenstromumlauf mit Pumpen P1, P2, P3 und Strahldüsen zur Schaumzerstörung aufweist. Jeder Teilraum hat seine Belüftungsapparatur; die Füllhöhen FH, die durch die Belüftung bedingten Steighöhen SH und die zugelassenen Schaumdeckendicken SH' sollen in allen Teilräumen gleich sein. Die Abgrenzung der Schaumdecke SH' nach oben erfolgt in allen Teilräumen durch ein Sieb. Für den Ausreiferaum A R ist für den Gegenstromumlauf eine Pumpe P4 und ein Kühler K4 zur Abführung der dort entstehenden Wärmemenge sowie eine Belüftungsapparatur vorgesehen.It consists of a development space VH and a maturation space AR. The fermentation space itself is divided into three sub-spaces i, 2, 3, each of which has its own countercurrent circulation with pumps P1, P2, P3 and jet nozzles for foam destruction. Each sub-room has its ventilation equipment; the filling heights FH, the rising heights SH caused by the ventilation and the permitted foam ceiling thicknesses SH 'should be the same in all sub-spaces. The top delimitation of the foam cover SH ' takes place in all sub-spaces by a sieve. For the maturation room AR, a pump P4 and a cooler K4 to dissipate the amount of heat generated there, as well as a ventilation device, are provided for the countercurrent circulation.

An sämtlichen Zuführungsstellen dienen Regulierventile RV zur Mengenregelung im Züchtungsprozeß. Der Gesamtumlauf wird durch eine Pumpe P, reguliert, während der kontinuierliche Maischeablauf sich aus der zugeführten Nährlösungsmenge ergibt, so daß das Maischequantum im Bottich unverändert bleibt.Regulating valves RV are used to regulate the quantity at all feed points in the breeding process. The total circulation is regulated by a pump P, while the continuous mash flow results from the supplied amount of nutrient solution, so that the mash quantity in the vat remains unchanged.

In der Zeichnung ist ferner angedeutet, wie die Hefekonzentration HC im Verhefungsbottich wächst, wenn die Umlaufzeit im Gesamtumlauf einer Generationszeit der Hefe entspricht.In the drawing it is also indicated how the yeast concentration HC in the fermentation vat increases when the circulation time in the total circulation of a generation time corresponds to the yeast.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern betrifft in gleicher Weise sinngemäß abgewandelte Ausführungen zur kontinuierlichen Hefezüchtung sowie auch zur Züchtung anderer Bakterien in flüssigen Medien.The invention is not limited to the illustrated embodiment, but in the same way applies to remarks modified accordingly to the continuous Yeast cultivation as well as for the cultivation of other bacteria in liquid media.

Claims

PATFNTANSPRÜC11E i. Process for continuous yeast and alcohol production according to patent 814 134, characterized in that several countercurrent flows known per se with vertical mash circulation in an additional total circulation with horizontal Mash circulation can be combined for one and the same container, whereby the circulation time of the total circulation according to the growth of yeast during this time and the complete implementation of the continuously added nutrients of various assimilation rates, including the time for maturation, is set, for example to a doubling time of the yeast breed concerned.

2. The method according to claim i, characterized in that the Verhefungsraum (VH) in several subspaces (i to 3) is divided and the nutrient solution is distributed to the sections in such a way that the first two receive a nutrient solution that is rich in phosphate or nitrogen, while (the third section is supplied with a more sugar-rich nutrient solution, and the fourth (-subspace (AR) remains without nutrient solution and serves for maturity; where the ventilation of the sub-sections (i to 3 and AR) takes place separately and the ventilation strength according to the yeast content of the mash in the sections corresponding setting of the ventilation valves (RV) regulated and for the purpose of reduction the required amount of pitching yeast from the ripening section part of the sewn mash is returned to the individual fermentation sections.

3. Device for performing the method according to claims i and 2, characterized in that a single, preferably closed Verhefungsbottich is used, the partition walls for the division of the tub in several sections (i, 2, 3, AR), of which the the last as ripening section, the previous serving as fermentation sections, the partition walls ending at a distance of about a quarter of the vat height from the bottom, so that at the bottom of the vat floor there is a free space for the mash to pass from one vat section to the next, and where Each tub section is equipped at the bottom with an aeration device, into which branch lines with regulating valves (RV) from a central air supply pipe for sterile air open into the aeration device, furthermore a mash discharge pipe is attached to the bottom of each section, in which a mash pump is installed of the mash discharge pipe into which a Cooler (K) is installed, opens into a spray device under the ceiling of the relevant tub section, and before the mash pipe enters the fermentation sections, a nutrient solution supply line (NL) with a regulating valve (RV) is connected to the same, and under the spray device in each Section a sieve to destroy the foam created in the tub is provided.

4. Set up after Claim 3, characterized in that from the bottom of the maturing section (AR) a return pipe with a built-in pump (PS) above the tub to the Part of the mash with mature yeast cells is returned to the individual Verhefungsabschnitte is provided.

5. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the partition walls are at such a distance from one another are provided that the individual Verhefungsabschnitte (z, 2, 3) in the direction of horizontal mash circulation are offset according to the yeast growth, so that the Volume of the fermentation sections (i, 2, 3) in the direction of the horizontal mash flow rise.

6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that from the bottom - of the Ausreifungsabscbnitts (AR) a drain pipe for the discharge of the kneaded mash with mature yeast to the separators is provided, which pipe is adjustable in height for the purpose of regulating the filling level of the vat is. Considered publications: German Patent Nos. 607 712, 5341o8, 619 555, 621 566, 637 728, 659 333, 744133, 744176, 748 531; French Patent Nos. 784 127, 799 358e 813 7 90; Norwegian patents nos. 52 772, 62 928.