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Verfahren zur Herstellung von Backhefe Es ist bekannt, Hefe aus vergärbaren
Kohlehydraten und Alkohol oder aus Alkohol allein zu gewinnen. So wird in der britischen
Patentschrift 153 667 die Umwandlung von Alkohol, der sich zu Beginn der
üblichen Gärung bildet, beschrieben. Diese Menge Alkohol ist aber in bezug auf das
Volumen verhältnismäßig klein und stellt nur annähernd 13% des Gesamtrohstoffes
dar. Außerdem wird dieser Alkohol nur langsam gänzlich oder teilweise während des
letzten Stadiums der Gärung absorbiert. Aus der Art, wie die Gärung durchgeführt
wird, ist ersichtlich, daß die Bildung von Alkohol soweit als möglich unterdrückt
wird.
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Die britische Patentschrift 354 118 bezieht sich auf die Verwendung
von Alkohol als Nährmittel für die Hefe und sieht keine Absorption von Zucker gleichzeitig
mit der des Alkohols vor. Das Verfahren kann als eine Nachbehandlung betrachtet
werden. Die Menge des in der Flüssigkeit vorhandenen Alkohols ist so klein, daß
sie nicht die Menge, die bei den üblichen Verfahren bei der Spaltung des Zuckers
vorkommt, übertrifft.
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Nach dem Verfahren der schweizerischen Patentschrift 90 954 soll der
am Beginn der Hauptgärung bei geringerer Belüftung entstehende Alkohol im weiteren
Gärverlauf unter aeroben Bedingungen als C-Quelle von der Hefe wieder verbraucht
werden.
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Es wurde nun gefunden, daß Backhefe aus Hefezellen von Zuchthefe durch
Belüftung gewonnen werden kann, indem in einer ersten Gärstufe die Hälfte bis zwei
Drittel der insgesamt zu verhefenden assimilierbaren Kohlehydratmenge mit der sehr
geringen Menge an Reinzuchthefe von
o,i bis 0,3% unter schwacher
Belüftung zu 85 bis 95 % zu Alkohol vergoren und in einer zweiten Gärstufe die 2
bis 5 Volumprozent Alkohol enthaltende alkoholische Würze aus der ersten Gärstufe
unter Zulauf der restlichen Kohlehydratmenge bei starker Lüftung restlos verheft
wird.
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Dieses Verfahren ist wirtschaftlich, bequem und besitzt viele praktische
Vorteile. So wird die vielfach aufeinanderfolgende Zucht von Hefezellen unter wechselnden
Bedingungen vermieden und dadurch das Verfahren vereinfacht. Eine größere Ausbeute
an Handelshefe wird erzielt und eine Hefe mit einem Gärvermögen, die dem der besten
Backhefe gleichkommt, gewonnen. Eine der bisherigen Handelshefe dauernd überlegene
Qualität wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet.
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Um eine 2- bis 50/aige alkoholische Würze zu erhalten, wird eine kohlehydrathaltige
Hefenährlösung oder Würze, die eine Verdünnung etwa zwischen 1 : 7 und i : io hat,
was einem Gehalt von 9.5 bis 5% Glukose entspricht, und die Spuren mineralischer
und organischer Substanzen, die für das Wachstum der Hefe wesentlich sind, enthält,
mit Kulturhefe geimpft und in einer ersten Gärungsphase durch Belüften vergoren,
bis der Kohlehydratgehalt durch die Hefe assimiliert ist, und zwar bis zu einem
Grade, daß sich der Alkohol, als Kohlehydrat berechnet, in einer Menge von 85 bis
95 Gewichtsprozent des Kohlehydrates gebildet hat, was einer Alkoholkonzentration
von 2 bis 5% entspricht.
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In dieser Phase wird die Belüftung durch Einblasen von Luft in die
Würze während ungefähr 15 bis i8 Stunden bei einer Geschwindigkeit von annähernd
25 m3 Luft pro Stunde für je ioo hl Würze bewirkt, wobei das Wachstum der Kulturliefe
zur Zuchthefe zwischen 25 bis 3o Gewichtsprozent des Rohstoffes, der das in der
Würze enthaltene Kohlehydrat enthält, beträgt, was 15 bis i8 Gewichtsprozent des
im Verfahren verwendeten Rohstoffes gleichkommt.
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In der zweiten Gärungsphase dient der in der ersten Gärungsphase gebildete
Alkohol als Nährstoff für die Zuchthefe. Zu Beginn dieser Phase beträgt die Menge
des vorhandenen Alkohols ungefähr 5o bis So Gewichtsprozent des Gesamtrohstoffes,
der für das Verfahren das Kohlehydrat liefert. Dagegen schwankt die Menge an Zuchthefe,
die zu dieser Zeit in der Würze vorhanden ist, zwischen 15 und 18 Gewichtsprozent
des in beiden Phasen verwendeten Gesamtrohstoffes. Im Gegensatz zu den üblichen
Verfahren, in denen eine sehr verdünnte Würze zu Beginn der Gärung verwendet wird,-
kann das Verfahren gemäß der Erfindung von nfang an mit der gesamten während der
ersten Gärphase gebildeten Alkoholmenge arbeiten, wobei die Verdünnung der Würze
zwischen i : i i und i : 15 liegt, was einem Gehalt von 6 bis 3,5 Gewichtsprozent
an Glukose entspricht. Man kann aber auch bei einer Verdünnung von i :7 bis i :15
arbeiten, was 9,5 bis 3,5 Gewichtsprozent an Glukose entspricht. Diese Verdünnung
wird in der zweiten Gärphase aufrechterhalten, wenn weiterer Hefenährstoff der belüfteten
Würze ununterbrochen oder diskontinuierlich mit einer Geschwindigkeit, wie sie durch
das allmähliche Steigen der Wachstumsgeschwindigkeit der Hefe erforderlich ist,
zugeführt wird.
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Folgende Beispiele, die jedoch den Umfang der Erfindung nicht erschöpfend
behandeln, sollen das Verfahren gemäß der Erfindung erläutern.
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Beispiele i. Eine Hefennährwürze aus 2268 kg Rübenmelasse wurde auf
bekannte Weise hergestellt, indem man die Würze klärte und ihr mineralische Salze,
die für das Wachstum der Hefe notwendig sind, zugab. Die Würze wurde hierauf zusammen
mit Wasser in einen vollständig geschlossenen Kulturtank gebracht, gekocht, um sie
zu sterilisieren, und auf 30° C abgekühlt, wobei das Endvolumen etwa 21o hl betrug,
was ungefähr einem Gehalt von 5,6 Gewichtsprozent Glukose entspricht. 2,268 bis
4,536 kg ausgewählte Kulturhefe wurden hierauf in die Würze gegeben und dann die
Gärung der Masse durch Einblasen von Luft, die nach bekannten Verfahren durch Filtration
sterilisiert war, mit einer Geschwindigkeit von annähernd 25 m3 steriler Luft je
ioo hl Würze und Stunde während ungefähr 16 bis 17 Stunden durchgeführt.
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Die erste Gärungsphase des Verfahrens war nach 16 bis 17 Stunden Belüftung
beendet. Eine Probe der Gärwürze zeigte, daß die Zuchthefe sich bis zu 28,5g pro
Liter vermehrt hatte, während 3143 Volumprozent Alkohol sich durch die Hefe in der
Würze gebildet hatten, was beweist, daß 87'/o des Gesamtzuckers in dem Kulturtank
in Alkohol umgewandelt worden waren.
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Die alkoholische Würze, die die Zuchthefe enthält, wurde darauf in
ein Gärgefäß übergeführt und Wasser zugegeben, um das Volumen auf 315 hl zu bringen.
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Für die zweite Gärungsphase des Verfahrens wurden 1635 kg Weizen mit
Salzsäure verzuckert. Nach der Verzuckerung wurde die Lösung durch Filtration geklärt.
Die Lösung wurde nach Zugabe mineralischer Salze in konzentrierter Form zunächst
in Vorratstanks gelagert, dann mit Wasser bis zu einer Konzentration von ungefähr
i : i i verdünnt, was einer Zuckerkonzentration von ungefähr 5,1 Gewichtsprozent
Glukose entspricht, und während etwa 12 Stunden der alkoholischen Würze im Gärgefäß
allmählich zugegeben. Während dieser Zeit wurde die Würze durch Einblasen von iooo
bis i5oo m3 steriler Luft je ioo hl Würze und je Stunde belüftet. Die Zuflußgeschwindigkeit
der kohlehydrathaltigen Lösung zu der belüfteten Würze wurde durch die Wachstumsgeschwindigkeit
der Hefe bestimmt und mit dieser allmählich gesteigert. Während dieser Phase wurde
der in der ersten Phase gebildete Alkohol zusammen mit der kohlehydrathaltigen Lösung
allmählich durch die Hefe assimiliert. Nach dieser Zeit zeigten Proben, daß der
Alkohol und das zugegebene Kohlehydrat vollständig durch die Hefe umgesetzt wurden,
wie
folgende Tabelle zeigt. Diese Gärung war nach 13,5 Stunden beendet,
wobei die Belüftung der Würze mit einer Geschwindigkeit zwischen iooo und ISoo m3
steriler Luft je ioo hl Würze und je Stunde zusammen mit der allmählichen Zugabe
der kohlehydrathaltigen Lösung begann.
| Dauer Gesamtvolumen Alkoholgehalt Assimilierter Produzierte
Hefe Würze |
| Alkohol je kg Rohstoff |
| Stunden hl 1 1 kg 1 |
| 1,30 315 66o - 603 13,4 |
| 3 628 32 642 |
| 4 587 41 721 |
| 6 347 477 110 1148 13,2 |
| 8 353 124 1875 |
| 10 4.17 igo 163 268o 12,8 |
| 12 IS 175 3440 |
| 13,5 487 0 15 3730 12,4 |
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Hefe wurde hierauf durch
Zentrifugieren von der flüssigen Würze getrennt, gründlich gewaschen und durch Verpressen
geformt.
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2. Von einer Gesamtbeschickung, die aus 4o8o kg Rübenmelasse bestand,
wurden für die erste Gärungsphase zwei Drittel durch Klärung und Sterilisieren,
wie im Beispiel i beschrieben, in eine Hefenährwürze umgewandelt. Diese Würze wurde
zusammen mit Wasser in einen vollkommen geschlossenen Kulturtank gebracht, sterilisiert
und auf 30° C abgekühlt, wobei das Endvolumen 225 hl betrug, was 6,3 Gewichtsprozent
Glukose entspricht. Mit 4,536 kg einer ausgewählten Kulturhefe wurde hierauf
die Würze geimpft und durch Einblasen von 25 m3 steriler Luft je ioo hl Würze und
je Stunde während ungefähr 18 Stunden vergoren.
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Am Ende dieser ersten Gärphase enthielt die Würze Alkohol in einer
Konzentration von 3,66 Volumprozent, was beweist, daß goo/o des Gesamtzuckers in
dem Kulturtank sich in Alkohol umgewandelt hatten, während die Hefe sich bis zu
30 g im Liter vermehrte. Diese alkoholische Würze wurde hierauf in ein Gärgefäß
gepumpt und Wasser hinzugegeben, um das Volumen der Masse auf 315 hl zu bringen.
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Die verbleibenden 136o kg Melasse wurden hierauf in eine kohlehydrathaltige
Hefenährlösung umgewandelt und in der zweiten Gärphase des Verfahrens wie oben beschrieben
verwendet, wobei die Lösung in konzentrierter Form in Vorratstanks gelagert wurde.
Diese Lösung wurde hierauf mit Wasser bis zu einer Konzentration von ungefähr 1
:13 verdünnt, was einer Zuckerkonzentration von ungefähr 4 Gewichtsprozent Glukose
entspricht, und während 12 Stunden 2o Minuten in die alkoholische Würze allmählich
zugegeben, wobei die Würze während dieser Zeit durch Einblasen von iooo bis ISoo
m3 steriler Luft je ioo hl Würze und je Stunde belüftet wurde. Die Zuflußgeschwindigkeit
der kohlehydrathaltigen Lösung in die belüftete Würze wurde allmählich. mit der
Wachstumsgeschwindigkeit der Hefe gesteigert. Proben am Ende der Gärperiode zeigten,
daß der Alkohol vollständig durch die Hefe assimiliert worden war.
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Die folgende Tabelle zeigt deutlich die technischen Einzelheiten dieser
Gärphase, die nach 13 Stunden und .4o Minuten beendet war.
| Dauer Gesamtvolumen Alkoholgehalt Assimilierter Produzierte
Hefe Würze |
| Alkohol je kg Rohstoff |
| Stunden hl 1 1 kg 1 |
| 1,66 315 823 - 676 11,25 |
| 3 76o 43 714 |
| 5 736 44 Io65 |
| 7 352 584 152 1555 11,3 |
| 9 385 199 2230 |
| I 1 4.25 192 193 2920 11,5 |
| 13 il 181 356o |
| 14 488 0 11 36go 11,9 |
Die so hergestellte Hefe wurde von der flüssigen Würze durch Zentrifugieren getrennt
und wie im Beispiel i behandelt.
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Diese Beispiele zeigen deutlich die Wachstumsgeschwindigkeit der Hefe
infolge der Assimilation des in der Würze vorhandenen Alkohols und der gleichzeitigen
Assimilation des Kohlehydrates in der kohlehydrahthaltigen Hefenährlösung.
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Aus Beispiel i kann die Assimilationsgeschwindigkeit des Alkohols
zusammen mit dem zeitlichen
Steigen des Gesamtvolumens ersehen werden,
wobei die durchschnittliche Zuflußgeschwindigkeit an kohlehydrahthaltiger Lösung,
die eine Konzentration von i : i i hatte, was ungefähr 5,1 Gewichtsprozent an Glukose
entspricht, während der ersten 4,5 Stunden ungefähr 7,5 hl je Stunde betrug, während
in den folgenden 4 Stunden die durchschnittliche Geschwindigkeit der Zugabe 17,5
hl je Stunde und während der letzten 3,5 Stunden dieser Phase die Durchschnittsgeschwindigkeit
2o hl je Stunde ausmachte.
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Im Beispiel 2 kann die Alkoholassimilationsgeschwindigkeit in Beziehung
zu einem zeitlichen Ansteigen des Volumens durch die Zugabe der kohlehydrathaltigen
Lösung gebracht werden, die eine Konzentration von i :13 hatte, entsprechend ungefähr
4 Gewichtsprozent Glukose, bei einer durchschnittlichen Zuflußgeschwindigkeit während
der ersten 5,5 Stunden von ungefähr 7 hl je Stunde. In den folgenden 4 Stunden betrug
die Zuflußgeschwindigkeit i8,25 hl je Stunde und während der letzten 3 Stunden dieser
Phase 21 hl je Stunde.
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Die Beispiele erwähnen die Verwendung eines Kulturtanks und eines
besonderen Gärgefäßes. Die Herstellung der die Zuchthefe enthaltenden alkoholischen
Würze und die Gärung zu Handelshefe kann in einem einzigen Gärgefäß durchgeführt
werden, vorausgesetzt, daß ein solches Gefäß während der ersten Phase des Verfahrens,
in der sich die Kulturhefe zur Zuchthefe vermehrt, verschließbar ist und daß dieses
hierauf für die Gärung gemäß der zweiten Phase geöffnet verwendet werden kann. Diese
Anordnung kann mit nur geringen Abänderungen des Verfahrens angewendet werden. Sie
vermindert die Zahl der erforderlichen Gärgefäße und senkt die Produktionskosten.