DET0007249MA - - Google Patents

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DET0007249MA
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JNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDINN REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 12. Januar 1953 Bekanntgemacht am 6. Oktober 1955Registration date: January 12, 1953 Advertised on October 6, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION

KLASSE 6b GRUPPE I602
T 7249 IVa/6b
CLASS 6b GROUP I602
T 7249 IVa / 6b

Dr. Walter Karsch und Karl Schoedler, Tornesch (Holst.)Dr. Walter Karsch and Karl Schoedler, Tornesch (Holst.)

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Tornescher Hefe-Gesellschaft m. b. H.r Tornesch (Holst.)Tornescher Hefe-Gesellschaft mb H. r Tornesch (Holst.)

Verfahren zur Vergärung von Zuckerlösungen zu Butanol, Aceton und Äthylalkohol mit Hilfe von ButanolbakterienProcess for fermenting sugar solutions to butanol, acetone and ethyl alcohol with the help of butanol bacteria

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergärung zuckerhaltiger Flüssigkeiten zu Butanol, Aceton und Äthylalkohol mit Hilfe von butanolbildenden Bakterien.The invention relates to a method for fermenting sugary liquids to butanol, Acetone and ethyl alcohol with the help of butanol-forming bacteria.

Es ist seit langem bekannt, zuckerhaltige Flüssigkeiten, wie Maismaischen, Melasselösungen, Holz- und Pflanzenhydrolysate, mit Hilfe von butanol- und acetonbildenden Bakterienstämmen zu vergären.
Solche Bakterienstämme sind z. B. Clostridium acetobutylicum (Weizmann) und Clostridium felsineum. Der Abbau der Kohlehydrate zu Butanol, Aceton und Äthylalkohol erfolgt über zahlreiche Zwischenstufen, die noch nicht restlos aufgeklärt sind. Als erwiesen kann jedoch gelten, daß Buttersäure und Essigsäure als Zwischenprodukte des Gärprozesses entstehen, die anschließend in Butanol und Aceton umgewandelt werden. Diese Säuren entstehen in der ersten Phase der Gärung und erreichen ihr Maximum in der Gärflüssigkeit nach 12 bis 20 Stunden, während in der zweiten Phase der Gärung eine Abnahme der Säuren und eine Zunahme von Butanol und Aceton festgestellt werden kann. Gute Ausbeuten an Butanol und Aceton sind abhängig von dem Gleichgewicht der in der ersten Gärphase auftretenden Menge an Essig- und Buttersäure.
It has long been known to ferment sugary liquids, such as corn mash, molasses solutions, wood and plant hydrolysates, with the help of butanol and acetone-forming bacterial strains.
Such bacterial strains are e.g. B. Clostridium acetobutylicum (Weizmann) and Clostridium felsineum. The breakdown of carbohydrates to butanol, acetone and ethyl alcohol takes place via numerous intermediate stages, which have not yet been fully clarified. However, it has been proven that butyric acid and acetic acid are formed as intermediate products of the fermentation process, which are then converted into butanol and acetone. These acids arise in the first phase of fermentation and reach their maximum in the fermentation liquid after 12 to 20 hours, while in the second phase of fermentation a decrease in acids and an increase in butanol and acetone can be observed. Good butanol and acetone yields depend on the balance between the amount of acetic and butyric acid that occurs in the first fermentation phase.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Gehalt an Essigsäure und Calciumacetat in Gärflüssigkeiten, die arm daran sind, künstlich zu erhöhen, und zwar in derIt has already been proposed to determine the content of acetic acid and calcium acetate in fermentation liquids, which are poor in artificially increasing, namely in the

509 565/7509 565/7

Claims (2)

T 7249 IVa 16h Gesamtgärmaische, um dadurch eine erhöhte Ausbeute an Butanol und Aceton und einen sicheren Gärverlauf zu gewährleisten. ICs wurde nun gefunden, daß auch ohne Zugabe von Caleiumaeetat zur Hauptgärung Höchstausbeuten an Biitanol und Aceton erzielt werden können, wenn nur den Vorgännaiseheii Calciuinacetat oder Essigsäure hinzugefügi wird. Jiiitanol-Aceton-Gärungen werden in der Art durchgeführt, daß, ausgehend von einer Laboratoriumskull ur, mehrere, mindestens zwei bis drei Vorgärstufen vor (einleitung der Hauptgänmg zum Ansatz kommen, wobei jeweils in der folgenden Stufe etwa die zwanzigbis vierzigfache Flüssigkeitsmenge vergoren wird. ig Weiden während der Ilauptgärung z. P). ioo cbm Gäillüssigkeil zur Gärung angesetzt, so dienen zur Beimpfung derselben 5 cbm gärende Würze, die wiederum mil 250 1 Würze beimpft wurde. Wenn also cifmdungsgcmäü während der Hauptgärung der Zusatz von Calciuinacetat unterbleiben kann, ohne die Ausbeuten zu vermindern, so ergibt sich daraus eine besonders wirtschaftliche Gärführung. Bei Zugabe von o,.]"/o Calciuinacetat, bezogen auf die Gärflüssigkeit, eine Menge, die sich als vorteilhaft erwiesen hai, errechnet sich für die Durchführung einer Be-Iriebsgänmg von 100 cbm nach dem bekannten Verfahren ein Zusatz von 400 kg Calciumacetat, für die zugehörigen Vorgärungen von 5 cbm und 0,25 cbm erfuidungsgeinäl.! ein Bedarf von 21 kg. Es können also nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung 37() kg Calciuinacetat eingespart werden. B ei S]) i el 2,5 1 einer sterilen Melasselösung, enthaltend 50 g reduzierten Zucker, werden mit 10 g kohlensaurem Kalk, 10 g Malzkeinieii und 10 g Calciumacetat verniisehl, nachdem diese Stoffe vorher sterilisiert wurden. Nach Einstellen einer Temperatur von 37" und eines Pii-\Vertes zwischen ύ und 7 wird mit einer gärenden Laboratoriumskiillur von Clostridium acetobutylicum beimpft. Die gärende Maische wird nach etwa I2st findiger Gärzeil steril in einen Behälter mit 50 1 einer gleichen Nährlösung, enthaltend 2,25 kg reduzierten Zucker, übertragen, nachdem dieser Maische vor der Sterilisation 200 g Calciumacetat (— 0,4°/0, bezogen auf die Gärllüssigkeit) zugefügt wurde. Nach Einsetzen einer kräftigen Gärung, was etwa nach jo bis i.| Stunden der Fall ist, wird diese Maische zu iooo 1 einer sterilen Melasselösung, enthaltend 40 kg reduzierten Zucker, 4 kg kohlensauren Kalk und 4 kg Malzkeime, zugegeben. Dieser Maische wird kein Calciumacetat zugesetzt. Nach etwa 36 Stunden ist die Gärung beendet, und die Maische wird der Destillation unterworfen. Es werden 11,1 kg Butanol, 6,15 kg Aceton und 1,95 kg Äthanol gewonnen. Die gleiche Melasselösung wird in einem parallelen Ansatz mit erster und zweiter Vorgärung in gleicher Weise vergoren, jedoch ohne Zugabe von Calciumacetat auch in den Vorgärstufen. Durch die Destillation werden gewonnen 10,2 kg Butanol, 5,16 kg Aceton und 0,84 kg Äthanol. Im ersten Fall beträgt die Gesamtausbeutc an Lösungsmitteln 40,4 °/0, bezogen auf den eingesetzten Zucker, im zweiten Fall nur 34,2%. (Im Beispiel der amerikanischen Patentschrift 2 233 02T werden nur 28,2% Gesamtausbeutc erzielt.) Es besteht erfmdungsgemäß auch die Möglichkeit, einen entsprechenden Essigsäurcgehalt der Vormaischen dadurch einzustellen, daß man von Natur aus hoch essigsäurehaltige Substrate durch Zusatz von keinen oder nur wenig Essigsäuregehalt aufweisendem Gärsubstrat auf den gewünschten Essigsäuregehalt einstellt. Gärsubstrate mit hohem Essigsäuregehalt sind beispielsweise Nadelholz- und Buchenholzsulfitablaugen, die bis zu 20 g Essigsäure im Liter enthalten können, und Holzzuckerwürzen, deren Gehalt an Essigsäure bis zu 12 g im Liter gehen kann. Pa te ν tanspr ν γ. π f.:T 7249 IVa 16h total fermentation mash to ensure an increased yield of butanol and acetone and a reliable fermentation process. ICs have now found that even without adding caleium acetate for the main fermentation, maximum yields of biitanol and acetone can be achieved if calcium acetate or acetic acid is only added to the previous ones. Jiiitanol-acetone fermentations are carried out in such a way that, starting from a laboratory scale, several, at least two to three preliminary fermentation stages are used (introduction of the main course, with about twenty to forty times the amount of liquid being fermented in the following stage Willows during primary fermentation z. P). If ioo cbm Gäillüssigkeil are set for fermentation, then 5 cbm of fermenting wort are used to inoculate the same, which in turn was inoculated with 250 l wort. So if the addition of calcium acetate can be omitted during the main fermentation without reducing the yields, the result is a particularly economical fermentation process. When adding o. a requirement of 21 kg for the associated pre-fermentation of 5 cbm and 0.25 cbm of fulfillment units. Thus, according to the process of the present invention, 37 () kg of calcium acetate can be saved Sterile molasses solution containing 50 g of reduced sugar is mixed with 10 g of carbonate of lime, 10 g of malt pulp and 10 g of calcium acetate after these substances have been sterilized beforehand inoculated with a fermenting laboratory skin of Clostridium acetobutylicum. The fermenting mash is transferred sterile into a container with 50 liters of the same nutrient solution containing 2.25 kg of reduced sugar after about 1 st ingenious fermentation line, after this mash has been sterilized with 200 g of calcium acetate (- 0.4%, based on the fermentation liquid) has been added. After the onset of vigorous fermentation, which occurs after about jo to i. | Hours is the case, this mash is added to 100 l of a sterile molasses solution containing 40 kg of reduced sugar, 4 kg of carbonate of lime and 4 kg of malt sprouts. No calcium acetate is added to this mash. Fermentation is over after about 36 hours and the mash is subjected to distillation. 11.1 kg of butanol, 6.15 kg of acetone and 1.95 kg of ethanol are obtained. The same molasses solution is fermented in a parallel batch with first and second pre-fermentation in the same way, but also in the pre-fermentation stages without adding calcium acetate. The distillation gives 10.2 kg of butanol, 5.16 kg of acetone and 0.84 kg of ethanol. In the first case the total yield of solvents is 40.4%, based on the sugar used, in the second case only 34.2%. (In the example of the American patent specification 2 233 02T, only 28.2% total yield is achieved.) According to the invention, there is also the possibility of setting a corresponding acetic acid content of the premeshing by adding naturally high acetic acid substrates by adding little or no acetic acid content having fermentation substrate adjusts to the desired acetic acid content. Fermentation substrates with a high acetic acid content are, for example, softwood and beechwood sulphite waste liquors, which can contain up to 20 g acetic acid per liter, and wood sugar spices, whose acetic acid content can go up to 12 g per liter. Pa te ν tanspr ν γ. π f .: 1. Verfahren zur Vergärung zuckerhaltiger Flüssigkeiten zu Butanol, Aceton und Äthylalkohol unter Zusatz von Essigsäure oder Calcmmacetat unter Verwendung von Vorgärstufen, dadurch gekennzeichnet, daß nur der oder den Vorgärstufen Essigsäure oder Calciumacetat zugesetzt wird.1. Process for fermenting sugary liquids to butanol, acetone and ethyl alcohol with the addition of acetic acid or calcium acetate using pre-fermentation stages, thereby characterized in that only the pre-fermentation stage or stages acetic acid or calcium acetate are added will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Essigsäiiregehalt der Vorgärstufe oder -stufen durch Vermischung eines Gärsubstrates mit hohem Essigsäurcgehalt und einem Gärsubstrat mit keinem oder nur geringem Essigsäuregehalt eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the desired acetic acid content of the preliminary fermentation stage or stages by mixing one Fermentation substrate with a high acetic acid content and a fermentation substrate with little or no Acetic acid content is adjusted. Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 612 535, 629 679.
Referred publications:
German patent specifications No. 612 535, 629 679.
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