DE932302C - Verfahren zur kontinuierlichen Vergaerung von kohlehydrathaltigen Fluessigkeiten auf Alkohol - Google Patents

Description

• Verfahren zur kontinuierlichen Vergärung von kohlehydrathaltigen Flüssigkeiten auf Alkohol Zur kontinuierlichen Vergärung von kohlehydrathaltigen Flüssigkeiten auf Alkohol ist eine Reihe von Verfahren bekannt. Der Vorteil der kontinuierlich arbeitenden Verfahren liegt in der höheren Wirtschaftlichkeit. Die Alkoholausbeuten sind höher und die Anlage- und Erzeugungskosten@sind infolge des größeren Durchsatzes vermindert.
• Bei derartigen Alkoholgärungen ist es zur Erzielung hoher Ausbeuten wesentlich, daß sich die Hefe nicht vermehrt, sondern die gesamten vorhandenen Nährstoffe in Alkohol übergeführt werden. Zu diesem Zweck führen die bekannten Verfahren die Gärung mit Hefemengen durch, die im Bereich der sogenannten spezifischen cellulären Sättigung liegen, d. h. mit einer Hefekonzentration, bei der infolge fehlenden Lebensraumes für die einzelne Hefezelle jedes weitere Hefewachstum unterbleibt. Dadurch wird verhindert, daß durch Hefeneubildung Kohlehydrate der Vergärung zu Alkohol entzogen und die Alkoholausbeuten vermindert werden. Die Hefe wird der Zuckerlösung zu Beginn der Gärung zugesetzt, und die einmal festgesetzte Hefekonzentration wird während der Gärung weder durch Zufügen noch durch Abziehen von Hefe verändert. Die Hefe wird nach Beendigung der Gärung von der vergorenen Flüssigkeit abgetrennt und wieder in den Kreislauf zurückgeführt.
• Der zeitliche Ablauf der alkoholischen Gärung ist im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Umsatzes der Kohlehydrate allmählich abnimmt, um sich im letzten Drittel oder Viertel des Gärprozesses, im sogenannten Endgärstadium, besonders zu verlangsamen. Es wurde bisher allgemein angenommen, daß eine weitere Erhöhung der Hefemenge über die der cellulären Sättigung entsprechende Konzentration hinaus keinen Erfolg bringen könne, weil ja schon die maximale Hefekonzentration in der Lösung vorhanden sei.
• Überraschenderweise wurde nun gefunden, daßdie Geschwindigkeit der Gärung nicht so sehr von der absoluten, in der Gärlösung vorhandenen Hefemenge abhängt als vielmehr von dem Zustand, in welchem sich die Hefe in den einzelnen Gärstadien befindet, und daß der trotz Vorhandenseins einer der cellulären Sättigung entsprechenden Hefemenge allmählichen Verlangsamung der Gärgeschwindigkeit entgegengetreten und damit insbesondere eine ausgedehnte Endgärphase dadurch vermieden werden kann; daß die Hefekonzentration, die bereits zu Beginn des Verfahrens im Gebiet der cellulären Sättigung liegt, mit fortschreitender Vergärung erhöht wird.
• Die Vorteile der neuen Arbeitsweise sind offensichtlich. Die Gärdauer wird erheblich abgekürzt, indem es gelingt, die Endvergärung der ursprünglichen Nährlösung rasch zu erreichen; ein Erfolg, der sich bisher nicht erzielen ließ, vielmehr hat man es bei den bekannten Arbeitsweisen in Kauf genommen, daß die Gärung gegen Schluß des Verfahrens trotz Vorhandenseins im Bereich der cellulären Sättigung liegender Hefemengen sich ständig verlangsamt und zumeist vor Erreichen einer vollständigen Vergärung der Nährlösung abgebrochen werden muß. Mit dem Vorteil der Abkürzung der Gärdauer einher geht die Einsparung an Gärraum, d. h. daß mit vorhandenem Gärraum eine größere Menge an Gärsubstrat durchgesetzt werden kann. Die Hefe wird schneller im Kreislauf geführt, ist kürzere Zeit der Einwirkung der Stoffwechsel- bzw. Gärprodukte ausgesetzt und kann deshalb länger gärkräftig gehalten werden.
• Das neue Verfahren eignet sich besonders zur Vergärung verdünnter Kohlehydratlösungen, wie sie bei der Hydrolyse oder Vorhydrolyse cellulosehaltiger Ausgangsstoffe, z. B. Stroh oder anderer Einjahrespflanzen, Häcksel, Holz; Sägespäne u. dgl. erhalten werden, da bei diesen verdünnten Lösungen im Gegensatz zu den bekannten Verfahren keine Möglichkeit einer Erhöhung der Zuckerkonzentration gegen Ende des Gärvorganges besteht.
• Nach der Abtrennung der Hefe von der vergorenen Lösung wird die gewonnene Hefe zunächst vorteilhaft wie üblich z. B. durch Waschen mit Wasser gereinigt. Ein Teil der Hefe wird zum Anstellen frischer Kohlehydratlösungen verwendet, während der andere Teil erst in einem späteren Gärstadium der in Gärung befindlichen Koblehydratlösung zugesetzt wird. Bei Zugabe. frischer Hefe während der Gärung muß mit einer gewissen Anlaufzeit gerechnet werden, ehe die Hefe volle Gärkraft entwickelt. Es ist deshalb vorteilhaft, die Hefe schon etwas vor dem Zeitpunkt, von dem ab . sie wirken soll, zuzusetzen.
• Die erfindungsgemäße Durchführung des Gärprozesses kann entweder so erfolgen, daß bei Hintereinanderschaltung mehrerer Gärbehälter die neue Hefe in einen odermehrere spätere Behälter, vorzugsweise einen der letzten der Reihe, eingeführt wird oder daß bei Anwendung eines Gärbehälters, der eine gewisse Führung für Hefe und Flüssigkeit aufweist, der Hefezusatz. zur teilvergorenen Flüssigkeit an einer geeigneten Stelle der Gärvorrichtung nach Ablauf einer bestimmten Gärzeit erfolgt. Im ersteren Falle ist eine zwangläufige Führung der Hefe nicht erforderlich.
• Beispiel In einem Vorratsbehälter wird ein in üblicher Weise vorbereitetes Strohvorhydrolysat mit 4°/0 Zuckergehalt mit einer wäßrigen Hefesuspension (Hefebrei) in der Weise vermischt, daß die Hefekonzentration in der Mischung 66 g Preßhefe (mit einem Wassergehalt von 750/0) je Liter Mischung beträgt. Die mit Hefe angestellte Zuckerlösung (Maische) wird nun kontinuierlich durch mehrere Gärbehälter geleitet, die vorteilhaft mit Rührern oder ähnlichen Bewegungseinrichtungen versehen sind. Die Temperatur in den Gärbehältern wird auf 29 bis 35°, je nach der verwendeten Heferasse, eingestellt:.' Die Geschwindigkeit des Maischestroms wird so geregelt, daß die den letzten Gärbehälter verlassende Maische restlos vergoren ist. Die Maische tritt von unten in das erste Gärgefäß ein, verläßt dieses oben und gelangt wieder von unten in einen zweiten Gärbehälter, in den gleichzeitig von unten je Liter zufließende Maische weitere 66 g Preßhefe in Form eines Hefebreis eingebracht werden, und zwar vorzugsweise desjenigen, der beim Separieren der fertigvergorenen Maische zurückgewonnen wird. Die vergorene Maische wird oben abgezogen, um nach Durchströmen eines dritten Gärgefäßes über ein Zwischengefäß auf einem Hefeseparator in eine hefefreie vergorene Lösung und einen Hefebrei zerlegt zu werden. Der Hefebrei wird, gegebenenfalls nach einer dazwischengeschalteten Wäsche od. dgl., im Kreislauf zur Hälfte zum Anstellen frischer Zuckerlösung in das Vorratsgefäß geleitet und zur anderen Hälfte in das. zweite Gärgefäß eingeführt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur kontinuierlichen Vergärung von kohlehydrathaltigen Flüssigkeiten auf Alkohol unter Rückführung der Hefe, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefekonzentration, die bereits zu Beginn des Verfahrens im Gebiet der cellulären Stättigung liegt, mit fortschreitender Vergärung erhöht wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 744 68z, 630 193, 596 107, 744 133, 732 607, 340 904 607 712, 180 993