CH148752A - Verfahren zur Herstellung eines Gemisches von Butylalkohol und Azeton durch Gärung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung     eines._Gemisclies    von     Butylalkohol    und Azeton       dureh    Gärung.    Das Verfahren bezieht sich auf die Her  stellung eines Gemisches von     Butylalkohol     und Azeton durch     Vergärung    von     Kohlen-          hydraten.     



  Nachdem Fernbach festgestellt hatte  (D. R. P.     Nr.323533),    dass bei der Vergä  rung von Kohlenhydraten oder     kohlenhydrat-          haltigen        Stoffen,    durch     Gärungserreger    "vom  Typus     Bac.        butylicus        Fitz"    unter     Luftab-          schluss    als Hauptprodukt     Butylalkohol    und  Azeton neben geringen Mengen anderer Alko  hole entstehen, ist dieses Verfahren in den  Vereinigten Staaten von Nordamerika rasch  bis zu grosser industrieller Bedeutung ent  wickelt worden.

   Als Ausgangsprodukte kön  nen sowohl     stärkehaltige,    als auch zucker  haltige natürliche Rohstoffe dienen, indem  die Erreger der bakteriellen     azeton-butylalko-          holischen    Gärung Stärke zu     Monosacchariden     enzymatisch leicht abzubauen vermögen. Bu  tt'     lalkohol    und     Azeton    werden von allen bis-    her verwendeten Gärungserregern im festen  Verhältnis von 2 : 1 gebildet. Die Ausbeute  an diesen beiden flüssigen Gärungsprodukten  schwankt bei den bekannten Verfahren zwi  schen 21 bis 25 % auf trockenen Mais berech  net. Daneben entstehen als gasförmige Gä  rungsprodukte stets Kohlensäure und Was  serstoff.  



  Die Entwicklung. dieser Art von Gärung  bis zum gegenwärtigen Stand der Technik  ist insbesondere durch die Erkenntnis geför  dert worden, dass es sich zur regelmässigen  Erzielung kräftiger Gärungen empfiehlt, von  Kulturen auszugehen, die keine vegetativen  Formen, sondern ausschliesslich Sporen ent  halten. Man verwendet demgemäss zur Aus  saat vorteilhaft Kulturen, die kurze Zeit auf  etwa 95   erhitzt worden sind. Weiter hat  es sich durch die bereits früher geleistete  Forschungsarbeit als vorteilhaft erwiesen, die  bei der Gärung entstehenden Säuren nicht      mit Kreide abzustumpfen. Es ist für den  regelrechten Verlauf der     Gärung    günstig,  wenn die     Azidität    anfangs stetig ansteigt,  bis sie ein Maximum erreicht, um sodann  bis zum Schluss der Gärung wieder stetig ab  zusinken.

   Die Gärungskurve hat sich so zu  einem wichtigen     Mittel    der Betriebsüber  wachung herausgebildet, wenn die     Azi.dität     sehr langsam oder etwa auch gar nicht zu  rückgeht, so ist dies ein sicheres Zeichen da  für, dass die Maischen infiziert sind oder der  Gärungserreger selbst geschwächt ist. Der       Kohlemhydratgehalt    der Maischen     wird     zweckmässig wesentlich unter den Konzentra  tionen gehalten, die bei der alkoholischen  Gärung zulässig sind; die oberste Grenze  wird mit 8 % Stärke angegeben. Die Erreger  der     aceton-butylalkoholischen    Gärung sind  also gegen ihre eigenen     Stoffwechselprodukte     empfindlicher als die Hefe.

   Trotz geringerer  Konzentration ist aber die Viskosität der  Maischen, welche durch Dämpfen der Aus  gangsprodukte unter Druck hergestellt wer  den, insbesondere bei der Verarbeitung von  Maismehl, beträchtlich, weshalb vorgeschla  gen worden ist, diese     Druckkochung        unter     Zusatz jener     beschränkten    Mengen von Salz  säure auszuführen, welche gerade ausreichen,  um die im Mehle enthaltenen     Diphosphate     in Monophosphate     überzuführen.    Schliesslich  hat schon Fernbach empfohlen, den einge  maischten     kohlenhydrathaltigen.    Rohstoffen  erforderlichenfalls aufgeschlossene oder teil  weise abgebaute Hefe als Nährstoff zuzu  setzen.  



  Neben diesen für die technische Entwick  lung des Verfahrens mehr oder minder wich  tigen Vorschlägen     fi"-2en    sich, insbesondere  in Patentschriften, Angaben über verschie  dene Organismen, welchen für diesen Prozess  spezifische Eignungen zugeschrieben werden.

    So sollen nach     Weizmann        (Österr.    Patent  Nr.     95449)    im allgemeinen hitzebeständige,  unter anderem im Boden und auf Feldfrüch  ten vorkommende Bakterien verwendet wer  den, die Gelatine verflüssigen und ohne Mit  verwendung von Hefe oder dergleichen den  grösseren Teil von Mais- oder anderer Zerea-         lienstärke        unter        aeroben    oder anaeroben Be  dingungen unmittelbar in eine Mischung von       Butylalkohol    und Azeton verwandeln. An  dere haben geglaubt, besondere Arten von  Mikroorganismen für diesen Zweck gefunden  zu haben, welche sie beschreiben und benen  nen.

   Es ist aber von bedeutenden Forschern  behauptet und zum Teil nachgewiesen wor  den,     da.ss    diese Organismen nur dem Namen  nach verschieden sind und durchweg der       Species        Bacillus        Amylobacter    A. M. et     Brede-          mann    angehören,     indem    etwa     auftretende     morphologische und physiologische Verschie  denheiten nur durch die Auswirkung der ver  schiedenen Nährmedien und Züchtungsver  fahren verursacht sind.

   Tatsächlich ist es  den     Anmeldern    durch langjährige Versuche  gelungen, die Eigenschaften des     Bacillus          Amylobacter    A. M. et     Bredemann    durch ein       besonderes    Züchtungsverfahren derart zu be  einflussen, dass er befähigt wird, unter geeig  neten Verhältnissen Stärke oder     sonstige    Koh  lenhydrate vollständig zu vergären, und zwar       mit,    dem bekannten Ergebnis, dass neben den  gasförmigen Gärungsprodukten (Kohlensäure  und Wasserstoff) ein Gemisch von normalem       Butylalkohol    und Azeton im Verhältnis von  2 : 1 neben geringen Mengen anderer Alko  hole gebildet wird.  



  Gemäss dem Verfahren der Erfindung  werden als Gärungserreger Stämme der       Species        Bacillus        Amylobacter    A. M. et     Bre-          demann    (Zentralblatt für Bakteriologie 1909,       II.    Abt. 23,     :385)    verwendet, die durch Züch  tung an steigende Mengen von Säure ge  wöhnt worden sind.  



  Es hat sich gezeigt, dass alle     Erreger    der       azeton-butylalkoholischen    Gärung     äusserst     säureempfindlich sind, indem sie in sauren  Nährmedien degenerieren,     asporogen    werden  und schliesslich     zugrundegehen.    Bei dem  Verfahren der Erfindung wird die Empfind  lichkeit des Gärungserregers gegen freie  Säure durch allmähliche Gewöhnung herab  gesetzt. Es geschieht dies vorteilhaft da  durch, dass man den     Bacillus    A.

   M. et     Brede-          ma.nn    auf Nährböden mit steigender An-           fangsazidität    ohne Abstumpfung der sich bei  der Gärung     bildenden    Säure solange fort  züchtet, bis er im erwünschten Mass säure  fest geworden ist, dabei aber     zwischen    ,je  zwei aufeinanderfolgenden Züchtungen auf  einem solchen Nährboden (die im folgenden  als "Gewöhnungsgärungen" bezeichnet wer  den) eine Gärung in einem neutralen oder  alkalischen Medium unter Abstumpfung der  sich bei der Gärung bildenden Säuren (im  folgenden     Sporulierungsgärungen    genannt)

    einschaltet und die Kulturen vor dem Über  impfen auf die nächste Gewöhnungsgärung  mit höherer     Anfangsazidität    jedesmal in der  üblichen Weise kurze Zeit erhitzt, um alle  vegetativen Formen abzutöten, so dass nur       Sporen    in den Gewöhnungsgärungen weiter  gezüchtet werden.  



  Bei der Ausführung der Erfindung kann  durch     Pufferung    des Nährmediums der Ge  wöhnungsgärungen verhindert werden, dass  die     Wasserstoffionenkonzentration    trotz Zu  nahme der Säure während der Gärung ge  wisse Grenzen überschreitet, wobei der     Puf-          ferungsgra.d        az    der Nährmedien in :den auf  einanderfolgenden     Gewöhnungsgärungen    ent  sprechend der steigenden     Anfangsazidität    ge  steigert wird.

   Zur     Pufferung    sind insbeson  dere die bekannten Systeme: Gemische von  schwachen Säuren mit ihren     Alkalisalzen     (vergleiche     Michaelis,    Die Wasserstoffionen  konzentration, S. 87 ff. und S. 89 ff.) ge  eignet.

      Der     Pufferungsgrad        n    wird mathematisch  durch die Gleichung
EMI0003.0019  
   ausgedrückt,  und zwar streng genommen als partieller     Dif-          fL-r.entiaIquotient    bei einem     besinmmten        ph.     Der zahlenmässige Betrag der     Pufferung     wird bekanntlich durch Messung der Ände  rung des     i>>,-Wertes    bei Zusatz einer bestimm  ten kleinen Menge Säure oder Alkali in einer  gegebenen     Menge    des Gärmediums bestimmt.

    Die Zusätze müssten theoretisch unendlich  klein sein, praktisch ist die untere Grenze  durch die Genauigkeit der     p,i    Bestimmungs  methode gesetzt. Um vergleichbare Messergeb-         nisse    zu erhalten, muss die zugesetzte     Säure-          (Lauge-)    menge bei allen Versuchen kon  stant sein. Den unten angeführten     7i-Werten     liegt die folgende bekannte Bestimmungs  methode zugrunde. Es werden je drei Pro  ben des Gärmediums, und zwar je 1 cm'.  gleichzeitig entnommen. In einer dieser Pro  ben wird das     ph    nach einer üblichen Methode  gemessen.

   Der zweiten Probe werden 0,5 cm       m100        H2S04,    der dritten 0,5 cm'     n/100        Na0H     zugesetzt, worauf der     ph-Wert    auch in diesen  beiden Proben nach derselben Methode ge  messen wird. Die Änderungen der     pi,-Werte     sind der     Pufferung    indirekt proportional.  Die Beträge dieser Änderungen     sollten    theo  retisch bei verschiedenen Vorzeichen densel  ben Wert haben. Praktisch zeigen sich zwi  schen den Änderungen des     p,,-Wertes,    die  durch äquivalente Mengen Säure und Lauge  hervorgerufen werden, oft     bedeutende    Ab  weichungen.

   Bei der praktischen Bestim  mung wird das arithmetische Mittel der  reziproken Werte der Änderungen des     Pi,-          W        ertes    nach der sauren und nach der alkali  schen Seite hin als 3 angenommen. Zur Be  stimmung des     ph    wurde die bekannte     Indi-          katorfolienmethode    von Dr. Peter Wulff  (D. R. P.     Nr.405091)    verwendet.  



  Der     Pufferungsgrad    der Nährmedien der       aufeinanderfolgenden    Gewöhnungsgärungen  wird unter Anwendung dieser Bestimmungs  methode vorteilhaft derart geregelt, dass er  von etwa 4 am Beginn der Züchtungsreihe  langsam ansteigt.

   Dabei hat es sich als sehr  vorteilhaft erwiesen, zur     Pufferung    des     Gär-          mediums    gut     puffernde        Stoffgemische    von  gleicher     Art        mitzuverwenden,    wie sie her  nach in den     Haupt,-l'        ngen    dem kohlen  bydrathaltigen Ausgangsstoff als stickstoff  haltige Nährstoffe zugesetzt werden (zum  Beispiel Malzkeime, abgetötete und zweck  mässig abgebaute Hefe,     Harnstoff,        Ammo-          niumphosphat    oder dergleichen).

   Hierdurch       wird    erreicht, dass -der Mikroorganismus mit  der Gewöhnung an steigende Säuremengen  gleichzeitig auch an steigende Mengen sol  cher stickstoffhaltiger     Nährstoffzusätze    ge  wöhnt     wird.         Zur     Ansäuerung    der Nährmedien dieser  Gewöhnungsgärungen werden am besten  organische Säuren, vorzugsweise Milchsäure,  verwendet.

   Man kommt zu den günstigsten       Ergebnissen,    wenn man die     Anfangsazidität     des     Gärmediums    in den     aufeinanderfolgen-          den    Gewöhnungsgärungen bei einem     n    von  etwa 4 von 0,1 bis 1,6 ansteigen     lä,sst.    (Die       Aziditätsgrade    geben hier und in der Folge  die Anzahl der cm'     n-Natronlauge    an, wel  che bei Verwendung von     Bromthymolblau     als Indikator zur Neutralisierung von  100 cm' des Mediums erforderlich sind.)

   Mit  dem Ansteigen der     Azidität    und des     Puf-          ferungsgra.des    kann man ferner auch die  Konzentration des Nährmediums an Kohlen  hydraten von Gewöhnungsgärung zu Gewöh  nungsgärung stetig wachsen lassen. Man  beginnt zweckmässig mit Nährmedien, die  1     %    Kohlenhydrat (als Stärke gerechnet)     en-E-          halten    und endigt mit einem Kohlenhydrat  gehalt von 6 bis 8 %.  



  Der Nährboden der für die Gewöhnungs  gerungen verwendet wird, kann als kohlen  hydrathaltige Ausgangsstoffe     beispielsweise     Kartoffeln, Mais- oder     Reismehl        enthalten.     Die stickstoffhaltigen     Puffenzngsmischungen     können zum Beispiel Malzkeime oder     auto-          lysierte    Hefe,     Harnstoff    oder. Ammonium  phosphat oder     Ammoniumsulfat    in verschie  denen Kombinationen enthalten.

   Das Nähr  medium für .die     Sporulierungsgärungen    ist  vorteilhaft von gleichbleibender Zusammen  setzung und besteht beispielsweise aus 100       Gewichtsteilen    Kartoffelbrei, 100 Gewichts  teilen Wasser, 10 Gewichtsteilen Malzkeimen  oder Blut und 2 Gewichtsteilen     Kreide          (CaC03).    Beide Nährböden werden zum Bei  spiel in     Eprouvetten    verfüllt und dreimal       fraktioniert    sterilisiert. Der     Bacillus    kann  entweder aus dem Boden oder aus Feldfrüch  ten nach den von     Bredemann    angegebenen  Methoden "gefangen" und     reingezüchtet    wer  den (a. a. 0.

   S. 390 ff.), oder es können  Sporen verschiedener Stämme des     Bacillus          Amylobacter    A. M. et     Bredemann    schon vor  handenen Kulturen entnommen werden. Diese  Organismen werden     zweckmässig    zunächst 24    Stunden auf dem     Sporulierungsnährboden     weitergezüchtet, sodann etwa 5 Minuten auf  etwa<B>90'</B> erhitzt und dann in das Nähr  medium der ersten Gewöhnungsgärung über  geimpft.Nach     48stündiger    Gärung emp  fiehlt es sich, die Kulturen in der üblichen  Weise auf ihre bakteriologischen, morpho  logischen und physiologischen Eigenschaf  ten zu untersuchen,

   um die bestgeeigneten  Mikroorganismen hernach einer zweiten Gä  rung auf dem     Sporulierungsnährboden    zu über  lassen und nach der     Abtötung    der vegetativen  Formen auf den entsprechend     vorbereiteten     Nährboden der zweiten Gewöhnungsgärung       zu    übertragen. Alle Gärungen werden  zweckmässig völlig anaerob bei 3 7 bis 38   C  geführt.

   Dieses Verfahren der abwechseln  den     Gewöhnungs-    und     Sporulierungsgärung     kann solange fortgesetzt werden, bis eine  Prüfungsgärung zeigt,     .dass    die Organismen  eine 6     bis    8 % Stärke     enthaltende    Maische,  die durch Zusatz von Säure bis zu einer       Titrationsazidität    von 1,4 bis 1,6     angesäuert     worden ist und bei einem     Anfangspuffe-          rungsgrad    von     mindestens    4 ein A von 5 bis  4,7     besitzt,

      bis zum vollständigen Ver  schwinden der     Kohlenhydrate    zu vergären  imstande ist, womit gesagt werden soll, dass  im     Gärmedium    am Schluss der Gärung prak  tisch weder Zucker noch Stärke nachweisbar  sein darf. (Da die Kulturen stark gasbil  dend     sind,    werden zur Ausführung dieser  Prüfungsgärung zweckmässig     Kölbchen    ver  wendet, die, wie dies zur     Züchtung    von  anaeroben Mikroorganismen üblich ist, mit  geeigneten gasdurchlässigen Gärverschlüssen  versehen sind.) Zu diesem Ziel kommt man,  wie Versuche ergaben, erst nach einer sehr  langen Reihe von Gewöhnungsgärungen,

    ohne jedoch an die Auswahl von vornherein  morphologisch unterschiedener Stämme des       Bacillus        Amyloba.cter    A. M. et     Bredemann     gebunden zu ,sein.  



  Immerhin ist es unter Anwendung die  ser Methode gelungen, in Reihen von mehr  als hundert Gewöhnungsgärungen zwei für  die Durchführung der     a.zeton-butylalkoholi-          sehen    Gärung besonders geeignete     Stämme         dieser     Speci.es        heranzuzüchten,    welche als       Bacillus        Amylohacter    W. und als     Bacillus          Amylobacter    S.. bezeichnet werden sollen.

    Diese beiden Stämme unterscheiden sich mor  phologisch in ihren     Vegetationsformen    ledig  lich     dadurch!    voneinander, dass der     Bacillus          Amylobacter    W. längere Stäbchen bildet,  wogegen die Vegetationsformen des andern  Stammes eine weniger schlanke Gestalt  haben. Im     Sporulierungsstadium    wiegen beim       Bacillus,        Amylobacter    W. die     Plectridien-          formen,    beim andern Stamm die     Clostridien-          formen    vor. Die     Oidienformen    beider Orga  nismen sind lebhaft beweglich.

   Beide Stämme  verflüssigen Gelatine nicht und sind obligat  anaerob; .sie stehen daher in diesen beiden  Hinsichten im Gegensatz zu den von     Weiz-          mann    empfohlenen Bakterien     (Österr.    Patent  N r. 95449).  



  Zur Durchführung der Gärung im grossen  Massstab werden zweckmässig lediglich Spo  ren enthaltende Kulturen, wie dies allgemein  üblich ist, in mehreren Ansätzen von zuneh  mendem Volumen vermehrt, bis schliesslich  die zum Anstellen der Hauptmaische erfor  derliche Ansatzmenge vorhanden ist.  



  Die Maischen für die grosse Gärung kön  nen in der üblichen Art bereitet werden. Die  optimale Konzentration an Stärke oder     Zuk-          ker    beträgt vorteilhaft 6 bis 7 %.  



  Abweichend vom bekannten kann man       bgi    dem Verfahren gemäss der Erfindung  die Hauptgärung mit besonderem Vorteil in  Maischen vor     sich    gehen lassen, die vor Ein  leitung der Gärung durch den Zusatz oder  die     fermentative    Bildung von organischen  Säuren, insbesondere von Milchsäure, ange  säuert werden. Auch der Hauptmaische wer  den ferner     vorteilhaft    gut     puffernde    Stoff  gemische, die gleichzeitig stickstoffhaltige  Nährstoffe darstellen, zum Beispiel eiweiss  haltige Gemische pflanzlichen Ursprunges,  ferner     Ammoniumverbindungen,    insbesondere       Ammoniaksalze,ode1    Harnstoff zugesetzt.  



  Es hat sich als zweckmässig herausge  stellt, die     Anfangsazidität    der Hauptmaische       ('1'itrationsa.zidität    gegen     Bromthymolblau)       auf mindestens 1.,4 bis 1,6   einzustellen. Der       Ah-Wert    soll zweckmässig bei einem     Puffe-          rungsgrad    von mindestens 4 zwischen 5 bis  4,6 liegen.

   In Verbindung damit hat sieh  zur Betriebskontrolle als günstig     ergeben,     den Verlauf der Gärung nicht nur durch  bakteriologische     Untersuchung    und Bestim  mung der     Aziditätskurve,    sondern auch  durch periodische Messungen des     Pufferungs-          grades    zu überwachen, wobei der     -r--#Vert    der  Veränderung der     Azidität    angepasst wird,  das heisst mit dieser     ansteigen    und vorteilhaft  mit dem Säuremaximum den höchsten Wert       gleichzeitig    erreichen soll.

   Wird ein unge  nügend hoher     Pufferungsgrad    festgestellt,  so kann er durch Zugabe von     hochpuffernden     Zusätzen, zum     Beispiel    milchsaure, wein  säume, zitronensaure oder     oxalsaure    Salze, im  Zuge der Hauptgärung ausgeglichen werden.  In dieser Weise     wird    die Herabsetzung der  Empfindlichkeit der Gärungserreger gegen  Säuren durch die oben beschriebene Gewöh  nungsgärung ausgenutzt, um die Reinheit der  Hauptgärung in einem bisher nicht erreich  ten Grad und im Zusammenhang damit die  regelmässige Erzielung höchster     Ausbeuten     sicherzustellen.

   Unter diesen     Arbeitsbedin-          gungen    werden im Höhepunkt der Haupt  gärung     Säuremaxima    von 8 bis 9   erreicht.       ''s    werden also von den an     -Säure    gewöhn  ten Organismen auch im     Zizge    der Gärung       weitaus    grössere Säuremengen gebildet. als  dies bei der     azeton-1)utylalkoholiseben    Gärung  bisher beobachtet wurde.    <I>Ausführungsbeispiel:</I>  <B>100</B> Liter der Maische sollen etwa. 35  bis 37 kg Kartoffeln oder t) bis     IL)    kg Mais  mehl enthalten.

   Andere stärkehaltige Ma  terialien werden entsprechend ihrem Stärke  gehalt zu Maischen gleicher Konzentration  (6 bis 7 % reine     Stärke)    verarbeitet. Man       bringt    die Kartoffeln     unzerkleinert,    Mais  oder dergleichen in Mehlform     finit    der geeig  neten     W.ass,ermenge    in     Autoklavcn    ein, die  mit Rührwerken     ausgestattet    sind,     und     dämpft bei einem Druck von 2 bis 3 Atmo  sphären etwa 1, bis 2 Stunden.

   Die -Nähr-      Stoffzusätze (abgetötete oder     autolysierte     Hefeoder Malzkeime in Verbindung mit  Harnstoff oder     Ammoniumphosphat    oder       Ammoniumsulfat    oder mit ähnlichen stick  stoffhaltigen Stoffen in verschiedenartigen  Kombinationen) werden der Maische zweck  mässig schon. im     Autoklaven    zugefügt.

   Pas  sende Zusammensetzungen sind     zum    Beispiel:  auf 100 Liter Maische 125     gr    abgetötete oder  abgebaute Hefe, 125     gr    Malzkeime und 40     gr          Ammoniumsulfat.    Die Maische wird unmit  telbar in vorher sorgfältig sterilisierte, mit  Rührwerken versehene Gärgefässe, die voll  kommen geschlossen und mit einem zum Ab  fangen der entweichenden Gase geeigneten  Gäraufsatz     versehen-sein    müssen, ausgebla  sen.

   Nach Einstellung der entsprechenden       Anfangsazidität,    wozu zweckmässig 80 bis  90 cm' einer 80     %        igen    Milchsäure auf je  100 Liter der Maische zugesetzt werden, wird  die Maische zum Beispiel durch eingebaute  Kühler auf die     Gärtemperatur    von 37 bis  38      !    C abgekühlt; man kann sie zu diesem  Zweck aber auch durch vorgebaute Wärme  austauschapparate hindurchgehen lassen.  



  Wenn die Hauptmaische zum Anstellen       bereit    ist, muss auch der zum Anstellen die  nende Bakterienansatz von geeignetem Vo  lumen fertig sein. Zu seiner Herstellung       überimpft    man Bakterium     Amylobacter    W.  oder     S.    nach kurzer Erhitzung auf etwa 90  auf 100 cm' eines annähernd in gleicher  Weise wie die Hauptmaische     bereiteten        Nähr-          hodeng    lind     üharlä.sst    ihn     hai        .27    hic<B>29</B>       (f;       unter anaeroben Bedingungen der Entwick  lung.

   Nach etwa 48 Stunden beginnt das  Wachstum und die Entwicklung der     Oidien.     Nachdem man sich von der einwandfreien  Beschaffenheit der Kultur überzeugt hat, er  folgt die Überimpfung auf etwa 2 Liter  steriler Maische von gleicher Beschaffenheit  und nach etwa 24 Stunden auf etwa 20 Liter  gleichartiger Maische. Nach weiteren 24  Stunden kommen diese 20 Liter in eine vor  bereitete Maische von 200 bis 300 Litern.  welche nach weiteren 24 Stunden in die in  zwischen zum Anstellen fertiggemachte  Hauptmaische übergeführt wird.

      Während der Gärung der Hauptmaische  werden mindestens viermal täglich neben der  bakteriologischen Kontrolle und der     Titra-          tionsazidität,        ph    und     Pufferungsgrad    festge  stellt, was unter Umständen zum Zusatz wei  terer Pufferstoffe führt. Nach etwa 30 bis  32stündiger Gärung, während welcher die  gärende Maische ab und zu vorsichtig ge  rührt werden muss, ist der Höhepunkt der  Gärung und damit auch das Säuremaximum  (bis zu 8 bis 9  ) erreicht. Dieser hohe Säure  gehalt wird von den an Säure gewöhnten  Organismen in Verbindung mit dem hohen       Pufferungsgrad    der Maische ohne Schwä  chung vertragen.

   Nach etwa 48 Stunden ist  die Gärung beendet, das heisst es ist in der  Maische weder Stärke noch Zucker praktisch  nachweisbar.  



  Nach Beendigung der Gärung können die  gebildeten Hauptprodukte     (Butylalkohol    und  Azeton) durch fraktionierte Destillation ge  wonnen werden. Die geringen Mengen an  dere- Alkohole lassen eine abgesonderte Ge  winnung nicht wirtschaftlich erscheinen. Die  in üblicher Weise vor sich gehende Tren  nung der Gärungsprodukte ist nicht mehr als  eine Operation des beanspruchten Verfahrens  zu betrachten.  



  Die während der Gärung entweichenden  Gase, Wasserstoff und Kohlensäure, können,  wie dies auch sonst geschieht, verwertet wer  den, desgleichen die wertvolle Futterstoffe  enthaltenden     Rückstände.       Es ist bereits vorgeschlagen worden, die  Gärungserreger der     a.zeton-butylalkoholischen     Gärung .durch Gewöhnung an gewisse Stoffe,  welche bei der. sogenannten trägen Gärung       (sluggish        fermentation)    in der Maische     vor-          haiden    sind, in einen Zustand zu bringen,  durch den das Eintreten dieser epidemisch       auftretenden        Betriebsstörung    vermieden wer  den soll.

   Diese Stoffe bleiben bei sorgfältiger  Filtration der Maische durch Bakterienfilter  in ihr zurück; auch aus andern Gründen  wird auf die ultramikroskopische Beschaffen  heit der Erreger der trägen Gärung     geschlos-          sen.    Es handelt sich also hier, wie angenom-           inen    wird, um die Gewöhnung der Organis  men an ein     invisibles    Virus oder einen     Bak-          teriophagen.    Desgleichen ist auch schon be  kannt, die Kulturen einem oder mehreren  selektiven     Prozessen    zu     unterwerfen,    wobei  diese in einer Nährlösung     ,gezüchtet    werden,

    der geringe Mengen der durch Gärung zu       olewinnenden    Produkte zugesetzt werden.     In     diesem Fall handelt es sich darum, die Gä  rungserreger, gegen Azeton     bezw.        Butylalko-          hol    widerstandsfähig zu machen. Mit diesen  beiden Vorschlägen hat das vorliegende Ver  fahren nur die allgemein bekannte bakterio  logische Methode der     Gewöhnung-von    Mikro  organismen an     bestimmte    Stoffe durch wie  derholte Züchtung in Gegenwart dieser Stoffe  gemeinsam.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines -Gemi sches von Butylalkohol und Azeton durch Ver- gärung von Kohlehydraten, dadurch gekenn zeichnet, dass als Gärungserreger Stämme der Species Bacillus Amylobacter A. M. et Bre- demann verwendet werden, die durch Züch tung an steigende Mengen von Säure ge wöhnt worden sind. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet:, dass man Stämme des Bacillus Amylobacter A. M. et Bredemann auf Nährböden mit stei gender Anfangsazidität ohne Abstump fung der sich bei der Gärung bildenden Säure in einer Reihe von Gärungen (Ge wöhnungsgärungen) fortzüchtet, wobei zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Gewöhnungsgärungen eine Gärung in einem nicht sauren Medium unter Ab stumpfung der sich bei der Gärung bil denden Säuren (Sporulierungsgärung)

   eingeschaltet wird und die Kulturen vor dem Überimpfen auf die nächste Gewöh nungsgärung mit höherer Azidität jedes mal kurz erhitzt werden, um alle vege tativen Formen abzutöten. 2. Verfahren nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass man das Ansteigen der Waseerstoffionenkonzentration während der Gärung durch Pufferung der Nähr medien der Gewöhnungsgärungen be grenzt,

   wobei der Pufferungsgrad 7 der Nährmedien in den aufeinanderfolgen den Gewöhnungsgärungen von steigender Anfangsazidität gesteigert wird. 3. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteigen der Wasserstoffionenkonzentration während der Gärung durch Verwendung der be kannten Puffergemische: schwache Säure Alkalisalz dieser Säure begrenzt wird. 4.

   Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Pufferung der Gärmedien der Gewöhnungsgärungen gut puffernde Stoffgemische von glei cher Art mitverwendet werden, wie sie hernach in den Hauptgärungen dem kohlenhydrathaltigen Ausgangsstoff als stickstoffhaltige Nährstoffe zugesetzt werden. 5.

   Verfahren nach dem Patentanspruch uii(l den Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Anfangs- azidität des Gärmediums .in den a.uf- einanderfolgenden Gewöhnungsgärungen bei einem z von 1 von 0,1 bis 1,6 an- ste!gen lässt. 6.

   Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man auch die Kon zentration des Nährmediums an Kohlen- hydraten von Gewöhnungsgärung z11 Gewöhnungsgärung stetig wachsen lässt. wobei mit einer Konzentration von 1 @J7 Kohlenhydrat, als Stärke gerechnet, be gonnen und mit erzner Konzentration vori 6 bis 8 % geendigt wird. 7. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maischen der Hauptgärung durch Zusatz von organi schen Säuren angesäuert werden.

   -3. Verfahren nach dem Patentanspruch und -- den Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maischen der Hauptgärung mit Milchsäure angesäuert werden. 9. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maischen der Hauptgärung durch fermentative Bil dung von organischen Säuren angesäuert werden. 10. Verfahren nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Maischen durch fermentative Bildung von Milchsäure angesäuert wer den. 11.

   Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maische gut puffernde Stoffgemische, -welche gleich- zeitig als Stickstoffnahrung dienen, fer ner Ammoniumverbindungen zugesetzt werden: 12. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maische gut puf- fernde Stoffgemische, welche gleichzeitig als Stickstoffnahrung dienen, ferner Harnstoff zugesetzt werden. 13..

   Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis . 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Maische gut puf- feinde Stoffgemische, welche gleichzeitig als Stickstoffnahrung dienen, ferner Ammoniumverbindungen und Harnstoff zugesetzt werden. 14. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 7 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anfangsazidität der Hauptmaische (Titrationsazidität ge gen Bromthymolblau) auf mindestens 1,4 bis 1,6 eingestellt wird. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen . 7 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass der p,,-Wert in der Hauptmaische bei einem Pufferungsgrad von mindestens 4 zwischen 5 bis 4,6 ein gestellt wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 7 bis 15, dadurch .ge kennzeichnet, dass der Verlauf der Gä rung durch periodische Messungen des Pufferungsgrades überwacht und der n-Wert der Veränderung der Azidität angepasst wird, das heisst mit dieser an steigt und vorteilhaft mit dem Säure maximum den Höchstwert erreicht. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass bei Feststellung un- genügend hoher Pufferungsgrade im Zuge der Hauptgärung hochpuffernde Zusätze der Hauptmaische zugesetzt. wer den.