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Verfahren zur Erzielung biologischer Reinheit von Hefe Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur l-':rzielung biologischer Reirnheit von Hefe,
insbesondere für das Brau- und Gärungsgewerbe und die Stärk -efabrikation.
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Bekanntlich werden die bei der Biergärung verwendeten Reinzuchthefen
von gröberen Verunreinigungen, wie Hopfenharzen usw., in Waschanlagen durch Siebung
befreit, wobei diese Verunreinigungen auf dem Sieb zurückbleiben. Spezifisch leichtere
Verunreinigungen, wie Flughefen und tote Hefen, dagegen werden vorzugsweise dadurch
entfernt, daß nian die Hefe in einem Setzbottich absitzen läßt, wobei diese Verunreinigungen
an der Wasseroberfläche abgezogen werden. Ein weiteres bekanntes Reinigungsverfahren
bedient sich ruhender oder bewegter Siebe und der Auspressung des in der Hefe enthaltenen
Bieres in einer Hefefilterpresse.
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Mit diesen bekannten Maßnahmen lassen sich zwar gröbere und spezifisch
leichtere Verunreinigungen gut entfernen, nicht dagegen unerwünschte, wie bierschädliche
biologische Begleiter, wie Sarcinen und \Iilchsäurebakterien. Die häufig vorkommende
Infektion der Hefe und damit des Bieres mit solchen Bakterien und deren Vermehrung
wird aber vom Fachmann sehr gefürchtet. Und wenn man bisher die Hefe höchstens etwa
sechs- bis achtmal führen konnte, dann hauptsächlich wegen eben dieser Infektionsgefahr.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren der Hefebehandlung auf dem Filter
ist in diesem Zusammenhang zu betrachten. Es geht bereits von der alten Erfahrung
aus, daß sich Hefe aus ihren wäßrigen Aufschlämmungen (Suspensionen) äußerst schwer
filtrieren läßt, weil sie ein unporöses Material darstellt, das bei der üblichen
Art des Filtrierens (hier als »Tiefenfiltration« bezeichnet) bereits nach kürzester
Zeit eine Schicht bildet, welche die Filterporen zusetzt, so daß das Wasser keinen
Ausweg mehr findet und kein wirksames und wirtschaftliches Filtrieren mehr möglich
ist.
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Dieses bekannte Verfahren dient der Aufgabe. trotz der genannten filtrationsfeindlichen
Eigenschaften der Hefe die wirtschaftliche Gewinnung eines Hefekuchens mit ausreichendem
Anteil an "l'rockensubstanz unter Verwendung . einer Filterinrichtung zu ermöglichen.
Dabei wird das sonst so nachteilige Verhalten der Hefe in der Weise zur Erzielung
des angestrebten Effekts ausgenutzt, daß iuan bei Verwendung eines Zentrifugalfilters
zuii::chst einmal die Poren des Filterkörpers sich zusetzen läßt, so daß eine Art
Überlauf-Zentrifuge entsteht, aus welcher das klare Wasser oben über den Filterrand
abläuft, bis schließlich trüber Hefeschlamm überläuft und das Ganze mit einem Hefekuchen
gewünschter Konsistenz angefüllt ist, den man (nachdem man die Zufuhr weiterer Mengen
der Suspension abgestellt hat) mit einem Messer oder ähnlichen gebräuchlichen Mitteln,
vorzugsweise bei rotierender Zentrifuge, entfernt.
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Mit diesem bekannten Verfahren, welches einer ganz anderen technischen
Aufgabe dient, kann man wohl einen Hefekuchen gewinnen, aber niemals die Hefe von
den genannten schädlichen Mikroben befreien. Denn bei der großen Geschwindigkeit
der zentrifugalen Kuchenbildung entzieht sich die Hefe praktisch jeder wirksamen
Auswaschung.
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Es bleibt also die Aufgabe gestellt, zwar unter Verwendung der für
das Filtrieren gebräuchlichen porösen Elemente, z. B. eines Siebes oder Gewebes,
e;nes losen, z. B. körnigen oder faserigen, oder eines festen, beispielsweise keramischen
Filtermaterials, jedoch unter Vermeidung der Kuchenbildung, die genannte Infektionsgefahr
zu beseitigen und auf einfache und wirtschaftliche Weise eine biologisch reine Ilefe
zu erzielen.
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Zur Erreichung dieses Zieles werden gemäß der vorliegenden Erfindung
zwei Verfahrensmaßnahmen miteinander kombiniert, nämlich erstens die Wahl einer
definierten Porengröße des Filtermaterials (sie soll größer sein als die schädlichen
Bakterien, jedoch kleiner als der kleinste praktisch vorkommende Durchmesser der
Hefezeillen), und zweitens der Ersatz des üblichen Filtrierverfahrelis (Tiefenfiltration
)
durch eine Art des Aufbringens der Suspension, bei welcher kein Zusetzen der Filterporen
und daher keine Kuchenbildung eintreten kann. sondern ganz im Gegenteil die Hefe
durch die Waschflüssigkeit immer wieder -vom Filtermaterial abgehoben und durchgespült
wird, und wobei diese. im folgenden als »Schw-emin-«-äsche auf dem Filter« bezeichnete
Behandlungsweise periodisch oder kontinuierlich erfolgen kann.
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Die Wahl der oben definierten Filterporengröße wird durch die gegebenen
natürlichen Größenverhältnisse der Hefezellen und der zu entfernenden Bakterien
ermöglicht, da die Hefezellen bekanntlich i)ornialerweise eine Länge von etwa 9
bis 11 [ und eine Dicke von etwa 6 bis 8 li. die zu entfernenden Bakterien dagegen
nur Abmessungen von etwa 0,3 bis 1.51u besitzen. -Mit anderen Worten: Die Filterporenbeinessung
muß für den Normalfall mit ausreichendem Abstand größer sein als 1,51u und mit ausreichendem
Abstand kleiner als 6 u.
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In diesem Bereich kann sich der Fachmann die ihm für seinen praktischen
Fall besonders vorteilhaft erscheinende Porenbemessung. beispielsweise etwa 2 p.
auswählen. Eine so ausgewählte Porenweite wurde sogar noch für Sonderfälle ausreichen,
in denen die von den Mikroben zu befreienden Hefezellen, etwa infolge alkalischer
Zusätze im @Vaschwasser. eine etwas verringerte Größe besitzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren des »Schwemmwaschens auf dem Filter«.
seine Wirkungsweise und seine Verschiedenartigkeit gegenüber dem gebräuchlichen
einfachen Filtrieren seien im folgenden an Hand eines in der Natur vorkommenden
Idealfalles näher erläutert. Es handelt sich um das Anschweminen im Meerwasser suspendierter
Bestandteile am Strand durch die Ausläufer der Meereswellen. welche den feinen Sand
überspülen. \Venn das Wasser zurückströmend im Sande versickert, gibt es die mitgeführten
schwimmenden Bestandteile (Tang od. dgl.) ab. Diese Teile bilden jenen bekannten.
Rand. welcher von jeder neuen Welle angespült und überspült und dabei immer weiter
ausgewaschen wird.
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In einer diesem natürlichen 'Vorbild entsprechenden eise dient leim
erfindungsgemäßen Verfahren das poröse Filtermaterial als wasserdurchlässige Waschfl.iche.
auf welcher die liefe angeschwemmt und gegebenenfalls diese Maßnahme mit frischer
U'aschflüssigkeit bis zur völligen biologischen Reinheit der liefe wiederholt wird.
Diese Wirkungsweise zeigt, wie weitgehend und vorteilhaft sich das erfindungsgemäße
Schweininwaschen auf dem Filter von dein iiblichen und für den vorliegenden Zweck
unbrauchbaren »In-die-7'iefe-Filtrieren« unterscheidet und <laß der erzielbare
Effekt desto vollkommener ist. je kleiner man den Winkel wählt, den die Anschweminrichtung
der Suspension mit der Filteroberfläche bildet und je fester und glattflächiger
das gewählte Filtermaterial ist, da ja weiches und raubflächiges Filtermaterial
ein unerwünschtes »In-die-Tiefe-Filtrieren<- begünstigt.
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Durc'.: das erfindungsgemäße Verfahren wird ein wesentl -her Fortschritt
der Technik begründet. 1-.)enn erstens kann nun die Hefe häufiger geführt werden.
zweitens besteht für die Anstellhefe der Würze im Gärkeller keine Infektionsgefahr
mehr, und drittens kann die Hefe nun jederzeit biologisch rein in den Brauprozeß
gegeben werden. Man kann sich zur Durchführung des Verfahrens auch eines an sich
bekannten rotierenden. z. B. nach Art einer Ultrazentrifuge ausgebildeten Filters
bedienen, wobei die Hefesuspension in der beschriebenen Weise an die poröse Wandung
der rotierenden Teile geschwemmt und die Waschflüssigkeit mit den Bakterien abgezogen
wird. In diesem Falle ist auch ein kontinuierliches Arbeiten möglich. Durchführungsbeispiel
In einen mit schwacher Neigung zur Horizontalen drehbar angeordneten Filterkorb
mit glatter Innenfläche und einer Porenweite von etwa 2 w wird von der tiefergelegenen
Seite her die von den Bakterien zu befreiende Hefesuspension eingeschwemmt. Dabei
wird die Flutstärke (---Volumen in der Zeiteinheit), mit welcher die Waschfläche
überschwemmt wird, sowie der Winkel zwischen der Waschfläche und der iiri wesentlichen
horizontalen Anschwemnirichtung so gewählt bzw. eingestellt, daß die Hefe durch
die jeweils nachfolgende Flüssigkeit immer wieder von der Filterfläche abgehoben
und zum Schwimmen gebracht wird. Hat sich genügend Hefe auf der Waschfläche angesammelt,
so wird die Flüssigkeitszufuhr von Hefesuspension auf reine Waschflüssigkeit umgeschaltet.
Die ausgewaschene liefe wird dann durch einen kräftigen Strahl der Waschflüssigkeit,
z. B. einfach durch Weiteraufdrehen des Fluthahn: oder -ventils, aus dem Filterkorb
ausgespült oder. vorzugsweise unter Drehen des Filterkorbes, mit gebräuchlichen
:Mitteln (Schaufel- oder 1Iesseranordnungen) abgenommen.