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Verfahren zur Gewinnung von n-Butylalkohol und Aceton durch Vergärung
proteinhaltiger Maischen Es ist bereits vorgeschlagen worden, proteinhaltige Zuckermaischen
durch Bakterien zu vergären, die n-Butylalkohol und Isopropylalkohol erzeugen. Auch
hat man schon empfohlen, Maischen, die Getreidestärke enthalten, durch Bakterien
zu vergären, die ohne weiteres, d. h. ohne Zusatz anderer Substanzen oder Organismen,
Butylalkohol und Aceton erzeugen. Die Erfindung unterscheidet sich von derartigen
Verfahren dadurch, daß kein Isopropylalkohol gebildet wird und daß die verwendeten
Bakterien nicht ohne andere Unterstützung sterile Maismehlmaischen unter Erzeugung
nennenswerter Mengen von n-Butylalkohol und Aceton vergären.
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Gemäß der Erfindung wird die Herstellung von n-Butylalkohol und Aceton
unter Vergärung einer proteinhaltigen Zuckermaische dadurch erreicht, daß die Maische
mit einer Kultur eines anaeroben Bakteriums (von der Art des Clostridium Saccharobutyl-acetonicum)
vergoren wird, das dadurch bestimmt werden kann, daß es eine sterile Melassemaische
unter Bildung der genannten Erzeugnisse kräftig vergärt, Gelatine nicht verflüssigt,
Glycerin nicht vergärt und ohne Hilfsmittel sterile Kornmehlmaischen nicht unter
Bildung nennenswerter Mengen der genannten Erzeugnisse vergärt.
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Dieses Bakterium gehört zu den anaeroben Bakterien, die sich im Boden
finden und auch in Pflanzen, die im oder in der Nähe des Bodens wachsen, beispielsweise
in Kartoffeln.
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Nachfolgend ist eine typische Methode dargestellt, nach der ein solcher
Organismus gezüchtet und isoliert 'werden kann, aber auch andere Methoden oder Abänderungen
dieser Methode können Verwendung finden.
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Kleine Kartoffelstückchen, etwa 25o ccm frisch abgekochten Wasssers
und eine kleine Menge diastatischer Malzextrakt werden in einen mit einem sterilen
Wattebausch verschlossenen Kolben eingefüllt und auf ungefähr 6o bis 65'
C 3o bis 6o Minuten lang erhitzt. Die Temperatur des Kolbeninhalts wird dann gesteigert
und ro Minuten lang auf 8o bis 85' gehalten. Die Masse wird darauf abgekühlt
und dann in einem Thermostaten bei ungefähr 36° gehalten, wobei vorzugsweise die
Sauerstofftension vermindert wird. Im Laufe von 24 Stunden wird eine heftige;Gärung
einsetzen. Hierauf entnimmt man eine Menge aus dem Kolben und überträgt diese auf
eine sterile, vergärbare Rohrzuckermelasse.
Letztere wird einige
Tage, beispielsweise 4 bis 5 Tage, bei 36° -im Thermostaten gehalten, io Minuten
lang auf 8o° erhitzt -und plötzlich abgekühlt. Die Massre wird dann in eine sterile,
vergärbare Zuck% lösung übergeführt und bei 36° im Therrüö stäten gehalten, wobei
vorzugsweise cfi Sauerstofftension verringert wird. Diese Methode einer Hitzeabschreckung
und einer fraktionierten Züchtung wird mehrmals wiederholt, beispielsweise fünf-his
zehnmal. Auf diese Weise kann man den beschriebenen Organismus in vorherrschender
Menge in der Kultur erhalten.
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Das Bakterium kann man in Reinkultur mit Hilfe bekannter bakteriologischer
Methoden zur Züchtung anaerober Bakterien erhalten, @beispielsweise-a) durch fraktionierte
Kultur in tiefen, sterilen Reagenzgläsern, die 5°/oige Kartoffeldextroseagar enthalten.
Der Impfstoff für solche fraktionierten Kulturen wurde nahe dem Boden der Reagenzgläser
entnommen, nachdem man unter sterilen Bedingungen hineingestochen hat; b) durch
überziehen eines Kartoffeldextrc:seagar anaerobisch; c) durch Isolation einer Einzelzelle
mit Hilfe eines Mikromanipulators.. Eine große Anzahl solcher Einzelzellen-, entnahmen
wurde. ausgeführt. Zur Kultur wurden verschiedene Medien benutzt, von denen das
nachfolgend beschriebene sich als geeignet erwies. - 15 g weiße Kartoffeln
wurden geschabt und in einem Kolben mit ioooccm destilliertem Wasser i bis i1[2
Stunden gekocht und auf etwa 6o° abgekühlt. ;5 g pulverisiertes Gerstenmalz in wenig
Wasser wurde zugesetzt und der Kolbeninhalt etwa 2 Stunden lang auf 55 bis 65° gehalten.
Dann wurden 7 g Rübenmelasse zugesetzt. Dies ergab eine Mischung, die etwa i
"/.Zucker bei einer Wasserstoffionenkonzentration von pH = 6 bis 6,7 enthielt.
Etwa i.o ccm dieser Mischung und eine kleine Menge getrocknetes Rinderherz wurden,
jeder Röhre zugesetzt und diese etwa 2o Minuten lang bei einem Dampfdruck von o,
14 Atrn. erhitzt. Die Reinkulturen, die ein gutes Wachstum und gute Gärung unter
Bildung von Butylalkohol und Aceton zeigten, wurden durch bekannte bakteriologische
Methoden kontrolliert; beispielsweise durch die Vergärung einer großen Zahl von
kohlehydrathaltigen Stoffen.
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Die Ergebnisse dieser Kontrollen zeigten, daß eine Reinkultur erhalten
wurde und daß die Reinkultur große Ausbeuten an Butyl- '' alkohol und Aceton bei
der Vergärung steriler Melassemaischen ergeben würde.
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Das neue Bakterium erhielt den Namen »Clostridium Saccharobutyl-acetonicurn«.
Urn die Identifizierung .dieses Bakteriums zu erleichtern,. wird .es mit Hilfe der
Tabelle der »Bociety of American Bacteriologists« beschrieben-Name: Clostridium
Saccharobutyl-acetonicum, ,.:Quelle: Kartoffel:
| I. Morphologie. |
| Vegetative Zellen, beweglich. |
| Medium: Kartoffel und Dextrose, |
| pH des Mediums: 7,o zur Zeit der Impfung, |
| Alter: 18 Stunden, |
| Temperatur: 36°C, |
| Form: lange undkurzeStäbchen; |
| Kettenbildung; |
| 2 bis 12 A |
| Größe: in der Länge, un- |
| 0,7 bis z,2 ,u gefärbt, |
| in der Breite, |
| Enden: abgerundet, |
| Farbe: tiefblau mit Methylen- |
| blau. |
| Gram = positiv - darauf negativ (labil), |
| Jod - Granula positiv bei alten Zellen. |
| _.. Sporen. |
| Medium.: Kartoffel und Dextrose, |
| PH: 7,o zur Zeit der Impfung, |
| Alter: - 48 Stunden, |
| Form: oval, |
| Sporen: unterhalb der Enden, |
| 1,8 bis 2,3 ,,u |
| in der Länge, un- |
| Größenordnungen: 1,4 bis 1,9 ,u gefärbt, |
| in der Breite, |
| Farbe: färbt sieh nicht leicht |
| mit Methylenblau. Me- |
| thylenblau vergrößert |
| offenbar :die Sporen. |
| G.entianaviolett: Spo- |
| ren dunkelblau gefärbt. |
| II. Kulturen. |
| i. Nähragarstichkulturen. |
| Alter: 5 Tage, |
| Temperatur: 36° C, |
| Wachstum: nicht aerob, |
| Wachstum: anaerob - gering, vor- |
| zugsweise am Boden, |
| Farbe: cremefarben, |
| Geruch: nicht beobachtet. |
| Kartoffelschale. - |
| Alter: 24 .Stunden, |
| Temperatur: 36°C, |
| Wachstum: nicht aerob, |
| Wachstum; anaerob in 4 Tagen, |
| Form: - seeigelförmig, |
| Glanz: schimmernd, |
| optischer Charakter: undurchsichtig, |
| Färbe: cremefarben, |
| Geruch: buttersäureartig, |
| Oberfläche: glatt, |
| Konsistenz: schleimig. |
| III. Physiologie. |
| x. Optimale Temperatur |
| für das Zellwachs- |
| tum: 3o bis 40"C, |
| 2. OptimaleWasserstoff- |
| ionenkonzentration |
| einer Rohrzucker- |
| melasse: 4,o bis 6,o, |
| 3. Gelatinestichkultur: kein Flüssigwerden in- |
| nerhalb von 4o Tagen, |
| 4. Indol-Test: negativ innerhalb |
| 5 Tagen, |
| 5. Nitratreduktion : negativ (Abwesenheit |
| von Nitrit) nach |
| 5 Tagen (sowohl |
| aerob wie anaerob), |
| 6. Anaerober Organis- |
| mus, |
| 7. Bleiacetatagar: heftige Gasentwick- |
| lung innerhalb von |
| . 24 Stunden; kein |
| Schwärzen innerhalb |
| von 5 Tagen, |
| S. Gebildete Gase: CO.: und H_. |
| Gärproben: |
| a) heftig werden vergoren: Gasbildung: |
| Arabinose, Dextrin; Galaktose, Laktose, |
| Lävulose, Maltose, Mannose, Sucrose, |
| Yylose, Glucose; |
| b) nach längerer Zeit werden vergoren: |
| Gasbildung: Glykogen, Mannit, Salazin, |
| Inulin, Sorbit, Melicitose, a-Methyl- |
| glucosid; |
| c) ganz gering wenden vergoren: lösliche |
| Stärke (Gasentwicklung und Vergärung |
| begann nach 37tägiger Aufbewahrung |
| im Thermostaten), stärkehaltige Stoffe, |
| wie Mais, Roggen, Weizen, Reis, |
| Gerste; |
| d) es vergären nicht im_ Laufe von |
| 85 Tagen: Cellulose, Ouercit, Glycerin, |
| Erythrit, Rhamnose, Calciumlactat. |
Der bei diesen Gärungsversuchen benutzte Grundstoff war ein künstliches Nährmittel,
das Pepton und verschiedene anorganische Salze enthielt. Das benutzte Impfmittel
bestand in 8 Tropfen einer 8 Tage alten Kultur, die in einem kohlehydratfreien Medium
entwickelt worden war. Natürlich können bei der Gasentwicklung oder Gärung in solchen
Versuchen geringe Schwankungen mit verschiedenen Filterungen oder mit derselben
Filterung eines Organismus dieser Art auftreten, unter anderem in Abhängigkeit von
dem Alter, der Kultur, und den Züchtungsbedingungen, denen der Organismus unterworfen
worden ist. Während oben erwähnt wurde, daß eine 4 Tage alte Kultur lösliche Märke
z. B. mit einem gewissen Zögern vergärte, griff eine aktive, i Tag alte Kultur lösliche
Stärke begierig an. Die: in erster Linie hier als kennzeichnend hervorgehobenen
Bestimmungsmerkmale schwanken jedoch nicht.
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Die Gelatineverflüssigungsprobe wurde an einer io,8°/oigen Lösung
einer Bakteriennährgelatine ausgeführt, die o,25 g Glucose auf ioo ccm der Lösung
enthielt. Bakteriennährgelatine ist eins Nährstoff, der 3 Teile Fleischextrakt,
5 Teile Pepton und ioo Teile Gelatine enthält. Die Proben wurden mit aktiven, 20
Stunden alten Kulturen gemacht. In den Rohren war eine gute Gasentwicklung, aber
kein Flüssigwerden zu beobachten, selbst nach 4o Tagen bei 35° im Thermostaten.
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Das Bakterium vergärt keine stärkehaltigen Stoffe, wie Mais, Roggen
und Weizen. Daher können solche Materialien nicht auf wirtschaftliche Weise ausgenutzt
werden, bevor die Stärke nicht durch andere Mittel in vergärbare Stoffe übergeführt
wurde, wie in Maltose, Dextrose und Dextrine. Diese letzteren lassen sieh leicht
vergären. Es ist dies auf Grund der Hypothese erklärbar, daß der Organismus nicht
genügend Enzyme absondert, die die Umwandlung der Stärke in solche Stoffe bewirkt,
die durch diesen Organismus vergoren werden können. Es wurden z. B. 3 1 einer Maische
aus 5 % Maismehl ungefähr 2 Stunden unter einem Dampfdruck von 1,2 Atm. erhitzt,
geimpft und 4 Tage lang bei etwa 36° gehalten. Wenn überhaupt Butylalkohol und Aceton
entstanden, so doch mir in so geringen Mengen, daß eine- Identifizierung nicht möglich
war. Das isolierte Bakterium vergor kräftig gekochte Melassemaischen, die hohe Ausbeuten
an Butylalkohol und Aceton ergaben und die eine wirksame Ausnutzung des vorhandenen
Zuckers ermöglichten. Zur Zeit der Impfung waren die Maischen. wesentlich frei von
gelöstem Sauerstoff.
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Die Sporen dieses Organismus sind sehr , hitzebeständig. In einem
Medium mit einer Wasserstoffionenkonzentration PH 4,3!lyis 4,5 widerstehen die Sporen
einer Erhitzung auf etwa 85° während 15 Minuten.
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Als typisches Beispiel für eine fraktionierte Kultur, die angewendet
wird, um den Impfstoff herzustellen, möge folgendes Verfahren geschildert werden;
es kann aber selbstverständlich auch einanderes Verfahren benutzt werden.
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Ungefähr o,5 ccm einer Reinkultur, die freie Sporen enthielt, wurde
in ein normales Reagenzglas von 12 crn Länge und 1,3 cm Durchmesser überführt. Das
Reagenzglas enthielt ungefähr zo ccm sterile Kartoffelmaische, die aus 7 bis ioo/o
Kartoffeln und i bis 4°/o Dextrose in Wasser bestand. Die
beimpfte
Röhre wurde durch Eintauchen in ein Becherglas mit Wasser erhitzt, derart; daß der
Flüssigkeitsspiegel in dem Rohr unter dem Wasserspiegel in dem Becherglas lag. Das
Wasser in dem Becherglas wurde auf einer Temperatur von ungefähr 85° gehalten, das
Rohr blieb 15 Minuten in dem Becherglas, wurde dann herausgenommen und sofort abgekühlt
durch Eintauchen in kaltes Wasser. Das Rohr wurde im Thermostaten bei ungefähr 35
bis 37° 15 bis 24 Stunden lang gehalten; während dieser Zeit setzte eine heftige
Gärung ein.
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Diese io ccm der fraktionierten Kultur wurden dann als Kultur für
einen Kolben benutzt, der Zoo bis 5oo ccm einer ähnlichen, sterilen Kartoffelmaische
enthielt. Nach der Impfung wurde der Kolben bei 35 bis 37° etwa 6 bis ao Stunden
im Thermostaten gehalten. Auf diese Weise wird eine passende Menge Impfstoff für
die zu vergärende Maische hergestellt. Ein Impfstoff, der 2 bis 5 Volumprozent der
Maische ausmacht, gibt gute Resultate, aber auch relativ größere oder kleinere Mengen
des Impfstoffes können angewandt werden.
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Die nachfolgend beschriebenen typischen Gärungsverfahren dienen zur
Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung; selbstverständlich können aber andere
Bedingungen, andere Mengenverhältnisse des Impfstoffes und andere zuckerhaltige
Materialien angewandt werden. Beispiel i 15o 1 Leitungswasser, ioooo g dunkle Rohrzuckermelasse,
4oo g Maismehlglutin, 4o g Ammoniumsulfat, -45 ccm n/i-Milchsäure, Sterilisation
durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit einer 2- bis 1/3°/oigen aktiven Kultur,
Gärzeit: 6o Stunden, Ausbeute: annähernd 24°/o des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent),
Ausbeute: 64,1 °/o n-Butylalkohol, Ausbeute: annähernd 359°/0 Aceton, Ausbeute:
annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker: annähernd 6504,
Höchster Aciditätswert
während der Gärung: 2,2.
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Beispiel.2 15o 1 Leitungswasser, 7800 g dunkle Rohrzuckermelasse,
1950 g Rübenmelasse, 45 g Leim, 25 g Rübenpulpe, . 5o g Ammoniumsulfat, Sterilisation
durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit einer 2- bis 1/3 °/oigen aktiven Kultur
(Volumprozent), Dauer der Gärung: 7:2 Stunden, Ausbeute: annähernd 26°/o
des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent), Ausbeute: annähernd 64,5 n-Butylalkohol,
Ausbeute: annähernd 35,5°/o Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter
Zucker: annähernd 75'/" Höchster Aciditätswert während der Gärung: 2,1.
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Beispiel 3 150 1 Leitungswasser, 45oo g Rübenmelasse, 4500 g Mais-
(Dextrose) Sirup, 400 g Maismehlglutin, 25 ccm konz. Schwefelsäure, Sterilisation
durch Kochen, Dauer: 50 Minuten, Impfung mit einer 5- bis 1/2 °/oigen aktiven
Kultur (Gewichtsprozent), Gärzeit: 79 Stunden, Ausbeute: annähernd :280/, der Gesamtmenge
an vergärbaren Kohlehydraten, Ausbeute: annähernd 77 °/o. n-Buty lalkohol, Ausbeute:
annähernd 23 °/° Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter Zucker:
annähernd 83'/", Höchster Aciditätswert während der Gärung: 47. Beispiel 4
150 1 Leitungswasser, 9ooo g Rübenmelasse; 25 ccm kon'z. Schwefelsäure,
i ooo g Maismehlglutin, Sterilisation durch Kochen, Dauer: 6o Minuten, Geimpft mit
einer 20%igen aktiven Kultur (Volumprozent), Gärdauer: 9o Stunden, Ausbeute: annähernd
:2o0/, des Ausgangszuckers (Gewichtsprozent), Ausbeute: annähernd 77 °/° n-Butylalkohol,
Ausbeute: annähernd 23 % Aceton, Ausbeute: annähernd o Äthylalkohol, Verbrauchter
Zucker: annähernd 6o°/0, Höchster Aciditätswert während der Gärung: 1,o.
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Es ist nicht immer nötig, proteinhaltige Nährstoffe zuzusetzen. Rübenmelasse
und bestimmte Rohrzuckermelassen enthalten genügende Mengen an assimilierbaren Proteinen.
Hat die Maische nicht genügend assimilierbares
Protein, so wird
eine Mischung von höheren und niederen Proteinen in zuckerhaltigen Materialien benutzt,
es kann aber auch nicht zuckerhaltiges Protein hinzugesetzt werden. Eine reichliche
Menge an assimilierbarer stickstoffhaltiger Substanz ist wünschenswert.
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Bei den oben beschriebenen Gärungen wurden die Maischen bei 36° C
vergoren. Die optimale Temperatur für die Gärung liegt bei ungefähr 36' C,
d. h. in dem Intervall zwischen 30 und 4o° C.
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Ist die Maische sterilisiert oder zur Impfung vorbereitet, so ist
es nicht durchaus notwendig, die Luft von der Maische fernzu-,halten. Es ist jedoch
wünschenswert, daß gelöster Sauerstoff nicht in solchen Mengen zugegen ist, daß
lokale anaerobe Bedingungen sich leicht entwickeln können.
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Der titrierbare Säuregehalt der Maische ist erheblich niedriger während
des ganzen Gärvorganges als bei Verwendung anderer Butylalkoholaceton liefernder
Organismen, die bekannt sind, beispielsweise bei Verwendung von Bacillus granulobacter
pectinovorum, Bacillus acetobutylicum und Clostridium acetobutylicum. Beispielsweise
wächst gewöhnlich der titrierbare Säuregehalt einer Maische, die etwa 3 bis 3,5
% Zucker enthält, in den ersten 15 bis 24 Stunden von Werten, die ungefähr
o,5 bis o, 6 ccm einer n/ r o-Alkalilösung zu ro ccm der Maische entsprechen, auf
ungefähr 2,2 ccm. Die Gärung ist normalerweise in 2 bis 31112 Tagen, gerechnet
von der Zeit der Impfung, beendet. Der Organismus gibt keine guten Ausbeuten, wenn
der titrierbare Säurewert der Maischen während der Gärung über annähernd 2,7 steigt.
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Bei allen Titrationen zur Feststellung der Acidität oder der Alkalität
wurde als Indikator Lackmuspapier benutzt. Eine der Hauptfunktionen der organischen
Nährmittel ist die Zufuhr von Proteinen für das Wachstum der Bakterien. Verschiedene
organische Nährstoffe tierischen oder pflanzlichen Ursprungs können dazu benutzt
werden, beispielsweise Kartoffeln, Maisglutin, Roggen, Gerste, Weizen, Reis, Rübenpülpe,
Sojabohnenmehl, Baumwollsaatmehl, Kopramehl, Leinsamenmehl, Malzsprossen, Schlachthausflüssigkeiten,
Casein, Leim, Abwässerschlamm, Knochenmehl, verschmutzter Äthylalkohol sowie andere
proteinhaltige Stoffe und Harnstoffe.
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Substanzen, die anorganischen Stickstoff enthalten, d. h. Substanzen,
die ein anorganisches Stickstoffradikal enthalten, wie beispielsweise die Sulfate,
Carbonate, Bicarbonate, Chloride, Phosphate, Acetate, Butyrate, Hydroxyde und Laktate
des Ammoniums, zeigen eine deutliche Wirkung bei der Vergärung. Die Vergärung ist
nämlich in kürzerer Zeit dadurch beendet, daß der Verbrauch an Kohlehydraten gesteigert
wird, wobei das Verhältnis von Butylalkohol zu Aceton in dem gewonnenen Gärungsprodukt
geändert wird. Wenn anorganische, stickstoffhaltige Stoffe zugegen sind, wird mehr
Aceton und weniger Butylalkohol gewonnen. Wasserlösliche, anorganische, stickstoffhaltige
Substanzen werden in solchen kleinen Mengen verwendet, daß ihr Ammoniakgehalt beispielsweise
etwa o,ooo2 bis o, r Gewichtsprozent, bezogen auf die Maische, beträgt; doch können
auch größere Mengen verwendet werden. Aber auch Maischen, denen kein anorganischer
Stickstoff zugesetzt wurde, haben Gärungsprodukte ergeben, die 7 5 bis 85
% Butylalkohol enthielten. Eine ähnliche Maische, die wasserlöslichen, anorganischen
Stickstoff enthielt, wurde unter ähnlichen Bedingungen vergoren. Es wurden ungefähr
65 bis 73'/" Butylalkohol und ein entsprechend größerer Anteil an Aceton erhalten.
Die Gärzeit kann auf diese Weise auf 6 bis 24 Stunden verkürzt werden.
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Die für die Maische vor der Impfung günstige Acidität beträgt etwa
o,2 bis 2,5 ccm titrierbarer Säure auf zo ccm Maische gegen Lackmus. Dies entspricht
einer Wasserstoffionenkonzentration von ungefähr pH 4,2 bis 6,7, aber bei einigen
Zuckerarten kann der pH-Wert der Maische bei 7,5 oder sogar höher liegen. Maischen
mit einer höheren oder geringeren Acidität können vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise,
durch Zusatz einer Säure eingestellt werden. Man kann dazu Schwefelsäure, Salzsäure,
Milchsäure, Buttersäure oder Phosphorsäure benutzen. Zur Abstumpfung kann man das
Hydroxyd oder das Carbonat des Ammoniums oder eines Alkali-oder eines Erdalkalimetalls
verwenden. Die besten Ausbeuten bei niedrigeren Zuckerkonzentrationen erhält man
bei einem titrierbaren Säuregehalt von ungefähr 2,7 ccm einer n/ro-Natriumhydroxydlösung
auf ro ccm Maische während der Vergärung. Der titrierbare Säuregehalt in Maischen
aus dunklen Rohrzuckermelassen überstieg selten 2,5 ccm. In anderen Maischen, wie
in Rübenmaischen und Dextrosesirupen, kann der maximale Säuregehalt viel niedriger
sein.
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Es wurden ausgezeichnete Ausbeuten an Butylalkohol und rasche Gärungen
bei Maischen erzielt, deren pH-Werte wenigstens 4,0 und geringer als 5,0
waren. Soweit bekannt, liefert kein Organismus, der Butylalkohol erzeugt, gute Ausbeuten,
wenn der pH-Wert der Maische beim Zusatz der Kultur zur Maische geringer ist als
5,0. Es wurde z. B. eine Melassemaische von etwa 3 bis '/2'/0 Zuckerkonzentration,
deren PH-Wert bei etwa
4,2 lag, mit einer Kultur von etwa 2 bis
1/g % geimpft. Es ergab sich eine Gesamtausbeute an Gärungsprodukten innerhalb einer
Gärungszeit von 6o Stunden, die mehr als 25 Gewichtsprozent des. ursprünglich in
der unvergorenen Maische vorhandenen Zuckers ausmachte.
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Die Maische kann durch Kochen sterilisiert werden, sie wird abgekühlt
und vergoren in Metallgefäßen, wie beispielsweise in Stahlbehältern. Sterilisation
unter Druck ist unnötig, obwohl Drucksterilisation wie auch Temperaturen unter ioo°
C verwendet werden können. Meist genügt ein Kochen der Maische während 3o bis 6o
Minuten, Ausgezeichnete Ergebnisse erhielt man durch Kochen der Maische 3o bis 6o
Minuten lang in Stahlgefäßen .und durch_Vergären.lassen in denselben Behältern.
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Es wurde gefunden, daß, wenn keine festen Teilchen in der Maische
zugegen sind; vor der Sterilisation eine kleine Menge an festen, wasserunlöslichen
Stoffen; die der Maische gegenüber wirkungslos sind, zugesetzt werden können. Die
Gegenwart solcher festen Teilchen unterstützt in gewisser Weise eine schnelle und
vollkommene Gärurig: Solche Stoffe sind beispielsweise feinpulverisierte Kohle,
Sägemehl, Stroh, Stärke, Cellulose; Rübenpülpe usw.
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In den Gärungsprodukten sind enthalten: n-Butylalkohol: 65 bis 85-
Gewichtsprozent, Aceton: 15 bis 3 5 Gewichtsprozent.
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Während bei der Verwendung verschiedener, Arten von vergärbarem Material
sich das Verhältnis zwischen den einzelnen Gärprodukten verschieben kann, ist dieses
bei Melassemaischen, denen keine anderen Stoffe als Wasser, Kohlehydrate und, organische
Proteine zugesetzt wurden, derart, daß ungefähr i Teil Aceton und ungefähr 2 bis,
6 oder mehr Teile Butylalkohol' entstehen. Der beschriebene Organismus. bewirkt
ein arideres Verhältnis als jeder bekannte Butylalkoholaceton erzeugende Organismus..
Er bewirkt nämlich einen größeren Anfall an Butylalkohol bei einer verhältnismäßig
hohen Ausbeute an Aceton.
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Die gasförmigen Gärungsprodukte bestehen aus etwa 6o bis 65 0/a Kohlendioxyd
und etwa 35 bis 4o0% Wasserstoff (Volumprozent).
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Die zuckerhaltigen Lösungen können wirtschaftlich ausgenutzt werden,
und gute Ausbeuten können erzielt werden- in Maischen, die einen Zuckergehalt von
ungefähr 2 bis 517o oder. mehr; bezogen auf das Gewicht der Maische, enthalten.
Etwa 75 bis 85 0/0 oder mehr des zuckerhaltigen Materials in der Maische kann dauernd
verbraucht werden, wenn die Konzentration nicht über 50/0 beträgt. Höhere Konzentrationen
an zuckerhantigen Stoffen können zwar benutzt werden, es werden jedoch nur geringere
Mengen des Gesamtbetrages an vergäxbaren. Stoffen in Butylalkohol und Aceton. gespalten.
So ist beispielsweise ein Zuckerverbrauch. von 8o% in Maischen, die 60J0 Zucker
enthalten, typisch.
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Äthylalkohol wird nur selten durch den beschriebenen Organismus gebildet.
In den wenigen Fällen, bei denen Äthylalkohol gefunden wurde, war er nur in Spuren
oder in Mengen bis etwa :21/, vorhanden. Bei der Vergärung von Rohrzuckerrnelassen
wird gewöhnlich kein Äthylalkohol gebildet, doch geben bestimmte Sorten von Rohrzuckermelasse
mitunter die erwähnten geringen Mengen von Äthylalkohol. Bei der Verarbeitung und
Vergärung von zahlreichen- Rohrzuckermelassemaischen hat es sich ergeben, daß der
beschriebene Organismus normalerweise keinen Äthylalkohol erzeugt.
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Der Ausdruck »zucl(#:erhaltig«,- wie er in der Beschreibung und in
den Ansprüchen benutzt wird, bezieht sieh auf Zuckerarten wie Sukrose,. Dextrose,
Lävulose und Maltose und auf hydrolisierte Kohlehydrate, die den Zuckern ähnlich
sind und als solche betrachtet werden können; beispielsweise Dextrine, Inulin und
Zuckersäfte, die als Rückstände bei der Verarbeitung von Maiszucker anfallen. Diese
Zuckersäfte enthalten im wesentlichen Dextrose und/oder Dextrine.