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Fermentieren und Nachzüchten im Kleinbetrieb Die Erfindung betrifft
das Fermentieren von :Milch o. dgl. und das dauernde Nachzüchten hochwertiger Fermente
unter besonderer Berücksichtigung des Kleinbetriebs. Sie weist verschiedene Neuerungen
auf, welche einzeln und in ihrem Zusammenwirken bisher überhaupt nicht oder jedenfalls
nicht für den besonderen Zweck Verwendung fanden, indem sie sowohl Ferment als auch
zu fermentierende Flüssigkeit ohne laboratoriumsähnliche Verhütungsmaßnahmen in
hohem Grade steril erhält, so daß vor allem die übliche Arbeitsweise in Fortfall
kommt, bei der durch die Luft umgegossen wird (entweder das Ferment auf die Flüssigkeit
oder diese auf das Ferment), was zu einer beträchtlichen bakteriologischen Verunreinigung
führt.
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Die Fermentierung wird erfindungsgemäß mittels eines Tauchfermentators
in der Weise eingeleitet, daß der Fermentator aus einer fermentierten Masse unmittelbar
in eine zu fermentierende Masse überführt wird, die im 'oberen Teil mindestens auf
Sterilisationstemperatur, im unteren Teil höchstens auf Bruttemperatur erwärmt ist.
Das Ferment wird beispielsweise neben einem Hauptbehälter (für größere Mengen Flüssigkeit)
umschichtig in zwei kleinen Behältern von Tag zu Tag weitergezüchtet, um stets für
den Neuansatz im Hauptbehälter verwendet werden zu können.
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Bei der umschichtigen Fermenterzeugung in den zwei kleinen Behältern
wird ein Fermentträger benutzt, der ein Zerfallen oder Degenerieren des Fermentes,
z. B. nach dem d'Herelleschen Phänomen, verhindert, und zwar in drei beliebigen
Ausführungen: entweder als längliche, massive Walze aus säurefestem, rauhem Werkstoff
mit nicht zu tiefen Höhlungen oder als längliche, säurefeste Röhre mit Löchern und
gefüllt mit säurefesten Kugeln oder säurefester Walze oder als säurefeste Röhre
mit Einschiebzylinder, so verstellbar, daß Oberflächen- und Massenwirkung des Fermentes
je nach jahreszeitlicher Temperatur oder je nachdem, wie stark man fermentieren
will, geregelt werden können. Einfache Siebröhren als Fermentträger sind an sich
bekannt, gestatten aber dein Ferment kein Regenerieren und gewähren darum nur eine
beschränkte Nutzdauer. Dies trifft besonders bei Milchsäurebakterien zu, da diese
keine Geißeln zur Fortbewegung haben und darum auf die außerordentlich langsame
Fortbewegung durch Zellteilung oder Sporenbildung angewiesen sind, die ihnen erlaubt,
an die Frischmilch
heranzukommen und sich der zu großen Milchsäureansammlung
um sie herum, die sie schädigt oder tötet, zu entziehen.
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Um den Fermentator aus einer fermen:° tierten Masse ummittelbar in
eine zu fermentierende Masse überführen zu können, im oberen Teil mindestens auf
Sterilisation temperatur, im unteren höchstens auf Bruttemperatur erwärmt ist, sieht
die Erfindung vor, daß als Be hälterverschluß beim Vorsterilisieren der zu fermentierenden
Masse eine Scheibe aus elastischem Werkstoff nebst einem in dieser Scheibe verschiebbar
angeordneten Thermometer verwendet wird. Das in der Scheibe bis zu einer bestimmten
Marke sitzende Thermometer wird auf den Behälter mit der zu fermentierenden Masse
so aufgesetzt, daß es bis in den unteren Teil des Behälters hineinragt. Die Masse
wird dann gekocht und darnach bis zur Hälfte der Höhe des Behälters in ein Kaltbad
gestellt. Zeigt nun das Thermometer Bruttemperatur, so herrscht im oberen Teil des
Behälters und der Masse Sterilisationstemperatur, während die elastische Scheibe
saugend abschließt.
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Die umschichtige Fermenterzeugung geht in zwei kleinen Behältern aus
Hartglas vor sich, die in einen wärmeisolierenden Kasten eingeschlossen sind. Das
Neue an dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Flasche mit der in Fermentierung
begriffenen Flüssigkeit mittels des Kastendeckels zwischen zwei Schwamingurrimipolster
oben und unten gepreßt ist, so daß gelegentliche Gase selbsttätig entweichen können.
Gleichzeitig dient das obere Schwammgummikissen als Abschluß des Isolierschachtes
und Träger des Fermentators. Dieser ist mittels Draht aus beispielsweise reinem
Aluminium gelenkig am oberen Schwammgummikissen in dessen Mittelpunkt so aufgehängt,
daß Fermentträger und Draht beim Umsetzen des Ferments nicht berührt zu werden brauchen.
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Das so fremdbakterienrein weitergezüchtete Ferment wird für einen
größeren Apparat zur Erzeugung von beispielsweise io bis ioo 1 iremdbakterienreiner
Flüssigkeit verwendet oder, solange dieser einen Neuansatz nicht benötigt, unmittelbar
verbraucht.
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Der größere Apparat wird bei jedesmaligem Neuansetzen mit einem Gemisch
des aus den kleinen Behältern gewonnenen fremdbakte-@ rienreinen Fermentes und der
zu fermentierenden, durch Kochen sterilisierten Flüssigkeit gefüllt, und zwar unter
Ausschluß jeglichen Zutritts nicht steriler Luft, indem erfindungsgemäß beispielsweise
der Innenraum des größeren Apparates von einem luftdichten Blasebalg erfüllt ist,
dessen Luftventil aufsteht, während die neue Mischflüssigkeit durch eine Kapselpumpe
in den Zwischraum zwischen Behälter und Blasebalg hineingepumpt wird. Ist so der
größere Apparat mit der Mischflüssigkeit gefüllt, so wartet man die ;P-rmentierung
in seinem Aufnahmebehälter Da nun der Aufnahmebehälter mit einem triersack ausgekleidet
ist, die Innenwand äes Behälters aber Ausnehmungen hat in der Form von Rillen, die
unten im Kessel zusammenlaufen und einen besonderen verschließbaren Ablauf haben,
ist es möglich, die Flüssigkeit nach dem Fermentieren durch Wiederaufpumpen des
Blasebalges zu filtrieren, um so ein doppeltes Erzeugnis, ein dichtes breiiges und
ein dünnflüssiges zu gewinnen.
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Ist eine Filtrierung nicht erwünscht, so kann die fertig fermentierte
Flüssigkeit auch durch einen Hauptauslaß mittels Blasebalgdrucks ohne Zutritt von
Luft zur Flüssigkeit durch den Auslaß ausgetrieben werden. Wird nun der Auslaß wieder
geschlossen, so kann man unter Verwendung des Restes der Flüssigkeit, der noch im
Hauptbehälter an den Sackwänden und im Bodenteil verbleibt, beim Einpumpen neuer
steriler Flüssigkeit von Bruttemperatur fremdbakterienfrei weiterfermentieren.
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In der Beschreibung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigt Abb. i einen Kleinapparat, Abb. 2 eine Draufsicht, Abb. 3 einen Sterilisationsvorgang,
Abb. q. einen massiven Fermentträger, Abb. 5 einen mit Kugeln gefüllten Fermentträger,
Abb. 6 einen zusammenschiebbaren Fernientträger, Abb. 7 den Hauptfermentierbehälter
im Längsschnitt, Abb. 8 den Hauptsterilisierbehälter im Längsschnitt, Abb. 9 einen
Querschnitt des Hauptfermentierbehälters.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt des Kleinapparates. Das ganze stellt
einen Kasten i dar, der zwei temperaturfeste Glasflaschen in zwei Rohrschächten
3 enthält, die Rohrschächte von lockerem, den Kasten ausfüllendem, wärmeisolierendem
Stoff 2 umkleidet. Die Rohrschächte 3 sind dünne, harte Wandungen aus perforiertem,
spiegelndem Aluminiumblech, können aber auch aus anderem Metall oder aus Holz, Pappe,
Hartgummi, Linoleum usw. bestehen.
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Unter den Flaschen liegt je eine dünne, polierte Blechplatte q., unter
jeder Blechplatte ein Schwammgummikissen, ein zusammengedrücktes 6 und ein nicht
zusammengedrücktes 5.
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Eine Holzplatte 7 deckt den Isolierraum nach oben ab; sie hat Löcher,
die den Isolierschächten
entsprechen. Eine dünne Aluminiumblechplatte
8 bedeckt die Holzplatte. Statt Aluminium kann auch hier ein anderes säurefestes
:Material verwendet werden. Metall muß aber immer von Metall der Isolierschächte
durch Zwischenraum getrennt bleiben.
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Der Rohrschacht links sowie: die Hartglasflasche auf dieser Seite
sind durch eine gemeinsame Kreisscheibe aus Schwammgummi 9 luftdicht abgeschlossen.
Eine dünne, massive Gummiplatte io trägt an einem Aluminiumhäkchen mittels Aluminiumdrahtes
den Fermentträger i i. Häkchen wie Draht sollen aus chemisch reinem Aluminium sein.
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Die Abb. 4 bis 6 zeigen verschiedene Fermentträger, wie sie verwendet
werden können, 4. und 5 im Querschnitt, 6 in Seitenansicht. Abb.4 stellt eine massive
Porzellan- oder Steingutwalze mit Höhlungen von 3 bis 4 mm Tiefe und 3 bis 4 mm
Durchmesser dar 17, Abb. 5 eine Röhre aus chemisch reinem Aluminium mit Löchern
von 3 bis 4 mm Durchmesser i9 und gefüllt mit Porzellankugeln 18. Abb. 6 ist eine
Porzellanröhre mit einschiebbarer Porzellanwalze. Röhre sowohl wie Walze haben Löcher
von 3 bis 4 mm Durchmesser. Die Walze ist massiv, ihre Löcher sind Ausnehmungen
von 2 bis 3 mm "Tiefe. Dieser teleskopartig verschiebbare Fermentträger soll schmaler.
sein als die beiden anderen, die Röhre soll nicht über r cm Durchmesser haben.
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An der Röhre und am Einschiebzvlinder sind ;Markierungen c-f angebracht,
welche einer verschiedenartigen Zusammenschiebung und Drehstellung entsprechen.
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Das Thermometer 12, das bei Nichtgebrauch oder Transport im Kastendeckel
befestigt wird, trägt eine Marke 14, bis zu welcher die Scheibe aus elastischem
Werkstoff (etwa Gummi) 13 über dasselbe gestreift wird, so daß es beim Sterilisieren
(Kochen) oder Abkühlen abschließend dem Flaschenhals aufsitzt und bis in den unteren
Teil der Flasche eintaucht.
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Die Schwammgummischeibe 9 hat einen Aufdruck oben 15 etwa des Inhaltes:
Nicht aufheben, bevor die andere Flasche fertig ist.
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Der Fermentierkessel des Großapparates kann in seinem Fermentierraum
21 je nach Größe der Anlage 4o bis ioo 1 Flüssigkeit aufnehmen. Diesen Fermentierraum
umschließt ein Gewebesack 22, der oben an einem Gummiring 33, unten am Auslaßtrichter
27 befestigt ist, etwa anknöpfbar. Im Ruhezustand füllt den oberen Teil des Fermentierraumes
ein Blasebalg 34 aus, der gegen ihn durch eine zusammenlegbare Haut 29 luft-und
flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Die Falten dieser Haut haben versteifte Kanten.
Unten ist die Haut an der Preßplatte 38 befestigt, oben an einem zweiten Gummiring
32, der auf dem Gummiring 33 aufliegt. Der Deckel des Kessels trägt einen schließbaren
Lufthahn 31 und eine Luftkapselpumpe 24. Er ist durch Klammerschrauben 34 luftdicht
gegen den Gummiring 32 angepreßt. Im Blasebalg befinden sich vertikale Gummibänder
30.
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Der Fermentierkessel hat Wandrillen 25, die parallel von oben nach
unten laufen und sich unten im Seitenauslaß 26 zusammenfinden. Der Fermentierkessel
hat unten einen Hauptauslaß 27, der durch die mit Gummidichtung versehene Klappe
28 geschlossen werden kann. Diese Klappe hat einen Sonderauslaß 37. Ein Rohr 36
verbindet den Fermentierkessel über eine Kapselpumpe 44 mit dem Kochkessel 39. Dieser
Kochkessel steht über einem Brenner 40 und hat oben eine Klappe 41 und einen Luftauslaß
45 mit zugehörigem Bunsenbrenner 42. Ferner hat er ein Seitenthermometer 43.
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Die Wirkungsweise des Kleinapparates in Verbindung mit der des Großapparates
sei an einem Milchfermentierungsprozeß mittels bacillus bulgaricus (Yoghurt) im
einzelnen erläutert.
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Man füllt eine der beiden Hartglasflaschen (Abb. i) des Kleinapparates
mit Milch bis zur Marke am Hals. In diese Flasche setzt man das Thermometer 12 des
Kleinapparates, das bis zur Marke 14 in die elastische Scheibe 13 gesteckt wurde.
Die elastische Scheibe trägt dann das Thermometer und schließt die Flasche ab. Man
stellt die Flasche in ein Wasserbad und erhitzt die Milch bis nahe zum Siedepunkt.
Darauf wird die Flasche in ein Kaltwasserbad bis zur halben Höhe gestellt, das Wasserbad
möglichst unter fließendes Wasser.
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Zeigt das Thermometer 50° an, so hat der obere Teil der Milch in der
Flasche noch eine Temperatur von 7o bis 9o° C. In diese Milch schüttet man nun Trockenferment
von bacillus bulgaricus und rührt leicht mit dem Thermometer um.
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Jetzt wird die Flasche mit dem Thermometer in einen der Rohrschächte
des Kleinapparates gesetzt, das Thermometer herausgenommen und der Fermentträger
i i in die Milch gehängt, so daß die Schwammgummischeibe 9, an der er befestigt
ist, die Flasche oben abschließt. Dieser Abschluß wird dadurch luftdicht gemacht,
daß man den Kastendeckel darüber fest schließt. Das Schwammgummikissen, auf dem
die Flasche steht, sorgt dafür, daß das obere Schwammgummikissen nicht nach und
nach durch Überdruck seine Elastizität verliert. Beide Kissen schützen die Flasche
auch vor Bruchschaden beim Transportieren.
Eine sehr wesentliche
Aufgabe erfüllen die `Schwammgummikissen auch dadurch, daß sie als Sicherheitsventile
bei der gelegentlichen Entwicklung von Gasen dienen (so bei Gewittern). Sie erlauben
den Gasen abzuziehen, nicht aber der Luft einzudringen. Es ist nun von großer Wichtigkeit,
daß die Milch im oberen Teil der Flasche erheblich wärmer ist als im unteren. Sie
sterilisiert nämlich die Luft, welche beim Auswechseln des Thermometers gegen den
Fermentträger unmittelbar über der, Milch steht und durch Zirkulation mäßig verunreinigt
_wird; außerdem tötet sie den Anflug von Luftbakterien ab, der dem Fermentträger
anhaften mag. Dieser wird vor dem Einsetzen abgekocht.
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Während die Milch, gemischt mit Trockenferment, nun in der Wärme steht,
gerinnt sie durch die Fermentierung, und die Höhlungen des Fermentträgers füllen
sich mit der geronnenen Milch bzw. lassen die in ihnen stehende Milch gerinnen und
anhaften, so daß man diesen Teil des Fermentes mit dem Fermentträger übertragen
kann auf neue Milch.
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Beim Weiterzuchten von Ferment wechselt man zwischen beiden Hartglasflaschen
ab. Man kocht Milch in der einen und setzt den Fermentträger aus der anderen, bereits
fermentierten Milch in die gekochte, auf. 50° C abgekühlte Milch nüt heißer Oberschicht
um.
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Die Wirkungsweise des Großapparates ist die folgende: Bevor man hier
die Fermentierung beginnt, füllt man den Kochkessel 39 mit einer Sodalösung, die
man kocht und dann zur Reinigung des Fermentierkessels 2i in diesen mittels der
Kapselpumpe 44 hineintreibt. Der Blasebalg 23 wurde zuvor bei offener Klappe 28
oder offenem Hahn 37 bis auf den Boden des Fermentierkessels 2i heruntergepumpt,
das Luftventil 31 geöffnet, Klappe 28 oder Hahn 37 geschlossen.
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Ist der Fermentierkessel 21 mit Sodalösung gefüllt, so kann man diese
nach einiger Zeit durch Öffnen der Klappe 28 und Einpumpen von Luft in den Blasebalg
wieder ausleeren.
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Dann schließt man die Klappe 28, kocht Milch im Behälter 39, läßt
die Milch auf 5o° C abkühlen (wobei die Klappe 41 geschlossen ist, die; Luft von
außen durch Einlaß 45, sterilisiert durch Bunsenbrenner 42, eindringen kann).
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Der auf 5o° C gekühlten Milch wird jetzt das reine Ferment aus dem
Kleinapparat zugemischt und die mit Ferment gemischte Milch durch die Kapselpumpe
44. (Handbetrieb) in den Fermentierkessel:2i hineingetrieben. Das Luftventil
3 1 steht wieder auf, und der Blasebalg wird zusammengedrückt. Der Fermentierkessel
2i ist durch Wärmeisolation 35 umkleidet, so daß die Jermentierungswärme lange genug
erhalten bleibt. Ist die Milch genügend fermentiert, so kann man sie entweder so
wie sie ist durch den Druck des Blasebalges aus dem Kessel heraustreiben, indem
man nur den kleinen Auslaß 37 öffnet, oder man kann ihr auch erst das Wasser ausquetschen,
indem man den kleinen Nebenauslaß 26 öffnet, den Blasebalg herunterpumpt und so
durch Pressung die Molke durch den Filtersack 22 treibt, dann Auslaß 26 schließt,
Auslaß 28 öffnet und den dicken, flockigen Brei entleert durch weiteres Herabpumpen
des Blasebalges. Das im Auslaß 27 und an den Wandungen des Filtriersackes 22 zurückbleibende
Ferment genügt zum Weiterfermentieren.
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Der Prozeß kann auch mit einem Bruchteil der von den Behältern faßbaren
Quantität an Milch durchgeführt werden, je nach Menge des Bedarfes.
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Die vertikalen Gummibänder 3o bewirken, daß der Boden 38 des Blasebalges
waagerecht nach unten drückt.
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Will man die Druckkapselpumpe 44 vermeiden, so genügt eine Doppelwegpumpe
statt der Luftkapselpumpe 24. Durch diese könnte man den Blasebalg sowohl als Druckwie
als Saugmittel verwenden. Das Rohr 36 würde dann einen Schließhahn erfordern.