Verfahren für höhere Säurestärken

Während im Normalverfahren Essig mit einer maximalen Säurestärke von 14.5 % hergestellt werden kann, erlaubt das von FRINGS entwickelte "Einstufig-Hochprozentige-Fermentationsverfahren" (1HP) die Produktion von Alkohol-Essig mit über 20,0 % Säure.

Das 1HP-Verfahren basiert auf dem Grundprinzip des Normalverfahrens. Es ist, wie dieses auch, durch das periodische Aufeinanderfolgen von Chargen gekennzeichnet in denen die Alkoholkonzentration abnimmt und die Essigkonzentration bis zum Erreichen der Zielkonzentration zunimmt. Allerdings ist im 1HP-Verfahren nach der Phase "Einstoß" und einem "Gärstart" genannten Fermentationszeitraum eine weitere Phase charakteristisch. Während dieser "Hochstellen" genannten Phase wird hochkonzentrierter Alkohol separat zudosiert, wobei die Alkoholkonzentration auf einem konstanten Niveau eingeregelt wird. In dieser Phase steigt durch die Umwandlung des Alkohols die Essigsäurekonzentration stark an. In der anschließenden Phase "Abgären" wird die Zudosierung gestoppt, der noch im Fermenter befindliche Alkohol in Essigsäure umgewandelt, und das fertige Rohprodukt bei Erreichen der "Ausstoß"-Alkoholkonzentration abgepumpt. Wie beim Normalverfahren auch verbleibt im ACETATOR ein Restvolumen mit aktiver Biomasse. Beim "Einstoß" innerhalb der nächsten Charge werden dann wieder Wasser, Alkohol und Nährstoffe zugepumpt und der obige Zyklus erfolgt von neuem.

Das 1HP-Verfahren ist demnach in fünf aufeinanderfolgende Prozessschritte unterteilt:

  1. Einstoß
  2. Gärstart
  3. Hochstellen
  4. Abgären
  5. Ausstoß

Alle Regelkreise, Schrittketten für die einzelnen Prozessphasen und auch die Rezepturberechnungen sind in den ACETATOR-Steuerungen programmiert und werden automatisch durchgeführt. Obwohl es sich um ein komplexes Verfahren handelt, ist der notwendige Bedienereingriff minimal und die aufeinanderfolgenden Chargen werden über mehrere Monate hinweg quasikontinuierlich durchgeführt.

Ein weiterer Prozess für die Herstellung hoher Säurestärken ist das 2HP-Verfahren. Es wird in Sonderfällen dann eingesetzt, wenn noch höhere Säurestärken als im 1HP-Verfahren erzielt werden sollen. Kernpunkt dieses apparativ und prozesstechnisch aufwendigen Verfahrens ist die Kopplung zweier ACETATORFermenter zu einer Funktionseinheit. Der erste Fermenter, der sogenannte Donor-ACETATOR, arbeitet vergleichbar wie im 1HP Verfahren, wobei allerdings die "Ausstoß"konzentration deutlich höher liegt. Das "Ausstoß"volumen wird in den zweiten Fermenter, den Akzeptor-ACETATOR, gefördert. Dort wird in einer weiteren "Hochstellphase" Alkohol hinzugegeben und erst danach der Alkohol "abgegoren". Im Gegensatz zum Donor wird der Akzeptor am Ende der folgenden "Abgärphase" vollständig entleert und gereinigt. Die für den biologischen Umwandlungsprozess von Alkohol in Essigsäure notwendige Biomasse wird in jeder Charge mit dem "Ausstoß"volumen aus dem Donor in den Akzeptor übergeben.

Sowohl beim 1HP-Verfahren als auch beim 2HP-Verfahren handelt es sich um eine "Repeated-Fed-Batch- Verfahren".

 

Abbildung: Blick in einen ACETATOR (Aufnahme während Befüllung mit Anlaufmaische zur Spritessigproduktion)