BRPI0721072B1

BRPI0721072B1 - Process for the treatment of a stream of substances and plant for carrying out said process

Info

Publication number: BRPI0721072B1
Application number: BRPI0721072-8A
Authority: BR
Inventors: Koschuh Werner; Kromus Stefan
Original assignee: Gruene-Bioraffinerie.At Gmbh
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2017-06-27
Also published as: JP5054784B2; JP2010512997A; PL2092050T3; AT504206A4; US20100038246A1; CN101611131A; BRPI0721072A2; CA2672790C; DK2092050T3; ZA200904266B; RU2009127772A; CN101611131B; AU2007335217A1; AU2007335217B2; MX2009006717A; AR064403A1; WO2008074042A3; NZ577800A; AT504206B1; CA2672790A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE UMA CORRENTE DE SUBSTÂNCIAS E PLANTA PARA REALIZAÇÃO DO DITO PROCESSO".

[001] A presente invenção refere-se a um processo para o tratamento de uma corrente complexa de substâncias contendo várias substâncias valiosas de uma natureza química diferente.

[002] Os problemas associados com a separação ou tratamento de correntes complexas de substâncias a fim de enriquecer as várias substâncias valiosas nelas contidas surgem particularmente no campo de líquidos aquosos de base biogênica tais como, por exemplo, líquidos de processos de fermentação e em particular líquidos obtidos de silagem.

[003] Líquidos obtidos de planta integral ou silagem de biomassa de pastagem (tais como, por exemplo, capim, trevo, alfafa, hervs, etc.) foram por algum tempo considerados como matérias-primas interessantes para a obtenção de produtos químicos de alta qualidade. No texto a seguir, o termo "silagem de capim" é usado para representar todas as silagens de biomassa de pastagem.

[004] No contexto do "Õsterreichisches Programm zur Entwicklung der Green Biorefinery" foi demonstrado que substâncias valiosas que se acumulam durante o processo de silagem de, por exemplo, capim, tais como ácido lático, e aminoácidos proteinogênicos, covertem a matéria-prima capim em uma fonte potencialmente interessante de obtenção dessas substâncias valiosas. O conceito é interessante particularmente por causa da possibilidade de uso de uma matéria-prima econômica e, alem disso, renovável.

[005] Portanto, é problemático que as correntes complexas de substâncias que se acumulam, por exemplo, com a silagem de capim compreendem uma pluralidade de substância valiosas de natureza química variada de difícil separação.

[006] A presente invenção lida particularmente com correntes complexas de substâncias que contêm em cada caso pelo menos uma substância valiosa dos grupos de (A) aminoácidos (B) ácidos carboxílicos diferentes dos aminoácidos e compreendendo de 1 a 5 átomos de C, e (C) sais inorgânicos.

[007] Misturas desses três grupos de substancais valiosas podem ser encontradas nos líquidos já mencionados de silagem de capim. Esses estão indicados abaixo pelo termo resumido "líquido de silagem".

[008] Hong Thang et al., J.Membr.Sc. 249 (2005) 173-182 descreve a aplicação de um processo eletrodialítico para a separação de ácido lático de um líquido complexo de silagem de capim.

[009] Koschuh et al., Desalination 163 (2004) 254-259 descreve a aplicação de ultrafiltração para líquidos de capim e alfafa prensados para obtenção de um concentrado rico em proteínas.

[0010] Hong Thang et al., Desalination 162 (2004) 343-353 descreve um processo eletrodialítico de dois estágios para o tratamento de silagem de capim. Uma ampla dessalinização da corrente de substâncias ocorre na primeira etapa do referido processo, na segunda etapa, o ácido lático é enriquecido.

[0011] Koschuh et al., J.Membr.Sc. 261 (2005) 121-128 examina o comportamente de fluxo e retenção de membranes de nanofiltração e ultrafiltração fina durante a filtração de um líquido de silagem.

[0012] Hong Thang et al., J.Membr.Sc. 256 (2005) 78-88 comparam métodos de eletrodiálise com métodos cromatográficos no que concerne a sua efetividade na dessalinização de um líquido de silagem.

[0013] Na técnica anterior publicada, o enriquecimento de somente um ou no máximo dois dos grupos de substancais valiosas (A), (B) e (C) mencionados foi até então descrito.

[0014] Além disso, os métodos conhecidos são caracterizados por uma seletividade difusa, em particular entre aminoácidos (A) e ácidos inorgânicos (B). Uma série de tais etapas de processamento com uma separação difusa resulta em cada caso em baixos rendimentos, ou seja, em fluxos colaterais com baixas concentrações das substancais valiosas. Na maioria dos casos, tais fluxos colaterais não podem ser usados comercialmente e são, desse modo, resíduos.

[0015] Se, por exemplo, tal série de processos for realizada com etapas de nanofiltração, enormes quantidades de água de processo são adicionalmente requeridas para remover as substâncias acompanhantes indesejáveis (B) e (C).

[0016] Se tal processo for realizado usando métodos de eletrodiálise, a eletrodiálise tem que ser realizada parcialmente com concentrações adversas de substancais valiosas a fim de assegurar altos rendimentos. Tais concentrações adversas ou baixas de substancais valiosas, respectivamente, acarretam necessariamente maiores perdas e uma transferencia não intencional de substâncias acompanhantes.

[0017] O objeto da presente invenção é fornecer um processo por meio do qual todos os grupos de substâncias valiosas (A), (B) e (C) contidas em uma correntes complexas de substâncias, particularmente em um líquido de silagem, possam ser enriquecidos em uma concentração suficiente para posterior processamento.

[0018] Tal objeto é alcançado através de um processo para o tratamento de uma corrente de substâncias que contem pelo menos uma substância valiosa dos seguintes grupos (A) aminoácidos (B) ácidos carboxílicos diferentes dos aminoácidos e compreendendo de 1 a 5 átomos de C, e (C) sais inorgânicos, cujo processo compreende as seguintes etapas: (1) tratamento da corrente de substâncias através de nanofiltração a fim de obter um retentato enriquecido com a substância valiosa (A) (2) tratamento do permeato da etapa (1) por eletrodiálise a fim de obter um concentrado enriquecido com a substância valiosa (C) (3) tratamento do diluato da etapa (2) usando um sistema (3) de dois estágios (4) e (5) que estão direta ou indiretamente interligados, em que (4) um tratamento é realizado por osmose reversa e (5) um tratamento é realizado por eletrodiálise, por meio do que é obtido um concentrado enriquecido com a substância valiosa (B) (6) pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) é direta ou indiretamente suprida a etapa (5) (7) pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é direta ou indiretamente suprida a etapa (4) [0019] Assim, é inicialmente realizada uma etapa de nanofiltração na qual é obtido um retentato enriquecido com a substância valiosa (A), ou seja, aminoácidos. Tal retentato é descarregado do processo global.

[0020] Usando um método de eletrodiálise praticado sob condições apropriadas, pode ser obtido um concentrado enriquecido com a substância valiosa (C), ou seja, os sais inorgânicos, do permeato da etapa de nanofiltração (1). O referido concentrado é igualmente decarregado do processo global.

[0021] O diluato da eletrodiálise (2) é suprido a um sistema (3) compreendendo um tratamento por osmose reversa (5) e por eletrodiálise (5), com os estágios (4) e (5) sendo direta ou indiretamente interligados um ao outro.

[0022] Assim, pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) é direta ou indiretamente suprida a etapa (5) e pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é direta ou indiretamente suprido a etapa (4).

[0023] Uma reconcentração do diluato da etapa (2) é efetuada por meio de tratamento por osmose reversa na etapa (4).

[0024] No tratamento por eletrodiálise (5), é obtido um concentrado enriquecido com a substância valiosa (B), ou seja, os ácidos carboxílicos orgânicos, sob condições apropriadas.

[0025] Através de reciclagem direta ou indireta do diluato da etapa de eletrodiálise (5) de volta a osmose reversa (etapa(4)), é obtido um enriquecimento adicional permanente das substâncias valiosas (B).

[0026] Em uma modalidade do processo de acordo com a invenção, as etapas (4) e (5) estão interligadas em um circuito, em que uma porção do retentato da etapa (4) é suprida a etapa (5) e pelo menos uma porção do diluato daetapa (5) é retornada a etapa (4).

[0027] É obtida então reciclagem direta entre as etapas (4) e (5).

[0028] Em uma outra modalidade do processo de acordo com a invenção, o diuído da etapa (2) é enviado a um reservatório de balanceamento do qual ambas a etapa (4) e a etapa (5) são alimentadas e ao qual são retornadas pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) e uma porção do diluato da etapa (5).

[0029] É obtida então reciclagem indireta entre as etapas (4) e (5) via o reservatório de balanceamento.

[0030] No processo de acordo com a invenção, as etapas (4), (5), (6) e (7), ou seja, a reciclagem descrita acima, são preferencialmente realizadas em uma operação em estado estacionário.

[0031] De modo particularmente preferido, todas as etapas (1) a (7) são realizados em uma operação em estado estado estacionário.

[0032] A nanofiltração proporcionada na etapa (1) do processo de acordo com a invenção é preferencialmente uma nanofiltração de dois ou de múltiplos estágios, em que preferencialmente pelo menos um dos estágios realizados após o primeiro estágio é configurado como uma diafiltração. Particularmente, se forem providos mais do que dois estágios, todos os estágios providos após o primeiro estágio podem ser configurados como uma diafiltração.

[0033] Preferencialmente, no processo de acordo com a invenção, uma porção do permeato da etapa (4) e/ou pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é/são supridas a nanofiltração na etapa (1).

[0034] Em particular, todo o permeato da etapa (4) bem como a porção do diluato da etapa (5) que opcionalmente não é reciclada para a etapa (4) pode ser suprido a nanofiltração na etapa (1), resultando em um circuito praticamente fechado do qual são descarregadas apenas as correntes de substâncias enriquecidas com as substâncias valiosas (A), (B) e (C).

[0035] Se, como é preferencialmente provida, a nanofiltração for realizada em dois ou mais estágios, o permeato da etapa (4) ou uma porção do mesmo, respectivamente, e/ou a porção do diluato da etapa (5) é/são preferencialmente supridos ao segundo estágio da nanofiltração, particularmente a um estágio de diafiltração.

[0036] Na nanofiltração da etapa (1), é preferencialmente usada uma membrane que exibe uma alta permeabilidade para com sais inorgânicos monovalentes, comparado com isto, uma permeabilidade menor para com os sais inorgânicos divalentes.

[0037] O material da membrane usado pode ser preferencialmente selecionado do grupo consistindo em polietersulfona permanentemente hidrofilizada, cerâmicas, em particular Ti02, poliamida e piperazina poliamida semiaromática. O ponto de corte ("corte do peso molecular nominal" - NMWCO) situa-se na faixa de 100 a 4000 Da, preferencial mente de 100 a 1000 Da, de modo particularmente preferido de 150 a 300 Da.

[0038] Os seguintes materiais são, por exemplo, adequados como membranas para o processo de nanofiltração do estágio (1): [0039] Em particular processos eletrodialíticos monopolares compreendendo uma transferencia preferida de íons cloreto são adequados para o método de eletrodiálise da etapa (2).

[0040] Os seguintes tipos de membranas são, por exemplo, adequados como materiais de membrane para a etapa (2): [0041] Na etapa (4) do processo de acordo com a invenção, as membranes de osmose reversa densas são preferencialmente usadas em uma estrutura em espiral [0042] A osmose reversa da etapa (4) é preferencial mente realizada usando-se membranas hidrofílicas tendo alta permeabilidade à água, com alta retenção de sais inorgânicos tal como cloreto de sódio.

[0043] Preferencialmente é realizada uma eletrodiálise monopolar na etapa (5) do processo de acordo com a invenção. O valor do pH durante a eletrodiálise situa-se preferencialmente na faixa entre 2 e 5.

[0044] A corrente de substâncias a ser tratada pelo processo de acordo com a invenção tipicamente tem um valor de pH de 1 a 4,5.

[0045] A substância valiosa do grupo (A) é preferencialmente um ou vários aminoácidos proteinogênicos, por exemplo, leucina.

[0046] A substância valiosa do grupo (B) é em particular o ácido lático.

[0047] A substância valiosa do grupo (C) é particularmente um ou vários sais inorgânicos do grupo dos sais de cloreto, em particular cloreto de sódio, cloreto de potássio e/ou misturas dos mesmos.

[0048] A corrente de substâncias a ser tratada é em particular um líquido aquoso baseado em uma fonte biogênica, preferencialmente um líquido obtido de silagem de, por exemplo, capim, alfafa, ervas bem como misturas dos mesmos.

[0049] Uma planta para realizar o processo de acordo com a invenção compreende: 1 uma instalação de nanofiltração 1; 2 uma primeira instalação de eletrodiálise 1; 3 uma tubulação 11 para transportar o permeato da instalação de nanofiltração 1 para a primeira instalação de eletrodiálise 2; 4 um sistema 3 constituído pela unidades 4 e 5 direta ou indiretamente interligadas uma a outra, em que 5 a unidade 4 é uma instalação de osmose reversa e 6 a unidade 5 é uma segunda instalação de eletrodiálise, 7 uma tubulação 21 para transpore do diluato da primeira instalação de eletrodiálise para o sistema 3; 8 uma tubulação 41 por meio da qual pelo menos uma porção do retentato da instalação de osmose reversa 4 é direta ou indiretamente transportada para a segunda instalação de eletrodiálise 5 e 9 uma tubulação 51 por meio da qual pelo menos uma porção do diluato da segunda instalação de eletrodiálise é direta ou indiretamente transportada para a instalação de osmose reversa 4.

[0050] Em uma modalidade da planta de acordo com a invenção, a tubulação 41 transporta o retentato da instalação de osmose reversa 4 diretamente para a segunda instalação de eletrodiálise 5.

[0051] Em uma outra modalidade da planta de acordo com a invenção, a tubulação 51 transporta o diluato da segunda instalação de eletrodiálise 5 direta ou indiretamente para a instalação de osmose reversa 4.

[0052] É obtido assim reciclagem direta entre as unidades 4 e 5.

[0053] Em uma modalidade alternative da planta de acordo com a invenção é provido um reservatório de balanceamento 31 para o qual a tubulação 21 do diluato da primeira instalação de eletrodiálise 2 flui, do qual ambas a instalação de osmose reversa 4 e a segunda instalação de eletrodiálise 5 são alimentadas e para a qual a tubulação 41 do retentato da instalação de osmose reversa 4 e a tubulação 51 do diluato da segunda instalação de eletrodiálise retornam.

[0054] É obtida assim reciclagem indireta entre as unidades 4 e 5.

[0055] Na planta de acordo com a invenção, a instalação de nanofiltração preferencialmente tem um projeto de múltiplos estágios, em que preferencialmente pelo menos um dos estágios efetuados após o primeiro estágio é configurado como uma instalação de diafiltração.

[0056] Além disso, é preferencialmente provida uma tubulação 42 para retorno do permeato da instalação de osmose reversa 4 para a instalação de nanofiltração 1, de modo particularmente preferido para um segundo estágio ou adicional estágio da instalação de nanofiltração 1 opcionalmente provido.

[0057] Igualmente, pode ser provida uma tubulação 52 para retorno do diluato da segunda instalação de eletrodiálise 5 para a instalação de nanofiltração 1, de modo particularmente preferido para o primeiro estágio da instalação de nanofiltraçãol [0058] O processo de acordo com a invenção é caracterizado pelas seguintes vantagens: [0059] Quando considerado separadamente, cada processo parcial do processo de acordo com a invenção funciona com uma performance de separação (substância valiosa na entrada relativa a substância valiosa no fluxo de saída separado) de 0,1 a 0,95. Entretanto, interligando-se com outras etapas de processo resultará em performances de separação globais claramente acima de 0,5.

[0060] No processo de acordo com a invenção, nenhum fluxo de resíduos se acumula particularmente com uma completa reciclagem do permeato da instalação de osmose reversa (etapa (4)) e do diluato da segunda instalação de eletrodiálise (etapa (5)).

[0061] Todas as três correntes de produto ((A), (B) e (C)) são concentradas com relação à corrente de entrada das substâncias.

[0062] As etapas de eletrodiálise (2, 5) e de osmose reversa (4) interagem uma com a outra. Uma separação de sais inorgânicos (etapa (2)) e uma separação de ácidos orgânicos (etapa (5)) resulta em uma pressão osmótica reduzida, que aumenta a eficácia da etapa de osmose reversa (4), Vice versa, a reconcencentração das substâncias valiosas por osmose reversa conduz a um aumento na eficiência da eletrodiálise na etapa (5).

[0063] A osmose reversa (4) e a nanofiltração (1) interagem uma com a outra. A água da osmose reversa é preferencialmente misturada no segundo estágio de nanofiltração a fim de permitir que as substâncias valiosas (B) e (C) sejam removidas em uma etapa de diafiltração.

[0064] A nanofiltração (1) e a eletrodiálise (5) interagem uma com a outra. A nanofiltração sozinha resulta em um enriquecimento de aminoácidos no retentato com uma separação parcial de ácidos orgânicos no permeato. Com a eletrodiálise sozinha, os ácidos orgânicos são separados de uma solução rica em aminoácidos envolvendo apenas perdas substanciais de aminoácidos. No processo de acordo com a invenção, a nanofiltração (1) pode reter uma grande parte dos aminoácidos, enquanto que a eletrodiálise (2) pode separar concisamente o ácido orgânico continuamente com razões em massa adequadas ((B)»(A)). Reciclando-se um meio parcialmente dessalinizado (após as etapas (2) e (5)), as perdas de aminoácidos da nanofiltração (1) são compensadas e a produção de ácido lático é aumentada de tal modo que a capacidade de separação da eletrodiálise afetará uma parte essencial da quantidade de entrada do ácido orgânico (B), quando é levado em consideração o processo global.

[0065] O processo global é projetado para o benefício dos aminoácidos (substância valiosa (A)). Uma contaminação da substância valiosa (A) com traços da substância valiosa (B) é tolerada, enquanto que o objetivo é atingir um máximo rendimento de aminoácidos (A).

[0066] A invenção é ilustrada abaixo em maiores detalhes por meio das figuras e das modalidades exemplares.

[0067] Embaixo, a figura 1 mostra esquematicamente o projeto de uma modalidade do processo de acordo com a invenção e da planta de acordo com a invenção.

[0068] A figura 2 mostra esquematicamente o projeto de uma modalidade alternative do processo de acordo com a invenção e da planta de acordo com a invenção.

[0069] De acordo com a figura 1, uma corrente complexa de substâncias K é suprida a uma instalação de nanofiltração 1 e é nanofiltrada lá. O resultado é o um retentato A com aminoácidos que é descarregado do processo.

[0070] O retentato da nanofiltração 1, que contem sais inorgânicos (C) e ácidos orgânicos (B), é suprido via a tubulação 11 para a primeira instalação de eletrodiálise 2. O concentrado da eletrodiálise é enriquecido com sais inorgânicos e é descarregado como uma corrente de substâncias valiosas (C).

[0071] O diluato da primeira instalação de eletrodiálise é suprido via a tubulação 21 para um sistema 3 incluindo uma instalação de osmose reversa 4 e uma segunda instalação de eletrodiálise 5.

[0072] O lado de retentato da instalação de osmose reversa 4 é conectado via uma tubulação 41 à instalação de eletrodiálise 5. No lado do diluato, uma tubulação 51 retorna da instalação de eletrodiálise 5 para a instalação de osmose reversa 4.

[0073] O concentrado da instalação de eletrodiálise 5 é enriquecido com ácidos orgânicos, por exemplo, ácido lático, e é descarregado como uma corrente de substâncias valiosas B. Via a tubulação 51, o diluato da instalação de eletrodiálise 5 e pelo menos parcialmente reciclado de volta para a instalação de osmose reversa 4. Conforme ilustrado, a tubulação de suprimento 21 pode, por exemplo, fluir para a tubulação 51, no entanto, a tubulação 21 pode também lever diretamente a instalação de osmose reversa 4.

[0074] Pelo menos parte da permaeato da instalação de osmose reversa 4 é transportado através da tubulação 42 da instalação de nanofiltração, particularmente como uma água de diafiltração.

[0075] Igualmente, pelo menos uma porção do diluato da segunda instalação de eletrodiálise 5 pode ser retornada via a tubulação 52 da instalação de nanofiltração 1.

[0076] Na modalidade ilustrada na Figura 2, é provido um vaso recipiente 31 para o qual a tubulação 21 do diluato da primeira instalação de eletrodiálise 2 flui.

[0077] Partindo do vaso recipiente 31, ambas a instalação de osmose reversa 4 e a instalação de eletrodiálise 5 são alimentadas. Via a tubulação 41, o retentato da osmose reversa 4 é alimentado ao vaso recipiente 31. Igualmente, pelo menos uma porção do diluato da eletrodiálise 5 é alimentada de volta ao vaso recipiente 31 via a tubulação 51.

Exemplos: Exemplo 1: [0078] 20 g de ácido L-lático (90%), 30 g de lactato de potássio (50%), 3 g de L-leucina e 10 g de cloreto de potássio são dissolvidas em água e diluídas a 1 kg.

[0079] A solução assim obtida tem as seguintes concentrações: 27,4 g/L de ácido lático 3.0 g/L de L-leucina 11,3 g/L de potássio 4.8 g/L de cloreto [0080] A solução é nanofiltrada em uma célula em batelada a um fator de concentração de volume de 2. 500 g de permeato e 500 g de concentrado se acumulam.

[0081] As concentrações no permeato são as seguintes: 19,2 g/L de ácido L-lático 0,2 g/L de L-leucina 9.0 g/L de potássio 4,5 g/L de cloreto [0082] As concentrações no concentrado são as seguintes: 35.6 g/L de ácido L-lático 5.9 g/L L-leucina 13.6 g/L potássio 5.0 g/L cloreto Exemplo 2: [0083] 20 g de ácido L-lático (90%), 30 g de lactato de potássio (50%), 3 g de L-glicina e 10 g de cloreto de potássio são dissolvidas em água e diluídas a 1 kg.

[0084] A solução assim obtida tem as seguintes concentrações: 27,4 g/L de ácido lático 3.0 g/L de L-glicina 11.3 g/L de potássio 4,8 g/L de cloreto [0085] A solução é nanofiltrada em uma célula em batelada a um fator de concentração de volume de 2. 500 g de permeato e 500 g de concentrado se acumulam.

[0086] As concentrações no permeato são as seguintes: 19,2 g/L de ácido L-lático 0,2 g/L de L-glicina 9.0 g/L de potássio 4,5 g/L de cloreto [0087] As concentrações no concentrado são as seguintes: 35.6 g/L de ácido L-lático 5.1 g/L de L-glicina 13.6 g/L de potássio 5,0 g/L de cloreto Exemplo 3: [0088] 200 g de ácido L-lático (90%), 300 g de lactato de potássio (50%), 30 g de L-leucina e 100 g de cloreto de potássio são dissolvidas em água e diluídas a 1 kg.

[0089] A solução assim obtida tem as seguintes concentrações: 27.4 g/L de ácido lático 3.,0 g/L de L-leucina 11,3 g/L de potássio 4.8 g/L de cloreto [0090] A solução é nanofiltrada em uma instalação de nanofiltração a um fator de concentração de volume de 2. 5 kg de permeato e 5 kg de concentrado se acumulam.

[0091] As concentrações no permeato são as seguintes: 19.2 g/L de ácido L-lático 0,2 g/L de L-leucina 9.0 g/L de potássio 4,5 g/L de cloreto [0092] As concentrações no concentrado são as seguintes: 35.6 g/L de ácido L-lático 5.1 g/L de L-leucina 13.6 g/L de potássio 5,0 g/L de cloreto Exemplo 4 [0093] 2 kg do permeato do Exemplo 3 são usados como uma carga no lado de alimentação de uma eletrodiálise monopolar. No lado do concentrado, é alimentado 1 kg de água. A eletrodiálise é interrompida ao atingir um valor de condutividade de 6,5 no lado do concentrado.

[0094] Concentrações no lado da alimentação (diluído): 18.2 g/L de ácido L-lático 0,2 g/L de L-leucina 4.6 g/L de potássio 0,9 g/L de cloreto [0095] As concentrações no concentrado são as seguintes: 0,9 g/L de ácido L-lático 0,0 g/L de L-leucina 8.9 g/L de potássio 7.2 g/L cloreto Exemplo 5 - osmose reversa do dilua to do Exemplo 4: [0096] 2 kg de diluído de eletrodiálise do Exemplo 4 são nanofiltrados em uma célula de osmose reversa a um fator de concentração de volume de 2. 1000 g de permeato e 100 g de concentrado se accumulam.

[0097] As concentrações no permeato são as seguintes: 0,9 g/L de ácido L-lático 0,0 g/L de L-leucina 0,2 g/L de potássio 0,1 g/L de cloreto [0098] As concentrações no concentrado são as seguintes: 35,6 g/L de ácido L-lático 0,4 g/L de L-leucina 9,0 g/L de potássio 1.7 g/L de cloreto Exemplo 6 - eletrodiálise de concentrado de osmose recversa -extração do ácido lático [0099] 1 kg do concentrado de osmose reversa do Exemplo 5 é usado como uma carga no lado de alimentação de uma eletrodiálise monopolar. No lado do concentrado, é alimentado 1 kg de água.

[00100] Após 67% do ácido lático terem sido transferidos, o experimento é interrompido.

[00101] As concentrações no lado da alimentação são as seguintes (diluído): 11.7 g/L de ácido L-lático 0,4 g/L de L-leucina 2.3 g/L de potássio 0,3 g/L cloreto [00102] As concentrações no concentrado são as seguintes: 23,8 g/L de ácido L-lático 0,0 g/L de L-leucina 6,7 g/L de potássio 1,4 g/L cloreto Exemplo 7 [00103] 100 kg por hora de uma solução aquosa (K) tendo uma composição de acordo com o Exemplo 1 são tratados em uma cadeia de processo construída de acordo com a invenção (ver figura 2).

[00104] A nanofiltração 1 é operada como um processo de dois estágios. O diluato da eletrodiálise 5 e o permeato da osmose reversa (água) do estágio 4 são retornados via as tubulações 42 e 52 para o primeiro estágio da nanofiltração. Em adição, uma porção do permeato da osmose reversa do estágio 4 é retornada ao segundo estágio da nanofiltração.

[00105] A concentração de ácido lático é ajustada no lado da alimentação vias as quantidades recicladas. No primeiro estágio, é obtida uma concentração de ácido lático de 25 g/L, no segundo estágio é obtida uma concentração de ácido lático de 11 g/L.

[00106] O permeato de ambos os estágios de nanofiltração é unido e eletrodialisado (2). A capacidade de transporte iônico da eletrodiálise é configurada de tal modo que a quantidade de ions separada pode ser controlada pela variação da intensidade de corrente. O resultado é um transporte preferido de cloreto de potássio.

[00107] O diluato parcialmente dessalinizado é coletado em um recipiente 31. O recipiente 31 é conectado a instalação de osmose reversa 4 e a segunda instalação de eletrodiálise 5 via bombas de circulação. Reconcentração dos ingredientes ocorre de acordo com a saída da instalação de osmose reversa. A descarga de sais, em particular de lactato de potássio e íons de hidrogênio, ocorre de acordo com a capacidade de transporte iônico da instalação de eletrodiálise.

[00108] Ajustando-se a saída de permeato da instalação de osmose reversa 4 (aumento pela elevação de pressão), é ajustada uma concentração de ácido lático de 22 g/L, que é adequada para eletrodiálise.

[00109] É obtida uma corrente de concentrado de nanofiltração (70 kg/h) enriquecida com leucina (A) (4,2 g/kg).

[00110] É obtida uma corrente de concentrado de eletrodiálise (20 kg/h) enriquecida com ácido lático (B) (96 g/kg).

[00111] É obtida uma corrente de concentrado de eletrodiálise (2 kg/h) enriquecida com cloreto de potássio (C) (76,4 g/kg).

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para o tratamento de uma corrente de substâncias que contém pelo menos uma substância valiosa de cada um dos seguintes grupos: (A) aminoácidos (B) ácidos carboxílicos diferentes dos aminoácidos e compreendendo de 1 a 5 átomos de C, e (C) sais inorgânicos, cujo processo é caracterizando pelo fato de que compreende as seguintes etapas: (1) tratamento da corrente de substâncias através de nanofiltração a fim de obter um retentato enriquecido com a substância valiosa (A); (2) tratamento do permeato da etapa (1) por eletrodiálise a fim de obter um concentrado enriquecido com a substância valiosa (C); (3) tratamento do diluato da etapa (2) através da osmose reversa e uma segunda eletrodiálise, sendo que a etapa (4) da osmose reversa e a etapa (5) da segunda eletrodiálise estão direta ou indiretamente interligados, em que (6) pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) é direta ou indiretamente fornecida à etapa (5); (7) pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é direta ou indiretamente fornecida à etapa (4); e um concentrado enriquecido com substância valiosa (B) é obtido.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que as etapas (4) e (5) estão conectadas em um circuito, em que pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) é fornecido à etapa (5) e pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é retornado a etapa (4).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o diluato (21) da etapa (2) é transportado para um reservatório de balanceamento (31) do qual ambas a etapa (4) e etapa (5) são alimentadas e para o qual pelo menos uma porção do retentato da etapa (4) e uma porção do diluato da etapa (5) são retornadas.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato que as etapas (4), (5), (6) e (7) são realizadas em uma operação em estado estacionário.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que todas as etapas (1) a (7) são realizadas em uma operação em estado estacionário.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (1) é uma nanofiltração de dois ou múltiplos estágios, em que preferencialmente pelo menos um dos estágios realizado após o primeiro estágio ser configurado como uma diafiltração.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do permeato da etapa (4) e/ou pelo menos uma porção do diluato da etapa (5) é/são suprido(s) a nanofiltração na etapa (1).

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, na etapa 1, é usada uma membrana que exibe uma alta permeabilidade para com sais inorgânicos monovalentes e, comparado com isto, uma permeabilidade menor para com sais inorgânicos divalentes.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o material da membrana usado é selecionado do grupo consistindo em polietersulfona permanentemente hidrofilizada, cerâmicas, em particular Ti02, poliamida e poliamida piperazina semiaromática.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, na etapa (5), é realizada uma eletrodiálise monopolar.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato que a corrente de substâncias a ser tratada apresenta um valor de pH de 1 a 4,5.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a substância valiosa do grupo (A) é(são) um ou vários aminoácido(s) selecionado(s) do grupo consistindo em aminoácidos proteinogênicos.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a substância valiosa do grupo (B) é o ácido lático.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato que a substância valiosa do grupo (C) é(são) um ou vários sal(is) inorgânico(s) do grupo de sais de cloreto, em particular cloreto de sódio, cloreto de potássio e/ou misturas dos mesmos.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato que a corrente de substâncias a ser tratada é um líquido aquoso baseado em uma fonte biogênica, em particular um líquido obtido de silagem.

16. Planta para realização de um processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma instalação de nanofiltração (1); - uma primeira instalação de eletrodiálise (2); - uma tubulação (11) para transportar o permeato da instalação de nanofiltração (1) para a primeira instalação de eletrodiálise (2); - um sistema (3) constituído pelas unidades (4) e (5) direta ou indiretamente interligadas uma a outra, em que - a unidade (4) é uma instalação de osmose reversa e - a unidade (5) é uma segunda instalação de eletrodiálise, - uma tubulação (21) para transporte do diluato da primeira instalação de eletrodiálise (2) para o sistema (3); - uma tubulação (41) por meio da qual pelo menos uma porção do retentato da instalação de osmose reversa (4) é direta ou indiretamente transportada para a segunda instalação de eletrodiálise (5) - uma tubulação (51) por meio da qual pelo menos uma porção do diluato da segunda instalação de eletrodiálise é direta ou indiretamente transportada para a instalação de osmose reversa (4).

17. Planta, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato que aa tubulação (41) transporta o retentato da instalação de osmose reversa (4) diretamente para a segunda instalação de eletrodiálise (5).

18. Planta, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizada pelo fato de que a tubulação (51) transporta o diluato da segunda instalação de eletrodiálise (5) diretamente para a instalação de osmose reversa (4).

19. Planta, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que é provido um reservatório de balanceamento (31) para o qual a tubulação (21) do diluato da primeira instalação de eletrodiálise (2) flui, do qual ambas a instalação de osmose reversa (4) e a segunda instalação de eletrodiálise (5) são alimentadas e para o qual a tubulação (41) do retentato da instalação de osmose reversa (4) e a tubulação (51) do diluato da segunda instalação de eletrodiálise retornam.

20. Planta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizada pelo fato de que a instalação de nanofiltração apresenta um projeto de múltiplos estágios, em que preferencialmente pelo menos um dos estágios realizados após o primeiro estágio é configurado como uma instalação de diafiltração.

21. Planta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizada pelo fato de que é provida uma tubulação (42) para retorno da instalação de osmose reversa (4) para a instalação de nanofiltração (1), preferencialmente para um segundo estágio ou estágio adicional da instalação de nanofiltração (1) opcionalmente provido.

22. Planta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizada pelo fato de que é provida uma tubulação (52) para retorno do diluato da segunda instalação de eletrodiálise (5) para a instalação de nanofiltração (1), preferencialmente para o primeiro estágio da instalação de nanofiltração (1).