CH608519A5

CH608519A5 - Process for working up proteins produced by fermentation using alcohols as carbon source

Info

Publication number: CH608519A5
Application number: CH460075A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Mueller Hans Maennedorf
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1979-01-15

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRUCH
Verfahren zur Aufarbeitung von durch Fermfentation unter Verwendung von Alkoholen als Kohlenstoffquelle hergestellten Proteinen, wobei der für die Fermenta+ion verwendete Alkohol vorerst dazu verwendet wird, um die aus den Fermentern abgetrennte, eingedickte Biomasse durdh -Austausch resp. Auswaschungen Wasser zu befreien, und die Biomasse anschliessend mit Luft getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft der Trockner als Sauerstoffquelle für die Fermentierung verwendet wird.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Trockner strömende Luft durch einen Kompressor dem Fermenter zugeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühliung der Trocknerluft durch das Kühlwasser der Fermentieranlage erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockner Hegiss- lufttrockner verwendet werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockner Direkttrockner mit Brüdenabsaugung verwendet werden.

5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der komprimierten Abluft der Trockner ausgeschiedene Flüssigkeit ebenfalls dem--Fe-rmenter zugeführt wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle aus dem Trockner kommenden Kondensate dem Fermenter zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Verfahrens des Hauptpatentes Nr. 590.334 zur Aufarbeitung von durch Fermentation unter Verwendung von Alkoholen, vorzugsweise Äthyl. oder Methylalkohol als Kohlensroffquelle hergestellten Proteinen.

Nach Patentanspruch des Hauptpatentes 590.334 wird ein Verfahren beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der für die Fermentation verwendete Alkohol vorerst dazu verwendet wird, um die aus den Fermentern abgetrennte, eingedickte Biomasse durch Austausch resp. Auswaschung vom Wasser zu befreien.

Obschon die durch Zusatz von Alkohol, der für die Fer montierung ohnehin verdünnt werden muss, anfallende Biomasse nrach der Filtration in krümeliger Form anfällt und in rotierenden Trommeln oder ähnlichen Trocknern getrocknet werden kann, wird für diese Trocknung vielfach mit Apparaten gearbeitet, welche Luft oder Gase als Trocknungsmittel verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur möglichst vollständigen Ausnutzung der Trocknerabluft bezüg- lich Sauerstoff und Albkoholgehalt anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufarbeitung von durch Fermentation aus Alkoholen als Kohllen- stoffquelle hergestellten Proteinen, die anschliessend einer Trocknung unterworfen werden, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ab luft der Trockner als Sauerstoffquelle für die Fermentierung verwendet wird.

Es wurde nun gefunden, d!ass bei dem beschriebenen Verfahren nicht nur die alkohdfraltige Flüssigkeit in die Fer mentieranlage zurückgeführt werden kann, sondern auch die Trocknungsluft aus den Trocknern. Es ist einleuchtend, dass diese Trocknungsluft nicht nur das Restwasser aus der eingedickten Biomasse mitführt, sondern auch den restlichen Alkohol von der Verdünnung resp. Auswaschung und vor allem den gesamten Sauerstoff der Luft.

Je nach der Art des zum Einsatz gebrachten Trocknungs apparats (Zerstäubungstrockner, Fluid-b ed-Trockner, Trommeltrockner etc.) ist Le Luftmenge verschiedren, welche für die Trocknung von 1 kg Biomasse benötigt wird.

Auch in Trocknungsapparaten mit einem relativ grossen
Luftverbrauch entspricht die Luftmenge ungefähr der Luft mellg;e'; welche für die Fermentation benötigt wird;
Das Verfahren hat zudem noch den Vorteil dass im
Fermenter nicht nur der restliche Alkohol aus der Luft aus gewaschen und demzufolge wiedergewonnen wird für die
Fermentation, sondern dass im Fermenter durch das Aus waschet der Luft viele Stoffe absorbiert werden, welche bei der Trocknung eine Luftverschmutzung erzeugen.

Wenn es sich bei der Trocknung um Apparate handelt, die bei relativ kleinem Luftdruck oder drucklos arbeiten, wird die aus dem Trocknungsapparat ausströmende Luft abgesaugt und durch Kompression in den Fermenter zu rackgeführt. Die AbkühiÅang der Luft kann mit dem Kühll- wasser der Fermentieranlage erfolgen bevor sie in den Fer menter eintritt. Bei der Kompression eventuell ausgescMede- ne Flüssigkeit (Alkohol-Wasser) wird ebenfalls in dlens Fer menter geführt.

Es soll auch rToch bemerkt werden, dass die normalen
Staubverluste aus den Trocknungsanlagen durch das be schriebene Verfahren wegfallen, da die Abluft im Fermenter ausgewaschen wird.

Das ganze Verfahren bildet also ein in sich geschlossenes System mit totales Recycling der Luft und Flüssigkeit. Natürlich ist es auch möglich, dieses Luftrecycling an Fermen- tieranlagen anzuwenden, wo man Wert auf Auswaschung der Luft legt aus den Trocknungsaniagen, sei es wegen Ge ruchsbelästigung der Trockner, sei es zur Rückgewinnung des Trocknungsstaubes.

Das Verfahren -soll an einem Beispiel näher erläutert werden. Es handelt sich hierbei um eine Hefefermentierung, bei welcher Methanol als Kohllenstoffquelle benutzt wird.

In einem Fermenter 1 von 100 m8 Nutzvolumen, welcher mit oder ohne Rührwerk 13 ausgebildet sein kann, wird mit einer Produktivität von 4 kg Trockensubstanz Biomasse pro
Stunde und pro m3 aus Methanol gearbeitet. Dies entspricht 400 kg Trockenhefe pro Stunde. Dazu wird die 2,5-fache Menge Methanol als Kohlenstoffquelle benötigt, dh. 1000 kg pro Stunde. Die Salze werden aus Gefäss 14 zudosiert.

Im Separator 2 wird kontinuierlich die im Wasser (Substrat) aufgeschwlemmte Hefe abgezogen und auf ca. 20%ige Biomasse eingedickt. Im Biomassebehälter 4 wird nun-das Methanol aus Tank 5' über die Leitung 5 zugesetzt, und zwar auf 1 kg Trockenmasse gerechnet 2;5 kg Methanol. Die Zu sammensetzung im Biomassetank 4 ist also:
1 kg Hefetrockensubstanz
4 kg Wasser
2,5 kg Methanol Auf dem Filter 6 wird nun so weit eingedickt, dass die -Hefekonzentration 30 - 40% beträgt, was leicht möglich ist, da sich mit Methanolzusatz leicht filtrieren lässt.

Die Zusammensetzung nach dem Filter ist demzufolge: ca. 1,2 kg Wasser
0,8 kg Methanol
1 kg Hefe
Diese Masse wird unter Temperatur in einer Apparatur
15 autolysiert und verflüssigt und auf den Trockner 16 gegeben.

Da die Produktion 400 kg Trockenhefe beträgt, müssen also stündlich

1,2 x 400 = 480 kg Wasser + O,S x400 = 320 kg Methanol verdampft werden.

Da Methanol eine Verdampfungswärme von ca. des Wassers aufweist, müssen auf Wasser umgerechnet ca. 640 kg verdampft werden.

Wenn wir mit einem Zerstäubungstrockner rechnen, weicher in der Lage ist, 640 kg/h Wasser zu verdampfen, muss dieser einen Luftdurchstoss von ca. 400 - 450 m3/min.

Luft aufweisen oder bei erhöhter Temperatur 300 - 350 m3/min.

Da für eine Produktivität von 4 kgXmS/h Methanol mit 3 vvm Luft gerechnet werden muss im Fermenter, entspricht dies bei 100 m3 Fermentervolumen 300 m3/min., sd.h. genau der in einem guben Gas-Trockner notwendigen Luftmenge.

Anstelle des Zerstäubungstrockners 16, der in diesem
Beispiel erwähnt ist, können natürlich auch Trockner ver wendet werden, welche weniger Luft benötigen. So können auch Walzentrockner eingesetzt werden, bei welchen durch d!írekte Wärme getrocknet wird. Hier werden die Brüden mit relativ wemg Luft abgesaugt und in den Fermenter geführt.

Die Luftansaugung vom Trockner 16 kann direkt durch den Kompressor 17 erfolgen, welcher die Luft in den Fermenter 1 presse. Eventuell entstehendes Kondensat wird in 18 gesammelt und in den Fermenter gepumpt Die aus dem Trockner 16 kommende Luft wird mit dem Fermenter-Küht- wasser gekühlt
Die Einsparung an Trocknungsenergie beträgt ca. 70-80%.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Aufarbeitung von durch Fermfentation unter Verwendung von Alkoholen als Kohlenstoffquelle hergestellten Proteinen, wobei der für die Fermenta+ion verwendete Alkohol vorerst dazu verwendet wird, um die aus den Fermentern abgetrennte, eingedickte Biomasse durdh -Austausch resp. Auswaschungen Wasser zu befreien, und die Biomasse anschliessend mit Luft getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft der Trockner als Sauerstoffquelle für die Fermentierung verwendet wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Trockner strömende Luft durch einen Kompressor dem Fermenter zugeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühliung der Trocknerluft durch das Kühlwasser der Fermentieranlage erfolgt.

3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockner Hegiss- lufttrockner verwendet werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockner Direkttrockner mit Brüdenabsaugung verwendet werden.

5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der komprimierten Abluft der Trockner ausgeschiedene Flüssigkeit ebenfalls dem--Fe-rmenter zugeführt wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle aus dem Trockner kommenden Kondensate dem Fermenter zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Verfahrens des Hauptpatentes Nr. 590.334 zur Aufarbeitung von durch Fermentation unter Verwendung von Alkoholen, vorzugsweise Äthyl. oder Methylalkohol als Kohlensroffquelle hergestellten Proteinen.

Nach Patentanspruch des Hauptpatentes 590.334 wird ein Verfahren beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der für die Fermentation verwendete Alkohol vorerst dazu verwendet wird, um die aus den Fermentern abgetrennte, eingedickte Biomasse durch Austausch resp. Auswaschung vom Wasser zu befreien.

Obschon die durch Zusatz von Alkohol, der für die Fer montierung ohnehin verdünnt werden muss, anfallende Biomasse nrach der Filtration in krümeliger Form anfällt und in rotierenden Trommeln oder ähnlichen Trocknern getrocknet werden kann, wird für diese Trocknung vielfach mit Apparaten gearbeitet, welche Luft oder Gase als Trocknungsmittel verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur möglichst vollständigen Ausnutzung der Trocknerabluft bezüg- lich Sauerstoff und Albkoholgehalt anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufarbeitung von durch Fermentation aus Alkoholen als Kohllen- stoffquelle hergestellten Proteinen, die anschliessend einer Trocknung unterworfen werden, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ab luft der Trockner als Sauerstoffquelle für die Fermentierung verwendet wird.

Es wurde nun gefunden, d!ass bei dem beschriebenen Verfahren nicht nur die alkohdfraltige Flüssigkeit in die Fer mentieranlage zurückgeführt werden kann, sondern auch die Trocknungsluft aus den Trocknern. Es ist einleuchtend, dass diese Trocknungsluft nicht nur das Restwasser aus der eingedickten Biomasse mitführt, sondern auch den restlichen Alkohol von der Verdünnung resp. Auswaschung und vor allem den gesamten Sauerstoff der Luft.

Je nach der Art des zum Einsatz gebrachten Trocknungs apparats (Zerstäubungstrockner, Fluid-b ed-Trockner, Trommeltrockner etc.) ist Le Luftmenge verschiedren, welche für die Trocknung von 1 kg Biomasse benötigt wird.

Auch in Trocknungsapparaten mit einem relativ grossen Luftverbrauch entspricht die Luftmenge ungefähr der Luft mellg;e'; welche für die Fermentation benötigt wird; Das Verfahren hat zudem noch den Vorteil dass im Fermenter nicht nur der restliche Alkohol aus der Luft aus gewaschen und demzufolge wiedergewonnen wird für die Fermentation, sondern dass im Fermenter durch das Aus waschet der Luft viele Stoffe absorbiert werden, welche bei der Trocknung eine Luftverschmutzung erzeugen.

Wenn es sich bei der Trocknung um Apparate handelt, die bei relativ kleinem Luftdruck oder drucklos arbeiten, wird die aus dem Trocknungsapparat ausströmende Luft abgesaugt und durch Kompression in den Fermenter zu rackgeführt. Die AbkühiÅang der Luft kann mit dem Kühll- wasser der Fermentieranlage erfolgen bevor sie in den Fer menter eintritt. Bei der Kompression eventuell ausgescMede- ne Flüssigkeit (Alkohol-Wasser) wird ebenfalls in dlens Fer menter geführt.

Es soll auch rToch bemerkt werden, dass die normalen Staubverluste aus den Trocknungsanlagen durch das be schriebene Verfahren wegfallen, da die Abluft im Fermenter ausgewaschen wird.

Das ganze Verfahren bildet also ein in sich geschlossenes System mit totales Recycling der Luft und Flüssigkeit. Natürlich ist es auch möglich, dieses Luftrecycling an Fermen- tieranlagen anzuwenden, wo man Wert auf Auswaschung der Luft legt aus den Trocknungsaniagen, sei es wegen Ge ruchsbelästigung der Trockner, sei es zur Rückgewinnung des Trocknungsstaubes.

Das Verfahren -soll an einem Beispiel näher erläutert werden. Es handelt sich hierbei um eine Hefefermentierung, bei welcher Methanol als Kohllenstoffquelle benutzt wird.

In einem Fermenter 1 von 100 m8 Nutzvolumen, welcher mit oder ohne Rührwerk 13 ausgebildet sein kann, wird mit einer Produktivität von 4 kg Trockensubstanz Biomasse pro Stunde und pro m3 aus Methanol gearbeitet. Dies entspricht 400 kg Trockenhefe pro Stunde. Dazu wird die 2,5-fache Menge Methanol als Kohlenstoffquelle benötigt, dh. 1000 kg pro Stunde. Die Salze werden aus Gefäss 14 zudosiert.

Im Separator 2 wird kontinuierlich die im Wasser (Substrat) aufgeschwlemmte Hefe abgezogen und auf ca. 20%ige Biomasse eingedickt. Im Biomassebehälter 4 wird nun-das Methanol aus Tank 5' über die Leitung 5 zugesetzt, und zwar auf 1 kg Trockenmasse gerechnet 2;5 kg Methanol. Die Zu sammensetzung im Biomassetank 4 ist also: 1 kg Hefetrockensubstanz 4 kg Wasser 2,5 kg Methanol Auf dem Filter 6 wird nun so weit eingedickt, dass die -Hefekonzentration 30 - 40% beträgt, was leicht möglich ist, da sich mit Methanolzusatz leicht filtrieren lässt.

Die Zusammensetzung nach dem Filter ist demzufolge: ca. 1,2 kg Wasser 0,8 kg Methanol 1 kg Hefe Diese Masse wird unter Temperatur in einer Apparatur 15 autolysiert und verflüssigt und auf den Trockner 16 gegeben.

Da die Produktion 400 kg Trockenhefe beträgt, müssen also stündlich **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.