DD211580A1

DD211580A1 - Verfahren zur abtrennung unerwuenschter bestandteile aus ungetrockneter biomasse

Info

Publication number: DD211580A1
Application number: DD24506482A
Authority: DD
Inventors: Juergen Langner; Karl-Heinz Weiss; Walter Spielmann; Guenter Meinhold; Juergen Reinhardt; Gert Gentzsch; Dieter Bohlmann; Heinz Limmer; Joachim Bauch; Manfred Wittkopf; Herbert Gentzsch; Wilhelm Ecknig; Hans-Joachim Polster
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1982-11-19
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1984-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung unerwuenschter Bestandteile aus ungetrockneter Biomasse,die durch Zuechtung von Mikroorganismen auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten und Behandlung der Fermentationsbruehe mittels mechanischer Trennverfahren entsteht. Ziel der Erfindung ist ein produktschonendes, kostenguenstiges und technologisch wenig aufwendiges Verfahren zur Gewinnung einer veterinaemedizinischen Anforderungen entsprechende Biomasse. Die unerwuenschten Bestandteile wie Kohlenwasserstoffe, Fettsaeuren und Glycerinester werden entfernt, in dem die ungetrocknete Biomasse mit einem Wassergehalt von 55 bis 95 Ma.-% unter ueberkritischen Bedingungen mit Kohlendioxid bei Temperaturen bis 453,15K und Druecken bis 40,53MPa kontaktiert wird.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Bestandteile aus ungetrockneter Biomasse

IPK: C 12 IT

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Bestandteile aus ungetrockneter Biomasse, die durch Züchtung von Mikroorganismen auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten und Behandlung der Fermentationsbrühe mittels mechanischer Trennverfahren entsteht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Züchtung von Mikroorganismen auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten entstehen Biomassesuspensionen, die durch nichtutilisierte Kohlenwasserstoffe verunreinigt sind.

Bevor Biomasse als .Futtermittel verwendet werden kann, müssen diese nichtutilisierten Kohlenwasserstoffe und biogenen lipophilen Zeilinhaltsstoffe, wie beispielsweise Fettsäuren und Glyceride, entfernt werden. Zur Reinigung von Biomassesuspensionen und Trockenbiomasse sind zahlreiche Verfahren bekannt. Gemäß DD-WP 139 650 wird zur Verbesserung des Absinkverhaltens und der Benetzbarkeit der Peststoffteilchen trockene pulverförmige Biomasse mit einem Lösungsmittelgemisch bestehend aus Kohlenwasserstoffen mit Alkoholen, mit Wasser oder mit Alkoholen und Wasser im Gegenstrom extrahiert.

Hach DD-W? 139 651 wird mit der gleichen Zielstellung eine Biomassesuspension mit vorwiegend schlecht absinkenden Feststoffteilchen mit einem Lösungsmittelgemisch, welches aus Kohlenwasserstoffen mit Alkoholen, mit Wasser oder mit Alkoholen und Wasser besteht, kontaktiert, wobei die Kohlenwasserstoffe Fraktionen vorzugsweise im Siedebereich von 40 140 ⁰G darstellen.

Gemäß FR-Patent 1381311 wird die Biomasse einer zweistufigen Extraktion unterzogen.

In der ersten Extraktionsstufe, die aus mehreren Teilprosessen bestehen kann, \sird die Biomasse mit der 1,5-.bis 3-fachen Menge Alkohol, bezogen auf den Wassergehalt der Biomassesuspension behandelt und dabei der Wassergehalt und der Gehalt an Verunreinigungen stark herabgesetzt. In einer zweiten Extraktionsstufe, die ebenfalls aus mehreren Teilprozessen bestehen kann, v/erden mit der 2- bis 20-fachen Menge eines Lösungsmittelgemisches, das sich aus dem in der ersten Extraktionsstufe verwendeten Alkohol und einem Kohlenwasserstoff, beispielsweise η-Hexan, zusammensetzt, Restkohlenwasserstoffe und biogene lipophile Zeilinhaltsstoffe entfernt. Uach der Extraktion wird das Lösungsmittel durch Verdampfen, eventuell auch unter vermindertem Druck, entfernt, nachteilig ist, daß neben den Kohlenwasserstoffen und unerwünschterr Zellinhaltsstoffen, beispielsweise Fettsäuren, bei diesen Verfahren auch ernährungsphysiologisch wertvolle Zeilinhaltsstoffe, wie Vitamine und Phosphatide extrahiert werden, was zu einem Minderertrag an Biomasse bei gleichzeitiger Qualitätsminderung führt. Ein weiterer wesentlicher lachteil der Verfahren ist der hohe Extraktionsmittelbedarf und der dadurch bedingte hohe Energieaufwand, der zum Regenerieren des Extraktionsmittels erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Abtrennung von unerwünschten Beatandteilen aus ungetrockneter Biomasse, die durch⁴ Züchtung von Mikroorganismen auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten entsteht, mittels einer produktschonenden, kostengünstigen und gegenüber bekannten Verfahren technologisch weniger aufwendigen Methode zur Gewinnung einer veterinärmedizinischen Anforderungen entsprechenden Biomasse.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde, liegt, besteht in der Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Abtrennung unerwünschter Bestandteile aus ungetrockneter Bioinasse, welches effektiv, produktschonend und kostengünstig arbeitet und insbesondere der Entfernung von Kohlenwasserstoffen und qualitatsmindernd wirkenden biogenen Zeilinhaltsstoffen dient. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Abtrennung von unerwünschten Bestandteilen aus ungetrockneter Biomasse mit einem Wassergehalt von 95 - 55 Ma.-%, die durch Züchtung von Mikroorganismen auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten entsteht, durch Kontaktierung mit Kohlendioxid unter überkritischen Bedingungen bis zu 453₅15 K und 40,53 MPa erfolgt.

Die schwerfluchtigen Kohlenwasserstoffe und die biogenen lipophilen Zeilinhaltsstoffe wie beispielsweise fettsäuren und Glycerinester werden mittels überkritischem Kohlendioxid unter Bildung einer beladenen E^traktphase selektiv gelöst. Die Gleichgewichtskonzentration der extrahierten Komponenten in der beladenen Estraktphase ist im überkritischen Bereich um mehrere Zehnerpotenzen größer als im unter-

kritischen Bereich. Dieser Effekt beruht darauf, daß durch die hohe Dichte des überkritischen Extraktionsmittels und die dadurch bedingte verstärkte Wechselwirkung zwischen den Komponenten die Löslichkeit der schwerfluchtigen Komponenten um ein Vielfaches erhöht wird·.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren einschließlich der Extraktionsmittelrückgewinnung eine Senkung des spezifischen Energieaufwandes.

Das Verfahren kann prozeßbedingt kontinuierlich oder diskontinuierlich geführt werden.

Der Kontakt des überkritischen Kohlendioxids mit der zu reinigenden Biomasse kann durch intensives Rühren oder Schütteln verstärkt werden. Das Kohlendioxid beläd sich mit Kohlenwasserstoffen und Zellinhaltsstoffen und wird mit diesen aus dem Estraktor ausgetragen und in einen zweiten Apparat geleitet, in welchem die extrahierten Bestandteile durch Änderung von Druck und/oder Temperatur abgeschieden werden. Das unbeladene Kohlendioxid wird wieder in den Extraktor zurückgeführt. Die Extraktionsdauer und das Mengenverhältnis·. Kohlendioxid zu Biomasse werden so bemessen, daß der geforderte Reinheitsgrad der Biomasse erreicht wird.

Die gereinigte Biomasse wird nach bekannten Verfahren weiterverarbeitet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Biomasse zeichnet sich gegenüber der nach bekannten Verfahren erzeugtenBiomasse dadurch aus, daß-unerwünschte Bestandteile wie Kohlenwasserstoffe, Fettsäuren und Glycerinester entfernt wurden, aber ernährungsphysiologisch wertvolle Komponenten in der Biomasse verbleiben, so daß eine in ihrer Qualität verbesserte Bioinasse entsteht, mit der im Endeffekt mehr Futter-

mittel für die Tierernährung ztir Verfügung gestellt werden können. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Konsistenz der Biomassesuspension während des Extraktionsprozesses im wesentlichen unverändert bleibt. Dadurch kann der apparatetechnische und technologische Aufwand im Vergleich mit bekannten Verfahren insbesondere beim Einsatz pumpfähiger Suspensionen gering gehalten werden.

Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Beispiel 1

100 g einer durch Züchtung von Hefe des Stammes Lodderomyces elongisporis auf kohTenwasserstoffhal-' tigen Substraten und Separation der. Fermentationsbrühe erhaltenen Biomassesuspension mit einem Gehalt an Hefetrockensubstanz von 21,55 Ma.-% und einen Kohlenwasserstoffgehalt von 2,56 Ma.-% wurden in einem Extraktionsgefäß von 500 ml Fassungsvermögen, das mit einer .Vertikalmischeinrichtung ausgestattet ist, über eine Dauer von 5 Stunden mit überkritischem r""\ Kohlendioxid behandelt.

Die Extraktionstemperatur und der Druck betrugen bei einer Durchflußrate von 110 IL.h"¹ 323,15 K und

15

Die extrahierten Bestandteile wurden aus dem Kohlendioxid durch Druckabsenkung auf einen unterkritischen Wert abgetrennt.

Die Biomassesuspension hatte nach der Behandlung einen Kohlenwasserstoffgehalt von 0,12 Ma.-% und einen Gehalt an Hefetrockensubstanz von 22,8 Ma.-%.

-ο'

Beispiel 2

100 g einer Biomasse mit einem Gehalt an Trockenmasse von 33j5 Ma.-%, die" durch Züchtung von Hefe des Stammes Lodderomyces elongisporus auf koKbnwasserstoffhaltigen Substraten und Separation der Fermentationsbrühe entstanden ist, wurden in einem Extraktionsgefäß 7 Stunden mit überkritischem Kohlendioxid behandelt.

Die Sstraktionsteinperatur betrug 328,15 K und der Druck 16 MPa bei einer Durchflußrate des Kohlendioxids von 80 HL ..h"¹·

Die extrahierten Bestandteile wurden aus dem Kohlendioxid durch Druckabsenkung auf einen unterkritischen Wert abgetrennt

Die Analyse der Biomasse ergab in %

vor der Behandlung nach der

Behandlung

Trockensubstanz 33»5 34,9

Kohlenwasserstoffe - 2,7 - 0,14

Claims

Erfindungsanspruch

Verfahren zur Abtrennung unerwünschter Bestandteile aus angetrockneter Bioinasse, die durch Züchtung auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten entsteht, gekennzeichnet dadurch, daß die unge.trocknete Biomasse mit einem Wassergehalt von 55 bis 95 Ma.-% unter überkritischen Bedingungen mit Kohlendioxid bei Temperaturen bis 453j 15 K und Drücken bis 40,53 MPa kontaktiert wird.