DD223057A1

DD223057A1 - Verfahren zur abscheidung von proteinen aus proteinhaltigen abwaessern

Info

Publication number: DD223057A1
Application number: DD25893683A
Authority: DD
Inventors: Manfred Stoyke; Joachim Marienburg; Reinhard Schmidt; Klaus-Dieter Tornow
Original assignee: Univ Berlin Humboldt
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Protein aus Abwaessern der Staerkeindustrie (Kartoffelfruchtwasser) und der Schlacht- und Verarbeitungsbetriebe. Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein kostenguenstiges Verfahren zur Gewinnung des Rohproteins aus diesen Abwaessern zu entwickeln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausflockung und Abscheidung eines moeglichst grossen Anteils der hochwertigen Naehrstoffe der obengenannten Abwaesser zu entwickeln. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der p H-Wert des Abwassers abgesenkt wird, dass durch den Einsatz von kostenguenstigen Flockungsmitteln eine Koagulation des Proteins durchgefuehrt wird, dass eine Abtrennung der physiologisch wertvollen Substanzen unter Anwendung von rohfaserreichen Hilfsmittel erfolgt und dass die Trennung von Feststoff und Ueberstand mit an sich bekannten mechanischen Einrichtungen erfolgt.

Description

Trockensubstanz in %	6,5	18,4
Rohprotein in
g/kg Originalsubstanz	30,5	91,9
g/kg Trockensubstanz	¹ 469	499

Neben Siebbandpressen können auch Dekanter und Separatoren zur Abtrennung eingesetzt werden. Auch ohne Zusatz von Hilfsmitteln ist die Abtrennung der mit Sulfitablaugen bzw. Karnallitlaugen ausgeflockten Eiweißbestandteile mittels Flotationsanlagen möglich. Die technischen und ökonomischen Auswirkungen der Erfindung bestehen im folgenden:

— der industriellen Rückgewinnung von Protein mit einem hohen biologischen Wert ohne zusätzliche landwirtschaftliche Nutzfläche unter Ausnutzung eines Abproduktes und unter Anwendung von Abprodukten als Hilfsmittel

— der Befriedigung des steigenden Proteinbedarfs sowohl in der Landwirtschaft, als auch in der menschlichen Ernährung

— der Ausnutzung von Abprodukten der Industrie '

— der möglichen Nutzung bereits bestehender Technologien zur Gewinnung des Produktes .

Ausführungsbeispiele

1. Beispiel . " , . '

10OmI Kartoffelfruchtwasser (Kfw) werden mit Salz- oder Schwefelsäure bis zum pH-Wert von 4,0 angesäuert und mit Fichtensulfitablauge (1 Vol-%) versetzt. Nach 10min Standzeit wird mit der Laborzentrifuge (5min, 3000U/min) zentrifugiert. Zur Analyse gelangen das eingesetzte Kfw, der Überstand und der abgetrennte Feststoff. - /

Kfw Feststoff Überstand

5,6

14,5 259

2. Beispiel \ ^

1601 Kfw werden mit Salzsäure bis zum pH-Wert von 4,1 angesäuert und mit 1 Vol-% Fichtensulfitablauge versetzt und kurzzeitig gerührt. Nach einer Standzeit von 120min wird mit einem Separator getrennt. Parallel dazu werden 200ml des Gemisches entnommen und zentrifugiert (5 min, 3 000 U/min). Zur Analyse kommen das Kfw, der Feststoff und die flüssige Phase vom Separator, sowie der Überstand vom Zentrifugieren. ·.

. Kfw Feststoff fl. Phase Überstand

Trockensubstanz in % · 5,9' ; ,18,0 . 5,9 4,6

Rohprotein in , ν ' . '

g/kgOriginälsubstanz 31,5 85,0 23,8 15,2

g/kg Trockensubstanz , 534 474 403 330

3. Beispiel

2001 Kfw werden mit Salzsäure bis zum pH-Wert 4,0 angesäuert. Danach wird 0,5Vol.-% Fichtensulfitablauge unter Rühren zugegeben. Nach ca. 20 min erfolgt der Zusatz von 6kg Pulpe, die nach einer vorhergehenden Heißdampfbehandlung einen Trockensübstanzgehalt von 8,6% besitzt. Nach weiteren 60 min erfolgt die Trennung des Gemisches über einen Separator. Zur Analyse gelangen das Kfw, der Feststoff, die flüssige vom Separator und die überstehende Lösung, die nach dem Zentrifugieren des Ausgangsgemisches mit einer Laborzentrifuge (5miri,3000U/min) erhalten wird.

Kfw Feststoff fl. Phase Überstand

Trockensubstanz in % . 6,4' 15,1 5,4 5,0

Rohprotein in .

g/kg Originalsubstanz 37,2 50,9 46,5 44,2

g/kg Trockensubstanz ' 581 -509 ' 465 442 '. ...

4. Beispie!

11001 Kfw werden mit Salzsäure bis zum pH-Wert 4,6 angesäuert. Danach wird 1,0 Vol-% Fichtensulfitablauge unter Rühren zugegeben. Nach ca. 20min erfolgt der Zusatz von 93 kg Strohmehl. Nach weiteren 30min wird das Gemisch über Siebbandpressen abgepreßt. Zur Analyse gelangen das eingesetzte Kfw und Strohmehl sowie der anfallende Feststoff.

Kfw Strohmehl Feststoff

Trockensubstanz in % . 6,0 ' 90,4 32,0 ' ,

Rohprotein in - '

g/kg Originalsubstanz 32,6 34,4 31,0

g/kg Trockensubstanz - 548 . 38,0 ^: 97,0

5. Beispiel -

,10OmI eines Schlachthofabwassers werden mit Salzsäure bis zum pH-Wert 4,5 angesäuert und mit Fichtensulfitablauge (1 Vol-%) versetzt. Nach 1Ömin Standzeit wird mit der Laborzentrifuge (5min, 3000U/min) der Niederschlag abgetrennt. Analysiert : ^v wurden das Abwasser, der Überstand und der Feststoff. - '

, Abwasser Feststoff Überstand

Trockensubstanz in % ' ί 9,8 25,4 4,3

Rohprotein in . · .

g/kg Originalsubstanz 61,Ö 192 14,0 '

g/kg Trockensubstanz 622 756 326

Claims

-1 - zsö a^o ο

Erfindungsansprüche:

1.0. Verfahren zur Abscheidung von Protein aus proteinhaltigen Abwässern, gekennzeichnet dadurch, daß das Abwasser bei der Temperatur belassen wird die der im Prozeß vorliegenden Temperatur (5-3O⁰C) entspricht, daß eine Ansäuerung des proteinhaltigen Abwassers bis zu einem pH-Wert von 3,0 bis 7,5, vorzugsweise 4,0 bis 5,0 erfolgt, daß man zur Koagulation des Proteins Sulfitablaugen und/oder Magnesiumchlorid und/oder Aluminiumsulfat und/oder Eisen-lll-chlorid und/oder Calziumchlorid und/oder Kamallitlauge und/oder Fichtensulfitablauge in einer Menge von 0,01 bis 5 Ma.-% als Flockungsmittel zusetzt, daß man anschließend in Abhängigkeit von der Abtrenntechnologie rohfaserreiche Materialien, wie z. B. Pulpe und/oder Zellulose und/oder Strohmehl, und/oder Stärke in einer Menge.von 0,5 bis 50 Ma.-% einsetzt und daß man die Abtrennung des Proteins mit an sich bekannten mechanischen Einrichtungen wie Siebbandpressen, Dekanter, Separatoren und Flotationsanlagen durchführt. .
1.1. Verfahren nach Punkt 1.O., gekennzeichnet dadurch, daß man die rohfaserreichen Materialien Pulpe und Zellulose sowie Stärke bei einer Temperatur von 50 bis 100⁰C, insbesondere bei 65 bis 80°C thermisch vorbehandelt.
1.2. Verfahren nach Punkt 1.0. und 1.1., gekennzeichnet dadurch, daß die thermische Vorbehandlung der Pulpe, Zellulose und Stärke direkt auf den Siebbandpressen durch beheizbare Walzen erfolgt. ''.
1.3. Verfahren nach Punkt 1.0. bis 1.2., gekennzeichnet dadurch, daß bei Anwendung von Flotationsanlagen ein Zusatz von rohfaserreichen Materialien sowie Stärke nicht erforderlich ist. _,.
1.4. Verfahren nach Punkt 1.0. bis 1.3., gekennzeichnet dadurch, daß der erhaltene Feststoff als Futtermittel verwendet wird.

ι ...

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Proteinen aus Kartoffelfruchtwasser (Stärkeindustrie) und-aus Abwässern der Schlacht-und Verarbeitungsbetriebe.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Kartoffelfruchtwasser ist ein Abprodukt der Stärkeindustrie und fällt in einer Menge an, die der verarbeitenden Kartoffelmenge in etwa entspricht. Bei einem TS-Gehalt von 5-6% werden jährlich große Mengen an hochwertigen Nährstoffen entweder nicht oder mit hohen Kosten verursachenden Verfahren zurückgewonnen. Ca. 40—60% der TS entfallen auf das Rohprotein. Die Gewinnung des Proteins aus Kartoffelfruchtwasser wird seit längerer Zeit intensiv betrieben. Neben der seit langem praktizierten Hitzekoagulation werden in der letzten Zeitzunehmend die Ultrafiltration und die Umkehrosmose in der Praxis angewandt. Während die Hitzekoagulation einen hohen Energieaufwand erfordert, verursachen die Ultrafiltration und die Umkehrosmose hohe technologische Kosten. Alle bisherigen Verfahren sind daher nicht geeignet, ein kostengünstiges eiweißhaltiges Futtermittel zu erzeugen.

Proteinhaltige Abwasser fallen im Schlacht- und Verarbeitungsbetrieb vor allem dann an, wenn große Mengen Blut und das Kochwasser aus der BrühwursthersteHung in das Abwasser gelangen. Die Zusammensetzung des Abwassers ist recht verschieden und abhängig von der Technologie und dem herzustellenden Sortiment des entsprechenden Betriebes. Neben Proteinen sind vor allem noch Fette im Abwasser enthalten.

Die Aufbereitung von Schlachthofabwässern erfolgt nach einer Fettabscheidung im Sedimentationsbecken. In diesem Becken erfolgt das Absetzen der groben Inhaltsstoffe und teilweise eine biologische Aufbereitung des Abwassers. In modernen Schlachtbetrieben werden Flotationsanlagen zur Reinigung eingesetzt. Eine verbesserte Wirkung wird erreicht, wenn Flockungsmittel vorher zugesetzt werden. Anwendung finden derzeit Aluminiumsulfat und Eisen-!ll-chlorid. Eine Verwendung des abgeschiedenen Produktes als Futtermittel wird derzeit nur versuchsweise betrieben und sollte sich in der Zukunft beim Einsatz von Aluminiumsalzen völlig verbieten.'

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Gewinnung des Rohproteins aus Kartoffelfruchtwasser und Abwässern der Schlacht- und Verarbeitungsbetriebe möglichst kostengünstig durchzuführen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausflockung und Abscheidung eines möglichst großen Anteils der hochwertigen Nährstoffe des Kartoffelfruchtwassers und des Abwassers aus Schlacht- und Verarbeitungsbetrieben (im nachfolgenden einheitlich als Abwasser bezeichnet) zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der pH-Wert des Abwassers abgesenkt wird, daß durch Einsatz von kostengünstigen Flockungsmitteln eine Koagulation des Proteins durchgeführt wird und daß eine Abtrennung der physiologisch wertvollsten Substanzenteilweise unter Anwendung von rohfaserreichen Hilfsmitteln ermöglicht wird. Als Flockungsmittel werden Eisen-lll-chlorid und Aluminiumsulfat angewandt, die bereits aus der Behandlung von Abwässern und Trinkwasser bekannt sind. Es ist aber auch möglich, Calziumchlorid oder Magnesiumchlorid zu verwenden. Besonders günstig ist jedoch die Verwendung von Sulfitablauge als Produkt der Papier- und Zellstoffabriken oder die Verwendung von Kamallitlauge als Abprodukt der Speisesalzproduktion. Letzlich möglich und besonders effektiv ist die Verwendung von Fichtensulfitablauge. Zur Durchführung des Verfahrens wird der pH-Wert des Abwassers auf 3,0...7,5 abgesenkt und durch Zugabe von beispielsweise Fichtensulfitablauge wird das gesamte mitTrichloressigsäure ausfällbare Protein abgeschieden. Es entsteht ein feinfiockiger Niederschlag, der nach dem Stand der Technik nur mittels Zentrifugen oder hochleistungsfähigen Düsenseparatoren abgeschieden werden kann. Erfindungsgemäß werden zur Verbesserung der Abtrennung des Niederschlages nach dem Ansäuern und der Zugabe des Flockungsmittels rohfaserreiche Materialien, wie z. B. Pulpe, Zellulose und Strohmehl, oder Stärke zugegeben. Durch teilweise Anlagerung der koagulierten Proteinflocken an den Hilfsstoff wird eine verbesserte Abtrennung des Proteins.erzielt. Durch eine thermische Behandlung insbesondere der Pulpe bzw. der Stärke, bis auf 60...100°C werden die im Sinne der Erfindung geforderten Eigenschaften weiter verbessert.

Die zugesetzte Menge des rohfaserreichen Materials ist abhängig von der zur Verfügung stehenden Abtrenntechnologie bzw. von der Art des herzustellenden Produktes und beträgt zwischen O...5OMa.-%. Werden große Mengen des rohfaserreichen Materials zugegeben, können bereits die zur Abpressung der Pulpe in der Stärkeindustrie eingesetzten Siebbandpressen eingesetzt werden. Bei dieser Technologie entsteht ein rohfaserreiches mit Protein angereichertes Nährmittel, das als wertvolles Futtermittel in der Tierernährung eingesetzt werden kann.