DD296696A5

DD296696A5 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von proteinen und fetten

Info

Publication number: DD296696A5
Application number: DD90343098A
Authority: DD
Inventors: Gianfranco Sambo; Pezzi
Original assignee: Conte S. R. L.,It
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1991-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckgewinnung von Proteinen und Fetten aus Fleischstueckchen und aehnlichem, welches charakterisiert ist durch{Verfahren; Rueckgewinnung; Proteine; Fette; Fleischstuecke}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Proteinen und Fetten aus Fleischabfällen und ähnlichem sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Substanzen organischen, tierischen Ursprungs oder des Abwassers aus der Verarbeitung organischer Substanzen sind bekannt. Eines dieser Verfahren ist in IT-A 1.191.331 beschrieben und sieht vor, die Substanzen mit Natriumbisulfit vorbehandeln, sie mit konzentrierter Schwefelsäure zu aktivieren, anschließend durch Pressen und Filtration die ausgefällten Proteine und nichtemulgierten Fette aus den vorangegangenen Behandlungsphasen zurückzugewinnen, wobei eine wäßrige Fraktion gewonnen wird, die einer scharfen pH-Umkehrung mit Natriumhydroxid unterzogen wird, und anschließend die Proteine mit einer kontinuierlichen Presse oder einer Filterpresse zu koagulieren. Dieses bekannte Verfahren erwies sich als bedeutend innovativ gegenüber dem Stand der Technik, bietet jedoch gleichzeitig Ansatzpunkte für weitere Verbesserungen, und zwar:

- Das gewonnene Proteinnebenprodukt hat einen hohen Satzgehalt, was eine unerwünschte Eigenschaft ist, da das Produkt bei Einsatz als Düngemittel oder Futtermittel zu Schäden führen kann.

- Auch das Abwasser weist einen hohen Salzgehalt auf und ist somit ein mit Schmutzstoffen belastetes Nebenprodukt, und die herkömmlichen Aufbereitungsmöglichkeiten sind für dessen Ableitung nicht ausreichend.

- Das gleiche Abwasser ist mit Sulfaten verunreinigt.

- Es besteht die Gefahr der Luftverschmutzung durch SO₂.

- Das Verfahren erfordert einen hohen Verbrauch an Reaktanten.

- Die Anlage ist sehr kompliziert und teuer und bedarf ausgebildeter Facharbeiter für deren Wartung und Betrieb.

- Schließlich ist die Anlage für eine diskontinuierliche Zuführung von zu behandelnden Substanzen nicht geeignet und kann somit in der Gerbindustrie nicht vorteilhaft angewendet werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden all diese Nachteile durch ein Verfahren zur Rückgewinnung von Proteinen und Fetten aus Fleischabfällen und ähnlichem beseitigt, welches dadurch charakterisiert ist, daß

- das Produkt zerkleinert und mit alkalischem Metabisulfit zur Verhinderung von Fäulnis und zur Oxydation von möglichen Sulfiden behandelt wird;

- das Produkt in einem Speicherbehälter reifen kann;

- der Abbau des Produkts durch Mischen mit konzentrierter Schwefelsäure herbeigeführt wird, wodurch die Abtrennung von Proteinen und Fetten vom Wasser erreicht wird, und das Schwefeldioxid bei Austritt abgesaugt wird;

- die durch Proteine, Fette und Wasser entstandene flüssige Verbindung mit heißem Wasser bei 50-70⁰C verdünnt wird, wobei eine weitere Verflüssigung der Fette erreicht wird, und gleichzeitig die Verbindung mit Kalk neutralisiert wird;

- die neutralisierte Verbindung einem kontinuierlichen Pressen zur Abtrennung der festen Proteine von Wasser und Fetten unterzogen wird und

- die Fette durch Dekantation vom Wasser abgetrennt werden.

Die Anlage zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt

- einen großtechnischen Fleischwolf,

- einen Verteiler von alkalischem Metabisulfit,

- einen Speicher- und Reifungsbehälter für das zu behandelnde Produkt, das bereits zerkleinert und mit alkalischem Metabisulfit gemischt ist,

- einen Reaktor, in dem das Mischen der gereiften Substanz mit konzentrierter Schwefelsäure und anschließend mit heißem Wasser und Kalkmilch erfolgt,

- Absaugvorrichtungen für die Abgase bei Ableitung aus den Reaktionen in dem Reaktor,

- Preßvorrichtungen zum Trennen der aus dem Reaktor austretenden Produkte in eine hauptsächlich aus Eiweiß bestehende Fraktion und in eine Wasser und Fette umfassende Fraktion,

- Trennvorrichtungen für die Abtrennung des Wassers von den Fetten und anderen festen Abprodukten. Die Erfindung wird des weiteren veranschaulicht durch die beigelegten Zeichnungen, von denenFigur 1 das Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt und Figur 2 ein Blockschema des Verfahrens zeigt.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, kann die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in eine Station 1 zum Zerkleinern der zu behandelnden Substanzen, eine Station 2 zur Behandlung dieser Substanzen und in eine Station 3 zum Abtrennen der Fette unterteilt werden.

Station 1 umfaßt speziell einen großtechnischen Fleischwolf 4, der mit einer Beschickungsrutsche 5 für die zu behandelnden Substanzen versehen ist, die von einem Ablaufförderband zugeführt werden, wobei die Austrittsöffnung zu der Beschickungsrutsche 6 einer Mohno-Pumpe 7 führt, in die ebenfalls die Austrittsleitung 8 einer Dosiervorrichtung 9 für Natriummetabisulfit mündet.

Die Pumpe 7 steht mit einem Speicherbehälter 10 in Verbindung, der wiederum mit einer weiteren Mohno-Pumpe 11 verbunden ist, die zwei Reaktoren 12 und 12' in Kaskadenschaltung speist. Diese Reaktoren, die zu der Behandlungsstation 2 gehören, umfassen einen geschlossenen, leicht schrägstehenden zylindrischen Behälter, in dem sich ein Schaufelrad dreht. Der Reaktor 12 ist an der höher gelegenen Eintrittsseite mit einer Beschickungsrutsche 13, in die das Austrittsrohr der Mohno-Pumpe 11 mündet, und an der unten befindlichen Austrittsseite mit einem Rohr 14 zum Absaugen der Abgase versehen. Wie bereits erwähnt, die beiden Reaktoren 12und 12'befinden sich in Kaskadenschaltung, d.h. die Austrittsseite von Reaktor 12 liegt über der höheren Eintrittsseite von Reaktor 12' und ist mit dieser durch ein kurzes vertikales Rohr 15 verbunden. Die Rohre 16 und 17 führen zu dem Reaktor 12' und speisen heißes Wasser bei 50-70⁰C bzw. Kalkmilch aus einem geeigneten Verteiler ein.

Wie später noch besser erläutert werden wird, erfolgt die Zuführung von heißem Wasser und Kalkmilch in den Reaktor 12' zur Einstellung des pH-Wertes der zu behandelnden Stoffe, und zu diesem Zweck ist in dem Reaktor 12' eine pH-Meßsonde vorgesehen {nicht in der Zeichnung dargestellt).

Die Austrittsöffnung von Reaktor 12' ist mit einer kontinuierlichen Presse 19 verbunden, deren Austrittsöffnung für die wäßrige Fraktion mit der Station 3 zum Abtrennen der Fette, insbesondere mit einer Speicherkammer 20 verbunden ist, mit der das Eingangsrohr einer Pumpe 21 kommuniziert, die einen Überlaufabsetzbehälter 22 speist. Dieser ist mit einem Austauscher 23 zum Zirkulieren von Wasser bei 60-80"C versehen und hat drei gesonderte Austrittsöffnungen 24,25,26 für Fette, Abwasser und Calciumsulfat.

Die erfindungsgemäße Anlage arbeitet wie folgt:

Die zu behandelnder) Stoffe, die hauptsächlich aus Fleischstückchen bestehen, d.h. die fadenförmigen Auswüchse, die in den zu gerbenden Häuten vorhanden sind, sowie die Hautschichten, die die gewünschte Dicke überschreiten, werden in den Fleischwolf 4 hineingegeben, der diese zur Erhöhung der Kontaktoberfläche mit den Reaktanten der nachfolgenden Phasen zerkleinert.

Bei Austritt aus dem Fleischwolf 4 wird das zerkleinerte Produkt zusammen mit einer 20%igen Natriummetabisulfitlösung, die auf die an den Fleischstückchen anhaftenden Rückstände reagiert, zu der Mohno-Pumpe 7 gespeist; insbesondere der als Sulfid vorhandene Schwefel wird dabei auf eine höhere Wertigkeit gebracht. Die Behandlung des Produkts mit Natriummetabisulfit kann vor oder während des Zerkleinerns erfolgen.

Die so behandelte Substanz wird zu dem Speicherbehälter 10 weitergeleitet, wo das Natriummetabisulit eine verlangsamende Wirkung auf den oxydativen Prozeß oder die Fäulnis der Substanz ausübt, die die nachfolgenden Behandlungen durchlaufen muß.

Aus dem Speicherbehälter 10 wird die Substanz in den Reaktor 12 weitergeleitet, wo sie mit konzentrierter Schwefelsäure (96-99%) gemischt wird, die zur gleichen Zeit in den Reaktor geleitet wird, um die Proteinmembranen aufzubrechen, die die Fettkörperchen halten.

Aufgrund der durch Natriummetabisulfit zuvor vorgenommenen Veränderung des als Sulfid vorhandenen Schwefels, und zwar Erhöhung der Wertigkeit, gibt es in dieser Phase keine Emission von Schwefelsäure; es werden jedoch alle im Reaktor 12 emittierten Abgase durch die Leitung 14 abgesaugt. So wird im besonderen aus dieser Reaktion SO₂ ausgestoßen, das abgesogen und zu einem (nicht in den Zeichnungen dargestellten) Sprühturm geschickt wird, wo durch eine verdünnte Sodalösung Schwefeldioxid adsorbiert wird. Wenn die Sodalösung durch SO₂ vollständig neutralisiert ist, wird die so verbrauchte Lösung vorteilhaft zur Herstellung der zu dem Verteiler 8 zu sendenden Natriummetabisulfitlösung verwendet. Die so behandelten Fleischstückchen werden dann in den Reaktor 12' geleitet, wo es zum Vermischen mit Kalkmilch und Wasser bei 50-70⁰C kommt, um insgesamt einen pH-Wert von 5-6 zu erreichen und die möglichen Fette mit hohem Schmelzpunkt zu verflüssigen.

Diese Behandlung in Reaktor 12' hat auch die Aufgabe, eine mögliche Schwefelungswirkung durch die Schwefelsäure, die bei der vorangegangenen Behandlung in Reaktor 12 eingesetzt worden ist, zu verhindern.

Das aus Reaktor 12' austretende Produkt von halbflüssiger Konsistenz wird mechanisch in der kontinuierlichen Presse 19 ausgepreßt, in der eine feste Fraktion, die von einer Proteinverbindung mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60-40% gebildet wird und das behandelte Produkt darstellt, und eine flüssige Fraktion, die zu dem Überlaufabsetzbehälter 22 geleitet wird, abgeschieden werden. In dem Überlaufabsetzbehälter 22 kommt es zu einer Erwärmung durch das in dem Erhitzer 23 zirkulierende Wasser und zu einer Trennung in ein hauptsächlich lipides Nebenprodukt, Abwasser und Calciumsulfat. Das lipide Nebenprodukt, das zu 80% a us Fett und zu 20% aus Wasser besteht, kann zur vollständigen Trennung der beiden Verbindungen in eine Klärzentrifuge gegeben werden

Diese Trennung kann aber auch in einer Trennzentrifuge vorgenommen werden, der ein Erhitzer vorgeschaltet ist.

Ausführungsbeispiel

Das nachfolgende Beispiel, das sich auf eine Versuchsanlage mit einem Durchsatz von 1 Tonne/Stunde bezieht, soll die Erfindung besser verdeutlichen.

1 t/h Fleischstückchen aus einer Entfleischmaschine in der Gerbindustrie wurde in den Fleischwolf 4 gegeben. Nach dem Zerkleinern wurden sie zusammen mit 2 kg/h Natriummetabisulfit in 20%iger Lösung der Mohno-Pumpe 7 zugeführt, von dort erfolgte die Weiterleitung in den Speicherbehälter 10, wo eine ca. 2stündige Reifung stattfand. Danach erfolgte die Weiterleitung in den Schraubenreaktor 12, in den auch 0,06t/h Schwefelsäure eingeleitet wurden.

Nach dem Mischen über ca. 150s wurde das Produkt in den Reaktor 12' eingespeist, dem auch 0,02 t/h Kalkmilch und 300l/h Verdünnungswasser bei einer Temperatur von 55*C zugeführt wurden. Das so behandelte, aus dem Reaktor 12' austretende Produkt wurde zu der kontinuierlichen Presse 19 weitergeleitet, aus der ca.

0,4t/h Fleischstückchen und eine wäßrige Fraktion gewonnen wurden, die zu dem Überlaufabsetzbehälter 22 weitergeleitetwurde. Hier wurden 0,1 t/h Fette, 1 t/h Rücklaufwasser und 0,03t/h Calciumsulfat gewonnen.

Das Wasser hatte einen chemischen Sauerstoffbedarf von 4000-6000mg/1 Oj, was zum einen auf anorganische Verbindungen

(Schwefel in verschiedenen Oxydationszuständen) und zum anderen auf organische Stoffe (teilweise zerstörte Proteine)zurückzuführen ist.

Das bei einem pH-Wert von 6 mit Eisenpolysulfat und anschließend mit Kalk bis zu einem pH-Wert von 7-8 behandelte Wasser

war von den meisten anorganischen Schmutzstoffen gereinigt.

Das Abwasser hatte einen chemischen Sauerstoffbedarf von ca. 2000-2500 und war für eine nachfolgende biologische Behandlung geeignet. Es wird anerkannt, daß die Behandlung des Rücklaufwassers mit Eisenpolysulfat durch eine Behandlung der Luftoxydation in Gegenwart eines Katalysators ersetzt werden kann. Diese Behandlung hat sich als wirksam erwiesen, ist jedoch langsamer. Aus dem oben Erwähnten ergibt sich eindeutig, daß das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem herkömmlichen Verfahren aus den folgenden Gründen vorteilhafter ist.

- Das anfallende Proteinnebenprodukt enthält im wesentlichen kein lösliches Salz.

- Auch das Rücklaufwasser enthält im wesentlichen kein Salz.

- Es besteht keine Gefahr der Luftverschmutzung durch SO₂.

- Der Verbrauch an Reaktanten ist merklich eingeschränkt.

- Die Anlage ist leicht und wirtschaftlich gebaut und kann auch von nichtausgebildeten Arbeitern ökonomisch betrieben und gewartet werden. Sie ist für eine diskontinuierliche Beschickung geeignet und kann somit vorteilhaft in der Gerbindustrie eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Proteinen und Fetten aus Fleischstückchen und ähnlichem, gekennzeichnet durch

- Zerkleinern des Produkts und Behandeln mit alkalischem Metabisulfit zur Verhinderung von Fäulnis und zur Oxydation von möglichen Sulfiden,

- Reifen des Produkts in einem Speicherbehälter,

- Abbau des Produkts durch Mischen mit konzentrierter Schwefelsäure und damit Abtrennen von Proteinen und Fetten von dem Wasser und Absaugen des Schwefeldioxids bei Austritt,

- Verdünnen der von Proteinen, Fetten und Wasser gebildeten flüssigen Verbindung mit heißem Wasser von 50-70⁰C und damit weitere Verflüssigung der Fette und gleichzeitig Neutralisierung der Verbindung mit Kalk,

- kontinuierliches Pressen der neutralisierten Verbindung zum Abtrennen der festen Proteine von Wasser und Fetten und

- Abtrennen der Fette von dem Wasser durch Dekantation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt mit Natriummetabisulfit behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwefeldioxid bei Emission aus der Reaktion des zu behandelnden Produkts mit Schwefelsäure eine verdünnte Sodalösung neutralisiert wird und diese Lösung für die Herstellung von Natriummetabisulfit verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt mit einer 20%igen Natriummetabisulfitlösung behandelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Natriummetabisulfit behandelte Produkt mit 96 bis 98%iger Schwefelsäure innig vermischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Fette von dem Wasser durch Dekantation der aus der kontinuierlichen Presse kommenden wäßrigen Fraktion in einem Überlaufabsetzbehälter erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Fette von dem Wasser durch Dekantation der aus der kontinuierlichen Presse kommenden wäßrigen Fraktion in einem Zentrifugalabscheider erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch

- einen großtechnischen Fleischwolf (4),

- einen Verteiler von alkalischem Metabisulfit (8),

- einen Speicher- und Reifungsbehälter (10) für das zu behandelnde Produkt, das bereits zerkleinert und mit alkalischem Metabisulfit gemischt ist,

- einen Reaktor (12,12'), in dem das Mischen der gereiften Substanz mit konzentrierter Schwefelsäure und anschließend mit heißem Wasser und Kalkmilch erfolgt,

- Absaugvorrichtungen (14) für die Abgase bei deren Emission aus den Reaktionen in dem Reaktor,

- Preßvorrichtungen (19) zum Trennen der aus dem Reaktor austretenden Produkte in eine hauptsächlich aus Eiweiß bestehende Fraktion und in eine Wasser und Fette umfassende Fraktion,

- Trennvorrichtungen (22) für die Abtrennung des Wassers von den Fetten und anderen festen Abprodukten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor, in dem das aus dem Speicher-und Reifungsbehälter (10) kommende Produkt mit konzentrierter Schwefelsäure behandelt wird, zweistufig ausgeführt ist, wobei die erste Stufe (12) zum Mischen des Produkts mit Schwefelsäure und die zweite Stufe (12') zum Mischen des Produkts mit Kalk und heißem Wasser vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reaktorstufe (12,12') durch einen im wesentlichen zylindrischen Behälter gebildet wird, dessen Achse in bezug auf die Horizontale leicht geneigt ist und in dessen Inneren ein Schaufelrad untergebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse (19) kontinuierlicher Art ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider durch einen Überlaufabsetzbehälter (22) dargestellt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider durch einen Zentrifugalabscheider dargestellt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß der Überlaufabsetzbehälter (22) in dem Bereich, wo die Abtrennung der Fette stattfindet, mit einem Erhitzer (23) versehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (23) mit Heißwasserspeisung arbeitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Presse (19) und dem Zentrifugalabscheider ein Erhitzer vorgesehen ist.