DK2044845T3 - Fremgangsmåde til bearbejdning af melasse - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til bearbejdning af melasse med fremgangsmådetrinnene: at indstille tørmasseindholdet af melassen, der tilføres til processen, til 10% eller mindre, at isolere en mineralsk reduceret bestanddel ved udtagning afvand ved inddampning, at krystallisere den opkon-centrerede bestanddel, at separere den krystallinske fase, der er udfældet ved krystalliseringen, fra den flydende fase, at vaske den separerede krystallinske fase med en vaskevæske, der udtages fra en vallebehandlingsproces, hvor der først udskilles protein via en membransepareringsproces og derefter laktose via en krystalliseringsproces fra vallen, hvis moderlud leverer melassen og har et tørmasseindhold på mellem 18 og 35%, og indstillingen af tørmasseindholdet sker ved tilsætning afdampe, der opstår i inddampningstrin-net.

Melasse opstår især ved bearbejdning af valle, hvor vallen ved en membranproces først separeres til en proteinberiget retentatbestanddel og en laktose-beriget permeatbestanddel. Fra sidstnævnte separeres der laktose efter inddampning og krystallisering ved hjælp af mekaniske separationsprocesser. Ved denne separering bliver melassen tilbage som uanvendt bestanddel, der ved traditionelle fremgangsmåder bortskaffes.

Ved en fremgangsmåde af den indledningsvist nævnte art (US-A-2 584 158) sker separeringen af mineraler i anion- og kation byttere. Til dette fortyndes melassen, der tilføres til bytteren, med vaskevand, der opstår i en forudgående regenereringscyklus af bytteren, og yderligere tilført vand. I den ikke offentliggjorte EP 1 869 984 A1 beskrives en fremgangsmåde til forarbejdning af valle, hvor protein udtages fra vallen ved ultrafiltrering, og en mineralsk reduceret bestanddel isoleres ved separering af mineraler ved hjælp af elektrodialyse eller en ionbytningsfremgangsmåde. Denne opkon-centreres ved udtagning af vand, og laktose udkrystalliseres. Sidstnævnte separeres og rengøres.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde til bearbejdning af melasse af den indledningsvist nævnte art, ved hjælp af hvilken der kan udvindes værdifulde indholdsstoffer fra melassen.

Formålet opfyldes ifølge opfindelsen ved, at separeringen af mineraler fra melassen sker ved elektrodialyse, og indstillingen af tørmasseindholdet sker ved tilsætning afdampe, der opstår i inddampningstrinnet.

Melassen, der tilføres til processen fra valleforarbejdningen, har et tørmasse-indhold på fra 18 til 35%. Det reducerede mineralindhold i bestanddelen, der er isoleret ved separering af mineraler og er mineralsk reduceret, er fordelagtig til den efterfølgende krystallisering.

Til mineralseparering i teknisk målestok er elektrodialyse velegnet, hvormed 50 til 80%, især 60 til 65%, af mineralerne, der er i melassen, kan separeres. Til denne fremgangsmåde er det fordelagtigt at indstille tørmasseindholdet af melassen, som tilføres til processen, til f.eks. 10%. Dette kan ske ved, at der til melassen, som tilføres til processen, tilsættes dampe, som opstår i efterfølgende fremgangsmådetrin. Derved kan hele processens vandbalance udlignes, således at der ikke skal tilføres yderligere rent vand.

Bestanddelen, der er isoleret ved elektrodialyse og mineralsk reduceret, har f.eks. et tørmasseindhold på 20%. I tørmassen udgør askeindholdet f.eks. 8 til 9%, og indholdet af glukose og mælkesyre udgør 2 til 5%.

Ved opkoncentreringen af den mineralsk reducerede bestanddel, der især sker ved inddampning, forøges tørmasseindholdet, f.eks. til 60 til 70%.

Krystalliseringen af den således opkoncentrerede bestanddel sker fortrinsvis i en krystalliseringsbeholder over et tidstum på f.eks. 25 til 35 timer.

Suspensionen, herunder den udfældede krystallinske fase, kan derefter behandles i overensstemmelse med patentansøgning 06 012 916.0-2114 -"Fremgangsmåde til fremstilling af permeatpulver" - eller i overensstemmelse med det følgende procesforløb:

Suspensionen inklusive den krystallinske fase frigøres i en dekanterings- og vaskevej i flere trin, fortrinsvis to til fire trin, for alle uønskede indholdsstoffer. I den således reducerede bestanddel udgør indholdet af glukose og mælkesyre, der er ufordelagtig for en tørring, i tørmassen f.eks. mindre end 1%, fortrinsvis mindre end 0,2%. Således kan denne reducerede bestanddel effektivt underkastes en tørreproces, hvis slutprodukt er laktosepulver.

Krystalliseringsprocessens flydende fase, der er separeret fra den krystallinske fase, og/eller bestanddelen, der indeholder den separerede glukose og mælkesyre, og/eller bestanddelen, der indeholder de separerede mineraler, videreforarbejdes med særlig fordel til ethanol. Dette er genstand for de afhængige krav 22 til 30.

Et udførelseseksempel af opfindelsen uddybes nærmere ved hjælp af tegningen i den følgende beskrivelse. Her viser:

Fig. 1 et forløbsdiagram over en samlet proces og Fig. 2 detaljer ved en gren af den samlede proces fra fig. 1, som tjener til ethanol-fremstilling. I forløbsdiagrammet i fig. 1 symboliserer en blok 1 tilførslen af melasse til den samlede proces på indgangssiden, hvor denne melasse opstår i slutningen af en laktoseproces, hvor der først udtages en proteinberiget retentatbestanddel fra vallen, og laktose separeres fra den resterende laktoseholdige permeat-bestanddel ved inddampning og krystallisering. I et i fremgangsmådeforløbet følgende trin 2 standardiseres den i 1 tilførte melasse, som kan have et tør-masseindhold på ca. 25%, ved fortynding til et tørmasseindhold på 10% eller mindre. Som fortyndingsmiddel til denne reduktion af tørmasseindholdet anvendes dampe og/eller et permeat fra omvendt osmose, som opstår i efterfølgende procestrin, der endnu ikke er beskrevet.

Den således standardiserede melasses pH-værdi kan indstilles til en pH-værdi på mellem 2 og 6 ved tilsætning af hjælpestoffer, f.eks. saltsyre, og i et trin 3, der følger efter trin 2, kan en væsentlig andel af mineralerne, f.eks. 60 til 65%, som er indeholdt i den standardiserede melasse, separeres fra den eventuelt indstillede melasse ved elektrodialyse. Det tilrådes, at der foran elektrodialysen kobles en mekanisk rensning, fortrinsvis en separator eller en mi krofiltrering, for at holde partikler tilbage, som kan påvirke elektrodialysens funktion negativt. Den efter elektrodialysen resterende, mineralsk reducerede bestanddel, hvis tørmasseindhold f.eks. udgør ca. 20%, inddampes i et ind-dampningstrin 4, der følger efter elektrodialysetrinnet 3, til en koncentration på f.eks. 65% tørmasse og krystalliseres derefter i en krystalliseringsbeholder 5 i løbet af f.eks. 25 til 35 timer. I dekanterings- og vaskevejen i flere trin (trin 6, 7 og 8), der er efterkoblet krystalliseringsbeholderen 5, frasepareres det til tørringen uønskede indhold af mineraler, proteiner, glukose og mælkesyre i vidt omfang. Den reducerede bestanddel fra dekanteren 8, hvis indhold af uønskede indholdsstoffer f.eks. er mindre end 1%, fortrinsvis mindre end 0,5%, tørres i et tørringstrin 9, der er efterkoblet dekanteren 8, hvorved der opstår laktosepulver som slutprodukt, der kan mellemlagres i en silo 10 og kan synke ved en udgang 11 af siloen 10.

Processerne skal fortrinsvis udformes på en sådan måde, at permeatpulver eller det mere værdifulde laktosepulver kan fremstilles afhængigt af markedet. Til dette kan blandingen, der blev opnået i vaskeblandetrinnet 7, helt eller delvist tørres efter en pH-værdi-indstilling til 6 eller højere i en sprøjtetørrer 12, hvorved der opstår et permeatpulver, som kan mellemlagres i en silo 13 og kan synke ved en udgang 14 af siloen 13.

Dampene, der opstår i inddampningstrinnene 4 og 7a, føres tilbage til fortyndingstrinnet 2, elektrodialysetrinnet 3 og dekantertrinnene 6 og 8. På den måde kan processen, der forløber i trinnene 1 til 8, udføres uden yderligere tilførsel af rent vand.

Den i elektrodialysetrinnet 3 ved udvinding af den mineralsk reducerede bestanddel tilbageværende bestanddel opkoncentreres i et trin 15 ved omvendt osmose, og det opkoncentrerede retentat tilføres til en ethanoludvindingspro-ces. Permeatet fra trin 15 føres til udligning af hele processen tilbage til fortyndingstrinnet 2, elektrodialysetrinnet 3 og dekantertrinnene 6 og 8.

Til ethanoludvindingsprocessen tilføres endvidere den andel af den flydende fase, der ikke er brugt til vaskeblandetrinnet 7, fra dekanteren 6. Denne andel udgør 70 til 90%, især 85%, og fører især amorf laktose og galaktose ud af processen, der forløber i trinnene 1 til 8.

Endvidere tilføres den i dekanteren 8 fraseparerede flydende fase til ethanoludvindingsprocessen. Sammenfatningen af de tre delstrømme fra elektrodialysetrinnet 3, dekantertrinnet 6 og dekantertrinnet 8 til en samlet strøm, som anvendes til ethanoludvindingen, er vist i fig. 1 ved hjælp af blokkene 16 og 17.

Ifølge fig. 2 tilføres den samlede strøm, som opstår i blok 17, som kan være en beholder, til en opvarmningsindretning 18, i hvilken der sker en opvarmning til f.eks. 85° med henblik på at dræbe bakterier. I en fermenteringsbeholder 19, der er efterkoblet opvarmningsindretningen 18, tilsættes der gær fra en dyrkningsbeholder 20, og fermenteringen udføres ved en fermenteringstemperatur i området fra 25 til 35° C. Der anvendes fortrinsvis gær af arten Kluyveromyces. Indstillingen af en egnet pH-værdi, f.eks. fra 4 til 6, sker ved tilførsel af lud eller syre fra en modtagerbeholder 21. Den CO2, der opstår ved fermenteringen, kan opsamles i et CCVkondenseringsanlæg 22.

Efter afsluttet fermentering separeres det fermenterede substrat til et gærkoncentrat og et gærfrit fermentat i en separator 23. Fra sidstnævnte genereres der i et trin 24 råalkohol ved destillation, rektificering. Denne alkohol på op til 96% afvandes i et efterkoblet dehydreringstrin 25 f.eks. til en renhed på mindst 99,8 %, hvorved der opnås salgbart ethanol. Gærkoncentratet, der blev frasepareret i separatoren 23, får i en vaskeindretning 26 tilsat vand og opkoncentreres derefter i en anden separator 27. Den i separatoren 27 fraseparerede klare fase iblandes fermentatet fra separatoren 23, der tilføres til trinnet 24, for at genudvinde indeholdt restalkohol. Gærkoncentratet, der frasepareres i dyseseparatoren 27, føres op til 50% tilbage til fermenteringsbeholderen 19. Det ikke tilbageførte gærkoncentrat udtages som fodergær. Den mask, der opstår ved destillation/rektifisering i trin 24, udtages og kan ved inddampning opkoncentreres til 20 til 30% tørmasse til videre anvendelse. I fig. 1 er der eksempelvis angivet årsmængder til en procesføring i industriel målestok. Derefter udvindes der gående ud fra en årlig tilførsel på 29.986 t melasse årligt 6.000 t laktosepulver, alternativt 9.000 t permeatpulver og 9.300 m3 ethanol.

Claims (15)

1. Fremgangsmåde til bearbejdning af melasse, der udtages fra en vallebehandlingsproces, hvor der først udskilles protein via en membransepareringsproces og derefter laktose via en krystalliseringsproces fra vallen, hvis moderlud leverer melassen og har et tørmasseindhold på mellem 18 og 35%, med de følgende fremgangsmådetrin: at indstille tørmasseindholdet af melassen, der tilføres til processen, til 10% eller mindre, at isolere en mineralsk reduceret bestanddel ved separering af mineraler fra melassen, at opkoncentrere den mineralsk reducerede bestanddel ved udtagning af vand ved inddampning, at krystallisere den opkoncentrerede bestanddel, at separere den krystallinske fase, der er udfældet ved krystalliseringen, fra den flydende fase, at vaske den separerede krystallinske fase med en vaskevæske, kendetegnet ved, at separeringen af mineraler fra melassen sker ved elek-trodialyse, og indstillingen af tørmasseindholdet sker ved tilsætning af dampe, der opstår i inddampningstrinnet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at krystalliseringen sker i en krystalliseringsbeholder.

3. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 2, kendetegnet ved, at separeringen af den krystallinske fase sker i en dekanter.

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at vaskevæsken udtages fra den flydende fase af krystalliseringsprocessen.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den udtagede flydende fase opkoncentreres til dannelse af vaskevæsken.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at opkoncentreringen af den udtagede flydende fase sker ved inddampning.

7. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at den op-koncentrerede bestanddel har et tørmasseindhold på mellem 60 og 70%.

8. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at mellem 60 og 65% af de mineraler, der er indeholdt i den tilførte melasse, frasepareres ved separeringen.

9. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at krystalliseringen udføres over et tidsrum på 25 til 35 timer.

10. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 9, kendetegnet ved, at pH-værdien indstilles til mindre end 6,0 til isolering af den mineralsk reducerede bestanddel.

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 10, kendetegnet ved, at en bestanddel, hvor glukose og mælkesyre er reduceret, udvindes af den vaskede krystallinske fase ved separering.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at separeringen sker i en dekanter.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at bestanddelen, hvor glukose og mælkesyre er reduceret, tørres.

14. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 10, kendetegnet ved, at den vaskede krystallinske fase sprøjtetørres.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendetegnet ved, at den vaskede krystallinske fases pH-værdi indstilles til 6 eller højere.