EP0870009A1 - Continuous process for producing tartaric acid and fodder yeast - Google Patents

Continuous process for producing tartaric acid and fodder yeast

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EP0870009A1
EP0870009A1 EP95931362A EP95931362A EP0870009A1 EP 0870009 A1 EP0870009 A1 EP 0870009A1 EP 95931362 A EP95931362 A EP 95931362A EP 95931362 A EP95931362 A EP 95931362A EP 0870009 A1 EP0870009 A1 EP 0870009A1
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EP
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tartaric acid
suspension
column
yeast
wine
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Withdrawn
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EP95931362A
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German (de)
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Inventor
Zsuzsanna Dr. Balazs
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0870009A1 publication Critical patent/EP0870009A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12F—RECOVERY OF BY-PRODUCTS OF FERMENTED SOLUTIONS; DENATURED ALCOHOL; PREPARATION THEREOF
    • C12F3/00—Recovery of by-products
    • C12F3/06—Recovery of by-products from beer and wine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/47—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by solid-liquid treatment; by chemisorption

Definitions

  • the invention relates to a continuous process for the simultaneous production of tartaric acid and feed yeast, in particular from wine carriers.
  • the subject of the invention is the semi-continuous or continuous process for the simultaneous processing of wine layers into tartaric acid and fodder yeast using a quasi-fluidized or fluidized cation exchanger.
  • the wine carrier is a by-product of the wine industry. It mainly contains yeast and salts of tartaric acid (potassium or sodium bitartrate and calcium tartar), which are difficult to dissolve in the young wine after fermentation. After fermentation, the wine carrier separates from the young wine and settles on the bottom of the barrels or containers as sediment. The further processed (e.g. pressed) form of this sediment - the so-called Gsläger press cake - is also referred to as a wine carrier in the context of this invention.
  • the sparingly water-soluble tartaric acid salts are dissolved with acid or alkali and the tartrations from the solution - after separation of the solid components - in the form of Calcium tartrate is deposited, whereupon the tartaric acid is obtained by decomposing the calcium tartrate with sulfuric acid by crystallization.
  • the protein-containing yeast is damaged, which is why it cannot be obtained as a valuable substance.
  • the disadvantage of this process lies in the large amounts of waste that is difficult to process, ie difficult to dispose of, and pollutes the environment.
  • an aqueous suspension containing 2-3% tartaric acid salts is prepared from thermally treated wine press cake and a maximum of 10% tartaric acid solution is prepared therefrom by direct cation exchange, from which the tartaric acid is crystallized.
  • the process is not continuous, much energy is required to evaporate the thin tartaric acid solution obtained, and the amount of contaminating substances increases sharply.
  • the wine carrier Before being processed, the wine carrier must be heated to 17 ° C., as a result of which the protein-containing ingredients, in particular yeast, are destroyed and lost for possible extraction from the feed material.
  • the potassium or sodium hydrogen tartarate is dissolved in water.
  • a strong cation is used to decompose it. exchanger used. Since the potassium and sodium hydrogen tartarates are only slightly soluble in water, the process for improving the solubility is carried out at elevated temperature and aqueous solution is passed through the cation exchanger in several cycles. In this way the tartaric acid content of the solution obtained from the column is increased. The process is energy-intensive due to the high temperatures, the yeast is damaged and the tartaric acid can only be obtained with great loss.
  • the gelatin press cake is dried, finely ground, the yeast fat is obtained by extraction with organic solvents, the solvent is distilled off, and the tartaric acid is obtained by acid treatment of the residue.
  • organic solvents introduces impurities and, in the course of the distilling off, the protein-containing substances are damaged.
  • the disadvantage of the known methods lies primarily in the fact that a complex refurbishment of the wine carrier - in the course of which both the tartaric acid and the yeast can be obtained without damaging them at the same time and with low efficiency - is not possible. In most cases, the protein-containing, nutritious dry matter content of the yeast falls as environmentally sloping waste.
  • the object of the present invention is therefore to create a method which eliminates the above difficulties and the disadvantages of the known methods.
  • the process should enable minimal energy and chemical consumption to be obtained from naturally occurring, untreated wine layers - already in the first processing phase - to obtain tartaric acid of relatively high purity and at the same time good quality yeast suitable for feeding purposes, which results in the emission of polluting substances is reduced to a minimum.
  • the invention provides that the thin wine carrier suspended in plenty of water is passed through a quasi-fluidized or fluidized cation exchange column, thereby obtaining a thin yeast suspension containing free tartaric acid.
  • the tartaric and yeast-containing solution obtained in this gentle way enables the insoluble tartaric acid salts to be separated from the now undamaged yeast cells.
  • the use of the cat ion exchanger in the fluidized state prevents the possibility of a malfunction due to blockage and thereby enables continuous operation.
  • Fluidization is a known method in which a fluid in a column is at a rate higher than the sedimentation rate of the solid parts within the fluid, i.e. than the so-called limit speed is made to flow, and thereby these solid parts are kept in a floating state.
  • Quasi-fluidization is a process which essentially consists of causing the fluid to flow with periodically changed speeds, first at a higher or at a slightly lower speed than the aforementioned - and thereby also the solid particles located in the column be kept in a suspended state.
  • the value of the limit speed depends in any case on the concentration and viscosity of the specific fluid (in the case of the present invention, this is the aqueous gel suspension) and (among other things) on the concentration of the solid fraction (in the case of the present invention, this is the ion exchange resin) . Above the limit speed there is an interval within which the flow speed to be used can be selected.
  • This interval can be determined experimentally in any specific case and depends, among other things, on the geometry of the column used and the amount of resin contained therein.
  • the invention thus relates to a preferably continuous process for the simultaneous processing of wine layers into tartaric acid and feed yeast using Katlonenaus x auscherharze ⁇ . which is characterized in that
  • the aqueous suspension produced from naturally occurring untreated wing bearings is passed in ascending order through a column containing a cation exchanger with such an average flow rate that a lower or higher flow rate than the limit speed is generated alternating periodically , so that the ion exchange resin is in a quasi-fluidized state, whereupon the suspension obtained, containing tartaric acid and yeast, is optionally passed into an intermediate tank, from which part of the suspension is optionally recirculated to the lower inlet of the cation exchange column, whereupon the suspension If necessary, it is processed by centrifugation and / or through an anion exchanger, evaporation, crystallization and precipitation in the form of calcium tartrate and tartaric acid and a yeast-containing solid (feed yeast) are obtained therefrom.
  • the use of the quasi-fluidized or fluidized cation exchanger makes it possible for the wine carrier suspension containing solids to be passed through the column without the aqueous slurry blocking the column.
  • the cation exchanger which converts the potassium, calcium and sodium tartrate into free tartaric acid, is regenerated in a conventional manner, depending on the pH of the suspension obtained. In continuous operation, the feed is continued by changing from one column to another cation exchange column.
  • the suspension containing tartaric acid and yeast is continuously processed from the intermediate container. Further processing can advantageously be carried out by feeding the suspension to a centrifuge (instead of a centrifuge, a filter press or any device that is suitable for separating solid and liquid can also be used) and that obtained from the centrifuge Liquid freed from yeast is either thickened and the tartaric acid is crystallized out, or else it is fed to an anion exchange column from which, after saturation, the tartaric acid is eluted with a stronger acid than the tartaric acid and the tartaric acid is precipitated from the relatively concentrated solution obtained in this way is carried out (this step can be carried out by using two or more anion exchangers).
  • the method according to the invention thus makes it possible both to obtain the entire tartaric acid content of the wine storage and at the same time to obtain the yeast which is freed from tartaric acid in this way and is undamaged in the course of the method in a form suitable for feeding purposes.
  • the method can be implemented with minimal energy expenditure and without environmentally harmful emissions.
  • Example 1 The process according to the invention is illustrated in more detail with the aid of the examples below.
  • Example 1 The process according to the invention is illustrated in more detail with the aid of the examples below.
  • the suspension obtained from the column is measured.
  • the suspension is fed to the centrifuge from this intermediate container and separated into the solid (yeast) and liquid parts. The one obtained from the centrifuge
  • Example 1 The procedure according to Example 1 is followed with the difference that that of the centrifuge liquid phase obtained is fed on a column filled with Varion anion exchange resin and then, after saturation of the column, the tartaric acid is eluted from the column with mineral acid and is obtained by crystallization (37.8 kg, 80% yield).
  • Example 2 The procedure according to Example 1 is followed with the difference that the suspension is fed from the intermediate container to a column which contains a Varion anion exchange resin in a fluidized state. As soon as the suspension obtained from the column reaches pH 3.2, the column is changed. The solid parts are filtered off from the suspension obtained from the column through a press filter. A yeast-containing solid of 109 kg is obtained (91% yield). The tartaric acid is eluted from the column with mineral acid, and the tartaric acid obtained in this way is crystallized (31.5 kg, 67% yield).

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Abstract

The disclosure pertains to a continuous process for the simultaneous treatment of wine sediments to produce tartaric acid and fodder yeast with the aid of cationic exchange resins. The process involves passing an aqueous suspension made from a natural untreated wine sediment through a column containing a fluidised or quasi-fluidised cation exchanger and extracting the tartaric acid and fodder yeast from the suspension thus obtained.

Description

KONTINUIERLICHES VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WEINSÄURE UND FUTTERHEFE CONTINUOUS PROCESS FOR PRODUCING TARTIC ACID AND FEED YEAST
Gegenstand der Erfindung ist ein kontinu¬ ierliches Verfahren zur gleichzeitigen Herstel¬ lung von Weinsäure und Futterhefe, insbesondere aus Weingeläger.The invention relates to a continuous process for the simultaneous production of tartaric acid and feed yeast, in particular from wine carriers.
Im spezielleren ist der Gegenstand der Erfindung das halbkontinuierliche oder kontinu¬ ierliche Verfahen zu gleichzeitigen Verarbei¬ tung von Weingeläger zu Weinsäure und Futterhe¬ fe unter Anwendung eines quasi-fluidisierten oder fluidisierten Kationenaustauschers.More particularly, the subject of the invention is the semi-continuous or continuous process for the simultaneous processing of wine layers into tartaric acid and fodder yeast using a quasi-fluidized or fluidized cation exchanger.
Das Weingeläger ist ein Nebenprodukt der Weinwirtschaft. Es enthält hauptsächlich Hefe und in dem nach der Gärung entstandenen Jungwein schwer lösliche Salze der Weinsäure (Kalium- bzw. Natriumbitartrat sowie Calzium- tartarat). Das Weingeläger scheidet sich nach der Gärung aus dem Jungwein aus und setzt sich am Boden der Fässer oder Behälter als Sediment ab. Die weiterverarbeitete (z.B. gepresste) Form dieses Sedimentes - der sog. Gslägerpresskuchen - wird im Rahmen dieser Erfindung ebenfalls als Weingeläger bezeichnet.The wine carrier is a by-product of the wine industry. It mainly contains yeast and salts of tartaric acid (potassium or sodium bitartrate and calcium tartar), which are difficult to dissolve in the young wine after fermentation. After fermentation, the wine carrier separates from the young wine and settles on the bottom of the barrels or containers as sediment. The further processed (e.g. pressed) form of this sediment - the so-called Gsläger press cake - is also referred to as a wine carrier in the context of this invention.
Gemäss der einfachsten, bekanntesten Art der Gewinnung von Weinsäure aus Nebenpro¬ dukten der Weinwirtschaft, insbesondere Weinge¬ läger, werden die schwer wasserlöslichen Weinsäuresalze mit Säure oder Lauge aufgelöst und die Tartrationen aus der Lösung - nach Ab¬ trennung der festen Anteile - in Form von Calciumtartrat abgeschieden, worauf die Wein¬ säure nach Zersetzung des Calciumtartrats mit Schwefelsäure durch Kristallisieren gewonnen wird. Im Zuge dieses Auflösungsvorganges mit Säure oder Lauge wird die eiweisshaltige Hefe beschädigt, weshalb sie nicht als Wertstoff gewonnen werden kann. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in dem in grossen Mengen anfallenden, schwer zu verarbeitenden, d.h. schwer entsorgbaren, umweltverunreinigenden Abfall.In accordance with the simplest, best-known way of obtaining tartaric acid from by-products of the wine industry, in particular wine storage, the sparingly water-soluble tartaric acid salts are dissolved with acid or alkali and the tartrations from the solution - after separation of the solid components - in the form of Calcium tartrate is deposited, whereupon the tartaric acid is obtained by decomposing the calcium tartrate with sulfuric acid by crystallization. In the course of this dissolving process with acid or alkali, the protein-containing yeast is damaged, which is why it cannot be obtained as a valuable substance. The disadvantage of this process lies in the large amounts of waste that is difficult to process, ie difficult to dispose of, and pollutes the environment.
Nach der Methode der Patentschrift FR 1 422 108 wird aus thermisch behandeltem Weingelägerpresskuchen eine 2-3 % Weinsäuresalze beinhaltende wässrige Suspension bereitet und daraus durch unmittelbaren Kationenaustausch eine höchstens 10 «-ige Weinsäurelösung herge¬ stellt, aus der die Weinsäure auskristallisiert wird. Das Verfahren ist nicht kontinuierlich, für das Eindampfen der erhaltenen dünnen Weinsäurelösung wird viel Energie benötigt, und die Menge der verunreinigenden Stoffe steigt stark an. Das Weingeläger muss vor seiner Verarbeitung au 17 C erhitzt werden, wodurch die eiweisshaltigen Inhaltstoffe, insbesondere Hefe, zerstört werden und für eine eventuelle Gewinnung aus dem Einsatzmaterial verloren ge¬ hen.According to the method of patent FR 1 422 108, an aqueous suspension containing 2-3% tartaric acid salts is prepared from thermally treated wine press cake and a maximum of 10% tartaric acid solution is prepared therefrom by direct cation exchange, from which the tartaric acid is crystallized. The process is not continuous, much energy is required to evaporate the thin tartaric acid solution obtained, and the amount of contaminating substances increases sharply. Before being processed, the wine carrier must be heated to 17 ° C., as a result of which the protein-containing ingredients, in particular yeast, are destroyed and lost for possible extraction from the feed material.
Im Verfahren gemäss der Patentschrift HU 160 171 erfolgt die Auflösung des Kalium¬ bzw. Natriumhydrogentartarates in Wasser, für ihre Zersetzung wird ein starker Kationen- austauscher verwendet. Da die Kalium- und Natriumhydrogentartarate in Wasser nur in ge¬ ringem Ausmass löslich sind, wird das Verfahren zur Verbesserung der Löslichkeit bei erhöhter Temperatur durchgeführt und wässrige Lösung wird in mehreren Zyklen durch den Kationenaus¬ tauscher geführt. Auf dieser Weise wird der Weinsäuregehalt der von der Säule gewonnenen Lösung erhöht. Das Verfahren ist wegen der hohen Temperaturen energieintensiv, die Hefe wird beschädigt und die Weinsäure kann nur mit grossem Verlust gewonnen werden.In the process according to patent specification HU 160 171, the potassium or sodium hydrogen tartarate is dissolved in water. A strong cation is used to decompose it. exchanger used. Since the potassium and sodium hydrogen tartarates are only slightly soluble in water, the process for improving the solubility is carried out at elevated temperature and aqueous solution is passed through the cation exchanger in several cycles. In this way the tartaric acid content of the solution obtained from the column is increased. The process is energy-intensive due to the high temperatures, the yeast is damaged and the tartaric acid can only be obtained with great loss.
Nach dem Verfahren der Patentschrift HU 157 933 wird der Gelägerpresskuchen getrock¬ net, fein gemahlen, das Hefefett wird durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln gewonnen, das Lösungsmittel wird abdestilliert, und durch Säurebehandlung des Rückstandes wird die Weinsäure gewonnen. .Durch die Anwen¬ dung organischer Lösungsmittel werden Verunrei¬ nigungen eingebracht, und im Zuge des Abdestil- lierens werden die eiweisshaltigen Stoffe beschädigt .According to the method of patent specification HU 157 933, the gelatin press cake is dried, finely ground, the yeast fat is obtained by extraction with organic solvents, the solvent is distilled off, and the tartaric acid is obtained by acid treatment of the residue. The use of organic solvents introduces impurities and, in the course of the distilling off, the protein-containing substances are damaged.
Der Nachteil der bekannten Verfahren liegt vor allem darin, dass eine komplexe Aufarbeitung des Weingelägers - in deren Verlauf sowohl die Weinsäure als auch die Hefe ohne deren Beschädigung gleichzeitig und mit günstigem Wirkungsgrad gewonnen werden können - nicht möglich ist. In den meisten Fällen fällt der eiweisshältige , nahrhafte Trockenstoffanteil der Hefe als umweltverunrei- nigender Abfall an.The disadvantage of the known methods lies primarily in the fact that a complex refurbishment of the wine carrier - in the course of which both the tartaric acid and the yeast can be obtained without damaging them at the same time and with low efficiency - is not possible. In most cases, the protein-containing, nutritious dry matter content of the yeast falls as environmentally sloping waste.
Die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ergeben sich aus jenen - bisher komplex nicht gelösten Verfahrensschwierigkeiten, dass die Wein¬ säuresalze in Wasser nur in sehr geringem Ausmass löslich sind. Werden hingegen diese Salze durch Lauge oder Säure aufgelöst, dann werden die Hefeeiweisse beschädigt. Werden die Weinsäuresalze durch Ionenaustauscher aufgelöst, wird nur eine sehr dünne Lösuny erhalten, und das Verfahren ist nur diskonti¬ nuierlich durchführbar, da die Hefezellen und Weinsäuresalze beinhaltende wässrige Suspension des naturbelassenen Gelägers nicht unmittelbar durch eine Ionenaustauschersäule geführt werden kann, weil sie diese verstopft.The disadvantages of the processes known from the prior art result from those process difficulties which have hitherto not been solved in a complex manner, that the tartaric acid salts are only soluble to a very small extent in water. However, if these salts are dissolved by lye or acid, the yeast proteins are damaged. If the tartaric acid salts are dissolved by ion exchangers, only a very thin solution is obtained, and the process can only be carried out batchwise, since the aqueous suspension of the natural carrier containing yeast cells and tartaric acid salts cannot be passed directly through an ion exchange column because it clogs them.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, welches die obigen Schwierigkeiten und die Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt. Das Verfahren soll unter minimalem Energieaufwand und Chemi¬ kalienverbrauch ermöglichen, aus natürlich an¬ fallendem, unbehandeltem Weingeläger - schon in der ersten Aufarbeitungsphase - Weinsaure von relativ hohem Reinheitsgrad und gleichzeitig für Fütterungszwecke geeignete Hefe guter Qualität zu erhalten, wodurch die Emission von umweltverunreinigenden Stoffen auf ein Minimum verringert wird.The object of the present invention is therefore to create a method which eliminates the above difficulties and the disadvantages of the known methods. The process should enable minimal energy and chemical consumption to be obtained from naturally occurring, untreated wine layers - already in the first processing phase - to obtain tartaric acid of relatively high purity and at the same time good quality yeast suitable for feeding purposes, which results in the emission of polluting substances is reduced to a minimum.
Die Erfindung sieht vor, dass das in viel Wasser suspendierte dünne Weingeläger durch eine quasi-fluidisierte oder fluidisierte Kationenaustauschersäule geführt wird und dadurch eine freie Weinsäure enthaltende dünne Hefesuspension gewonnen wird. Die auf diese schonende Weise erhaltene weinsäure- und hefehaltige Lösung ermöglicht die Trennung der unlöslichen Weinsäuresalze von den nunmehr unbeschädigten Hefezellen. Durch die Anwendung des in fluidisiertem Zustand befindlichen KatIonenaustauschers wird die Möglichkeit einer Betriebsstörung durch Verstopfung verhin¬ dert und dadurch ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht .The invention provides that the thin wine carrier suspended in plenty of water is passed through a quasi-fluidized or fluidized cation exchange column, thereby obtaining a thin yeast suspension containing free tartaric acid. The tartaric and yeast-containing solution obtained in this gentle way enables the insoluble tartaric acid salts to be separated from the now undamaged yeast cells. The use of the cat ion exchanger in the fluidized state prevents the possibility of a malfunction due to blockage and thereby enables continuous operation.
Die Fluidisation ist ein bekanntes Verfah¬ ren, bei dem ein Fluidum in einer Säule mit einer Geschwindigkeit, die höher liegt, als die Sedimentationsgeschwindigkeit der festen Teile innerhalb des Fluids, d.h. als die sogenannte Grenzgeschwindigkeit, zu Strömen gebracht wird, und dadurch werden diese festen Teile in einem Schwebezustand gehalten. Die Quasi-Fluidisation ist ein Verfahren, das im wesentlichen darin besteht, dass das Fluidum mit periodisch geänderten Geschwindigkeiten zunächst mit einer höheren bzw. mit einer etwas niedrigeren Geschwindigkeit als die vorgenannte - zum Strömen gebracht wird und dadurch die in der Säule befindlichen festen Teilchen ebenfalls in einem Schwebezustand ge¬ halten werden .Fluidization is a known method in which a fluid in a column is at a rate higher than the sedimentation rate of the solid parts within the fluid, i.e. than the so-called limit speed is made to flow, and thereby these solid parts are kept in a floating state. Quasi-fluidization is a process which essentially consists of causing the fluid to flow with periodically changed speeds, first at a higher or at a slightly lower speed than the aforementioned - and thereby also the solid particles located in the column be kept in a suspended state.
Der Wert der Grenzgeschwindigkeit hangt in jedem Fall von der Konzentration un Viskosi¬ tät des konkreten Fluidums (im Falle der vorliegenden Erfindung ist dies die wässrige Gelägersuspension) sowie (unter anderem) von der Konzentration des festen Anteiles (im Falle der vorliegenden Erfindung ist dieser das Ionenaus¬ tauscherharz) ab. Oberhalb der Grenzgeschwin¬ digkeit steht ein Intervall zur Verfügung, innerhalb dessen die anzuwendende Strömungsge¬ schwindigkeit gewählt werden kann.The value of the limit speed depends in any case on the concentration and viscosity of the specific fluid (in the case of the present invention, this is the aqueous gel suspension) and (among other things) on the concentration of the solid fraction (in the case of the present invention, this is the ion exchange resin) . Above the limit speed there is an interval within which the flow speed to be used can be selected.
Dieses Intervall kann in jedem konkreten Fall experimentell bestimmt werden und hängt unter anderem von der Geometrie der angewende¬ ten Säule und der Menge des darin befindlichen Harzes ab .This interval can be determined experimentally in any specific case and depends, among other things, on the geometry of the column used and the amount of resin contained therein.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein vorzugsweise kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Aufarbeitung von Weingeläger zu Weinsäure und Futterhefe unter Einsatz von Katlonenaus x auscherharzeπ . das dadurch gekennzeichnet ist, dassThe invention thus relates to a preferably continuous process for the simultaneous processing of wine layers into tartaric acid and feed yeast using Katlonenaus x auscherharzeπ. which is characterized in that
A) eine aus natürlich anfallendem, unbe- handeltem Weingeläger hergestellte wässrige Suspension aufsteigend durch eine einen Katio- nenaustauscher enthaltende Säule mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit geführt wird, dass sich das Ionenaustauscherharz in fluidisiertem Zustand befindet, worauf die gewonnene, freie Weinsäure und Hefe enthalten¬ de Suspension gegebenenfalls in einen Zwischen¬ behälter geleitet wird, von wo gegebenenfalls ein Teil der Suspension zum unteren Einlass der Kationenaustauschersäule rezirkuliert wird, oderA) an aqueous suspension produced from naturally occurring, untreated wine carrier is passed ascending through a column containing a cation exchanger at such a flow rate that the ion exchange resin is in a fluidized state, whereupon the obtained free tartaric acid and yeast are contained Suspension is optionally passed into an intermediate container, from where part of the suspension to the lower inlet of the Cation exchange column is recirculated, or
B) die aus natürlich anfallendem unbehan- deltem Wingeläger hergestellte wässrige Suspen¬ sion aufsteigend durch eine einen Kationenaus¬ tauscher enthaltende Säule mit einer solchen durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit ge¬ führt wird, dass eine niedrigere bzw. höhere Stromungsgeschwindigkeit als die Grenzgeschwin¬ digkeit periodisch wechselnd erzeugt wird, so dass sich das Ionenaustauscherharz in einem quasi- fluidisierten Zustand befindet, worauf die gewonnene, Weinsäure und Hefe enthaltende Suspension gegebenenfalls in einen Zwiachenbehälter geleitet wird, von wo gegebenenfalls ein Teil der Suspension zum unteren Einlass der Kationenaustauscher¬ säule rezirkuliert wird, worauf die Suspension nach Bedarf durch Zentrifugieren und/oder Durchführen durch einen Anionenaustauscher , Eindampfen, Kristallisieren und Ausfällen in Form von Calciumtartrat verarbeitet wird und hieraus Weinsäure und ein hefehaltiger Feststoff (Futterhefe) gewonnen werden.B) the aqueous suspension produced from naturally occurring untreated wing bearings is passed in ascending order through a column containing a cation exchanger with such an average flow rate that a lower or higher flow rate than the limit speed is generated alternating periodically , so that the ion exchange resin is in a quasi-fluidized state, whereupon the suspension obtained, containing tartaric acid and yeast, is optionally passed into an intermediate tank, from which part of the suspension is optionally recirculated to the lower inlet of the cation exchange column, whereupon the suspension If necessary, it is processed by centrifugation and / or through an anion exchanger, evaporation, crystallization and precipitation in the form of calcium tartrate and tartaric acid and a yeast-containing solid (feed yeast) are obtained therefrom.
Die Anwendung des quasi- fluidisierten oder fluidisierten Kationenaustauschers ermög¬ licht es, dass die Feststoff enthaltende Weingelägersuspension ohne Verstopfung der Säule durch die wässrige Trübe durch die Säule geführt werden kann.The use of the quasi-fluidized or fluidized cation exchanger makes it possible for the wine carrier suspension containing solids to be passed through the column without the aqueous slurry blocking the column.
Zur Fluidisierung bzw. Quasi fluidisierung des Katlonenaustauscherharzes hat sich eine Strömungsgeschwindigkeit der wässrigen Weinge-There has been one for fluidization or quasi fluidization of the cathode exchange resin Flow rate of aqueous wine
-3 -3 3 2 lägersuspension von 1 ,4.10 bis 8.10 m /sec,m als besonders zweckmässig erwiesen.-3 -3 3 2 stock suspension from 1.4.10 to 8.10 m / sec, m proved to be particularly useful.
Der Kationenaustauscher, welcher das Kali¬ um-, Calcium- und Natnumtartrat in freie Weinsäure umwandelt, wird, abhängig vom pH- Wert der gewonnenen Suspension, auf übliche Art regeneriert. Im kontinuierlichen Betrieb wird die Einspeisung durch überwechseln von einer Säule an eine andere Kationenaustauscher¬ säule fortgesetzt.The cation exchanger, which converts the potassium, calcium and sodium tartrate into free tartaric acid, is regenerated in a conventional manner, depending on the pH of the suspension obtained. In continuous operation, the feed is continued by changing from one column to another cation exchange column.
Aus dem Zwischenbehälter wird die Wein- säurelösung und Hefe enthaltende Suspension kontinuierlich weiterverarbeitet. Die Weiter¬ verarbeitung kann vorteilhaft dadurch erfolgen, dass die Suspension einer Zentrifuge zugeführt wird (statt einer Zentrifuge kann auch eine Filterpresse oder jedwede Einrichtung, die für die Trennung von Feststoff und Flüssigkeit geeignet ist, verwendet werden) und die von der Zentrifuge erhaltene, vom Hefeanteil befreite Flüssigkeit entweder eingedickt und die Weinsäure auskristallisiert wird, oder aber einer Anionenaustauschersaule zuge¬ führt wird, von der nach deren Sättigung die Weinsaure mit einer stärkeren Säure als die Weinsäure eluiert wird und aus der auf diese Weise erhaltenen, verhältnismässig konzentrierten Losung die Weinsäure auskπstal- lisiert wird (dieser Schritt kann durch Anwen¬ dung von zwei oder mehreren Anionenaustauscher- säulen ebenfalls kontinuierlich gestaltet werden, der Wechsel kann pH-abhängig durchge¬ führt werden) und aus dem nach der mechanischen Trennung erhaltenen Feststoff (d.h. Hefe), der nach Bedarf in herkömmlicher Weise ge¬ trocknet und mit den bekannten Zusätzen vermengt werden kann, eine als Futter verwertbare Mischung hergestellt wird, die Suspension ohne Trennung einer Säule zugeführt wird, welche einen Anionenaustauscher in quasi-fluidisiertem oder fluidisiertem Zustand enthält und aus der aus der Säule gewonnenen, weinsäurefreien Suspension die festen Teile herausgefiltert und gemäss dem Vorstehenden weiterbehandelt werden, während die Weinsäure vom Anionenaustauscher auf die im Vorstehenden beschriebene Weise gewonnen wird (mit mehreren Säulen ermöglicht auch diese Verfahrensvariante einen kontinuierlichen Betrieb) .The suspension containing tartaric acid and yeast is continuously processed from the intermediate container. Further processing can advantageously be carried out by feeding the suspension to a centrifuge (instead of a centrifuge, a filter press or any device that is suitable for separating solid and liquid can also be used) and that obtained from the centrifuge Liquid freed from yeast is either thickened and the tartaric acid is crystallized out, or else it is fed to an anion exchange column from which, after saturation, the tartaric acid is eluted with a stronger acid than the tartaric acid and the tartaric acid is precipitated from the relatively concentrated solution obtained in this way is carried out (this step can be carried out by using two or more anion exchangers). columns are also designed continuously, the change can be carried out depending on the pH) and from the solid obtained after the mechanical separation (ie yeast), which can be dried in a conventional manner as required and mixed with the known additives mixture that can be used as feed is produced, the suspension is fed without separation to a column which contains an anion exchanger in a quasi-fluidized or fluidized state and the solid parts are filtered out from the tartaric acid-free suspension obtained and further processed according to the above, while the Tartaric acid is obtained from the anion exchanger in the manner described above (with several columns, this process variant also enables continuous operation).
Das erfindungsgemasse Verfahren ermöglicht somit sowohl die Gewinnung des ganzen Weinsäure¬ gehaltes des Weingelagers als auch gleichzeitig die Gewinnung der auf diese Weise von Weinsäure befreiten und im Zuge des Verfahrens unbeschä¬ digten Hefe in einer zu Fütterungszwecken geeigneten Form. Das Verfahren kann mit einem minimalen Energieaufwand und ohne umweltbelas¬ tende Emissionen realisiert werden.The method according to the invention thus makes it possible both to obtain the entire tartaric acid content of the wine storage and at the same time to obtain the yeast which is freed from tartaric acid in this way and is undamaged in the course of the method in a form suitable for feeding purposes. The method can be implemented with minimal energy expenditure and without environmentally harmful emissions.
Das erfindungsgemasse Verfahren wird an Hand der nachstehenden Beispiele ausführ¬ licher dargesellt. Be i sp i e l 1The process according to the invention is illustrated in more detail with the aid of the examples below. Example 1
250 kg Weingelägerkuchen (48 % Wasserge¬ halt, 19 % Tartratgehalt) werden in einem Rührbehälter mit 2500 1 lonenarmen Wasser suspendiert. Die Suspension wird mit einer Stromungsgeschwindigkeit von 3,3.10 -3 m3/sec.m2, die dazu erforderlich ist, das Harz in fluidi- siertem Zustand zu halten von, unten einer250 kg of wine carrier cake (48% water content, 19% tartrate content) are suspended in a stirred container with 2500 l of low-ion water. The suspension is flowed at a flow rate of 3.3.10 -3 m3 / sec.m2, which is required to keep the resin in a fluidized state, from below one
Säule zugeführt, welche einen Durchmesser von 500 mm und eine Höhe von 4 m aufweist und 355 1 Kationenaustauscherharz (VaπonColumn supplied, which has a diameter of 500 mm and a height of 4 m and 355 1 cation exchange resin (Vaπon
KSM Harz) enthält. Der pH-Wert der von derKSM resin) contains. The pH of that of the
Säule gewonnenen Suspension wird gemessen.The suspension obtained from the column is measured.
Sobald dieser den Wert 3,2 erreicht, werden die Säulen gewechselt, und die bis dahin verwendete Säule wird regeneriert. Die von der Säule gewonnene Suspension wird in einenAs soon as this reaches 3.2, the columns are changed and the column used up to that point is regenerated. The suspension obtained from the column is divided into a
Behälter geführt. Aus diesem Zwischenbehälter wird die Suspension der Zentrifuge zugeführt und in die festen (Hefe) und flüssigen Teile getrennt. Die von der Zentrifuge erhalteneContainer led. The suspension is fed to the centrifuge from this intermediate container and separated into the solid (yeast) and liquid parts. The one obtained from the centrifuge
Flüssigkeit wird eingedickt, und die Weinsäure wird auskristallisiert. Auf diese Weise werdenLiquid is concentrated and the tartaric acid is crystallized out. That way
32 kg reine Weinsäure (67,4 ?ό Ausbeute) und32 kg of pure tartaric acid (67.4% yield) and
97 kg (81 % Ausbeute) hefehaltiger Feststoff gewonnen.97 kg (81% yield) of yeast-containing solid was obtained.
Beispiel 2Example 2
Es wird nach Beispiel 1 mit dem Unterschied vorgegangen, dass die von der Zentrifuge erhaltene Flüssigkeitsphase auf einer mit Varion Anionenaustauscherharz gefüllten Säule zugeführt wird und dann nach Sättigung der Säule die Weinsäure mit Mineralsäure von der Säule eluiert und durch Kristallisieren gewonnen wird (37,8 kg, 80 % Ausbeute).The procedure according to Example 1 is followed with the difference that that of the centrifuge liquid phase obtained is fed on a column filled with Varion anion exchange resin and then, after saturation of the column, the tartaric acid is eluted from the column with mineral acid and is obtained by crystallization (37.8 kg, 80% yield).
Beispiel 3Example 3
Es wird nach Beispiel 1 mit dem Unter¬ schied vorgegangen, dass die Suspension aus dem Zwischenbehälter einer Säule zugeführt wird, welche ein Varion-Anionenaustauscherharz in fluidisiertem Zustand enthält. Sobald die von der Säule gewonnene Suspension den pH-Wert 3,2 erreicht, wird die Säule gewechselt. Aus der von der Säule gewonnenen Suspension werden die festen Teile durch ein Pressfilter abfiltriert. Es wird ein hefehaltiger Feststoff von 109 kg erhalten (91 % Ausbeute). Die Weinsäure wird von der Säule mit Mineralsäure eluiert, und aus der auf diese Weise erhaltenen weinsäurehaltigen Lösung wird die Weinsäure auskristallisiert (31,5 kg, 67 % Ausbeute).The procedure according to Example 1 is followed with the difference that the suspension is fed from the intermediate container to a column which contains a Varion anion exchange resin in a fluidized state. As soon as the suspension obtained from the column reaches pH 3.2, the column is changed. The solid parts are filtered off from the suspension obtained from the column through a press filter. A yeast-containing solid of 109 kg is obtained (91% yield). The tartaric acid is eluted from the column with mineral acid, and the tartaric acid obtained in this way is crystallized (31.5 kg, 67% yield).
Beispiel 4Example 4
Es wird nach Beispiel 1 mit dem Unterschied verfahren, dass die Suspension gemäss folgendemThe procedure according to Example 1 is followed with the difference that the suspension according to the following
Strbmungsprogramm der Kationenaustauschersäule zugeführt wird : 30 Sekunden 3,3.10 -3 m3/sec.m2 dann 10 Sekunden 2,3.10 -3 m3/sec.m2 . Diese Ge- schwindigkeiten werden durch Einstellen des Regelventils an der Zuleitung periodisch gewechselt. Die Menge der auf diese Weise gewonnenen Weinsäure beträgt 39 kg (82 % Ausbeute) . Flow program of the cation exchange column is fed: 30 seconds 3.3.10 -3 m3 / sec.m2 then 10 seconds 2.3.10 -3 m3 / sec.m2. This Speed is changed periodically by adjusting the control valve on the supply line. The amount of tartaric acid obtained in this way is 39 kg (82% yield).

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Kontinuierliches Verfahren zur gleich¬ zeitigen Aufarbeitung von Weingeläger zu Weinsäure und Futterhefe unter Einsatz von Kationenaustauscherharzen, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass1. Continuous process for the simultaneous processing of wine layers into tartaric acid and feed yeast using cation exchange resins, characterized in that
A) eine aus natürlich anfallendem, unbehandel¬ ten Weingeläger hergestellte wässrige Suspension aufsteigend durch eine einen Kationenaustauscher enthaltende Säule mit einer solchen Strömungsge¬ schwindigkeit geführt wird, dass sich das Ioneneaustauscherharz in fluidisiertem Zustand befindet, worauf die gewonnene, freie Weinsäure und Hefe enthaltende Suspension gegebenenfalls in einen Zwischenbehälter geleitet wird, von wo gegebenenfalls ein Teil der Suspension zum unteren Einlass der Kationenaustauschersäule rezirkuliert wird, oderA) an aqueous suspension produced from naturally occurring, untreated wine layers is passed in ascending order through a column containing a cation exchanger at such a flow rate that the ion exchange resin is in a fluidized state, whereupon the suspension obtained which contains free tartaric acid and yeast is passed into an intermediate container, from which part of the suspension is optionally recirculated to the lower inlet of the cation exchange column, or
B) die aus natürlich anfallendem, unbehandelten Weingeläger hergestellte wässrige Suspension aufsteigend durch eine einen Kationenaustauscher enthaltene Säule mit einer solchen durchschnitt¬ lichen Strömungsgeschwindigkeit geführt wird, dass eine Geschwindigkeit unter dem Grenzwert bzw. eine Geschwindigkeit über dem Grenzwert der Fluidisation periodisch abwechselnd erzeugt wird, so dass sich das Ionenaustauscherharz in quasi-fluidisiertem Zustand befindet, worauf die gewonnene, Weinsäure und Hefe ent¬ haltende Suspension gegebenenfalls in einen Zwischenbehälter geleitet wird, von wo gebenen¬ falls ein Teil der Suspension zum unteren Ein¬ lass der Katlonenaustauschersäule rezirkuliert wird , worauf die ganze Suspension aus dem Zwischen¬ behälter in bekannter Weise durch mechanische Trennung, vorzugsweise durch Zentrifugieren und/oder Durchführen durch einen Anionenaus¬ tauscher, Eindampfen, Kristallisieren und Ausfällen in Form von Calciumtartrat verar¬ beitet wird und hieraus Weinsaure und ein hefehaltiger Feststoff (Futterhefe) gewonnen werden .B) the aqueous suspension produced from naturally occurring, untreated wine carriers is passed in ascending order through a column containing a cation exchanger with such an average flow rate that a speed below the limit value or a speed above the limit value of the fluidization is generated alternately periodically, so that the ion exchange resin is in a quasi-fluidized state, whereupon the suspension obtained, containing tartaric acid and yeast, is optionally in a Intermediate container is passed, from where a part of the suspension is possibly recirculated to the lower inlet of the cathode exchange column, whereupon the entire suspension from the intermediate container is known in a known manner by mechanical separation, preferably by centrifugation and / or by an anion extraction exchanger, evaporation, crystallization and precipitation in the form of calcium tartrate is processed and tartaric acid and a yeast-containing solid (feed yeast) are obtained therefrom.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Weingelägersuspension mit einer Geschwindigkeit von 1,4.10 bis 8.10 -3 m3/sec.m2 der Kationenaustauschersäule zugeführt und damit das darin befindliche2. The method according to claim 1, characterized in that the wine carrier suspension at a speed of 1.4.10 to 8.10 -3 m3 / sec.m2 fed to the cation exchange column and thus the contained therein
Harz in fluidisiertem Zustand gehalten wird.Resin is kept in a fluidized state.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension mit einer periodisch geänderten Geschwindigkeit impulsartig der Säule zugeführt wird, wodurch das Kationenaus¬ tauscherharz in quasi-fluidisiertem Zustand gehalten wird.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the aqueous suspension is fed to the column in a pulsed manner at a periodically changed speed, whereby the Kationsaus¬ exchange resin is kept in a quasi-fluidized state.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Änderung der Einspeisung der Weingelägersuspension durch die impulsartige Änderung der Rezirkulation erfolgt.4. The method according to claim 3, characterized in that the periodic change in the feed of the wine carrier suspension by the pulse-like change in the recirculation takes place.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensi¬ on aus dem Zwischenbehälter einer mechanischen Trennung, vorzugsweise einer Zentrifuge zuge¬ führt wird und aus der festen Phase nach dem Trocknen und gegebenenfalls nach Vermengung mit herkömmlichen Zusätzen ein hefehaltiges Futter hergestellt wird.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the suspension is fed from the intermediate container to a mechanical separation, preferably a centrifuge, and a yeast-containing from the solid phase after drying and optionally after mixing with conventional additives Lining is made.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Zentrifuge er¬ haltene Flüssigkeitsphase eingedickt und daraus die Weinsäure durch Kristallisieren gewonnen wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the liquid phase obtained from the centrifuge is thickened and the tartaric acid is obtained therefrom by crystallization.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Zentrifuge erhaltene Flüssigkeitsphase einer Anionenaus- tauscViersäule zugeführt wird, anschliessend die an der Säule gebundene Weinsäure mit einer stärkeren Säure eluiert wird und die Weinsäure aus der Lösung kristallisiert wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the liquid phase obtained from the centrifuge is fed to an anion exchange column, then the tartaric acid bound to the column is eluted with a stronger acid and the tartaric acid is crystallized from the solution.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension aus dem Zwischenbehälter einer Säule zugeführt wird, die einen Anionenaus- tausscher in quasifluidisiertem oder fluidi- siertem Zustand enthält. 8. The method according to any one of claims 1 to 5 and 7, characterized in that the suspension is fed from the intermediate container to a column which contains an anion exchanger in a quasi-fluidized or fluidized state.
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