NL8401915A - Vaste samenstelling van een complexe organominerale meststof en werkwijze voor haar bereiding. - Google Patents

Description

-1- «

843080/vdV/vL

Korte aanduiding: Vaste samenstelling van een complexe organo-minerale meststof en werkwijze voor haar bereiding

De uitvinding heeft betrekking op een vaste samenstelling van een complexe organominerale, wateroplosbare meststof.

De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een dergelijke samenstelling van een meststof.

5 In Nederlandse octrooiaanvrage 7906917 van 17 september 1979 is een werkwijze beschreven voor het ontzouten van effluenten van industriële fermentatiewerkwijzen van suikers, door behandeling van deze effluenten met een mineraal of een organisch zuur, in tegenwoordigheid van een betrekkelijk vluchtig oplos-10 middel.

Deze werkwijze wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het se-lectief neerslaan van kaliumzouten uit de bietwortelmelassen (vinasse)die, na verwijdering van het grootste deel van het ka-liumgehalte een waardevol bestanddeel voor veevoeders vormen, 15 welke hoofdzakelijk bedoeld zijn voor vee met meer magen zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8200522 van 11 februari 1982.

De uitvinding berust in wezen op de waarneming dat de pro-dukten van de ontzouting door middel van zwavelzuur, in tegen-20 woordigheid van een organisch oplosmiddel, van de effluentstro-men van de fermentatiewerkwijze van de suikers, niet alleen hoge kaliumconcentraties bevatten doch bovendien vrij zijn van fytotoxische stoffen en daarnaast betrekkelijk grote hoeveelheden van andere minerale elementen bevatten alsmede van ge-25 schikte organische produkten die ongewijzigd of vrijwel ongewijzigd de fermentatie en ontzoutingswerkwijzen ondergaan.

De genoemde vaste produkten van de ontzoutingstrap worden derhalve volgens de onderhavige uitvinding, na een geschikte voorbehandeling, gebruikt als bestanddelen voor meststofsamenstel-30 lingen.

De onderhavige uitvinding heeft derhalve betrekking op een vaste samenstelling van een complexe organo-minerale mest- 8401915 -2- stof omvattende: a) het vaste produkt van de ontzouting^door middel van zwavelzuur en in tegenwoordigheid van een organisch oplosmiddel, van een effluentstroom van de industriële fermentatie- 5 werkwijzen van suikers (vinasse); b) ten minste een fosfor en/of stikstofdragende organische of anorganische verbinding.

De samenstelling van de meststof volgens de onderhavige uitvinding bevat doelmatig een totaal stikstofgehalte van niet 10 minder dan 3 gew.% (waarvan tenminste 1,5 gew.% in de vorm van organische stikstof), niet minder dan 4 gew.% fosfor (uitgedrukt als Ρ205), niet minder dan 5 gew.% kalium (uitgedrukt als ^2©) en niet mindér dan 8 gew.% organische koolstof.

De geschikte grondstoffen voor het bereiden van de boven-15 genoemde component a) van de meststofsamenstelling volgens de onderhavige uitvinding, zijn de effluenten van de industriële fermentatiewerkwijzen van suikers, zoals bijvoorbeeld de effluenten van de industriële fermentatie van melassen, of meer in het algemeen van suiker-bevattende oplossingen die verkre-20 gen worden door extractie uit planten zoals suikerbieten, suikerriet en suikersorgum. Dergelijke effluenten worden in het algemeen aangeduid als "vinassen". Als grondstoffen kunnen ook andere effluenten van industriële fermentatiewerkwijzen van suikers gebruikt worden, zoals bijvoorbeeld de residuen van de 25 bereiding van citroenzuur, glycerol, glutaminezuur, melkzuur, butylalcohol en aceton en van antibiotica. Deze alle hierboven genoemde mogelijkheden berusten op de waarneming dat de fermentatiewerkwijzen, die uitgevoerd worden op suiker-bevattende extracten van planten, inwerken op de in de grondstof aanwezige 30 koolhydraten, terwijl tegelijkertijd de oorspronkelijk in het te fermenteren materiaal aanwezige mineralen en eiwitten, praktisch ongewijzigd in de effluenten achterblijven.

In het navolgende zullen al deze grondstoffen aangeduid worden met de algemene naam "vinasse".

35 Volgens de werkwijze der uitvinding wordt een vinasse met 35 tot 65 gew.% en bij voorkeur 50 tot 60 gew.% opgeloste vaste 84 o 1915 > -3- stoffen in aanraking gebracht met zwavelzuur. Hiervoor wordt bij voorkeur geconcentreerd zwavelzuur gebruikt, bijvoorbeeld zwavelzuur met een dichtheid van ongeveer 1,84 kg/1. Het is echter mogelijk om waterig verdund zwavelzuur te gebruiken, 5 hoewel het in het algemeen niet aan te bevelen is om zwavelzuur te gebruiken met een dichtheid van minder dan 1,69 kg/1.

De aan de vinasse toe te voegen hoeveelheid zwavelzuur is een functie van de hoeveelheid kalium in de vinasse. In het algemeen wordt een hoeveelheid zwavelzuur gebruikt van 1,3 tot 10 1,8 kg/kg kalium in de vinasse. Het contact tussen de vinasse en het zwavelzuur wordt doelmatig uitgevoerd in een gesloten reactievat met roermiddelen.

Een wezenlijk kenmerk van de werkwijze volgens de uitvinding is dat de ontzouting van de vinasse uitgevoerd wordt in 15 tegenwoordigheid van een organisch oplosmiddel, dat in het reactiemedium oplosbaar is en inert ten opzichte van de andere bestanddelen van het reactiemengsel.

Organische oplosmiddelen die voor dit doel geschikt zijn, zijn de lagere alifatische alcoholen (zoals methanol en etha-20 nol) en de ketonen (zoals aceton en methylethylketon).

^ Het meest de voorkeur verdienende oplosmiddel is ethanol ^ vanwege zijn geringe giftigheid, grote, beschikbaarheid en lage kostprijs, en daar dit oplosmiddel een neerslag geeft met zodanige fysische eigenschappen, dat de daaropvolgende behande-25 lingen van scheiding, drogen en mengen gemakkelijk uit te voeren zijn. Het is niet noodzakelijk om een watervrij organisch oplosmiddel te gebruiken en bovendien is de gebruikte hoeveelheid van het oplosmiddel niet kritisch, hoewel het aanbeveling verdient om het oplosmiddel te gebruiken in een hoeveelheid van 30 10 tot 25 volumedelen per 100 volumedelen vinasse.

Bij een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het zwavelzuur toegevoegd aan de vinasse, die geroerd wordt in een gesloten reactievat. Enkele minuten later (bijvoorbeeld na 3 minuten) wordt het organisch oplosmid-35 del onder roeren aan de vinasse toegevoegd. Na een verloop van nogmaals 20 tot 60 minuten wordt het roeren gestopt en de neer- 8401915 't Ι· " -4- geslagen vaste stof afgescheiden zoals door centrifugeren.

Alle hierboven beschreven bewerkingen worden uitgevoerd bij kamertemperatuur (20-25°C) of bij temperaturen in de buurt van kamertemperatuur.

5 De neergeslagen en afgescheiden vaste stof wordt vervol gens gedroogd, doelmatig bij temperaturen van minder dan 130°C en eventueel onder een lagere druk dan atmosferische druk.

Het bestanddeel a) van de meststofsamenstelling volgens de onderhavige uitvinding wordt op deze wijze verkregen.

10 Een. dergelijk bestanddeel a) bevat in de eerste plaats chemische elementen met bemestende werking en meer in het bijzonder, kalium en stikstof, secundaire elementen, zoals calcium, magnesium en zwavel., en sporenelementen zoals mangaan, zink, koper, borium en ijzer. Het genoemde bestanddeel a) bevat ook organi-15 sche produkten waardoor het bestanddeel a) een hoog percentage aan organische koolstof van biologische oorsprong bevat, naast aminozuren die dragers zijn van organische stikstof.

Meer in het bijzonder is het mogelijk, om bij gebruik van grondstoffen die bestaan uit vinasse-effluenten van de destil-20 latiewerkwijzen van suikerbietmelassen of van suikerrietmelas-sen of vinasse-effluenten van de bereiding van citroenzuur uit - suikerbietmeldssen, het bestanddeel a) van de meststofsamenstelling te verkrijgen met een kaliumgehalte dat in het algemeen hoger ligt dan 10% en in het algemeen 15 gew.%, met een 25 organisch koolstofgehalte van meer dan 10% en in het algemeen gelegen tussen 15 en 25 gew.% en met een hoeveelheid niet ammo-niakale stikstof van ongeveer 0,5 tot 5 gew.%.

De vaste meststofsamenstelling volgens de onderhavige uitvinding wordt bereid door het bovengenoemde bestanddeel a) te 30 mengen met een bestanddeel b) bevattende tenminste een organische en/of anorganische verbinding die een drager is van fosfor en/of .stikstof. Als bestanddeel b) kan elke op het ogenblik bekende organische of anorganische meststof gebruikt worden zoals bijvoorbeeld ureum, nitraten en ammoniumzouten als stik-35 stofdragers; bloedmeel en geconcentreerde vinasse van suikerbietmelassen als dragers van stikstof en organische koolstof; 8401915 -5- superfosfaten, zoals bijvoorbeeld supertrifosfaat, fosforzuur of zijn zouten, als dragers van fosfor.

Natuurlijk kan desgewenst ook een kaliumdragend zout toegevoegd worden aan de samenstelling zoals kaliumchloride en 5 kaliumsulfaat.

De verhouding van de hoeveelheden van de bestanddelen a) en b) van de samenstelling wordt geregeld als een functie van de aard van deze bestanddelen alsmede van de gewenste percentages stikstof , fosfor en kalium in de samenstelling.

10 Een voordeel van de uitvinding is dat men een vaste samen stelling kan verkrijgen van een complexe organo-minerale meststof met een gewenst en constant gehalte aan stikstof, fosfor en kalium, zelfs bij gebruik van de effluenten van de industriële fermentatiewerkwijzen van suikers als grondstoffen, 15 waarvan de eigenschappen sterk variëren.

In elk geval is de vaste samenstelling van een complexe organo-minerale meststof volgens de onderhavige uitvinding oplosbaar in water en bezit niet alleen de eigenschappen van een goede meststof van uit chemisch oogpunt gezien, maar ook van-20 wege het feit dat de meststof uitsluitend afkomstig is van plantaardig materiaal, dat vooraf onderworpen werd aan werkwijzen van in wezen biologische aard, en is derhalve volledig vrij van fytotoxische stoffen.

Een voordeel van het gebruik van de meststofsamenstelling 25 volgens de onderhavige uitvinding is dat een deel van de bemestende elementen die aan de bodem onttrokken zijn door de suikervormende planten, teruggewonnen en opnieuw gebruikt kan worden als meststof, terwijl daarnaast tegelijkertijd de milieu-verontreinigingsproblemen die samenhangen met de effluenten 30 van de industriële fermentatiewerkwijzen ondervangen worden.

De volgende voorbeelden lichten de uitvinding toe zonder haar echter te beperken.

Voorbeeld 1

Aan een gesloten reactievat voorzien van roermiddelen, 35 dat 250 kg vinasse van de destillatie van geconcentreerde sui-kerbietmelassen met 52 gew.% opgeloste vaste stof bevat,wordt 1401915 -6- 13 kg geconcentreerd zwavelzuur (dichtheid 1,84 kg/1) toegevoegd en na enkele minuten wordt onder roeren 33 kg waterige ethanol (dichtheid 0,82 kg/1) toegevoegd.

Na ongeveer een uur langzaam roeren,wordt het verkregen 5 neerslag afgecentrifugeerd door middel van een decanteercentri-fuge,. vervolgens gezonden naar een droogoven die werkt bij 80°G onder vacuum, en gewogen. Verkregen worden 41 kg van een produkt dat hieronder aangeduid zal worden als "kaliumzout", dat chemisch geanalyseerd werd. De resultaten van de analyse 10 zijn weergegeven in de tabellen A en B.

Meer in het bijzonder zijn de, in tabel A weergegeven belangrijkste chemische eigenschappen van het kaliumzout, uitgedrukt in gew.% op droge stofbasis en in tabel B zijn de aminozuren weergegeven die aanwezig zijn in het kaliumzout, waarbij 15 de concentraties uitgedrukt zijn als procent van het gewicht van het gedroogde produkt.

TABEL· A

As 58,22

Organische stof 41,78 20 Totaal stikstof 2,84

Ammoniak stikstof 0,16

Organische koolstof 17,50

Waterstof 2,45

Kalium 14,99 25 Natrium 4,80

Calcium 2,03

Magnesium 1,20

Mangaan 0,23

Ijzer 0,091 30 Borium 0,0070

Koper 0,0023

Zink 0,0095

Sulfaten 23,08

Fosfaten 0,25 35 Chloriden 1,85 8401915 -7-

TABEL B

Lysine 0,05

Histidine 0,03

Arginine 0,03 5 Asparaginezuur 0,36

Threonine 0,17

Serine 0,16

Glutaminezuur 3,95

Fenylalanine 0,06 10 Glycine 0,21

Alanine 0,45

Proline 0,17

Methionine 0,03

Isoleucine 0,18 15 Leucine 0,15

Tyrosine 0,16

Betaine 4,12

Het kaliumzout bezit derhalve een N:P20j.;K20:Mg0 verhouding van 3i0:18:2.

20 Het kaliumzout berad als hierboven beschreven, wordt ge bruikt als een bestanddeel in de formulering van organo-mine-rale meststoffen, met verschillende percentages N, ?205 en K20.

Meer in het bijzonder worden in een meng-granuleringsin-25 richting ureum, (NH^)2HP04 en/of supertrifosfaat toegevoegd aan het kaliumzout in de hoeveelheden als vermeld in tabel C.

De aldus verkregen, gehomogeniseerde en gegranuleerde, mengsels zijn voorbeelden van meststofsamenstellingsn volgens de uitvinding.

8401915 -8- , V * ·

TABEL C

a) Organo-minerale meststof voor basis bemesting 4-12-12

Bestanddelen N P2^5 K2^ (N:P205:K20) (%) (%) (%) (%) 5 Kaliumzout 67,8 1,9 0,1 12,2 (2:82:0,18:18)

Supertrifosfaat 27,7 --- 12,2 ---- (0:44:0)

Ureum 4,5 2,1 ---- ---- 10 (46:0:0) 100,0 4,0 12,3 12,2 b) Organo-minerale meststof 7-13-13

Bestanddelen N P2^5 K2^ (N:P205:K20) (%) (%) (%) (%) 15 Kaliumzout 72,2 2,0 0,1 13,0 (2,82:0,18:18) (NH4)2HP04 27,8 5,0 12,8 ---- (18:46:0) 100 7,0 12,9 13,0 20 c) Organo-minerale meststof voor het bemesten van in kas sen gekweekte mais 17-8-10

Bestanddelen N P2°5 K2° (N:P205:K20) (%) (%) (%) (%)

Kaliumzout 55,6 1,6 0,1 10,0 25 (2,82:0,18:18) (NH4)2HP04 17,4 3,1 8,0 ---- (18:46:0)

Ureum 27,0 12,4 --- ---- (46:0:0) 30 100,0 17,1 8,1 10,0 8401915 -9-

In de hierboven genoemde samenstellingen a), b) en c) bleek de hoeveelheid organische koolstof 11,8; 12,6 resp. 7,9 te bedragen.

Voorbeeld XI

5 Aan een gesloten reactievat voorzien van roermiddelen, dat 250 kg vinasse bevat van de destillatie van suikerbietme-lasse, geconcëntreerd tot een gehalte aan opgeloste vaste stof van 59%, worden 15 kg geconcentreerd zwavelzuur (dichtheid 1,84 kg/1) toegevoegd en na enkele minuten roeren 33 kg wate-10 rige ethanol (dichtheid 0,82 kg/1).

Na ongeveer een uur langzaam roeren wordt het aldus verkregen neerslag afgecentrifugeerd met behulp van een decanteer-centrifuge. Het vochtige produkt (65,2 kg met 65% droge stof) wordt geleid in een tweede reactievat en gemengd met 32 kg wa-15 terige ethanol (dichtheid 0,82 kg/1).

Na enkele minuten snel roeren wordt het neerslag afgecentrifugeerd en geleid naareen droger-granuleringsinrichting, die werkt onder atmosferische druk en voorzien is van een condensate e inrichting.

20 32,6 kg korrelvormig produkt worden op deze wijze verkre gen, waarvan de chemische samenstelling weergegeven is in tabel D, de concentraties zijn daarbij weergegeven als % berekend op gewicht droge stof.

TABEL D

25 As 74,5

Organische stof 25,5

Totaal stikstof 2,0

Ammoniak stikstof sporen

Organische koolstof 12,0 30 Waterstof 2,1

Kalium 19,3

Magnesium 1,1

Fosfaten 0,38

Het aldus verkregen kaliumzout bezit derhalve een 8401915

. I

-ΙΟΝ :P202 :K20:Mg0 verhouding van 2:0:23:1.

Dit kaliumzout wordt vermengd met synthetische produkten en daarnaast met stikstof-en organische koolstofdragende produkten, meer in het bijzonder geconcentreerde vinasse van sui-5 kerbietmelasse en bloedmeel, in de hoeveelheden als vermeld in tabel Ë. De gehomogeniseerde en gegranuleerde of gepelleti-seerde mengsels zijn voorbeelden van meststofsamenstellingen volgens de uitvinding.

TABEL· E

10 a) Organo-minerale meststof voor basis bemesting 4-12-14

Bestanddelen N P-0r K„0 2 5 2 (N:P205:K20) (%) (%) (%) (%)

Kaliumzout 62,5 1,25 — 14,50 (2,0:0:23,2) 15 Supertrifosfaat 27,5 ---- 12,10 --- (0:44:0)

Bloedmeel 5,0 0,50 0,04 0,03 (10,0:0,9:0,6)

Ureum 5,0 2,30 — --- 20 (46,0:0:0) 100,0 4,05 12,14 14,53 b) Organo-minerale meststof voor bemesting van veevoeder-akkers 7-10-16

Bestanddelen N p2°5 K2° 25 (N:P205:K2) (%) (%) (%) (%)

Kaliumzout 72,0 1,44 — 16,70 (2,0:0:23,2) (NH4)2HP04 21,8 3,92 10,03 (18,0:46,0:0) 30 Geconcentreerde vinassen 3,5 0,16 — 0,06 (4,67:0:1,75)

Ureum 3,7 1,70 — — (46,0:0:0) 100 7,22 10,03 16,76 8401915 f -11- c) Organo-minerale meststof voor bemesting van moestuinen 5-9-18

Bestanddelen N P2°5 K2° (N:P205:K20) (%5 (%) (%) (%) 5 Kaliumzout 79,0 1,58 ---- 18,30 (2,0:0:23,2) (NH4)2P04 19,5 3,51 8,97 (18,0:46,0:0)

Geconcentreerde vinassen 1,5 0,07 ---- 0,03 10 (4,67:0:1,75) 100 5,16 8,97 18,33

Voorbeeld III

Aan een gesloten reactievat voorzien van roermiddelen, dat 247 kg vinassen van de destillatie van suikerrietmelasse 15 bevat, geconcentreerd tot 38% opgeloste vaste stof, worden 13,5 kg geconcentreerd zwavelzuur (dichtheid 1,84 kg/1) toegevoegd en na enkele minuten roeren, 34 kg waterige ethanol (dichtheid 0,82 kg/1). Na ongeveer een uur langzaam roerenfdt/ het aldus verkregen neerslag afgecentrifugeerd met be- 20 hulp van een decanteercentrifuge, gezonden naar een droogoven die werkt bij 80°C onder vacuum, en gewogen.

Verkregen worden 33,2 kg produkt, dat chemisch geanalyseerd werd en waarvan de resultaten weergegeven zijn in tabel F, de concentraties zijn uitgedrukt in % op basis van het gewicht 25 van droge produkt.

TABEL· F

As 61,40

Organische stikstof 38,60

Totaal stikstof 0,52 30 Ammoniak stikstof sporen

Organische koolstof 13,14

Waterstof 1,78

Kalium 15,47

Magnesium 0,70 35 Fosfaten 0,63 8401915 . κ * -12-

De samenstelling van het aldus verkregen kaliumzout is derhalve: N:P20,-:K20:MgO = 0,5:0,5:18,5:1.

Door vermengen van dit kaliumzout worden formuleringen van organo-minerale meststoffen verkregen die overeenkomen met 5 de samenstellingen beschreven'.in de voorbeelden I en II. Voorbeeld IV

Aan een gesloten reactievat voorzien van roermiddelen, dat 253 kg vinasse-effluenten van de bereiding van citroenzuur uit suikerbietmelasse bevat, welke vinasse geconcentreerd 10 is tot een gehalte aan 57% opgeloste vaste stof, worden 14,5 kg geconcentreerd zwavelzuur (dichtheid 1,84 kg/1) toegevoegd en, na enkele minuten roeren, 34 kg waterige ethanol (dichtheid 0,82 kg/1). Na ongeveer een uur roeren, wordt het aldus verkregen neerslag afgecentrifugeerd met behulp van een centrifuge, 15 gezonden naar een droogoven die werkt bij 80°C onder vacuum en gewogen. Verkregen worden 69,6 kg produkt, dat chemisch geanalyseerd werd, waarvan de resultaten weergegeven zijn in % op basis van het gewicht van de droge stof, in tabel G.

TABEL G

20 As 39,20

Organische stof 61,80

Totaal stikstof 4,55

Ammoniak stikstof 0,31

Organische koolstof 24,90 25 Waterstof 3,36

Kalium 11,79

Magnesium 0,43

Fosfaten 0,46

Het aldus verkregen kaliumzout bezit derhalve de volgende 30 samenstelling N:P20g:K20:Mg0 van 4,5:0,3:14:1.

Door de vermenging van dit kaliumzout, worden formuleringen verkregen van organo-minerale meststoffen die overeenkomen met de samenstellingen beschreven in de voorbeelden I en II.

1401915

Claims (6)

1. Vaste samenstelling van een complexe organo-minerale meststof gekenmerkt doordat deze: a) het produkt bevat van de ontzouting^ door middel van zwavelzuur en in tegenwoordigheid van een organisch oplosmiddel» 5 van een effluent van de industriële fermentatiewerkwijzen van suikers (vinasse); b) tenminste een fosfor en/of stikstofdragende organische of anorganische verbinding, welke samenstelling bovendien totaal stikstof bevat in een hoeveelheid van niet raider dan 10. gew.% (met tenminste 1,5 gew.% organische stikstof), fosfor (uitgedrukt als Ρ20,-) in een hoeveelheid van niet minder dan 4 gew.%, kalium (uitgedrukt als K20) in een hoeveelheid van niet minder dan 5 gew.% en organische koolstof in een hoeveelheid van niet minder dan 8 gew.%.

2. Samenstelling volgens conclusie 1» m e t het kenmerk. dat het bestanddeel a) verkregen wordt door de ' i vinasse in aanraking te brengen met zwavelzuur, vervolgens/^iet aldus verkregen mengsel een organisch oplosmiddel toe te voegen gekozen uit de lagere alcoholen en afscheiden alsmede ten 20 slotte drogen van het aldus verkregen neerslag.

3. Samenstelling volgens conclusie 1 , m e t het kenmerk J dat bij de bereiding van het bestanddeel a) een vinasse gebruikt wordt met een vaste stofgehalte van 35 tot 65 gew.% en zwavelzuur gebruikt wordt met een dichtheid van 1,69 tot 25 1,84 kg/1, in een hoeveelheid van 1,3 tot 1,8 kg per elke kilogram kalium in de vinasse.

4. Samenstelling volgens conclusie 1 , m e t het kenmerk, dat bij de bereiding van het bestanddeel a) een hoeveelheid van het genoemde organisch oplosmiddel gebruikt wordt 30 in een hoeveelheid van 10 tot 25 volumedelen per 100 volume-delen vinasse.

5. Samenstelling volgens conclusie 1 , m e t het kenmerk, dat het organisch oplosmiddel ethanol is.

6. Samenstelling volgens conclusie 1> m e t het ken- 8401915 -14- merk, dat het bestanddeel b) gekozen wordt uit ureum, nitraten, ammoniumzouten, superfosfaten, fosforzuur, zouten van fos-forzuur, bloedmeel en/of geconcentreerde vinassen. 8401915