DE202009013389U1 - Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe - Google Patents
Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe Download PDFInfo
- Publication number
- DE202009013389U1 DE202009013389U1 DE202009013389U DE202009013389U DE202009013389U1 DE 202009013389 U1 DE202009013389 U1 DE 202009013389U1 DE 202009013389 U DE202009013389 U DE 202009013389U DE 202009013389 U DE202009013389 U DE 202009013389U DE 202009013389 U1 DE202009013389 U1 DE 202009013389U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stillage
- dünnschlempe
- filtrate
- thin
- decanter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
- C05F5/006—Waste from chemical processing of material, e.g. diestillation, roasting, cooking
- C05F5/008—Waste from biochemical processing of material, e.g. fermentation, breweries
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23K—FODDER
- A23K10/00—Animal feeding-stuffs
- A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
- A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
- A23K10/38—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material from distillers' or brewers' waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B13/00—Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
-
- 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
- C12F3/10—Recovery of by-products from distillery slops
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/18—Apparatus specially designed for the use of free, immobilized or carrier-bound enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/02—Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
- Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/74—Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Botany (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mycology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Physiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Vorrichtung zur Bearbeitung einer Schlempe im Anschluss an eine Ethanolgewinnung aus zucker und stärkehaltigen Ausgangsstoffen, wobei die Vorrichtung zumindest
(i) einen Dekanter (5) aufweist zum Auftrennen der Schlempe in Dünnschlempe (14) und Dickschlempe, wobei der Dekanter (5) zumindest einen Zulauf für die Schlempe und zumindest einen Ablauf für die Dickschlempe und einen Ablauf für die Dünnschlempe (14) aufweist und
(ii) eine Trocknungsvorrichtung (6a, 6b) zum Trocknen der Dünn- (12) und der Dickschlempe aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
(iii) der Ablauf der Dünnschlempe (14) des Dekanters (5) mit einer Ultrafiltrationsanlage (8) zum Abtrennen eines Filtrats (17) aus einer Dünnschlempe (14) verbunden ist, wobei die Ultrafiltrationsanlage (8) zumindest einen Einlauf für Dünnschlempe (14), ein Filterelement zur Ultrafiltration, einen Ablauf für ein Filtrat (17) und einen Ablauf für ein Retentat (16) aufweist, wobei der Ablauf für das Retentat (16) mit der Trocknungsvorrichtung (6a, 6b) verbunden ist.
(i) einen Dekanter (5) aufweist zum Auftrennen der Schlempe in Dünnschlempe (14) und Dickschlempe, wobei der Dekanter (5) zumindest einen Zulauf für die Schlempe und zumindest einen Ablauf für die Dickschlempe und einen Ablauf für die Dünnschlempe (14) aufweist und
(ii) eine Trocknungsvorrichtung (6a, 6b) zum Trocknen der Dünn- (12) und der Dickschlempe aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
(iii) der Ablauf der Dünnschlempe (14) des Dekanters (5) mit einer Ultrafiltrationsanlage (8) zum Abtrennen eines Filtrats (17) aus einer Dünnschlempe (14) verbunden ist, wobei die Ultrafiltrationsanlage (8) zumindest einen Einlauf für Dünnschlempe (14), ein Filterelement zur Ultrafiltration, einen Ablauf für ein Filtrat (17) und einen Ablauf für ein Retentat (16) aufweist, wobei der Ablauf für das Retentat (16) mit der Trocknungsvorrichtung (6a, 6b) verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.
- Während der destillativen Gewinnung von Ethanol aus zucker- und stärkehaltigen Ausgangsstoffen fällt neben dem Ethanol auch ein großer Anteil an Schlempe an, welche etwa 10–20% Feststoffe enthält.
- Diese Feststoffe sind bekannt als DDGS (dried distillers grains with solubles) und werden u. a. als wertvolles Futter oder Futterzusätze in der Tierhaltung eingesetzt werden, da sie sehr protein- und fettreich sind.
- Bislang erfolgt eine Verarbeitung von Schlempe u. a. in einer Vorrichtung, welche einen Dekanter aufweist, der die Schlempe in Dünn- und Dickschlempe auftrennt.
- Dabei ist die Dünnschlempe, auch „thin stillage” genannt, als ein Abspaltprodukt der Ethanol-Destillation definiert. Sie wird durch Trennen der flüssigen und festen Bestandteile der Destillationsrückstände, der Schlempe, gewonnen.
- Zur Verarbeitung der Dünnschlempe ist eine Verdampfervorrichtung mit dem Dekanter verbunden. Durch die Verringerung des Wassergehalts wird die Dünnschlempe aufkonzentriert, anschließend mit Dickschlempe vermischt und die Mischung in einem Trockner auf einen Trockensubstanzgehalt von über 90% getrocknet.
- Es ist nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine Optimierung bei der Verarbeitung von Dünnschlempe bei der Verarbeitung von Schlempe ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Schlempe im Anschluss an die Ethanolgewinnung weist einen Dekanter, mit zumindest einen Zulauf und je einen Ablauf für Dick- und Dünnschlempe, sowie eine Trocknungsvorrichtung auf.
- Zudem weist die Vorrichtung erfindungsgemäß eine Ultrafiltrationsanlage zum Abtrennen eines Filtrats aus der Dünnschlempe mit zumindest einem Einlauf für Dünnschlempe, einem Filterelement zur Ultrafiltration, einem Ablauf für ein Filtrat und einem Ablauf für ein Retentat auf.
- Durch die Verwendung einer Ultrafiltrationsanlage kann ein temperaturschonendes Aufkonzentrieren der Feststoffpartikel der Dünnschlempe erfolgen.
- Durch die Ultrafiltration sind Feststoffpartikel im Größenbereich von 5–100 nm von einer Flüssigkeit trennbar. Schwebstoffe und Kolloide dieser Größenordnung bilden einen Großteil der Feststoffe in der Dünnschlempe.
- Erfindungsgemäß ist der Ablauf der Dünnschlempe des Dekanters mit der Ultrafiltrationsanlage verbunden. Der Ablauf des Retentates, also der aufkonzentrierten Dünnschlempe, der Ultrafiltrationsanlage ist mit der Trocknungsvorrichtung verbunden, so dass das Retentat, welches die Ultrafiltrationsanlage verlässt, anschließend zusammen mit der Dickschlempe oder getrennt davon in einer Trocknungsvorrichtung zu DDGS, mit einem Gehalt von Trockensubstanz von über 90%, verarbeitet werden kann.
- Eine Vorrichtung zum Herstellen von Ethanol aus zucker- und stärkehaltigen Ausgangsstoffen kann mit der vorstehenden Vorrichtung zur Verarbeitung der bei der Destillation anfallenden Schlempe erfindungsgemäß gekoppelt werden.
- Die Ultrafiltrationsanlage kann dabei vorteilhaft einen Ablauf für Filtrat aufweisen, welcher mit der Mischvorrichtung zum Herstellen und Konditionieren einer Maische aus zucker- und stärkehaltigen Ausgangsstoffen bei der Ethanol-Gewinnung verbunden ist. Dabei kann die Vorrichtung vorteilhaft an eine Anlage zur Gewinnung von Ethanol gekoppelt werden und durch Rückführung von Filtrat, beispielsweise Wasser, in den Anlagenkreislauf den Wasserverbrauch während des Betriebes senken.
- Um eine Erhöhung der Filteroberfläche des Filterelements zu erreichen ist es von Vorteil, wenn das Filterelement einen oder mehrere stabförmige keramische Membranfilter mit axial zum jeweiligen Membranfilter verlaufenden Kanäle aufweisen, durch welche die Dickschlempe geleitet wird.
- Es ist von Vorteil, wenn die Wandungen der Kanäle eine Zirconiumoxid (ZrO2)-Schicht aufweisen, welche auf einem Trägermaterial aufgebracht sind. Die Zirconiumoxid (ZrO2)-Schicht weist dabei Poren auf und bildet eine Membran, welche gegenüber Flüssigkeiten, wie Wasser, durchlässig ist, während sie Feststoffe zurückhält. Dabei sind die genannten Filtermaterialien chemisch inert gegenüber Lösungsmitteln, verdünnten Säuren und Laugen, sowie widerstandsfähig gegenüber Abrieb, geeignet für CIP und Backflush und Dampfreinigungsverfahren, druckresistent und regenerativ.
- Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Retentat der Ultrafiltrationsanlage direkt in eine Trocknungsvorrichtung überführbar ist, so dass das Retentat sich bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit lediglich in geringern Maße absetzen oder ablagern kann.
- Es ist von Vorteil, wenn die Vorrichtung einen Sprühtrockner zum Trocknen des Retentat der Dünnschlempe aufweist. Dabei wird das Retentat in einen heißen Luftstrom gesprüht, wo verbleibende Flüssigkeit verdunstet und Feststoffpartikel zurückbleiben.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen
2 –4 näher erläutert. Sie zeigen: -
1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung von Schlempe -
2 Eine Detailansicht eines Strömungsverlaufs von Dünnschlempe -
3 Ein Messdiagramm bei der Verarbeitung von Dünnschlempe in einer Ultrafiltrationsanlage, als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung -
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur Ethanol-Gewinnung und anschließenden Bearbeitung der anfallenden Schlempe. Dabei weist die Anlage ein Mahlwerk1 zum Zerkleinern von Getreide, Mais und anderen stärke- oder zuckerhaltigen Ausgangsstoffen auf. - An das Mahlwerk
1 schließt sich eine Mischvorrichtung2a ,2b mit zwei Mischstufen2a und2b an. - Dabei wird in einer ersten Mischstufe
2a Wasser mit dem gemahlenen Ausgangsmaterial zu einer Maische vermischt und die Fließfähigkeit der Maische entsprechend eingestellt. - In einer Mischstufe
2b erfolgt eine Zugabe von Enzymen zu der Maische und eine homogene Untermischung dieser Enzyme in die Maische. - Als Maische hierbei eine feststoffhaltige Flüssigkeit einem Zucker- oder Stärkegehalt definiert.
- Die Mischstufe
2b ist mit einem Gärbehälter3 verbunden, in welchem die enzymatische Umwandlung von Zucker oder Stärke zu Ethanol erfolgt. Zur Vermeidung eines Überdrucks weist der Gärbehälter neben Zu- und Ableitungen für die Maische zudem eine CO2-Ableitung3a auf. Die Mischvorrichtung kann auch lediglich einstufig ausgebildet sein, so dass die Wasserzugabe und die Zugabe von Enzymen für die Vergärung von Stärke oder Zucker gleichzeitig erfolgen kann. Die Maische verweilt für eine gewisse Zeit bis zum Abklingen der Gärung in dem Gärbehälter und wird anschließend in eine Destillationsanlage4 überführt, in welcher die Maische destillativ in Ethanol und Schlempe umgewandelt wird, wobei das Ethanol im Anschluss in entsprechenden Lagertanks9 bis zum Abtransport des Ethanols aufbewahrt werden kann. - Der in der Destillationsanlage verbleibende Rückstand ist als Schlempe definiert. Zur Bearbeitung dieser Schlempe weist die erfindungsgemäße Anlage weiterhin einen Dekanter
5 auf, welcher eine Auftrennung der Schlempe in Dünnschlempe und Dickschlempe ermöglicht. Dabei enthält die Dünnschlempe Feststoffanteile zwischen 6–10 Gewichtsprozenten Feststoffpartikel und die Dickschlempe bis zu 35 Gewichtsprozente an Feststoffanteilen. - Zur weiteren Bearbeitung der Dickschlempe weist die Anlage einen Trockner
6a auf. In diesem Trockner6a wird ein Großteil des Wassers aus der Dickschlempe entfernt. Es entsteht ein getrocknetes Material mit einem Gehalt an Trockensubstanz von 92%. Dieses getrocknete Material enthält die schwereren Feststoffbestandteile der Schlempe und wird Trockenschlempe genannt. - Die Vorrichtung weist abschließend ein Silo
7 zur Lagerung dieser grobkörnigen Trockenschlempe auf. - Zur Verarbeitung der Dünnschlempe weist die Anlage erfindungsgemäß eine Ultrafiltrationsanlage
8 auf, in welche die Dünnschlempe, bestehend aus Wasser mit einem Anteil suspendierter Feststoffe und einem weiteren Anteil löslicher Feststoffe, eingebracht wird. Während der Filtration wird klares Wasser aus der Dünnschlempe abgezogen, wobei das abgetrennte Wasser als Filtrat in die Mischstufe2a der Anlage zur Ethanolgewinnung rückgeführt werden kann. - Die Ultrafiltrationsanlage
8 weist hierbei beispielhaft Filterelemente auf, die eine Anzahl an keramischen Membranfilter12 aus alpha-Aluminiumoxid und Zirconiumoxid umfassen. Bei der fest-flüssig Trennung entsteht als Retentat ein Filterkuchen mit einem Trockensubstanzgehalt zwischen 15 bis 17%, welcher anschließend zu einer pulverartigen Substanz mit einem Gehalt an Trockensubstanz von 98,3% getrocknet wird. - Zum Trocknen des Filterkuchens weist die Anlage einen Sprühtrockner
6b auf, an welchen sich ein Silo7 anschließt. - Im Anschluss an die Lagerung kann diese pulverartige Substanz mit einem Proteingehalt von 30,5% und einem Fettgehalt von 41,4% bei einer Schlempe auf Maisbasis als Zuschlagstoff für die Tierfütterung genutzt werden.
- Darüber hinaus kann die Anlage auch weitere Prozessstufen zur Weiterverarbeitung dieses Pulvers, insbesondere für die Fettabtrennung, aufweisen, so dass aus der die pulverartigen Substanz ein Mehl mit einem Proteingehalt von etwa 70% und ein Öl mit einem Fettgehalt von etwa 93%, bei der Verarbeitung von Mais, hergestellt werden kann.
-
2 zeigt den schematischen Aufbau eines Filtrationsprozesses in einer in der Ultrafiltrationsanlage8 . Die keramischen Membranfilter12 weisen dabei eine längliche stabförmige Form auf sowie in dem Stab axial verlaufende Kanäle13 , durch welche die Dünnschlempe14 mit den darin enthaltenen gelösten oder suspendierten Feststoffen15 geleitet wird. - Die Kanäle
13 sind dabei derart ausgestattet, dass sie entlang der Kanalwandung vollumfänglich eine Filtermembran11 , bestehend aus Zirconiumoxid aufweisen, welches auf eine Trägersubstanz10 , bestehend aus alpha-Aluminiumoxid aufgebracht ist. Dabei weist die Zirconiumoxidschicht fein verteilte Poren auf, während das Trägermaterial aus Aluminiumoxid grobporig aufgebaut ist. - Während einer Filtration kann nunmehr das flüssige Filtrat durch die Membranschicht
11 hindurch dringen und tritt seitlich aus dem Membranfilter12 aus, während das Retentat16 als Filterkuchen durch die Poren18 der Membran11 durch den Membranfilter12 geleitet werden. Folglich kommt es während der Durchleitung der Dünnsilage durch einen derartigen Membranfilter zu einer Reduzierung des Flüssigkeitsgehaltes und einer Aufkonzentrierung der Dünnsilage in einem Filterkuchen. - Dabei erkennt man die Ablagerung von Feststoffen an der Wandung des Kanals, wobei die Wandung feine Poren
18 aufweist, mit welchen Flüssigkeit abgeführt werden kann, welche jedoch kleiner sind als die Korngröße der suspendierten und/oder gelösten Feststoffe15 . -
2 zeigt zudem das Strömungsprofil der Transportlösung. So können die abgelagerten Feststoffe16 bei erhöhtem Druck von der Wandung der Filtermembran11 gelöst und als Filterkuchen weitertransportiert werden. Als keramische Membranfilter12 können beispielsweise die Membranfilter E 196-R oder E 198-R der Anmelderin eingesetzt werden. - Neben einer Membran
11 aus Zirconiumoxid ist beispielsweise auch ein Aufbau bestehend aus Titanoxid möglich. Dabei sollten die Größe der Poren18 der Innenwandung innerhalb der keramischen Membranfilter12 zwischen 5 und 100 Nm betragen. - Als Membranmaterial kommt jedes Inert-Material in Frage, mit welchem entsprechende Porengrößen realisierbar sind. Sie sollten zudem vorteilhafterweise säure- und basebeständig sein, lösungsmittelbeständig, regenerativ, abriebswiderständig, hitze- und dampfresistent sein und über lange Standzeiten verfügen. So weist Zirconiumoxid nach 4320 Durchläufen. bei einem Durchsatz an Silage von 36560 m3 und einer Strömung von 8500 l/h nach wie vor eine Integrität der Membranschicht
11 auf. -
3 beschreibt mit Hilfe eines Diagramms den zeitlichen Ablauf einer Filtration von Dünnschlempe in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ultrafiltration anhand des Verlaufs A, B des Volumenstroms QF des Filtrats17 . - In
3 ist der Volumenstrom in Liter/Stunde und der anliegende Druck in bar über eine Zeitskale t aufgetragen. Bei der Betrachtung des Verlaufs der Geraden A und B wird von einer laminaren Strömung der Dünnschlempe14 ausgegangen, so dass der Druck proportional zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit ist. - Da der Volumenstrom das Produkt aus der mittleren Strömungsgeschwindigkeit und dem Querschnitt des inneren Kanals
13 des Membranfilters12 ist, kann somit der Volumenstrom mit dem Druck gleichgesetzt werden. - Der aufgetragene Volumenstrom bezieht sich dabei auf den Volumenstrom des Filtrats
17 nach dem Filtervorgang, also auf den Volumenstrom des abgetrennten klaren Wassers. - Dabei erkennt man, dass sich während der ersten sechs Stunden zunächst ein Volumenstrom von 6000 l/h an Wasser aus der Ultrafiltrationsanlage
8 abscheidet und der Volumenstrom nach sechs Stunden auf etwa 5500 l/h sinkt. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass sich anfänglich noch kein Retentat16 auf der Oberfläche der Membran11 abgesetzt hat. Im Anschluss stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Anlagern und Ablösen von Feststoffpartikeln15 an oder aus dieser Schicht16 ein. So kann eine Filterung unter nahezu gleichbleibenden Bedingungen etwa drei Tage aufrechterhalten werden, ohne Auswechseln der Membranfilter12 . Nach insgesamt drei Tagen kommt es verstärkt zu einem Zusetzen der Membran11 und zu einer mangelnden Integrität der Membran11 , so dass der Membranfilter12 oder das gesamte Filterelement ggf. gereinigt werden muss. - Die grafische Linie C stellt den zeitlichen Verlauf des transmembranen Drucks (TMP) dar. Dieser steigt nach etwa 30 Stunden schrittweise an, bis er nach 3½ Tagen einen Druck von 1,1 bar erreicht hat.
- Wie
3 zeigt, kann eine Filtration über 62 Stunden und länger durch die Membran11 aufrecht erhalten werden. Anschließend kann eine Reinigung durch ein CIP-Verfahren oder gegebenenfalls durch ein Backflash-Verfahren erfolgen. - Dabei ist die Ultrafiltrationsanlage
8 mit drei Filterelemente ausgerüstet, in welchen eine Vielzahl von Keramik-Membranfilter12 derart angeordnet sind, dass die drei Filterelemente insgesamt eine Membranoberfläche von 72 m2 ausbilden. - Vorteilhaft umfasst ein Verfahren zur Verarbeitung von Dünnschlempe, die als Abspaltprodukt der Ethanolherstellung anfällt, durch Ultrafiltrieren der Dünnschlempe unter Abtrennen eines klaren Filtrates aus der Dünnschlempe erfolgen.
- Realisierbar ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Verfahren zur Verarbeitung von Schlempe mit folgenden Schritten:
- (i) Auftrennen der Schlempe in Dünnschlempe und Dickschlempe;
- (ii) Filtrieren der Dünnschlempe in einer Ultrafiltrationsanlage;
- (iii) Trocknen der Dickschlempe und der Dünnschlempe;
- In einem Verfahren kann die Verarbeitung der Schlempe in den Gewinnungsprozess für Ethanol vorteilhaft integriert werden.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Verfahren folgende Schritte aufweist:
- (i) Mahlen von stärke- oder zuckerhaltigen Ausgangsstoffen;
- (ii) Mischen der gemahlenen Ausgangsstoffe mit Wasser zum Herstellen einer fließfähigen Maische;
- (iii) Zugeben von Enzymen;
- (iv) Vergären der Maische
- (v) Destillatives Herstellen von Ethanol und Schlempe aus der vergorenen Maische;
- (vi) Auftrennen der Schlempe in Dünnschlempe und Dickschlempe;
- (vii) Filtrieren der Dünnschlempe in einer Ultrafiltrationsanlage, wobei ein feststoffhaltiges Retentat
16 und ein im Wesentlichen feststofffreies Filtrat17 entsteht; - (viii) Rückführung des feststofffreien Filtrats
17 in Schritt (ii) - (ix) Trocknen der Dickschlempe und der Dünnschlempe
- Dabei wird der Verbrauch an Wasser durch Integration der Filtrationsanlage in den Ethanolgewinnungsprozess, vorteilhaft gesenkt.
- Dabei kann die Trocknung der Dick- und Dünnschlempe in einem Prozess erfolgen oder jeweils getrennt voneinander.
- Der Verfahrensablauf wird im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
- So kann beispielshaft Getreideschlempe mit einem Feststoffanteil von 19%, wobei 12% auf suspendierte Feststoffe und 7% auf gelöste Feststoffe entfallen, in einem Trennprozess mittels eines Dekanters in eine Dünnschlempe mit einem Feststoffanteil von 8,7%, wobei 1,5% auf suspendierte Feststoffe und 7,2% auf gelöste Feststoffe entfallen und in eine Dickschlempe mit einem Feststoffanteil von bis zu 35% aufgetrennt werden.
- Das abgetrennte Wasser weist keinerlei Trübung auf und zeigt einen pH-Wert von 3,5–4. Es kann in den Kreislauf der Ethanolgewinnung in Schritt (ii) rückgeführt werden.
- Im Schritt des Filtrierens der Dünnschlempe, erfolgt ein Aufkonzentrieren der Dünnschlempe derart, dass Wasser aus der Dünnschlempe durch Filtration abgetrennt wird. Es entsteht ein im Wesentlichen klares Filtrat aus Wasser und ein trübes Retentat aus aufkonzentrierter Dünnschlempe. Die Dünnschlempe weist einen Anteil an Trockensubstanz von 15–17% auf mit 35,6% Proteine, 41,4% Fett, 5% Fasermaterial auf.
- An das Filtrieren der Dünnschlempe schließt sich deren Trocknung an. Dies erfolgt durch Sprühtrocknung. Das daraus entstandene Getreidepulver weist einen Anteil an Trockensubstenz von 98,3% mit 30,5% Proteinen, 41,4% Fett und 2,6% Asche.
- Das Getreidepulver kann als Futtermaterial verwendet werden oder in weiteren Prozessschritten eine Abtrennung von Öl bzw. Fett aus dem Pulver erfolgen.
- Die Dickschlempe wird durch Trocknen zu einer Trockenschlempe mit einem Trockensubstanzgehalt von 92% verarbeitet.
- Die Trockenschlempe kann ebenfalls als Tierfutter eingesetzt werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Mahlwerk
- 2a, 2b
- Mischstufen
- 3
- Gärbehälter
- 3a
- CO2-Ableitung
- 4
- Destillationsanlage
- 5
- Dekanter
- 6a
- Trockner
- 6b
- Sprühtrockner
- 7
- Silo
- 8
- Ultrafiltrationsanlage
- 9
- Lagertank
- 10
- Trägersubstanz
- 11
- Membran
- 12
- Membranfilter
- 13
- Kanal
- 14
- Dünnschlempe
- 15
- suspendierte Feststoffe
- 16
- Retentat
- 17
- Filtrat
- 18
- Pore
- QF
- Volumenstrom Filtrat
- QR
- Volumenstrom Retentat
- QDS
- Volumenstrom Dünnschlempe
- A, B
- zeitl. Verlauf des Volumenstroms QF
- C
- zeitl. Verlauf des transmembranen Drucks
Claims (8)
- Vorrichtung zur Bearbeitung einer Schlempe im Anschluss an eine Ethanolgewinnung aus zucker und stärkehaltigen Ausgangsstoffen, wobei die Vorrichtung zumindest (i) einen Dekanter (
5 ) aufweist zum Auftrennen der Schlempe in Dünnschlempe (14 ) und Dickschlempe, wobei der Dekanter (5 ) zumindest einen Zulauf für die Schlempe und zumindest einen Ablauf für die Dickschlempe und einen Ablauf für die Dünnschlempe (14 ) aufweist und (ii) eine Trocknungsvorrichtung (6a ,6b ) zum Trocknen der Dünn- (12) und der Dickschlempe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass (iii) der Ablauf der Dünnschlempe (14 ) des Dekanters (5 ) mit einer Ultrafiltrationsanlage (8 ) zum Abtrennen eines Filtrats (17 ) aus einer Dünnschlempe (14 ) verbunden ist, wobei die Ultrafiltrationsanlage (8 ) zumindest einen Einlauf für Dünnschlempe (14 ), ein Filterelement zur Ultrafiltration, einen Ablauf für ein Filtrat (17 ) und einen Ablauf für ein Retentat (16 ) aufweist, wobei der Ablauf für das Retentat (16 ) mit der Trocknungsvorrichtung (6a ,6b ) verbunden ist. - Vorrichtung zum Herstellen von Ethanol aus zucker- und stärkehaltigen Ausgangsstoffen und dem anschließenden Bearbeiten anfallender Schlempe mit (i) einem Mahlwerk (
1 ), zum Zerkleinern der Ausgangsstoffe; (ii) einer Mischvorrichtung (2a ,2b ), welche mit dem Mahlwerk (1 ) verbunden ist, mit einer Dosiervorrichtung für die Herstellung einer fließfähigen Maische und zur gezielten Zugabe von Enzymen; (iii) einem Gärbehälter (3 ), welcher mit der Mischvorrichtung (2 ) verbunden ist, zur enzymatischen Umwandlung von Mono-, Di- und Polysacchariden zu Ethanol; (iv) einer Destillationsanlage (4 ), welche mit dem Gärbehälter (3 ) verbunden ist, zur destillativen Trennung von Ethanol und Schlempe; (v) einen Dekanter (5 ), welcher mit der Destillationsanlage (4 ) verbunden ist und bei der Destillation anfallende Schlempe in Dünnschlempe (14 ) und Dickschlempe, wobei der Dekanter (5 ) zumindest einen Zulauf für die Schlempe und zumindest einen Ablauf für die Dickschlempe und einen Ablauf für die Dünnschlempe (14 ) aufweist und (vi) eine Trocknungsvorrichtung (6a ,6b ) zum Trocknen der Dünn- (12 ) und der Dickschlempe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass (vii) der Ablauf der Dünnschlempe (14 ) des Dekanters (5 ) mit einer Ultrafiltrationsanlage (8 ) zum Abtrennen eines Filtrats (17 ) aus einer Dünnschlempe (14 ) verbunden ist, wobei die Ultrafiltrationsanlage (8 ) zumindest einen Einlauf für Dünnschlempe (14 ), ein Filterelement zur Ultrafiltration, einen Ablauf für Filtrat (17 ) und einen Ablauf für das Retentat (16 ) aufweist, wobei der Ablauf für das Retentat (16 ) mit der Trocknungsvorrichtung (6a ,6b ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (
8 ) zum Abtrennen eines Filtrats (17 ) einen Ablauf für Filtrat (17 ) aufweist, welcher mit der Mischvorrichtung (2a ) zur Herstellung einer fließfähigen Maische verbunden ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement einen oder mehrere keramische Membranfilter (
12 ) aufweist, - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein keramischer Membranfilter (
12 ) axial verlaufende Kanäle (13 ) aufweisen, durch welche die Dünnschlempe (14 ) geleitet wird. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Kanäle (
13 ) eine Zirconiumoxid (ZrO2)-Schicht (11 ) aufweisen, welche auf einem Trägermaterial (10 ) aufgebracht ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat (
16 ) der Vorrichtung (8 ) zum Abtrennen eines Filtrats (17 ) in eine Trocknungsvorrichtung (6a ,6b ) überführbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvorrichtung (
6a ,6b ) ein Sprühtrockner (6b ) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202009013389U DE202009013389U1 (de) | 2009-10-20 | 2009-10-20 | Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202009013389U DE202009013389U1 (de) | 2009-10-20 | 2009-10-20 | Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202009013389U1 true DE202009013389U1 (de) | 2011-02-24 |
Family
ID=43662813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202009013389U Expired - Lifetime DE202009013389U1 (de) | 2009-10-20 | 2009-10-20 | Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202009013389U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012101079A1 (de) | 2011-01-27 | 2012-08-02 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Verfahren zur verarbeitung von dünnschlempe und vorrichtung zur herstellung eines proteinhaltigen produktes |
WO2021204391A1 (de) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Verbio Vereinigte Bioenergie Ag | Proteinprodukt aus pflanzen und hefen und dessen herstellungsverfahren |
EP4256970A1 (de) | 2022-04-07 | 2023-10-11 | Verbio Vereinigte BioEnergie AG | Verfahren zur herstellung eines proteinproduktes |
-
2009
- 2009-10-20 DE DE202009013389U patent/DE202009013389U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012101079A1 (de) | 2011-01-27 | 2012-08-02 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Verfahren zur verarbeitung von dünnschlempe und vorrichtung zur herstellung eines proteinhaltigen produktes |
WO2021204391A1 (de) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Verbio Vereinigte Bioenergie Ag | Proteinprodukt aus pflanzen und hefen und dessen herstellungsverfahren |
US11957138B2 (en) | 2020-04-09 | 2024-04-16 | Verbio Vereinigte Bioenergie Ag | Protein product from plants and yeasts and production process for same |
EP4256970A1 (de) | 2022-04-07 | 2023-10-11 | Verbio Vereinigte BioEnergie AG | Verfahren zur herstellung eines proteinproduktes |
DE102023107506A1 (de) | 2022-04-07 | 2023-10-12 | Verbio Vereinigte Bioenergie Ag | Verfahren zur Herstellung eines Proteinproduktes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2481293B1 (de) | Verfahren zur Verarbeitung von Dünnschlempe und Vorrichtung zur Herstellung eines proteinhaltigen Produktes | |
DE69607961T2 (de) | Verfahren zür rückgewinnung wasser-unlöslicher verbindungen aus einer fermentations brühe | |
DE69204989T2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von würze. | |
EP0305898B1 (de) | Verfahren zur Abtrennung und Reinigung von Celluloseethern und anderen Cellulosederivaten | |
DE3423594A1 (de) | Weinklaerung mittels crossflow-filtration | |
DE2300127C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von unverdünntem oder wenig verdünntem Fruchtwasser und von Stärke aus Hackfrüchten | |
DE202009013389U1 (de) | Vorrichtung zur Verarbeitung von Dünnschlempe | |
DE69523051T2 (de) | Methode zur klärung von schlempen | |
DE3533306A1 (de) | Verfahren zur auftrennung und klarfiltration von suspensionen und vorrichtung zu seiner durchfuehrung | |
EP3763222A1 (de) | Verfahren zur gewinnung einer konzentrierten proteinreichen phase aus reststoffen der bioethanolproduktion | |
DE102009034949A1 (de) | Verfahren zur Aufbereitung einer Suspension | |
DE102004060929B4 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Glukose aus einer Stärkelösung | |
WO2010052130A2 (de) | Verfahren zur auftrennung von filterhilfsmittelpartikeln für die anschwemmfiltration | |
EP2878662B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von würze durch abläutern von maische mit einem läuterbottich | |
EP2596094B1 (de) | Verfahren zur klärung eines wein-gelägers | |
EP3215595B1 (de) | Vorrichtung, system und verfahren zur gewinnung und/oder zum klären von würze und anderen medien in der bierbrauerei und getränkeindustrie und entsprechende verwendungen | |
DE3908922C1 (de) | ||
DE102021103430A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Filtrieren von Bier | |
DE102009016490A1 (de) | Herstellung von Sojasoße mittels Anschwemmkerzenfilter | |
EP3468388B1 (de) | Verfahren und anlage zur reinigung von flüssigzucker, hergestellt aus kristallzucker minderer reinheit | |
DE19649661A1 (de) | Maischeverfahren | |
US1985426A (en) | Removal of foots from crude oil | |
DE69321534T2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Stärke aus Korn | |
WO1998048917A1 (de) | Vorrichtung und filtrationsverfahren zur abtrennung von stoffen aus suspensionen | |
DE1517814B2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen behandlung von fluessigkeiten mit enzymproduzierenden mikroorganismen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20110331 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20121113 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |