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DE10321607A1 - Biomass production, for use as fuel, involves fermentation and distillation and/or separation, and includes removal of soluble, globular sticky proteins - Google Patents

Biomass production, for use as fuel, involves fermentation and distillation and/or separation, and includes removal of soluble, globular sticky proteins Download PDF

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DE10321607A1
DE10321607A1 DE2003121607 DE10321607A DE10321607A1 DE 10321607 A1 DE10321607 A1 DE 10321607A1 DE 2003121607 DE2003121607 DE 2003121607 DE 10321607 A DE10321607 A DE 10321607A DE 10321607 A1 DE10321607 A1 DE 10321607A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
separation
proteins
biomass
fermentation
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2003121607
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German (de)
Inventor
Manfred Schneider
Günter Hofmann
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MESSO CHEMIETECHNIK GmbH
MESSO-CHEMIETECHNIK GmbH
Original Assignee
MESSO CHEMIETECHNIK GmbH
MESSO-CHEMIETECHNIK GmbH
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

Production of bioalcohol from biomass (especially rye and wheat straw waste) by fermentation and distillation and/or separation includes (in addition to removal of particulate sticky proteins) the removal of soluble, globular sticky proteins (SGSP's) in the biomass.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bioalkohol aus Biomassen, insbesondere Roggen- und Weizenschlämpen, durch Vergärung und Destillation und/oder Separation sowie der Separation von partikulären Klebeeiweißstoffen.The The invention relates to a method for producing bioalcohol from biomass, especially rye and wheat sludge Fermentation and Distillation and / or separation as well as the separation of particulate adhesive proteins.

Die Vergärung von Biomassen ist unter dem Aspekt des zukünftig geplanten Zusatzes von Bioalkohol zu Kraftstoffen wirtschaftlich von großer Bedeutung. Bei der großtechnischen Herstellung von Bioalkoholen bereitet die Anwesenheit von Klebeeiweißstoffen, insbesondere Gluten, Probleme bei der nachgeschalteten thermischen Abtrennung des vergorenen Alkohols. Diese Eiweißstoffe führen aufgrund ihrer stark klebrigen Eigenschaften zu Ablagerungen in Destillationsanlagen, was zu kürzeren Wartungsintervallen führt. Bisher wurden diese Eiweiße meist über Zentrifugen oder andere Separatoren abgetrennt. Durch Sedimentation, gleichgültig ob in einem Zentrifugalfeld erzwungen oder in Klärern selbsteinstellend, sind jedoch nur diejenigen Anteile der Klebeeiweißstoffe zugänglich, die in Form von Suspensionen oder in Partikelform vorliegen. Physikalisch gelöste globuläre Proteine verbleiben in den angesetzten Schlämpen. In der nachfolgenden thermischen Abtrennung setzen sich diese Proteine an Wärmetauscherflächen ab und führen zu einem erheblichen zusätzlichen Wartungsaufwand.The fermentation of biomass is under the aspect of the future planned addition of Bio alcohol to fuel economically of great importance. With the large-scale Production of bioalcohol prepares the presence of adhesive proteins, especially gluten, problems with downstream thermal Separation of the fermented alcohol. These proteins lead due to their very sticky Properties of deposits in distillation plants, resulting in shorter maintenance intervals leads. So far, these proteins have mostly been centrifuged or other separators. By sedimentation, regardless of whether forced in a centrifugal field or self-adjusting in clarifiers however, only those portions of the adhesive proteins accessible in the form of suspensions or in particle form. Physically dissolved globular proteins remain in the prepared ones Schlämpen. These proteins settle in the subsequent thermal separation on heat exchanger surfaces and lead at a significant additional Maintenance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Bioalkoholen aus Biomassen, insbesondere Roggen- und Weizenschlämpen, durch Vergärung und Destillation und/oder Separation sowie der Separation partikulärer Klebeeiweißstoffe bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.The The invention has for its object an improved method for the production of bioalcohols from biomass, especially rye and Weizenschlämpen, through fermentation and distillation and / or separation and the separation of particulate adhesive proteins provide with the above disadvantages avoided become.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß lösliche globuläre Klebeeiweißstoffe, die vorzugsweise Molekulargewichte größer gleich 10000 Dalton aufweisen, im Vorfeld der Alkoholabtrennung, insbesondere durch eine Denaturierung als auch durch Membrantechniken, abgetrennt werden. Besonders effizient ist hierbei eine Kombination der beiden Methoden. Durch eine Denaturierung störender Klebeeiweißstoffe, die mittels Lewis-Säuren, bevorzugt Fe3+-Salze, besonders bevorzugt FeCl3 in der Hitze sehr effizient erzielbar ist, werden partikuläre Eiweißstoffe erhalten, die durch Mikro- oder Ultrafiltrationsmembranen einfach abzutrennen sind. Der Zusatz von Basen in eine solche Lösung führt zu einer Fällung der gelösten Eiweiße, so daß auch eine einfache Filtration oder Klärung zur Abtrennung ausreichen kann.The object is achieved according to the invention in that soluble globular adhesive proteins, which preferably have molecular weights greater than or equal to 10,000 daltons, are separated off in advance of the alcohol separation, in particular by denaturation and also by membrane techniques. A combination of the two methods is particularly efficient. By denaturing disruptive adhesive proteins, which can be achieved very efficiently in the heat by means of Lewis acids, preferably Fe 3+ salts, particularly preferably FeCl 3 , particulate proteins are obtained which are easy to separate by means of micro or ultrafiltration membranes. The addition of bases in such a solution leads to a precipitation of the dissolved proteins, so that a simple filtration or clarification can be sufficient for the separation.

Besonders effizient sind jedoch Nanofiltrationsmembranen oder Membranen, deren Trennbereich im Gebiet der reversen Osmose liegen, da über diese Membranen eine weitere sehr vorteilhafte Aufarbeitung der zu gärenden oder bereits vergorenen Prozeßflüssigkeiten erfolgen kann. Dieses soll in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden. Im ersten Ausführungsbeispiel wird nach der Einmaischung der Biomasse und der Abtrennung der partikulären und/oder suspendierten Klebeeiweißstoffe durch entsprechende klassische Separatorentechnik bzw. deren enzymatische Spaltung, eine Lewis-Säure, bevorzugt Fe3+-Salze, besonders bevorzugt FeCl3 zugefügt und die Maische auf Temperaturen von 70 bis 100° C erhitzt. Bei diesem Vorgang denaturieren die globulären Eiweiße. Höhere Temperaturen beschleunigen den Vorgang. Durch Zugabe von Basen erfolgt eine vollständige Fällung dieser Eiweißstoffe. Die so gefällten Eiweiße können durch Klärung, Zentrifugierung oder Filtrierung abgetrennt werden. Anschließend erfolgt die Zugabe von Enzymen zur Verflüssigung und Verzuckerung der Maischen. Nach dem Fermentationsprozeß werden die Hefen abgetrennt und eine Separation des Alkohols in einer thermischen Trennstufe kann durchgeführt werden. Die Fällung der Klebeeiweißstoffe kann auch nach der Fermentation erfolgen, wobei dann die denaturierten Eiweiße zusammen mit den Hefen abgetrennt werden.However, nanofiltration membranes or membranes whose separation area is in the area of reverse osmosis are particularly efficient, since these membranes can be used for further very advantageous processing of the process liquids to be fermented or already fermented. This will be explained in the following exemplary embodiments. In the first exemplary embodiment, after the biomass has been mashed in and the particulate and / or suspended adhesive proteins have been separated off by appropriate classic separator technology or their enzymatic cleavage, a Lewis acid, preferably Fe 3+ salts, particularly preferably FeCl 3, is added and the mash is added Temperatures of 70 to 100 ° C heated. In this process, the globular proteins denature. Higher temperatures accelerate the process. These proteins are completely precipitated by adding bases. The proteins thus precipitated can be separated off by clarification, centrifugation or filtration. Enzymes are then added to liquefy and saccharify the mash. After the fermentation process, the yeasts are separated and the alcohol can be separated in a thermal separation step. The adhesive proteins can also be precipitated after the fermentation, in which case the denatured proteins are separated off together with the yeasts.

In einer zweiten vorteilhaften Ausführung wird nach der Einmaischung der Biomasse eine Separation der partikulär oder suspendierten Klebeeiweißstoffe durchgeführt bzw. eine enzymatische Spaltung dieser vorgenommen. Anschließend wird die erhaltene Maische mit einer Lewis-Säure, bevorzugt Fe3+-Salze, besonders bevorzugt FeCl3, versetzt und wie in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben erhitzt. Nach der Zugabe von Basen werden ebenfalls wie in Ausführungsbeispiel 1 beschrieben die gefällten Eiweißstoffe entfernt. Die Denaturierung und Entfernung der Eiweiße kann auch hier an einer anderen Stelle während des Prozesses, beispielsweise nach der Verzuckerung, erfolgen. Eine Retention der gelösten Eiweißstoffe ohne vorherige Denaturierung an einer Membran mit einem molecular weight cut off (MWCO) kleiner 10000 Dalton gelingt ebenfalls, wenngleich auch bei geringeren Flüssen.In a second advantageous embodiment, after the biomass has been mashed in, the particulate or suspended adhesive proteins are separated or enzymatically cleaved. The mash obtained is then mixed with a Lewis acid, preferably Fe 3+ salts, particularly preferably FeCl 3 , and heated as described in Example 1. After the addition of bases, the precipitated proteins are also removed as described in Example 1. The denaturing and removal of the proteins can also take place at another point during the process, for example after saccharification. The dissolved proteins can also be retained without prior denaturation on a membrane with a molecular weight cut off (MWCO) of less than 10,000 Daltons, albeit at lower flows.

Nach Zugabe von Enzymen erfolgt eine Verflüssigung und Verzuckerung der Maische. Die Stärke der Maische wird hierbei zu 96 bis 100 % zu Mono- und Disacchariden abgebaut. Die so erhaltene Zuckerlösung wird in einen Arbeitsbehälter überführt, der mit einer Nanofiltrationseinheit gekoppelt ist. Durch Zugabe von Wasser in diesen Arbeitsbehälter wird die dort enthaltene Glucose über die Nanofiltrationsmembran angereichert ausgeschleust. Das Permeat der Nanofiltration, welches nun sehr reich an Glucose ist, wird anschließend einer Umkehrosmose zugeführt, wodurch eine Aufkonzentration der Glucose erzielt wird. Die Konzentrate der Umkehrosmose, die diese aufkonzentrierten Glucosen enthalten, werden dann der Fermentation zugeführt. Das Permeat der Umkehrosmose ist Wasser und wird zur Nanofiltration zurückgeführt, wodurch ein interner Wasserkreislauf realisiert ist. Diese Permeate können auch zur Anmaischung des Getreides genutzt werden. Da mit den Konzentraten aus der reversen Osmose eine sehr reine Glucoselösung erhalten wird, kann die Fermentation zu Alkohol vereinfacht werden, da keine Störstoffe mehr vorhanden sind. Gleiches gilt für die nachgeschalteten thermischen Trennstufen zur Abtrennung des erzeugten Bioalkohols.After adding enzymes, the mash is liquefied and saccharified. The strength of the mash is broken down to 96 to 100% to mono- and disaccharides. The sugar solution thus obtained is transferred to a working container which is coupled to a nanofiltration unit. By adding water to this working container, the glucose contained there is discharged enriched via the nanofiltration membrane. The permeate from the nanofiltration, which is now very rich in glucose, is then subjected to reverse osmosis, which results in a concentration of the glucose. The concentrates of reverse osmosis, which contain these concentrated glucose, who which is then fed to the fermentation. The permeate of reverse osmosis is water and is returned to nanofiltration, which creates an internal water cycle. These permeates can also be used to mash the grain. Since the concentrates from the reverse osmosis give a very pure glucose solution, the fermentation to alcohol can be simplified because there are no more contaminants. The same applies to the downstream thermal separation stages for separating the bioalcohol produced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden die partikulären und/oder suspendierten Eiweißstoffe wie in Ausführungsbeispiel 1 und 2 entfernt. Anschließend erfolgt durch Zugabe von Enzymen eine Verflüssigung und Verzuckerung der Maische. Diese wird anschließend fermentiert. Die erhaltenen alkoholhaltigen Fermentationsbrühen werden mit Lewis-Säuren, bevorzugt Fe3+-Salzen, besonders bevorzugt FeCl3 versetzt und erhitzt, wobei eine Denaturierung der globulären gelösten Klebeeiweißstoffe eintritt. Diese können zusammen mit den in den Brühen noch vorhandenen Hefen separiert werden. Anschließend werden diese Fermentationsbrühen einem Arbeitsbehälter zugeführt, der mit einer Nanofiltrationseinheit und/oder Umkehrosmoseeinheit gekoppelt ist, welche niedrige Rückhalte für Ethanol zeigt. Durch Zugabe von Wasser wird Ethanol aus den Fermentationsbrühen über diese Membranen ausgespült. In einer nachgeschalteten Membraneinheit, mit hohen Rückhalten für Ethanol, wird das in der ersten Membraneinheit erhaltene Permeat, aufkonzentriert. Die hierbei erhaltenen Permeate werden zum Ausspülen des Alkohols aus der ersten Membraneinheit eingesetzt, so daß ein interner Wasserkreislauf resultiert. Die Konzentrate der zweiten Membraneinheit zeigen nur noch geringe Fremdstoffanteile, so daß der anschließende Schritt zur thermischen Abtrennung des Alkohols mit sehr reinen Zulauflösungen erfolgen kann, wodurch Stillstandszeiten durch erforderliche Reinigungsarbeiten in den Trennstufen minimiert werden.In a further advantageous embodiment, the particulate and / or suspended protein substances are removed as in exemplary embodiments 1 and 2. Then, by adding enzymes, the mash is liquefied and saccharified. This is then fermented. The alcohol-containing fermentation broths obtained are mixed with Lewis acids, preferably Fe 3+ salts, particularly preferably FeCl 3 , and heated, with the result that the globular dissolved adhesive proteins are denatured. These can be separated together with the yeasts still present in the broths. These fermentation broths are then fed to a working container which is coupled to a nanofiltration unit and / or reverse osmosis unit, which has low ethanol retention. By adding water, ethanol is flushed out of the fermentation broth through these membranes. The permeate obtained in the first membrane unit is concentrated in a downstream membrane unit with high ethanol retention. The permeates obtained are used to rinse the alcohol out of the first membrane unit, so that an internal water cycle results. The concentrates of the second membrane unit show only small amounts of foreign matter, so that the subsequent step for the thermal separation of the alcohol can be carried out with very pure feed solutions, as a result of which downtimes are minimized by the necessary cleaning work in the separation stages.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung können der folgenden Figurenbeschreibung entnommen werden. Die dargestellten Ausführungsbeispiele dienen dabei der Erläuterung und sind nicht beschränkend.Further Details and features of the present invention may be the the following description of the figures. The illustrated embodiments serve for explanation and are not restrictive.

In 1 ist dargestellt, daß die zu vergährende Biomasse, bevorzugt Weizen und/oder Roggen (1) mit Wasser (2) zur Einmaischung (3) gegeben wird. Anschließend findet die Abtrennung (4) der partikulären Klebeeiweißstoffe mittels Dekantern und/oder Separatoren (5) statt. Im Anschluß an die Abtrennung der partikulären Klebeeiweißstoffe findet die Denaturierung und Fällung (8) der gelösten globulären Eiweiße statt. Hierzu werden Lewis-Säuren und Basen eingesetzt und die Lösung erhitzt (7). Im nächsten Verfahrensschritt (9) werden die gefällten Eiweiße abgetrennt. Nach Zugabe von Enzymen (11), der Verflüssigung (12) sowie der Zugabe weiterer Enzyme (13) und Verzuckerung (14) wird eine 20%-ige Zuckerlösung (15) erhalten, die im anschließenden Schritt fermentiert wird. Aus der so erhaltenen alkoholhaltigen Maische (17) werden die Hefe und Biomassen abgetrennt (18 und 18a). Die alkalische Lösung (19) wird der Destillation (20) zugeführt. Als Ergebnis der Destillation erhält man einen Destillationsrückstand (21) sowie Ethanol 86% (22).In 1 it is shown that the biomass to be fermented, preferably wheat and / or rye ( 1 ) with water ( 2 ) for mashing ( 3 ) is given. Then the separation takes place ( 4 ) the particulate adhesive proteins using decanters and / or separators ( 5 ) instead of. Following the separation of the particulate adhesive proteins, denaturation and precipitation ( 8th ) of the dissolved globular proteins. Lewis acids and bases are used and the solution is heated ( 7 ). In the next step ( 9 ) the precipitated proteins are separated. After adding enzymes ( 11 ), liquefaction ( 12 ) and the addition of further enzymes ( 13 ) and saccharification ( 14 ) a 20% sugar solution ( 15 ) obtained, which is fermented in the subsequent step. From the alcohol-containing mash obtained in this way ( 17 ) the yeast and biomass are separated ( 18 and 18a ). The alkaline solution ( 19 ) the distillation ( 20 ) fed. As a result of the distillation, a distillation residue is obtained ( 21 ) and ethanol 86% ( 22 ).

In 2 ist dargestellt, daß nach der Einmaischung (3) der Biomasse bevorzugt Weizen und/oder Roggen (1) mit Wasser (2) die partikulären Klebeeiweißstoffe mittels Dekantern und/oder Separatoren (5) abgetrennt. Unter Zusatz von Lewis-Säuren, Basen und durch Erhitzung (7) der Maische werden die gelösten globulären Klebeeiweißstoffe denaturiert und gefällt (8). Es folgt der Zusatz von Enzymen (11) zur Verflüssigung (12) sowie der Zusatz von Enzymen (13) zur Verzuckerung (14). Die so erhaltenen 20%-ige Glucoselösung (29) wird in einem Arbeitsbehälter (23) überführt. Anschließend werden mittels Nanofiltration die Glucosen und reduzierten Disaccharide vom Wasser separiert (25) und mittels einer Reversosmose (26) aufkonzentriert. Das bei der Nanofiltration und Reversosmose als Permeat erhaltene Wasser (27) wird als Teilstrom (28) in den Prozeß zurückgeführt. Die 20%-ige Glucoselösung (29) wird der Fermentation (16) zugeführt. Die erhaltene alkoholische Lösung (17) wird nach der Hefe- und Biomassenabtrennung (18 und 18a) destilliert (20). Aus der Destillation wird ein Destillationsrückstand (21) sowie Ethanol 86% (22) erhalten.In 2 it is shown that after the mashing in ( 3 ) the biomass prefers wheat and / or rye ( 1 ) with water ( 2 ) the particulate adhesive proteins using decanters and / or separators ( 5 ) separated. With the addition of Lewis acids, bases and by heating ( 7 ) the mash the denatured globular adhesive proteins are denatured and precipitated ( 8th ). Enzymes are added ( 11 ) to liquefy ( 12 ) and the addition of enzymes ( 13 ) for saccharification ( 14 ). The 20% glucose solution ( 29 ) is placed in a working container ( 23 ) transferred. The glucose and reduced disaccharides are then separated from the water using nanofiltration ( 25 ) and by means of reverse osmosis ( 26 ) concentrated. The water obtained as permeate in nanofiltration and reverse osmosis ( 27 ) is a partial stream ( 28 ) returned to the process. The 20% glucose solution ( 29 ) the fermentation ( 16 ) fed. The alcoholic solution obtained ( 17 ) after the yeast and biomass separation ( 18 and 18a ) distilled ( 20 ). The distillation becomes a distillation residue ( 21 ) and ethanol 86% ( 22 ) receive.

In 3 ist dargestellt, daß nach der Einmaischung (3) der Biomassen (1) mit Wasser (2), gefolgt von der Abtrennung partikulärer Klebeeiweißstoffe (4) mittels Dekantern oder Separatoren (5), die Maische mit Enzymen (11) zur Verflüssigung (12) sowie Enzymen (13) zur Verzuckerung (14) versetzt wird. Die so erhaltenen 20%-ige Lösung (15) wird der Fermentation (16) zugeführt. Die dabei erhaltene alkoholische Lösung mit X-% Alkohol wird mit Lewis-Säuren und Basen erhitzt (7). Anschließend werden die Hefe und Biomassen abgetrennt (18 und 18a). Nach Überführung in einen Arbeitsbehälter (23) und Zusatz von Wasser (2) wird die Lösung einer Nanofiltration sowie Reversosmose unterzogen (24 und 26). In einer weiteren Resersosmose mit großem Ethanolrückhalt (32) wird als Permeat eine Wasser-Alkohol-Mischung mit X-Y% (31) erhalten, die in den Arbeitsbehälter zurückgeführt wird. Als Konzentrat der Reversosmose wird eine alkoholische Lösung mit X + Y% (33) erhalten, die in einer anschließenden Destillation (20) aufbereitet wird. Als Produkt wird Ethanol 86% erhalten (22).In 3 it is shown that after the mashing in ( 3 ) the biomass ( 1 ) with water ( 2 ), followed by the separation of particulate adhesive proteins ( 4 ) using decanters or separators ( 5 ), the mash with enzymes ( 11 ) to liquefy ( 12 ) and enzymes ( 13 ) for saccharification ( 14 ) is moved. The 20% solution thus obtained ( 15 ) the fermentation ( 16 ) fed. The alcoholic solution with X% alcohol obtained is heated with Lewis acids and bases ( 7 ). Then the yeast and biomass are separated ( 18 and 18a ). After transfer to a work container ( 23 ) and addition of water ( 2 ) the solution is subjected to nanofiltration and reverse osmosis ( 24 and 26 ). In another resersosmosis with high ethanol retention ( 32 ) a water-alcohol mixture with XY% ( 31 ) received, which is returned to the working container. As a concentrate of reverse osmosis, an alcoholic solution with X + Y% ( 33 ) obtained in a subsequent distillation ( 20 ) is processed. Ethanol 86% is obtained as product ( 22 ).

11
Biomasse/Weizen, RoggenBiomass / wheat, rye
22
Wasserwater
33
Einmaischungmaceration
44
Abtrennung partikulärer Klebeeiweißstoffeseparation particulate Adhesive proteins
55
Dekanter/SeparatorenDecanters / separators
66
partikuläre Klebeeiweißstoffeparticulate adhesive proteins
77
Lewis-Säuren/Erhitzung/BasenLewis acids / heating / bases
88th
Denaturierung/FällungDenaturation / precipitation
99
Abtrennung der gefällten Eiweißeseparation the felled proteins
1010
gefällte, denaturierte Eiweißefelled, denatured proteins
1111
Enzymeenzymes
1212
Verflüssigungliquefaction
1313
Enzymenzyme
1414
Verzuckerungsaccharification
1515
Zuckerlösungsugar solution
1616
Fermentationfermentation
1717
Alkoholalcohol
1818
Hefe- und BiomassenabtrennungYeast- and biomass separation
18a18a
Hefe- und BiomassenYeast- and biomass
1919
alkalische Lösungalkaline solution
2020
Destillationdistillation
2121
Destillationsrückstanddistillation residue
2222
Ethanol 86%ethanol 86%
2323
Arbeitsbehälterworking container
2424
Nanofiltrationnanofiltration
2525
Glucosen und reduzierte Disaccarideglucoses and reduced disaccarides
2626
Reversosmosereverse osmosis
2727
Permeat/WasserPermeate / water
2828
Teilstrompartial flow
2929
Glucose 20%glucose 20%
3030
Alkohol X%alcohol X%
3131
Permeat Wasser/Alkohol (X – Y)%permeate Water / alcohol (X - Y)%
3232
Reversosmose mit großem Ethanol-Rückhaltreverse osmosis with big Ethanol support
3333
Konzentrat Alkohol (X + Y)%concentrate Alcohol (X + Y)%

Claims (16)

Verfahren zur Herstellung von Bioalkoholen aus Biomassen, insbesondere Roggen- und Weizenschlämpen, durch Vergärung und Destillation und/oder Separation, sowie der Separation partikulärer Klebeeiweißstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Biomassen enthaltenen löslichen, globulären Klebeeiweißstoffe abgetrennt werden.Process for the production of bioalcohols from biomass, in particular rye and wheat slurries, by fermentation and distillation and / or separation, and the separation of particulate adhesive proteins, characterized in that the soluble, globular adhesive proteins contained in the biomass are separated. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die löslichen globulären Klebeeiweißstoffe vor der Abtrennung denaturiert werden.Method according to claim 1, characterized in that the soluble globular Adhesive proteins be denatured before separation. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die löslichen globulären Klebeeiweißstoffe mittels Lewis-Säuren denaturiert werden.Method according to claim 2, characterized in that the soluble globular Adhesive proteins using Lewis acids be denatured. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der eingesetzten Lewis-Säure um Fe3+-Salze handelt.Process according to claim 3, characterized in that the Lewis acid used is Fe 3+ salts. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem eingesetzten Fe3+-Salz um FeCl3 handelt.Process according to claim 4, characterized in that the Fe 3+ salt used is FeCl 3 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die denatutierten Eiweißstoffe mittels Basen ausgefällt und separiert werden.Procedure according to a of claims 3 to 5, characterized in that the denatured protein substances precipitated by bases and be separated. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Separation der insbesondere gefällten Eiweißstoffe Nanofiltrations- und/oder Membranfiltrations- und/oder osmotische- und/oder reversosmotische Verfahren eingesetzt werden.Procedure according to a or more of the claims 1 to 6, characterized in that for the separation of the particular felled Protein nanofiltration and / or membrane filtration and / or osmotic and / or reversosmotic processes be used. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Alkohol mittels osmotischer oder reversosmotischer Verfahren aufkonzentriert wird.Procedure according to a or more of the claims 1 to 7, characterized in that the alcohol obtained by means of Concentrated osmotic or reverse osmotic processes. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Permeat erhaltene Wasser in den Prozeßkreislauf zurückgeführt wird.Method according to one or more of claims 7 to 8, characterized in that the as Permeate water is returned to the process cycle. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den eingesetzten Biomassen um Roggen- und/oder Weizenschlämpen handelt, die als Klebeeiweißstoff Gluten enthalten.Procedure according to a or more of the claims 1 to 6, characterized in that it is used in the Biomass around rye and / or Weizenschlämpen acts as an adhesive protein Contain gluten. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen: a) Einmaischung der Biomasse, b) Abtrennung der partikulären und/oder suspendierten Klebeeiweißstoffe durch Separatorentechnik und/oder enzymatische Spaltung, c) Zusatz einer Lewis-Säure, d) Erwärmung der Maische auf 70 bis 100° C, e) Zusatz von Basen zur Ausfällung der denaturierten Eiweißstoffe, f) Abtrennung der gefällten Eiweißstoffe mittels Klärung und/oder Zentrifugieren und/oder Filtrieren, g) Zugabe von Enzymen, insbesondere Hefen, zur Verflüssigung und Verzuckerung, h) Abtrennung der Hefen nach der Fermentation, i) Separation des Alkohols mittels thermischer Verfahren.Procedure according to a or more of the claims 1 to 10, characterized by the following process stages: a) Maceration of the biomass, b) separation of the particulate and / or suspended adhesive proteins by separator technology and / or enzymatic cleavage, c) Addition of a Lewis acid, d) warming the mash at 70 to 100 ° C, e) Add bases to precipitate the denatured protein substances, f) Separation of the felled proteins by means of clarification and / or centrifuging and / or filtering, g) addition of Enzymes, especially yeasts, for liquefaction and saccharification, H) Separation of the yeasts after fermentation, i) Separation of the Alcohol using thermal processes. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Denaturierung, Fällung und Abtrennung des Klebeeiweißstoffes erst nach der Fermentation stattfindet.Method according to claim 11, characterized in that the Denaturation, precipitation and separation of the adhesive protein only after fermentation takes place. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen: a) Einmaischung der Biomasse, b) Abtrennung der partikulären und/oder suspendierten Klebeeiweißstoffe durch Separatorentechnik und/oder enzymatische Spaltung, c) Zusatz einer Lewis-Säure, d) Erwärmung der Maische auf 70 bis 100° C, e) Zusatz von Basen zur Ausfällung der denaturierten Eiweißstoffe, f) Abtrennung der gefällten Eiweißstoffe mittels Klärung und/oder Zentrifugieren und/oder Filtrieren, g) Zugabe von Enzymen, insbesondere Hefen, zur Verflüssigung und Verzuckerung, h) Überführung der erhaltenen Zuckerlösung in einen Arbeitsbehälter, der mit einer Nanofiltrationseinheit gekoppelt ist, i) Zugabe von Wasser, j) Ausschleusung des Zuckers über die Nanofiltrationsmembran, k) Zuführung des erhaltenen zuckerhaltigen Permeats zu einer Umkehrosmose zwecks Wasserabscheidung, l) enzymatische Fermentation der aufkonzentrierten Zuckerlösung m) Rückführung des in Schritt k) erhaltenen Wassers in den Prozeßkreislauf, n) thermische Abtrennung des AlkoholsMethod according to one or more of claims 1 to 10, characterized by the following process stages: a) mashing in of the biomass, b) separation of the particulate and / or suspended ten adhesive proteins by separator technology and / or enzymatic cleavage, c) addition of a Lewis acid, d) heating of the mash to 70 to 100 ° C, e) addition of bases to precipitate the denatured proteins, f) separation of the precipitated proteins by clarification and / or centrifuging and / or filtering, g) adding enzymes, in particular yeasts, for liquefaction and saccharification, h) transferring the sugar solution obtained into a working container which is coupled to a nanofiltration unit, i) adding water, j) removing the sugar over the nanofiltration membrane, k) supplying the sugar-containing permeate obtained to a reverse osmosis for water separation, l) enzymatic fermentation of the concentrated sugar solution m) recycling the water obtained in step k) into the process cycle, n) thermal separation of the alcohol Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die löslichen globulären Klebeeiweißstoffe mittels Membranfiltration abgetrennt werden, wobei die verwendete Membran einen molekular weight cut off (MWCO) kleiner 10000 Dalton besitzt.Method according to claim 1, characterized in that the soluble globular Adhesive proteins be separated by membrane filtration, the used Membrane a molecular weight cut off (MWCO) less than 10,000 Daltons has. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen: a) Einmaischung der Biomasse, b) Abtrennung der partikulären und/oder suspendierten Klebeeiweißstoffe, c) Zugabe von Enzymen, insbesondere Hefen, zur Verflüssigung und Verzuckerung, d) Zusatz einer Lewis-Säure, e) Erwärmung der Maische auf 70 bis 100° C, f) Zusatz von Basen zur Ausfällung der denaturierten Eiweißstoffe, g) Abtrennung der gefällten Eiweißstoffe mittels Klärung und/oder Zentrifugieren und/oder Filtrieren, h) Abtrennung der Hefen nach der Fermentation, i) Überführung der Lösung in einen Arbeitsbehälter und anschließende Nanofiltration und/oder Reversosmose, wobei diese niedrige Rückhalte für Alkohole aufweisen, j) Zugabe von Wasser zur Ausspülung der Alkohole über die in i) beschriebenen Membranen, k) Überführung des alkoholhaltigen Permeats in eine Membranfiltrationseinheit mit hohen Rückhalten für Alkohole, l) Anreicherung des Alkohols durch Abscheidung von Wasser, m) thermische Abtrennung des Alkohols.Procedure according to a or more of the claims 1 to 10, characterized by the following process stages: a) Maceration of the biomass, b) separation of the particulate and / or suspended adhesive proteins, c) Adding enzymes, especially yeasts, for liquefaction and saccharification, d) addition of a Lewis acid, e) heating the Mash at 70 to 100 ° C, f) Add bases to precipitate the denatured protein substances, G) Separation of the felled proteins by means of clarification and / or centrifuging and / or filtering, h) separation the yeast after fermentation, i) transfer of the solution into a working container and subsequent Nanofiltration and / or reverse osmosis, these low retention for alcohols, j) Add water to rinse out of alcohols over the membranes described in i), k) Transfer of the alcoholic permeate into a membrane filtration unit with high retention for alcohols, l) enrichment alcohol by separating water, m) thermal separation of alcohol. Anspruch gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Filtration und/oder dem osmotischen Verfahren gewonnene Wasser in den Prozeßkreislauf zurückgeführt wird.Claim according to claim 15, characterized in that the obtained in the filtration and / or the osmotic process Water in the process cycle is returned.
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DE102007040068A1 (en) * 2007-08-24 2009-02-26 Acs Agrochemische Systeme Gmbh Preparation of ethanol, comprises grinding, liquefying, sugaring and fermenting starchy raw materials, where the obtained starch milk is separated in a decanter in a main stream containing preferably starch
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