DD229149A1 - Verfahren zur entfernung von kohlenwasserstoffen aus getrockneten biomassen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen und biogenen lipophilen Zellinhaltsstoffen aus getrockneten Biomassen, die auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten gezuechtet wurden. Sie kann eingesetzt werden in Anlagen, in denen getrocknete Biomasse mittels Loesungsmittelextraktion gereinigt wird. Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das neben einer schnelleren und gruendlicheren Entfernung der Substratkohlenwasserstoffe eine weitergehende Entfernung lipophiler Zellinhaltsstoffe mit geringem Aufwand ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird das Ziel dadurch erreicht, dass der Feststoff von der Extraktion mit einem Ethanol/Wasser-Gemisch benetzt wird und die Extraktion mit einem Benzin/Ethanol-Gemisch durchgefuehrt wird.
Description
Die Erfindung gehört in das Gebiet der mikrobiologischen Eiweißgewinnung, in die IPK C12N.
Die Erfindung kann eingesetzt werden in Anlagen, in denen getrocknete Biomasse mittels Lösungsmittelextraktion gereinigt wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen und biogenen lipophilen Zellinhaltsstoffen aus getrockneten Biomassen, die auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten gezüchtet wurden.
Bei der Züchtung von Mikroorganismen werden nach dem Abtrennen der Mikroorganismen aus dem Nährmedium, der Aufkonzentrierung und Trocknung Biomassen erhalten, die immer Substratanteile (Kohlenwasserstoffe) und biogene lipophile Zeilinhaltsstoffe (Fettsäuren, Neutrallipide, Phosphalipide) in beträchtlichen Mengen enthalten. Vor der Verwendung der aus den Mikroorganismen hergestellten Biomassen als Futtermittel oder vor der Weiterverarbeitung, z. B. zur Herstellung von Eiweißisolaten, müssen diese Kohlenwasserstoffe und lipophilen Zellinhaltsstoffe aus den Biomassen entfernt werden. Dazu sind verschiedene Verfahren bekannt, die im allgemeinen entweder nach der Separation eine Extraktion der wäßrigen Mikroorganismensuspension oder nach dem Trocknen eine Extraktion der festen, pulverförmigen Biomasse vorsehen. Als Lösungsmittel für die Extraktion der festen, pulverförmigen Biomassen werden demgemäß Kohlenwasserstoffe und polare Lösungsmittel einzeln oder in Mischung vorgeschlagen.
Die zur Verwendung vorgeschlagenen Lösungsmittel sind Hexan, Methanol, Ethanol, Isopropanol, Aceton und Chlorkohlenwasserstoffe. (DD-WP 53984, DD-WP 108114, DD-WP 108320, DD-WP 124057 und DD-WP 139650). Ein weiteres Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen und biogenen lipophilen Zellinhaltsstoffen durch Extraktion der Trockenbiomasse mit Lösungsmitteln beruht darauf (DD-WP 156055), daß die Trockenbiomasse mit soviel Wasser innig vermischt wird, daß ein Wassergehalt der Trockenbiomasse von 25-50 Ma.-% resultiert und danach in einem Rührwerkskolonnenextraktor mit Kohlenwasserstoffen im Siedebereich von 50 bis 1050C im Gegenstrom extrahiert wird. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren aus, daß auch bei Verlängerung der Extraktionszeit auf mehrere Stunden ein großer Teil der lipophilen Zellinhaltsstoffe, insbesondere der Phosphatide, aus der Trockenbiomasse nicht entfernt wird. Diese Lipide sind für die schlechte Lagerstabilität der extrahierten Biomasse (Ranzigwerden) verantwortlich.
Zur Entfernung der in der Trockenbiomasse zurückbleibenden Lipide macht sich eine Zweitextraktion mit polaren organischen Lösungsmitteln erforderlich.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Lösungsmittelextraktion von Feststoffen zu entwickeln, daß neben einer schnelleren und gründlicheren Entfernung der Substratkohlenwasserstoffe eine weitgehende Entfernung lipophiler Zellinhaltsstoffe mit geringerem Aufwand ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, spezifische Zusatzstoffe auszuwählen, die bei Extraktion von mit Wasser vorbefeuchteter Trockenbiomasse mit Benzin-Kohlenwasserstoffen eine weitgehende Lipid- und Kohlenwasserstoffentfernung ermöglichen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei der Fest/Flüssig-Extraktion mikrobieller Trockenbiomassen mit Benzinkohlenwasserstoffen in Rührwerkskolonnenextraktoren die Entfernung von Kohlenwasserstoffen und lipophilen Substanzen, wie Triglyceriden, Phosphatiden und Fettsäuren, dadurch verbessert wird, daß der Feststoff vordem Einbringen in den Extraktor auf einen Ethanolgehalt von 2 bis 40 Ma.-% und einen Wassergehalt von 15 bis 45 Ma.-% gebracht wird und dem als Extraktionsmittel eingesetzten Benzinkohlenwasserstoffgemisch vom Siedebereich 45 bis 11O0C 0,1 bis 5Ma.-% Ethanol zugesetzt wird. Eine Optimierung der Zusatzmengen innerhalb der angegebenen Grenzen kann leicht aus den Mischungs-und Phaseneigenschaften der drei Komponenten Benzinkohlenwasserstoff/Ethanol/Wasser abgeleitet werden, wobei koexistente Gemische aus den drei Komponenten eingesetzt werden können. Dadurch wird ein Lösungsmittelaustausch zwischen der am Feststoff gf oundenen und der freien Lösung auf ein Minimum eingeschränkt und zusätzliche Dichteänderungen von Feststoff und Miszella verringert, wodurch im kontinuierlich arbeitenden Rührwerkskolonnenextraktor eine Stabilität der Fahrweise eintritt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wasserhaltige Trocken biomasse mit Ethanol und gegebenenfalls Wasser in solchen Mengen versetzt wird, daß der Gesamtgehalt an Ethanol und Wasser 17 bis 60Ma.-%, bezogen auf feuchte Biomasse, beträgt. Diese ethanol- und wasserfeuchte Biomasse wird anschließend im Gegenstrom in einem Rührwerkskolonnenextraktor mit einem Benzinkohlenwasserstoffgemisch extrahiert, das 0,2 bis 5,0Ma.-% Ethanol enthält.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es wird in einer kleintechnischen kontinuierlich arbeitenden Drehscheibenextraktionsanlage von 8m Länge und einem Durchmesser von 150mm gearbeitet, deren Drehscheiben vom Durchmesser von 80 mm im Abstand von 150mm über die gesamte Länge des Extraktors angeordnet sind, wobei der zu extrahierende Feststoff nach seiner vorherigen Befeuchtung im Dosiersystem (1,5m lange horizontale Dosierschnecke) am Kopf der Kolonne zugegeben wird und im Gegenstrom zum Lösungsmittel infolge der Schwerkraft absinkt. Nach der Abtrennung des Feststoffs aus der im Sumpf des Extraktors anfallenden Suspension erfolgt Trocknung und Analyse auf Kohlenwasserstoff- und Lipidgehalt.
-2- 696 11
Trockene, pulverförmige Biomasse aus auf Erdöldestillat von einem Siedebereich 220 bis 38O0C gezüchteten Hefen der Gattung Candida lipolytica mit einem Wassergehalt von 8,2 Ma.-% wird in einer Menge von 30kg/h kontinuierlich in der Dosierschnecke mit einem Ethanol/Wasser 45/55 (m/m)-Gemisch in einer Menge von 101/h benetzt. Die Extraktion erfolgt im Gegenstrom mit einem Gemisch aus 95,5 Ma.-% Siedegrenzenbenzin vom Siedebereich 45 bis 80°C und 4,5% Ethanol in einer Menge von 45 kg/h bei einer Temperatur von 40°C. Nach Abtrennen des Feststoffs aus dem Sumpf des Extraktors austretenden Suspension und Rückführung des abgeschiedenen Lösungsmittelgemisches wird der Feststoff getrocknet und analysiert. Im Vergleichsversuch wurde die Befeuchtung des Feststoffs mit Wasser durchgeführt und mit ethanolfreiem Benzin unter gleichen Bedingungen extrahiert. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
erfindungsgemäßer Vergleichs-
Versuch Versuch
Rohfettgehalt/Ma.-% 3,2 9,7
Kohlenwasserstoffe/Ma.-%/ 0,11 0,28
Sprühgetrocknete, pulverförmige Biomasse, die auf n-Alkanen gezüchtet wurde, wird in einer Menge von 25kg/h der Dosierschnecke zugeführt. Der Wassergehalt der Biomasse beträgt 11,2Ma.-%. Während der Dosierung des Feststoffs wird in die Dosierschnecke kontinuierlich ein Wasser/Ethanol-Gemisch 92/8 in einer Menge von 12kg/h gegeben. Die Extraktion der benetzten Biomasse erfolgt bei 2O0C im Gegenstrom mit 32kg/h Siedegrenzenbenzin vom Siedebereich 55 bis 11O0C, das 0,2Ma.-% Ethanol enthält. Nach Abtrennung des Feststoffs wie im Beispiel 1 erfolgt die analytische Bestimmung des Rohfett- und Kohlenwasserstoffgehaltes. Es wurde ein Vergleichsversuch mit ethanolfreien Lösungsmitteln durchgeführt. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:
erfindungsgemäßer Vergleichs-
Versuch Versuch
Rohfett/Ma.-%/ 6,5 8,2
Kohlenwasserstoff/Ma.-%/ 0,18 0,23
Claims (1)
- -1- 69611Erfindungsanspruch:Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus Biomassen, die auf kohlenwasserstoffhaltigen Substraten gezüchtet wurden, durch Extraktion bei 20 bis 450C mit Kohlenwasserstoffen vom Siedebereich 45 bis 11O0C, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff vordem Einbringen in den Extraktor mit Wasser und Ethanol versetzt wird, so daß sein Wassergehalt 15 bis 45Ma.-% und sein Ethanolgehalt 2 bis 40Ma.-%, bezogen auf feuchte Biomasse, beträgt und das zur Extraktion eingesetzte Kohlenwasserstoffgemisch einen Ethanolgehalt von 0,2 bis 5,0Ma.-% aufweist.
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