Transcript Final!!-Downstream_Processing - apz

Dr.-Ing. Frank Eiden
Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie
GRUPPENARBEIT
Gruppe: 3: Aufreinigung / Downstream processing
Fachhochschule Gelsenkirchen
- Standort Recklinghausen-
Wintersemester 2010/2011
Industrielle Biotechnologie
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Wo befinden wir uns jetzt???
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Downstream processing
Aufarbeitungsschritte:
1.
Abtrennung der MO‘s von den sezernierten Produkten
bzw. Zellaufschluss bei intrazellulärer Synthese
2. Isolierung des Produkts aus der Brühe (Capturing)
3.
Anreicherung über verschiedene Reinigungsschritte (Polishing)
4.
Bereitstellung des Endproduktes in der gewünschten Form/Reinheit (Formulierung)
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Ablauf
1. Zentrifugation
 Entfernung der Mikroorganismen aus der Brühe
2. Destillation
 Trennung der Fraktionen (Aceton, Ethanol,
Essigsäure/Butanol, Buttersäure) anhand der Siedepunkte
(s. Tabelle)
3. Kristallisation
 zusätzliche Trennung der Essigsäure von Butanol aufgrund
gleicher Siedepunkte
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Berechnungen der Anlagengrößen
Berechnung der Fermentationsansätze pro Tag:
Im Jahr (362 d) 2400 Fermentationsansätze
 6,63 Fermenter pro Tag
Anlage
Produkt
Zentrifuge
Überstand
2400
Biomasse
423
2400
Essigsäure
0,84
Buttersäure
0,72
Aceton
2,4
Ethanol
0,72
Butanol
28,8
Schlempe
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Menge [t/h]
2820
Destillation
Kristallisation
Menge [t/d]
117,5
100
2366,5
29,64
1,25
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Einschub: Gasphase
 Ableitung vom Fermenter
 H2:
1.062.500 L/Fermenter
 CO2: 2.550.000 L/Fermenter
 Rückführung als Schutzgas und zur Durchmischung
 75.000 L/Fermenter
 Rest CO2 (16.409.250 L/Tag) ???
 DENN: Aufreinigung zu teuer und zu
energieaufwendig
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1. Zentrifugation
 Menge: 2820 t/d (117,5 t/h)
 1 Anlage: Giant3 mit 140.000 L/h Fassungsvermögen
kW Leistung
& 32
 Bodensatz: Biomasse
 Rückführung von 5,525 t/d zur Verbesserung der
Wachstumsbedingungen im Fermenter
 Rest 417 t  Verkauf ???
 Überstand der Zentrifugation
 Sammelbecken
 Destillationskolonne
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Zur Trennung genutzte Eigenschaften
Produkt
Siedepunkt
Schmelzpunkt
Wasserstoff
-252,87 °C
Kohlendioxid
-56,57 °C
Aceton
56.53 °C
Ethanol
78 °C
Essigsäure
118 °C
17 °C
Butanol
118 °C
−89 °C
Buttersäure
163 °C
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2. Destillation
 Menge: 2400 t/d (100 t/h)
 1 Kolonne mit 100.000 L Fassungsvermögen
 Auftrennung in:
i.
Flüssigphase: Trennung von Aceton, Ethanol,
ii.
Schlempe:
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Essigsäure/Butanol, Buttersäure
Herstellung von Biogas (Methan)
 Energie für den Prozess
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2.i. Flüssigphase - Destillationskolonne
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2.ii. Schlempe
 Ansammlung im Kolonnensumpf
 2366,5 t/d
 Enthält die Nebenprodukte Riboflavin, Propionsäure,
Isovalerinsäure, Valerinsäure, Hexansäure und
Önanthsäure
• Herstellung von Methan in eigener Biogasanlage
 Rückführung zum Ofen zum Heizen der
Destillationsanlage
• Verkauf als Futtermittel oder Dünger
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3. Kristallisation
 Menge: 30 t/d (1,25 t/h)
 1 Anlage mit 1,5 t/h Fassungsvermögen
 Trennung von Essigsäure und Butanol anhand der
Schmelzpunkte:
Produkt
Schmelzpunkt
Essigsäure
17 °C
Butanol
-89 °C
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Downstream processing - Überblick
Atmosphäre
Wärmetauscher
Kohlendioxid
Wasserstoff
Ausgangssubstanzen
Wasser (g)
Überstand
Destillationskolonne
Wasser (l)
Ethanol (l)
Aceton (l)
Buttersäure (l)
Butanol (l) & Essigsäure (l)
Kristallisation
Zentrifuge
Butanol (l)
Essigsäure (s)
Fermenter
Biomasse
Abfall
Schlempe
Biogasherstellung
Methan
Abfall
Materialstrom
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Energiestrom
Futtermittel/Dünger
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Reinheit der Produkte
Reinheiten und Mengen:
Produkt
Reinheit [%]
Verlustquote [%]
Menge [t/d]
Aceton
99
2
2,352
Essigsäure
82
4
0,8064
Buttersäure
97
2
0,7056
Butanol
95
4
27,66
Ethanol
96
2
0,7056
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Verwendung der Produkte
Aceton
 Herstellung von Plexiglas / Acrylglas
 Nagellackentferner
 Lösungs- und Extraktionsmittel in der Klebstoff- und
Lackindustrie
 Reinigung von Dentinflächen und Wurzelkanälen
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Verwendung der Produkte
Essigsäure
 Speiseessig
 Kalklöser
 Konservierungsstoff in der Lebensmittelindustrie (E260)
 Salze sind Hilfsmittel in der Textil- und Lederindustrie
 Zwischenprodukt zur Herstellung von Kunstfasern,
Kunststoffen, Riechstoffen und Medikamenten
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Verwendung der Produkte
Buttersäure
 Zellulosebutyrat
 witterungsbeständiger und
schlagfester Kunststoff
 Medikamente und Schädlingsbekämpfung
 Buttersäureester
 Aromastoffe / Duftstoffe
(Mixbiere, Parfüm, Joghurt)
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Verwendung der Produkte
Butanol
 Ausgangsstoff für die Produktion von Synthesekautschuk
 Extraktionsmittel bei der Gewinnung von Arzneistoffen
 Flotationschemikalie beim Papierrecycling
 Biokraftstoff der 3. Generation
 Herstellung von Lacken
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Verwendung der Produkte
Ethanol
 Lösungsmittel
 Grundchemikalie in der Industrie
 Bioethanol (Kraftstoff)
 Trinkalkohol
 Desinfektionsmittel
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 
Gruppe 3
(Michelle Aquino Apitz, Eva Dürholt, Marina Renner,
Julia Kirchhof, Müberra Ahci, Florian Boecker)
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