Fraktionierung von Dünnschlempe

Die nachhaltige Produktion von Ethanol erfolgt durch  Hefegärung von Zuckern in Biomasse – hauptsächlich aus Getreidepflanzen (Mais, Weizen, Gerste, Roggen, Triticale) oder Zuckerrohr und -rüben. 

Nach der Gärung wird Ethanol durch Destillation gewonnen. Der Rest, auch Schlempe genannt, wird meist zu Tierfutter mit hohem Proteingehalt verarbeitet und  Trockenschlempe (DDGS, Dried Distillers Grain with Solubles) genannt. DDGS ist eine trockene Mischung aus Ablauf (suspendierten Feststoffen) und Überlauf ( Dünnschlempe) aus der Zentrifuge, die durch Verdampfen konzentriert wird.

Häufig wird ein Teil der Dünnschlempe zu Beginn des Prozesses als Ansetzwasser zurück in die Kohlenhydrat-Koch-/Absetzbecken geleitet. Aufgrund des hohen verbleibenden Gehalts an suspendierten Feststoffen in dieser Flüssigkeit (5–7 %) und von enthaltenen Ölen  und sonstigen Bestandteilen trägt die recycelte Dünnschlempe zum Anteil an nicht gärbaren Feststoffen in den Fermentern bei. Das mindert die Gärkapazität sowie Ethanol-Erträge.

Mit Pall Membralox^® Crossflow-Technologie lässt sich flüssige Dünnschlempe zu einem ausgesprochen klarem Permeat (nahezu vollständig frei von suspendierten Feststoffen, großen Proteinen und Öl) und Retentatflüssen (hoher Feststoff- und Ölgehalt) fraktionieren. Das kristallklare Permeat wird zu Prozessbeginn vollständig zu Ansetzwasser recycelt. Das begünstigt den Ertrag der Gärung und ist eines der Erfolgskriterien dieser Anwendung.

Der Konzentratfluss (mit 15–17 % suspendierten Feststoffen) benötigt weniger Energie für die Downstream-Verdampfung, da er weniger Feuchtigkeit als unbehandelte Dünnschlempe enthält. Die durch diesen Prozessschritt erzielten Energieeinsparungen tragen zu einen Großteil zur allgemeinen Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bei.

Zuletzt gilt: Je mehr Proteine und andere Nährstoffe im Retentatfluss verbleiben, desto größer wird der Endertrag und der Nährwert des Sirups, der wieder dem fertigen Futtermittel beigemengt wird.

Die Implementierung der Membralox Crossflow-Technologie von Pall zur Fraktionierung von Dünnschlempe bietet einen starken Anreiz zur Verbesserung des herkömmlichen Verfahren zur Produktion von Bio-Ethanol für ein deutlich höhere Wirtschaftlichkeit.

Folgende Faktoren tragen zu beträchtlichen Kosteneinsparungen bei:

• Höhere Erträge bei der Ethanol-Gärung – durch eine effektive Reinigung von Dünnschlempe für ein hochwertiges Permeat, das frei von nicht vergärbaren Feststoffen und anderen unerwünschten Bestandteilen als Ansetzwasser recycelt werden kann
• Geringere Wasserkosten – bis zu 50 % Einsparungen in den Getreide-Koch-/Absetzbecken durch das hochwertige Permeat
• Senkung der Energiekosten für den Verdampfer – durch Verringern des Wassergehalts und Steigern des Gehalts an suspendierten Feststoffen in der zum Verdampfer geleiteten Dünnschlempe um mindestens das 3-Fache
• Höherer Futtermittelertrag – durch mehr suspendierte feste Bestandteile im Sirup 
• Höheres Potenzial zur Schaffung anderer wertschöpfender Ströme, insbesondere aus dem Permeat
• Vereinfachung, Zuverlässigkeit und Sicherheit dank Systemautomatisierung

Das vollständig modulare Design und der automatische Betrieb der Pall Membralox Crossflow-Technologie ermöglichen einen Einsatz bei hohen Temperaturen (80+ °C) im Dauerbetrieb (24/7) zur Behandlung von Dünnschlempen mit beliebiger Flussrate.

Diese membranbasierten Prozesse ermöglichen die wertschöpfende Nutzung von Nebenerzeugnissen. Aus „Abfall“ werden wertvolle Produkte.

Bei der Filtration von Dünnschlempe oder Überlauf aus der Zentrifuge lässt sich zum Beispiel Folgendes gewinnen:

• Kristallklares Permeat 
• Konzentriertes Retentat (15–17 % der suspendierten Feststoffe, des Maisöls und der großen Proteine)