Anwendung von Dekanterzentrifugen bei der Aminosäuretrennung

**Anwendung von Dekanterzentrifugen in der Aminosäureindustrie**

Dekanterzentrifugen sind die **zentralen Anlagen zur Fest-Flüssig-Trennung** im gesamten Aminosäureproduktionsprozess. Sie spielen eine entscheidende Rolle in Schlüsselschritten wie der Vorbehandlung der Fermentationsbrühe, der Kristallreinigung und der Rückgewinnung von Abfallflüssigkeiten. Durch effiziente Zentrifugation ermöglichen sie die Entfernung von Verunreinigungen, die Anreicherung von Kristallen und die Rückgewinnung von Rohstoffen, wodurch Produktausbeute, Reinheit und Umweltfreundlichkeit der Produktion deutlich verbessert werden.

**Kernphasen der Anwendung**

* **Klärung und Vorbehandlung der Gärbrühe:**

Nach der Aminosäurefermentation enthält die Nährlösung zahlreiche feste Verunreinigungen wie Bakterienzellen, Myzel und Mediumreste. Dekanterzentrifugen können diese Verunreinigungen schnell abtrennen und einen klaren Rohextrakt gewinnen. Dies verhindert die Kontamination nachfolgender Ionenaustauscherharze oder Membranmodule und schafft eine solide Grundlage für die weiteren Reinigungsschritte.

* **Fest-Flüssig-Trennung nach der Kristallisation:**

Nachdem Aminosäuren konzentriert und an ihrem isoelektrischen Punkt kristallisiert wurden, trennen Dekanterzentrifugen die Kristalle von der Mutterlauge. Dieses Verfahren erzielt eine hohe Ausbeute an Aminosäurekristallen (typischerweise über 95 %) und reduziert so den Verlust an Zielprodukten. Die abgetrennte Mutterlauge kann zur erneuten Extraktion in den vorherigen Prozess zurückgeführt werden, wodurch die Ressourcennutzungseffizienz weiter gesteigert wird.

* **Rückgewinnung von Abfallflüssigkeiten und Nebenprodukten:**

Dekanterzentrifugen behandeln feste Rückstände in Produktionsabfällen und entlasten so Kläranlagen. Darüber hinaus können sie unvollständig extrahierte Aminosäuren aus den Rückständen zurückgewinnen oder hochreine Bakterienproteine ​​(die als Futtermittel verwendet werden können) abtrennen und so eine wertvolle Verwertung von Nebenprodukten ermöglichen.

* **Zusätzliche Trennverfahren in Raffinerieprozessen:**

Nach der Aminosäurenraffination (z. B. Entfärbung, Entsalzung) kann, falls die Ausgangsflüssigkeit noch Spuren fester Verunreinigungen enthält, eine Tiefenreinigung mittels Dekanterzentrifugen durchgeführt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Endprodukt die Reinheitsstandards erfüllt (z. B. Aminosäurenreinheit in Lebensmittelqualität ≥ 99 %).

**Wichtigste Vorteile in der Anwendung**

* **Eignung für die Großproduktion:**

Sie ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb mit einer Verarbeitungskapazität von **5 bis 50 m³/h**, wodurch Stillstände zur Schlackenentsorgung entfallen. Dies entspricht optimal den Anforderungen an eine hocheffiziente Produktion von Aminosäure-Produktionsanlagen im Zehntausend-Tonnen-Maßstab.

* **Hohe Trenngenauigkeit:**

Mit einem Trennfaktor von bis zu **2000–3000** können sie selbst feinste Partikel bis zu einer Größe von **≥ 0,005 μm** effektiv abtrennen. Die so gewonnene geklärte Flüssigkeit weist eine hohe Transmission auf, wodurch Störungen durch Verunreinigungen in nachfolgenden Reinigungsschritten minimiert werden.

* **Material- und Prozesskompatibilität:**

Die medienberührenden Teile bestehen aus **Edelstahl 304/316L** und bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber sauren oder alkalischen Aminosäurefermentationsbrühen. Die Zentrifugen können Flüssigkeiten mit hoher Viskosität (≤ 100 mPa·s) und hohem Feststoffgehalt (1–40 %) verarbeiten und eignen sich daher für die Herstellung verschiedener Aminosäuren wie Glutaminsäure, Lysin und Threonin.

* **Umweltfreundlichkeit und Kostenoptimierung:**

Sie machen Filterhilfsmittel überflüssig und reduzieren dadurch die Schlammbildung. Ihr hoher Automatisierungsgrad (Frequenzumrichtersteuerung, automatische Schlackenabfuhr) senkt die Arbeitskosten. Die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Wasserressourcen und Nebenprodukten entspricht den Anforderungen einer umweltfreundlichen Produktion.

**Typische Anwendungsfälle**

* **Glutaminsäureproduktion:**

Die Produktionsanlage eines Biotechnologieunternehmens für Glutaminsäure mit einer Kapazität von 50.000 Tonnen pro Jahr nutzt ein Verfahren mit einer Scheibenzentrifuge zur Grobtrennung und einer Dekanterzentrifuge zur Feintrennung. Die Dekanterzentrifuge mit einer Verarbeitungskapazität von 30 m³/h erzielt eine Bakterienzellentfernungsrate von über 98 % und eine Gesamtausbeute an Glutaminsäure von 96 %. Das gewonnene Bakterienprotein generiert einen jährlichen Mehrwert von über 5 Millionen RMB.

* **Lysinraffination:**

Ein Aminosäureunternehmen nutzt Dekanterzentrifugen, um nach der Lysinkristallisation Kristalle von der Mutterlauge zu trennen. Dadurch wird der Feuchtigkeitsgehalt der Kristalle auf unter 15 % reduziert. Nach der Wiederverwendung der Mutterlauge zur erneuten Extraktion erhöht sich die Gesamtausbeute an Lysin um 8 %, was jährlich rund 3 Millionen RMB an Rohstoffkosten einspart.

* **Threonin-Abwasserbehandlung:**

In einem Projekt zur Threoninproduktion werden Dekanterzentrifugen zur Vorbehandlung der Fermentationsabwasser eingesetzt. Nach Abtrennung der Feststoffe wird der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) des Abwassers um 60 % reduziert, wodurch die Kosten der nachfolgenden Abwasserbehandlung um 40 % gesenkt werden. Gleichzeitig wird das gewonnene bakterielle Protein als Ressource genutzt.

* *Wichtigste technische Anpassungspunkte**

* **Parameteranpassung:**

Für verschiedene Aminosäure-Zulaufflüssigkeiten werden die Drehzahl (3000–4500 U/min) und die Differenzdrehzahl (5–30 U/min) so eingestellt, dass ein optimales Verhältnis zwischen Trenneffizienz und Kristallausbeute erreicht wird. Bei Zulaufflüssigkeiten mit feinen Partikeln wird die Drehzahl entsprechend erhöht, um die Zentrifugalkraft zu verstärken.

* **Materialauswahl:**

Bei der Verarbeitung saurer Fermentationsbrühen (z. B. Glutaminsäurebrühe mit einem pH-Wert von 2–3) ist **Edelstahl 316L** für medienberührende Teile vorzuziehen. Der Stator sollte aus säure- und laugenbeständigem Gummi bestehen, um Korrosion des Geräts durch die Nährlösung zu verhindern.

* **Prozessintegration:**

Dekanterzentrifugen werden häufig in Kombination mit Scheibenzentrifugen (zur Grobtrennung und Entfernung großer Partikel) und Keramikmembranfiltration (zur Präzisionsreinigung) eingesetzt. Dadurch entsteht eine vollständige Prozesskette aus Grobtrennung, Feintrennung und Raffination, die die Produktreinheit weiter verbessert.

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