Bei der Herstellung von Aminosäuren sind hohe Reinheitsstandards unerlässlich.

DESOTEC verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Zusammenarbeit mit Kunden aus der chemischen Industrie, um die bestmöglichen Reinigungslösungen für jede einzelne Anwendung zu finden.

Markt und Trends

Aminosäuren werden in den Märkten für Futtermittel, Lebensmittel, Pharmazeutika, Gesundheitspflege und Kosmetika verwendet. Der Lebensmittelsektor löst dabei mittlerweile den Tierfuttermarkt als größten Markt ab.

Aminosäurezusätze für Futtermittel senken die Kosten, verbessern die Effizienz und fördern das Wachstum der Tiere. L-Lysin, DL-Methionin, L-Threonin und L-Tryptophan werden in diesem Sektor häufig verwendet.

In Lebensmitteln werden sie als Konservierungsmittel oder Geschmacksverstärker verwendet. Sie können auch zugesetzt werden, um eine ausreichende Zufuhr von essenziellen Aminosäuren zu gewährleisten, die der menschliche Körper nicht selbst herstellen kann. L-Glutaminsäure, L-Asparaginsäure und L-Phenylalanin werden häufig verwendet.

Im Gesundheitswesen werden sie zur Behandlung von Schlafstörungen und Verdauungsproblemen oder als Ausgangsstoffe für eine Reihe anderer Arzneimittel verwendet. In der Kosmetik sind sie in Feuchtigkeitscremes enthalten.

Der Weltmarkt für Aminosäuren wurde im Jahr 2020 auf 21 bis 25 Milliarden Euro geschätzt, mit einer prognostizierten jährlichen Wachstumsrate von 5-7 %.

Etwa 8 Millionen Tonnen Aminosäuren werden jährlich hergestellt. Die größten Produktionsmengen entfallen auf die nicht-essentielle L-Glutaminsäure (zum Würzen von Lebensmitteln und als Futtermittelzusatz) und das essentielle L-Lysin (als Futtermittelzusatz und als Nahrungsergänzungsmittel).

Produktion von Aminosäuren

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Aminosäuren herzustellen. Biotechnologische Verfahren, nämlich Fermentation und enzymatische Katalyse, gewinnen an Bedeutung, während Extraktion und chemische Synthese an Bedeutung verlieren. 

Für die Herstellung von Aminosäuren durch Fermentation werden in der Regel landwirtschaftliche Nebenerzeugnisse als Ausgangsmaterial verwendet. Pflanzen wie Sojabohnen, Weizen, Mais, Kartoffeln und Erbsen, die mit Hilfe der Biotechnologie verarbeitet werden, machen den Großteil des weltweiten Umsatzes aus. Von den gebräuchlichsten Aminosäuren werden L-Glutamat und L-Lysin im Allgemeinen durch Fermentation von pflanzlichen Rohstoffen hergestellt. 

Bei Aminosäuren, die durch Extraktion gewonnen werden, sind tierische Quellen am gebräuchlichsten. Cystein und Tyrosin werden auf diese Weise hergestellt. 

DL-Methionin wird nach wie vor hauptsächlich auf Erdölbasis und in der Regel durch chemische Synthese hergestellt. 
 

Herausforderungen bei der Reinigung

In Anbetracht der betroffenen Sektoren ist es natürlich von entscheidender Bedeutung, dass die Aminosäuren sehr hohen Reinheits- und Qualitätsstandards entsprechen. 

Die häufigsten Verunreinigungen, die behandelt werden müssen, sind organische Stickstoffmoleküle, die als Farbe erkannt und durch UV-Transmission gemessen werden. Sie können durch Schwankungen des Ausgangsmaterials oder der Prozessparameter verursacht werden.

Eine Reinigung kann auch notwendig sein, um: 
●    Verbessern Sie den Kristallisationsprozess
●    Verbesserung der Erträge durch Verringerung der Verluste
●    Entfernen giftiger oder schäumender Verbindungen vor der Gärung
●    Verbessern Sie den Gärungsprozess.
 

Reinigungstechnologien

Aktivkohle kann verwendet werden, um unerwünschte Moleküle aus Aminosäuren zu entfernen, und zwar während der Produktion und/oder als Polierschritt. Es gibt zwei Formen: als Pulver (PAC) und als Granulat (GAC).

PAC wird den Chargen der Aminosäurelösung zugesetzt, um die Verunreinigungen zu adsorbieren, und dann herausgefiltert. AKPF kann jedoch nicht reaktiviert werden, so dass ein Abfallstrom entsteht. Außerdem ist der Verbrauch in der Regel zwei- bis dreimal höher als bei körniger Aktivkohle (AKG).

Daher kann die Umstellung auf ein kontinuierliches Verfahren mit GAC für die Kunden sinnvoll sein. GAC ist in Filtereinheiten enthalten und entfernt Verunreinigungen durch Adsorption am Filterbett. Sobald die Kohle gesättigt ist, kann sie in der Regel reaktiviert werden, was ihre Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit verbessert.

Aminosäurehersteller haben jedoch hohe Ansprüche an die Produktqualität und ziehen es vor, ihre eigene Aktivkohle wiederzuverwenden, anstatt sich an einem allgemeinen Pool zu beteiligen. Für Großkunden können wir spezielle Reaktivierungsdienste anbieten, die die alleinige Nutzung und Wiederverwendung ihrer eigenen Aktivkohle ermöglichen.

Die Aktivkohlefiltration kann auch Abluft und Abwässer aus dem Aminosäureproduktionsprozess behandeln. 

Fallstudien: Aminosäureaufreinigung in der Praxis

Wir haben eine langfristige Partnerschaft mit einem großen europäischen Hersteller einer essentiellen Aminosäure. Sein Produkt enthält noch Moleküle, die ihm eine leichte Farbe verleihen, und andere Verunreinigungen enthalten, die die Qualität mindern. Vor Ort sind mehrere Filter in Reihe geschaltet, um den Durchfluss von 20 bis 40 m³/h zu behandeln. Um eine optimale Reinigung zu erreichen, wird das Verfahren bei einer höheren Temperatur und einem niedrigen pH-Wert durchgeführt. 

Wir arbeiten mit mehreren anderen Aminosäureherstellern in Europa zusammen. Einer von ihnen ist Evonik, der weltweit größte Hersteller von Methionin. Die Methionin-Produktlösung wird in GAC-Filtern behandelt, um die UV-Durchlässigkeit zu erhöhen und Nebenbestandteile zu entfernen. Bei Produktionsversuchen in Antwerpen ersetzte Desotec's erneuerbare körnige Aktivkohle (GAC) kohlebasierte GAC, wobei die effiziente Leistung beibehalten wurde. Die Umstellung auf erneuerbare Aktivkohle wurde ohne Leistungseinbußen erfolgreich abgeschlossen. Labortests zeigten außerdem die Machbarkeit der Reaktivierung von AKG, die in Kürze realisiert werden soll und weitere wirtschaftliche Vorteile bringen wird.

Was den CO₂e (CO₂-Äquivalent) Fußabdruck dieses Produktionsschritts angeht, führen der geringere Verbrauch, der sehr kleine CO₂ Fußabdruck der erneuerbaren Aktivkohle selbst und die Möglichkeit, die Aktivkohle zu reaktivieren, zu einer erheblichen Verringerung der CO₂ äquivalenten Emissionen pro Tonne Produkt. Wird beispielsweise eine Aktivkohle auf fossiler Basis durch eine erneuerbare Aktivkohle desselben Standards ersetzt, kann der CO₂ e-Fußabdruck bei der neuen Aktivkohle um über 90 % und bei der reaktivierten Aktivkohle um etwa 70 % verringert werden.
 

Die Vorteile von DESOTECs Lösungen

DESOTEC verfügt über umfassende Erfahrung in der Entwicklung und Umsetzung von Lösungen auf der Basis von PAC und GAC für die Aminosäureproduktion. Wir wissen, dass jedes Unternehmen im Chemiesektor präzise und einzigartige Anforderungen hat.

Bevor wir eine Lösung im großen Maßstab umsetzen, führen wir umfangreiche Labortests und Versuche vor Ort durch, um die optimale Kohlequalität und Filterkonfiguration zu ermitteln. Wenn wir nach den Tests der Meinung sind, dass unsere Lösung nicht die optimale ist, teilen wir dies dem Kunden mit. Wir erforschen und entwickeln ständig Möglichkeiten zur Verbesserung der Produkte und Dienstleistungen, die wir unseren Kunden anbieten.

Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um sehr hohe Qualitätskontrollen zu gewährleisten. Dank unseres Fachwissens sind wir in der Lage, Fehler zu beheben und die Ursache für auftretende Probleme zu finden.

Unsere Filter sind mobil und werden auf monatlicher Mietbasis geliefert, was sie zu einer flexiblen Lösung für viele Kunden im Chemiesektor macht. 

Die Verwendung von reaktivierter und erneuerbarer Aktivkohle in mobilen Filtern wird ebenfalls als nachhaltig angesehen, insbesondere für die Herstellung von Aminosäuren auf Pflanzenbasis. Der CO₂e-Fußabdruck von Aminosäuren auf Pflanzenbasis liegt Berichten zufolge in der Größenordnung von bis zu 20 kg CO₂e/kg Produkt. Der Verbrauch von AKPF dürfte bei etwa 1 kg/100 kg Produkt liegen und damit weniger als 0,1 % des gesamten CO₂e-Fußabdrucks ausmachen.

Sobald die AKG verbraucht ist, wird sie in geschlossenen Filtereinheiten von den Kunden zu den DESOTEC Anlagen transportiert. Dies bedeutet, dass vor Ort keine Aktivkohle erneuert werden muss und die Chemieanlagen staub- und schmutzfrei bleiben.  

In unseren Reaktivierungsöfen werden die Schadstoffe gemäß der europäischen Gesetzgebung vollständig zerstört, und die Kohle wird reaktiviert. Der Prozess wird kontinuierlich überwacht, so dass nur unschädlicher Wasserdampf aus den Schornsteinen austritt. 
 

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