Oczyszczanie aminokwasów za pomocą węgla aktywnego
W produkcji aminokwasów niezbędne są wysokie standardy czystości. DESOTEC ma bogate doświadczenie we współpracy z klientami z sektora chemicznego, znajdując najlepsze możliwe rozwiązania w zakresie oczyszczania dla każdego unikalnego zastosowania.
Rynek i czynniki napędzające
Aminokwasy są wykorzystywane na rynku paszowym, spożywczym, farmaceutycznym, opieki zdrowotnej i kosmetycznym. Sektor spożywczy zastępuje paszę dla zwierząt jako największy rynek.
W przypadku pasz, dodatki aminokwasowe obniżają koszty, poprawiają wydajność i zwiększają wzrost zwierząt. L-lizyna, DL-metionina, L-treonina i L-tryptofan są powszechnie stosowane w tym sektorze.
W przypadku żywności są one stosowane jako konserwanty lub wzmacniacze smaku. Mogą być również dodawane w celu zapewnienia wystarczającego spożycia niezbędnych aminokwasów, których organizm ludzki nie jest w stanie sam wyprodukować. Kwas L-glutaminowy, kwas L-asparaginowy, L-fenyloalanina są szeroko stosowane.
W opiece zdrowotnej są one stosowane w leczeniu zaburzeń snu i problemów trawiennych lub jako prekursory leków dla szeregu innych farmaceutyków. W kosmetyce można je znaleźć w środkach nawilżających.
Globalny rynek aminokwasów został wyceniony na 21-25 miliardów euro w 2020 roku, z przewidywaną roczną stopą wzrostu na poziomie 5-7%.
Rocznie produkuje się około 8 milionów ton aminokwasów. Największe wolumeny produkcji mają nieistotny kwas L-glutaminowy (stosowany do przyprawiania żywności i jako dodatek do pasz) oraz niezbędna L-lizyna (stosowana jako dodatek do pasz i jako suplement diety).
Produkcja aminokwasów
Istnieje kilka sposobów produkcji aminokwasów. Procesy biotechnologiczne, a mianowicie fermentacja i kataliza enzymatyczna, zyskują na znaczeniu, podczas gdy ekstrakcja i synteza chemiczna słabną.
W przypadku produkcji aminokwasów poprzez fermentację, produkty uboczne rolnictwa są zazwyczaj wykorzystywane jako surowiec. Rośliny takie jak soja, pszenica, kukurydza, ziemniak i groch, przetwarzane przy użyciu biotechnologii, odpowiadają za większość światowych przychodów. Spośród najpopularniejszych aminokwasów, L-glutaminian i L-lizyna są zazwyczaj wytwarzane w drodze fermentacji surowców roślinnych.
W przypadku aminokwasów pozyskiwanych w drodze ekstrakcji, najbardziej powszechne są źródła zwierzęce. Cysteina i tyrozyna są produkowane w ten sposób.
DL-metionina jest nadal produkowana głównie na bazie oleju i zwykle w drodze syntezy chemicznej.
Wyzwania związane z oczyszczaniem
Oczywiście, biorąc pod uwagę sektory, o których mowa, kluczowe jest, aby aminokwasy spełniały bardzo wysokie standardy czystości i jakości.
Najczęstszymi zanieczyszczeniami wymagającymi obróbki są organiczne cząsteczki azotu, wykrywane jako kolor i mierzone za pomocą transmisji UV. Mogą one być spowodowane zmianami w surowcu lub parametrach procesu.
Oczyszczanie może być również konieczne w celu:
- usprawnienia procesu krystalizacji
- Poprawy wydajności poprzez zmniejszenie strat
- Usunięcia toksycznych lub pieniących się związków przed fermentacją
- Usprawnienia procesu fermentacji.
Technologie oczyszczania
Węgiel aktywny może być stosowany do usuwania niepożądanych cząsteczek z aminokwasów podczas produkcji i/lub jako etap polerowania. Istnieją dwie formy: sproszkowany (PAC) i granulowany (GAC).
PAC jest dodawany do partii roztworu aminokwasów w celu adsorpcji zanieczyszczeń, a następnie filtrowany. Jednak PAC nie może być reaktywowany, a zatem tworzy strumień odpadów. Co więcej, zużycie jest zwykle dwa-trzy razy wyższe niż w przypadku granulowanego węgla aktywnego (GAC).
Dlatego przejście na proces ciągły z wykorzystaniem GAC może mieć sens dla klientów. GAC znajduje się w jednostkach filtracyjnych i usuwa zanieczyszczenia poprzez adsorpcję na złożu filtracyjnym. Po nasyceniu węgiel można zwykle reaktywować, co poprawia jego opłacalność i trwałość.
Jednak producenci aminokwasów mają wysokie standardy w zakresie jakości produktów i wolą ponownie wykorzystywać własny reaktywowany węgiel zamiast uczestniczyć w ogólnej puli. Dużym klientom możemy zaoferować dedykowane usługi reaktywacji, zapewniając wyłączne wykorzystanie i ponowne użycie ich własnego węgla aktywnego.
Filtracja na węglu aktywnym może również oczyszczać emisje z powietrza wentylacyjnego i ścieki pochodzące z procesu produkcji aminokwasów.
Studia przypadków: Oczyszczanie aminokwasów w praktyce
Nawiązaliśmy długoterminową współpracę z dużym europejskim producentem niezbędnego aminokwasu. Jego produkt nadal zawiera cząsteczki, które nadają mu lekki kolor i inne zanieczyszczenia, które obniżają jakość. Na miejscu znajduje się wiele szeregowych filtrów do oczyszczania przepływu 20-40 m³/h. Aby osiągnąć optymalne oczyszczenie, proces jest przeprowadzany w wyższej temperaturze i niskim pH.
Współpracujemy z kilkoma innymi producentami aminokwasów w Europie. Jednym z nich jest Evonik, który jest największym światowym producentem metioniny. Roztwór produktu metioniny jest poddawany obróbce w filtrach GAC w celu zwiększenia przepuszczalności promieniowania UV i usunięcia składników ubocznych. Podczas prób produkcyjnych w Antwerpii odnawialne granulowane węgle aktywne (GAC) firmy Desotec zastąpiły GAC na bazie węgla, zachowując przy tym doskonałą wydajność. Przejście na odnawialny GAC zakończyło się sukcesem bez spadku wydajności. Testy laboratoryjne wykazały ponadto wykonalność reaktywacji GAC, która wkrótce zostanie zrealizowana i przyniesie dalsze korzyści ekonomiczne.
Jeśli chodzi o ślad CO2e (ekwiwalent CO2) na tym etapie produkcji, niższe zużycie, bardzo mały ślad CO2 samego odnawialnego węgla aktywnego oraz możliwość reaktywacji węgla aktywnego prowadzą do znacznego zmniejszenia emisji ekwiwalentu CO2 na tonę produktu. Na przykład zastąpienie węgla aktywnego opartego na paliwach kopalnych węglem aktywnym odnawialnym o tym samym standardzie może zmniejszyć ślad CO2e o ponad 90% w przypadku pierwotnego węgla aktywnego i o około 70% w przypadku reaktywowanego węgla aktywnego.
Zalety rozwiązań firmy DESOTEC
DESOTEC ma bogate doświadczenie w projektowaniu i wdrażaniu rozwiązań opartych na PAC i GAC do stosowania w produkcji aminokwasów. Rozumiemy, że każda firma z sektora chemicznego ma precyzyjne i unikalne wymagania.
Przed wdrożeniem rozwiązania na pełną skalę przeprowadzamy szeroko zakrojone testy laboratoryjne i próby na miejscu w celu ustalenia optymalnego gatunku węgla i konfiguracji filtra. Jeśli po przeprowadzeniu testów uznamy, że nasze rozwiązanie nie jest optymalne, poinformujemy o tym klienta. Nieustannie badamy i rozwijamy sposoby ulepszania produktów i usług, które oferujemy klientom.
Ściśle współpracujemy z klientami w celu utrzymania bardzo wysokiej jakości kontroli. Nasze doświadczenie umożliwia nam rozwiązywanie problemów i śledzenie przyczyn źródłowych wszelkich problemów, które mogą się pojawić.
Nasze filtry są mobilne i dostarczane na zasadzie miesięcznego wynajmu, co czyni je elastycznym rozwiązaniem dla wielu klientów z sektora chemicznego.
Zastosowanie reaktywowanego i odnawialnego węgla aktywnego w filtrach mobilnych jest również uważane za zrównoważone, szczególnie w przypadku produkcji aminokwasów na bazie roślin. Ślad CO₂e od kołyski do bramy w przypadku aminokwasów roślinnych wynosi do 20 kg CO₂e/kg produktu. Zużycie GAC może wynosić około 1 kg/100 kg produktu, co stanowi mniej niż 0,1% całkowitego CO₂e.
Po zużyciu GAC jest on transportowany z zakładów klientów do zakładów DESOTEC w zamkniętych jednostkach filtracyjnych. Oznacza to, że nie ma potrzeby przenoszenia węgla na miejscu, dzięki czemu zakłady chemiczne są wolne od kurzu i brudu.
W piecach DESOTEC zanieczyszczenia są całkowicie niszczone zgodnie z przepisami europejskimi, a węgiel jest reaktywowany. Proces jest stale monitorowany, dzięki czemu z kominów wydostaje się tylko nieszkodliwa para wodna.
-
Oczyszczanie wody i cieczy
Nasze mobilne rozwiązania filtracyjne oczyszczają ścieki i wody gruntowe oraz zapewniają, że ciecze procesowe osiągają wysokie standardy czystości. -
Nasza wyjątkowa usługa
Nasz zamknięty model pełnego serwisu jest tak wyjątkowy, jak potrzeby Twojej firmy. Zdefiniujemy odpowiednią konfigurację filtracji i bezpiecznie poddamy recyklingowi odpady filtracyjne, ułatwiając przejście na ekologię. -
Twoja podróż w kierunku zrównoważonego rozwoju
Podobnie jak Ty, dbamy o ochronę naszego powietrza, wody i gleby dla przyszłych pokoleń. Nasze rozwiązania filtracyjne pomagają spełnić normy środowiskowe, zmniejszając ślad węglowy.