Ethanolanlagen nutzen das Advanced Processing Package, um Futtermittel mit hohem Proteingehalt zu produzieren und die Anlagenkapazität zu erhöhen, während die CI-Werte gesenkt werden.

Mit dem Advanced Processing Package von ICM wurden mehrere Ethanolanlagen aufgerüstet, um eine neue Technologie zu nutzen, welche die Fraktionierung von herkömmlichem Destilleriegetreide in zwei verschiedene Teile ermöglicht – einen energiereichen und einen mit Hefe angereicherten, proteinreichen Teil, Protomax. Mit einer kombinierten Ethanolproduktion von 1320 Millionen Liter pro Jahr verbrauchen diese erweiterten Ethanolanlagen jährlich rund 3,5 Millionen Tonnen Mais. Diese Anlagen befinden sich in der Mitte des sogenannten Maisgürtels der USA und versorgen das Land mit Ethanol, Kohlendioxid und Tierfutter. 

Advanced Processing Package und Zentrifugation

Chuck Gallop, Director of Innovation bei ICM, erklärt, dass der Ansatz von ICM für diese Technologie in den letzten Jahren verfeinert wurde. ICM bietet eine Reihe von Produkten und Dienstleistungen für die Biokraftstoffindustrie an, die darauf abzielen, die Produktivität zu maximieren, die Einnahmen zu diversifizieren und wertvolle Futtermittelprodukte zu erzeugen.  „Wir mahlen den Mais, um die Partikelgröße genauer zu kontrollieren, und dann wird er aufgeschlämmt und verflüssigt“, sagt Gallop. „Im nächsten Schritt entfernen wir Bestandteile dieses Schlammes durch einen Fraktionierungsprozess namens Selective Milling Technology (selektive Mahltechnologie) und Fiber Separation Technology (Fasertrennungstechnologie) zu entfernen. Diese beiden Technologien werden kombiniert, um die Feststoffe von der Flüssigkeit zu trennen, die Feststoffe im nassen Zustand erneut zu vermahlen und dann in mehreren Stufen gegenläufig zu waschen, um ein sauberes Faserprodukt herzustellen.“

Chuck Gallop, Direktor für Innovation bei ICM

Die Feststoffe werden abgetrennt und mit einer Rotationspresse entwässert, um ein protein- und stärkearmes Produkt mit hohem Faseranteil zu erzeugen. Die Fasern umgehen den gesamten Ethanolprozess, wodurch Fermentations- und Destillationskapazitäten frei werden und die Effizienz von Pumpen, Wärmetauschern und Zentrifugen optimiert wird. Nachdem die Fasern entfernt wurden, wird die protein- und stärkereiche Flüssigkeit durch Gärung und Destillation verarbeitet. Das entfaserte Bier wird durch optimierte Dekanter verarbeitet.

„Wir verwenden einen Flottweg Dekanter, der für eine proteinreiche Aufbereitung und eine hohe Fettentfernung optimiert ist“, sagt Gallop.  Dieser Prozess wird FOT (Feed Optimization Technology) genannt – er ist ein zweistufiger Prozess, der mehrere Dekanter-Erweiterungen umfasst, darunter eine proprietäre offene Schnecke zur Erhöhung der Dekanterkapazität und des Trockengehalts des Kuchens. 

„Nach der Aufbereitung durch FOT hat der gewaschene Nasskuchen aus dem zweiten Dekanter jetzt einen deutlich höheren Proteingehalt als herkömmlicher Nasskuchen“, erklärt Gallop. „Er liegt etwa zwischen 55 und 57 % Protein auf Trockenmassebasis. Das Zentrat aus den Dekantern des ersten Durchgangs, das normalerweise direkt in die Verdampfer geleitet wird, durchläuft einen Sedicanter^®, Flottwegs Dekanterzentrifuge mit hoher G-Kraft. Dadurch werden feine suspendierte Feststoffe, einschließlich der Hefe, aus dem Zentrat des Dekanters entfernt. Der Hefekuchen wird dann mit dem Dekanterkuchen zu Protomax™ gemischt.  An diesem Punkt haben wir eine geklärte Schlempe, die zur Verdunstung geht.“

Durch den Einsatz von Sedicanters^® im TS4™-Prozess von ICM werden die suspendierten Feststoffe entfernt, die Verdampfer werden effizienter und der Gesamtfeststoffgehalt im Sirup kann auf ein viel höheres Niveau steigen. Das Ergebnis ist eine sieben- bis zehnfachen Konzentration von Feststoffen im Sirup. 

Traditionell wird in Ethanolanlagen trockener Treber mit Lösungsmittel hergestellt – eine große Masse mit einer höchst unvollkommenen Mischung von Stoffen. Der Ansatz von ICM besteht darin, die Masse der getrockneten Brennereikörner und Treber in einzelne Teile oder Komponenten zu fraktionieren, so dass er für bestimmte Nutz- und Heimtiere vermarktet werden kann.  So werden beispielsweise die Fasern und der Sirup gemischt, was ein hervorragendes, energiereiches Futtermittel für Nutztiere ist. Das Eiweiß wird dann konzentriert, so dass es sich perfekt für Milchvieh, Schweine, Geflügel, Aquakulturen und Heimtiere eignet. Wenn das Maisöl entfernt wird, eignet es sich hervorragend für Biodiesel, erneuerbaren Diesel, nachhaltigen Flugkraftstoff und zur Erhöhung des Energiegehalts in Tierfutter.

Hinzu kommt ein wachsendes Segment erneuerbarer Brennstoffe – insbesondere erneuerbarer Diesel und nachhaltiger Flugkraftstoff. Pflanzenöle, insbesondere Maisöl, sind ein Rohstoff mit niedrigem CI-Gehalt, der sich perfekt für diese erneuerbaren Diesel und nachhaltigen Flugkraftstoffe eignet. 

Warum Separationsanlagen für den FOT-Prozess benötigt werden

In den letzten 20 bis 25 Jahren wurde der Ethanolprozess weiterentwickelt, unter anderem durch die Verbesserung der Fest-Flüssig-Trennung nach der Destillation. „Ohne diese Verbesserung würden wir enorm viel Energie verbrauchen, um die Feststoffe zu trocknen und das Wasser zu verdampfen“, erklärt Gallop. „Wenn ich den Ethanolprozess in sehr einfachen Schritten beschreiben sollte, wäre der erste Schritt das Mischen von Getreide mit Wasser. Im zweiten Schritt wird das Ethanol aus Getreide und Wasser destilliert. Im dritten Schritt wird dann das restliche Getreide vom Wasser getrennt. Hierfür verwenden wir Zentrifugen.“

ICM nutzt Flottweg Zentrifugen, um die suspendierten Feststoffe vom Wasser zu trennen. Das Wasser wird an diesem Punkt zu den Verdampfern geleitet, wo es zu kondensierten, löslichen Destillaten oder Sirup konzentriert wird. Die Feststoffe gehen zu den Trocknern. „Ohne diesen Zentrifugationsschritt wären zu viele Feststoffe im Wasser für die Verdampfer und zu viel Wasser in den Feststoffen für die Trockner vorhanden. Der Zentrifugationsschritt ist für den Erfolg jeder Ethanolanlage unerlässlich“, sagt Gallop. 

Fazit

Seit 2005 haben ICM und Flottweg eine wachsende Partnerschaft entwickelt. Es begann mit dem Einbau von Dekantern in den Ethanolprozess. Die Dekanter von Flottweg waren in der Lage, pro Maschine doppelt so viel Schlempe zu verarbeiten wie andere, zuvor verwendete Zentrifugen. 

„ICM und Flottweg haben ihre Zusammenarbeit in einer exklusiven Partnerschaft fortgesetzt, in der wir ein Ölrückgewinnungssystem entwickelt haben, das den Tricanter™ von Flottweg nutzt“, sagt Gallop. "ICM nennt es Base Tricanter System oder BTS™. Anschließend haben wir TS4™ entwickelt, ein System zur Trennung von Dünnschleim-Feststoffen, bei dem die Sedicanter^® von Flottweg zum Einsatz kommen, bei denen es sich um einen Dekanter mit hoher Zentrifugalkraft handelt. Dies ist eine Dekanterzentrifuge, die bei der Klärung von Schlempe die gleiche oder eine etwas bessere Leistung als eine Stapelscheiben-Zentrifuge erbringt. Und in jüngster Zeit haben wir die Feed Optimization Technology oder FOT™ entwickelt, die das verbesserte Schneckendesign in Verbindung mit mehreren zusätzlichen Verbesserungen an den Flottweg Dekantern nutzt, um den Durchsatz und die Kuchentrockenheit jedes Dekanters zu steigern.“

Dank des erhöhten Durchsatzes ist es möglich, die Dekanter in zwei Durchgänge aufzuteilen. Auf den primären Trennungsschritt folgt eine erneute Befeuchtung der Kuchenfeststoffe und dann ein zweiter Dekantierschritt. „Ohne diese Verbesserungen im Inneren der Dekanter wäre diese Technologie finanziell nicht darstellbar gewesen“, erklärt Gallop. 

Durch innovatives und robustes Anlagendesign konzentriert sich ICM auf die rentable Wertschöpfung in der lokalen Landwirtschaft für die Ernährung der Welt. „Wir haben erkannt, dass die Welt zu viel Stärke, aber zu wenig Eiweiß zur Verfügung hat“, sagt Gallop. „Wir können dieses Problem angehen, indem wir Rohstoffe mit zu viel Stärke und zu wenig Protein nehmen und dieses Protein in einem Futtermittel konzentrieren, das an unser Vieh verfüttert wird und dann zu einer Nahrungsquelle wird. ICM arbeitet mit Unternehmen zusammen, die ebenso denken und wie wir bestrebt sind, für eine verbesserte Ernährung der Menschheit zu arbeiten. Gemeinsam entwickeln wir Technologien und Lösungen, die jede dieser Anlagen verbessern.“

Autor

Daniel Lakovic ist Business Development Manager bei Flottweg Separation Technology Inc. Lakovic hat einen BS in International Business und einen MBA in Finance. Er ist unter dlakovic@flottweg.net erreichbar.