Aufzeichnungen Biogaserzeugung: Glycerin, gefährlich für die Vergärern? (2)

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3.2. Verseifung in der Seifenindustrie

Die Seifenproduktion beinhaltet die eigentliche Verseifung. Verseifung ist die Reaktion von Triglyceriden (Fette und Öle) auf der Basis von Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH).
Es ist nicht unsere Absicht den Produktionsprozess im Detail zu erklären. Nur wichtige Schritte die den Nährwert von diesem Glycerine beeinträchtigen können. Die im Glycerin sich befindeden Nebenprodukte können den gesammten Nährwert der anaeroben Vergärung beeinflussen.

Erster wichtiger Schritt: die Verseifung

In der Seifenindustrie verwendet man überwiegend Natrium- oder Kaliumhydroxid um das Fett zu verseifen.
Unterschiedliche Basislösungen werden eingesetzt um feste oder flüssige Seife zu produzieren.
Es werden Fette (oder Öle) in der Base-Lösung im Reaktor zusammengefügt. Als nächstes wird der Reaktor erwärmt und gemischt zur Beschleunigung der Verseifung. Die chemische Reaktion die stattfindet ist unten abgebildet:

NaOH kann ersetzt werden durch KOH.
Die Natrium-Salze von Fettsäuren (oder Kalium-Salze von Fettsäuren) = Seife. Man nennt sie auch Natrium-Carboxylate und Kalium-Carboxylate.
Mit Hilfe von decantieren oder centrifugieren wird Glycerin aus der Seifenlösung getrennt. Man könnte glauben dass im Glycerin kein Natrium oder Kalium mehr enthalten ist.
Falsch! Weil Glycerin, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid alle wasselöslich sind enthält das Glycerin immer Natrium oder Kalium (überschüssige eingesetzte Menge Base).

Zweiter wichtiger Schritt: Salzen

Da die Seife so neutral wie möglich sein muss wäscht man diese für ein paar Stunden in einer Salzlösung (36% NaCl=Tafelsalz).
Der Überschuss der Base, die in dem vorhergehenden Schritt verwendet wurde ist wasserlöslich und fliest daher mit dem Salzwasser zum Boden des Reaktors. Letztere enthalten somit die folgenden Nährstoffe:
Im Prozess NaOH (Kernseife):

• Glycerin
• NaOH (enthält Natrium)
• NaCl (enthält Natrium und Chlorid)

In dem Verfahren KOH:

• Glycerin
• KOH (enthält Kalium)
• NaCl (enthält Natrium und Chlorid)

Um solche Glycerine in einer Biogasanlage ein zu setzen, sollten immer folgende Parameter untersucht werden:

• Trockenmasse
• Asche
• Na (Natrium)
• K (Kalium) nur wenn es sich um Kaliumseife handelt
• Cl- (Chloride)

Bei der Berechnung der Ration müssen diese Parameter unbedingt berücksichtigt werden um Natrium-, Kalium-, Chlorid-Vergiftung zu vermeiden.

Bitte beachten Sie dass die gesamte Trockenmasse in der Ration sehr wichtig ist weil diese das Auswaschen der löslichen Salze aus der Biogasanlage entscheidet.

3.3. Saure Hydrolyse von Soapstock

Typischerweise erfolgt die saure Hydrolyse auf Seifenstock (Soapstock). Soapstock sind Emulsionen von Fetten in Wasser. Das emulgierte Fett kann nicht durch Zentrifugation abgetrennt werden.
Um das Fett vom Seifenstock zu gewinnen ist der einzige Weg der Abbau der Fette zu Fettsäuren (auch Hydrolyse genannt) mit Schwefelsäure. Die freien Fettsäuren werden dann oben treiben und können getrennt werden mit Hilfe von decantieren oder centrifugieren. Man nennt sie freie Fettsäuren, sauere Öle.

Die schwere Phase enthält Wasser, Glycerin, Triglyceride, freie Fettsäuren, Phospholipide und Schwefelsäure. Wenn das Produkt neutralisiert ist enthält es auch Natrium oder Calcium.

Um solches Glycerin zu verwenden muss mann unbedingt folgende Parameter berücksichtigen:

• Trockenmasse
• Gesamter Schwefelgehalt
• Natrium und / oder Calcium abhangig von der Art der Neutralisation

Die Schwefelbestimmung ist wichtig weil diese Produkte bis zu 20 g Schwefel/kg enthalten was zu einem sehr hohen H2S-Austritt führt.

3.4. Glyzerin über wässrige Hydrolyse (Oleochemie im Allgemeinen)

Im Oleochemischen verfahren werden die Triglyceride gespalten durch die Reaktion:

Triglycerid + Wasser -> + Glyzerin + Fettsäuren

Die Hydrolyse erfolgt in einem kontinuierlichen Verfahren bei hoher Temperatur und hohem Druck (260°C, 50 atm) in einer vertikalen Fettscheidungssäule. Es wird Fett auf dem Boden der Säule injiziert. Wasser ist injiziert in der Spitze der Säule. Das Verhältnis von Fett zu Wasser ist 2:1.
Die steigenden Fett-Tropfen stoßen zusammen mit dem runter strömenden Wasser. Die freien Fettsäuren werden im oberen Bereich der Säule entfernt sowie die 40% Glycerin-Lösung mit Wasser im unteren Bereich der Säule.
Das obenbenannte Glycerin ist völlig harmlos. Aber jedoche dieses Glycerin ist nicht für Sie bestimmt. Die Oleochemie renigt dieses Produkt noch weiter zu raffiniertem Glycerin das in der Farmcie sehr teuer verkauft wird. Es sind die Beiprodukte aus dieser Raffinage die Sie zur Vergärung angeboten bekommen. Nachfolgend wird beschieben wie diese 40%tige Glycerin-Lösung weiter raffiniert wird:

• Verdunstung zu 50% Glycerin
• Zugabe von Säure um die emulgierten Fette zu trennen von der Glycerin-Lösung ( wie im Punkt 3.3. saure Hydrolyse des Seifenstocks). Dies wird mit Schwefelsäure durchgeführt.
• Zugabe von Kalk um das Glyzerin zu neutralisieren. Kalk bildet mit Schwefelsäure: Wasser + Gips. Dieser Gips tritt aus der Glycerin-Lösung.

Jetzt haben wir eine Lösung mit Glycerin 48% und eine Menge Verunreinigungen. Jetzt gibt es zwei mögliche Verfahren um raffiniertes Glycerin zu bekommen:

1. Verdampfung und Destillation.

2. Die Behandlung mit Ionenaustausch-, Aktivkohle-Filter einsetzen und danach verdunsten lassen (in der Regel wird dieser Prozess in eine Glycerin-Fabrik verwendet).

Sie werden wahrscheinlich nie die Möglichkeit haben destilliertes Glycerin aus einer Fabrik zu kaufen (dieses ist rein und enthält keine Salze). Es wird teuer verkauft an Kosmetik oder Arzneimittel Hersteller. Das Produkt das Sie angeboten kommen sind die Ionenaustauscher-Regenerierung-Flüsse die Glycerin, Wasser und sehr hohe Konzentrationen an Salzen enthalten. Um festzustellen ob die Regenerierung dieses Ablaufs stimmt benutzen Sie einfach den folgenden Parameter:

• Roh Asche (sehr hoch). wenn> 10%, empfehlen wir diesen Strom nicht im ihrem Vergërer zu verwenden.
  

Aus dem ersten Prozess (Destillation) enthält man konzentriertes Glycerin 70-90% das noch die meisten Salze enthält wenn es nicht auf Aktivkohle behandelt wird. Diese Glycerins sind in der Regel gelblich-braun. Hier werden folgende Parameter untersucht:

• Trockenmasse
• Asche
• Ca (Calcium)
• Na (Natrium)
• K (Kalium)
• Cl (Chloride)
• S (Schwefel)

4. Fazit Glycerin

Das Glycerin selbst ist nicht für die Biologie ihrer Biogasanlage gefährlich. Was zu Problemen führen kann sind die Salze (Na, K, Ca, Cl, SO4 ...), die in dem nicht raffinierten Glycerin gefunden werden.

Wir empfehlen Ihnen:

• Bei allen gelb-braunen Glycerine die ihnen angeboten werden sollten Sie immer nach einem Schriftlichem Analyse-Zertifikat fragen. (auf CMR und Rechnung sollten folgende Analyseparameter ausgewiesen sein: TS, Asche, Na, K, Ca, S). Bitte informieren Sie sich bei ihren Ernährungsberater (zB Winfo ) um die einzufügende Glycerinmenge der Ration zu berechnen.
• Wenn es sich um farbloses Glycerin handelt brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen. Es handelt sich hier um reines raffiniertes Glycerin.
  Im Prinzip wird dies selten vorkommen da diese Produkte sehr teuer sind.
• Immer nach Prozess und Herkunft des Produkts fragen.