德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
绿色型乳清粘合剂
     弗劳恩霍夫研究人员与德累斯顿工业大学一起开发了一种从乳清中获得利润丰厚的高纯度乙酸乙酯的技术。可用于生产环保粘合剂,从而取代由化石原料制成的传统乙酸乙酯。不再需要对乳清加工过程中产生的糖浆进行处理。


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迄今为止,乙酸乙酯由天然气和石油衍生物中产生。乳清中的乙酸乙酯是一种明显优于对环境有害的溶剂的产品,因为它可以被微生物降解,并且不受天然气和石油价格波动的影响。另一个优势:德累斯顿工业大学和弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所开发的工艺减免了处理糖浆的昂贵费用。分离出的乙酸乙酯纯度高达97.5%,无需任何进一步的加工步骤即可立即用作原料。
     分离过程并不复杂。在第一步,糖浆在生物反应器中进行发酵。在反应器中充气以创造好氧条件。这时产生一种气体-蒸汽混合物,其中含有乙酸乙酯的成分。然后通过特殊的复合膜进行分离。膜工艺技术和建模小组负责人Marcus Weyd博士说:“留下的是一种气体-蒸汽混合物的产物,完全可以释放到环境中。”

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糖浆在生物反应器中发酵后,产生的气体-蒸汽混合物通过膜组件,有价值的乙酸乙酯被分离出来

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复合膜的扫描电子显微照片。乙酸乙酯分子通过沸石层的0.5 nm微孔扩散到膜的另一侧

在开发这种膜的过程中,弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所的研究人员贡献了他们在材料领域,特别是膜技术领域几十年的专业知识。新开发的复合膜工艺中将聚合物与基于沸石(硅酸盐-1)的无机颗粒相结合。“我们使用液体硅橡胶作为聚合物,与沸石混合,然后涂在支持性的聚酯绒布上并固化。沸石膜和纳米复合材料领域的专家Thomas Hoyer博士解释说:"该膜整体只有10微米厚,孔径为0.5纳米。

即使膜上有孔,实际的分离过程也不像筛子那样。相反,分离效果是由沸石和乙酸乙酯之间的化学作用产生的。Hoyer解释说:“分子被沸石吸附,沿着孔隙表面滑动,从而在复合膜中扩散。”也没有必要施加高压将乙酸乙酯压过膜。“一定的分压差足以产生化学作用和随后的扩散。”

这个想法源于德累斯顿工业大学的一项倡议,该大学正在探寻利用糖浆的可能性,并向弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所求助。工业大学的团队负责处理发酵过程,弗劳恩霍夫团队负责膜技术的开发和优化。德国联邦经济事务和气候保护部(BMWK)在AIF 20311 BR项目框架内支持该项目。

Weyd总结说:“我们成功地用一个相对简单和具有成本效益的工艺生产了一个极为先进的具有极小孔隙的膜。”对工业企业来说,一个现实优势在于只有一个步骤的分离过程,因此只需要一些膜类和控制组件。如果发酵和分离的工艺参数设置正确,分离过程会自动运行并保持稳定。

下一步,研究人员希望扩大膜组件的尺寸,以便该技术可以用于工业用途。该技术不仅适用于从糖浆中提取乙酸乙酯。它还可用于分离气体混合物或分离碳氢化合物等高挥发性成分。