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由乳清制成的绿色粘合剂
2022年09月11日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

每天,乳品行业都会产生大量乳清作为副产品。仅在德国,这一数字就达到每年1260万吨。例如,每千克奶酪生产9千克乳清。其中一些被进一步加工,例如被加工成含有水果添加剂的乳清基饮料或其他混合饮料。乳清中所含的乳糖和蛋白质也可以分离并以其他方式使用,例如,作为药品或婴儿食品的原料。然而,一旦蛋白质和乳糖被分离,糖蜜仍然存在。由于其相对高的盐含量,处理该物质非常复杂且昂贵。

位于赫姆斯多夫的弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所IKTS的研究人员与德累斯顿大学一起,现在已经开发出一种从糖蜜中提取有价值的乙酸乙酯(一种无色溶剂)的方法。乙酸乙酯通常用于制造粘合剂、印刷油墨或清漆。它也可用于清洁表面。

迄今为止,乙酸乙酯一直由天然气和石油衍生物生产。另一方面,从乳清中生产乙酸乙酯的产品与环境有害溶剂相比明显优越,因为其易于微生物降解,而且不受天然气和原油价格波动的影响。另一个优势:德累斯顿大学和Fraunhofer-IKTS开发的工艺使得不需要昂贵的糖蜜处理。分离出的乙酸乙酯具有97.5%的高纯度,因此可以立即用作原料而无需进一步加工步骤。

糖蜜发酵和膜分离

原则上,分离过程是直接的。首先,糖蜜在生物反应器中发酵,该反应器通风以允许有氧条件。反应形成含有乙酸乙酯的气体-蒸汽混合物。然后使用特殊复合膜将其分离。“气体和水蒸气的混合物仍然是一种废物,可以毫无问题地释放到环境中,”膜处理技术和建模小组经理Marcus Weyd博士说。

在膜的开发过程中,Fraunhofer IKTS的研究人员贡献了他们在材料领域,特别是膜技术领域的数十年专业知识。专门为该工艺开发的复合膜由聚合物和基于沸石的无机颗粒组成。“我们使用液体硅橡胶作为聚合物。它与沸石(硅质岩-1)混合,应用于支撑聚酯羊毛并固化。膜只有10碌沸石膜和纳米复合材料领域的专家Thomas Hoyer博士解释说:“总厚度为0.5μm,孔径为0.5nm。

即使膜上有孔,分离乙酸乙酯的实际分离过程也不像筛子那样工作。相反,气体分离效果是由沸石和乙酸乙酯之间的相互作用产生的。“分子被沸石吸附,沿着孔表面滑动,导致它们通过复合膜扩散,”霍耶博士解释说。也不需要施加高压以“迫使”乙酸乙酯通过膜。“产生一定的分压差足以引发化学反应和随后的扩散。”

通缉:糖蜜的可能用途

这个想法源于德累斯顿大学的一项倡议,该校正在寻找使用糖蜜的方法,并向弗劳恩霍夫IKTS寻求帮助。TU团队负责发酵过程,而Fraunhofer团队负责开发和优化膜技术。

Weyd博士总结道:“我们已经成功地通过一种相对简单且成本效益高的工艺生产出了一种高度先进的微孔膜。”。对于工业公司来说,气体分离过程仅由一个阶段组成,因此只需要少量的膜和控制模块,这是一个实际优势。一旦正确配置了发酵和气体分离的工艺参数,分离过程将以稳定的方式自行运行。

研究人员的下一个议程是扩大膜组件的尺寸,以使该技术可用于工业用途。这项技术的应用范围不仅限于从糖蜜中提取乙酸乙酯:它可以用于任何需要分离气体混合物或过滤挥发性成分(如碳氢化合物)的工艺。

标签:化工应用技术中心胶粘剂
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