Grüne Bioraffinerie - Gewinnung von Proteinen aus Grassäften: Erforschung und Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Proteingewinnung aus Gras bzw. Silage, in Hinsicht auf Spezialfuttermittel mittels Ultrafiltration im Vergleich zu klassischen Verfahren ; ein Projektbericht im Rahmen der Programmlinie Fabrik der Zukunft, Impulsprogramm Nachhaltig Wirtschaften
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| Format: | Buch |
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| Veröffentlicht: |
Wien
Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie
2003
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| Schriftenreihe: | Berichte aus Energie- und Umweltforschung
2003,19 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS KURZFASSUNG * TEIL A 3 KURZFASSUNG * TEIL B 4
ABSTRACT * PART A 5 ABSTRACT * PART B 6 ENDBERICHT 1 EINLEITUNG 13 2
VERWENDETE METHODE UND DATEN 15 3 ERGEBNISSE DES PROJEKTS UND
SCHLUSSFOLGERUNGEN 17 3.1 PROTEINE AUS GRAS- UND SILAGESAEFTEN FUER
MILCHAUSTAUSCHER 17 3.2 TOXISCHE UND ANTINUTRITIVE SUBSTANZEN IN GRAS-
BZW. SILAGEPROTEINPRODUKTEN 18 3.3 GRUENLANDBIOMASSE UND GRASSILAGE ZUR
HERSTELLUNG VON PROTEINPRODUKTEN 19 3.4 GEWINNUNG VON PROTEINREICHEN
SAEFTEN DURCH FRAKTIONIERUNG (PRESSUNG) 21 3.5 ABTRENNUNG DER PROTEINE
UND HERSTELLUNG VON PROTEINKONZENTRATEN AUS GRUENEN UND SILAGE
PRESSSAEFTEN 29 3.6 VERGLEICH DER PROTEINAUSBEUTEN UND DER
PROTEINMESSUNGEN NACH LOWRY UND KONSEQUENZEN FUER DIE PROTEINABTRENNUNG
UND PRODUKTQUALITAET 34 3.7 AMINOSAEURESPEKTRUM DER PROTEINKONZENTRATE UND
SILAGESAEFTE 37 3.8 WIRTSCHAFTLICH BEWERTUNG DER GEWINNUNG EINES
PROTEINKONZENTRATS AUS LUZERNESAFT PLUS NEBENPRODUKTE 41 3.8.1 ERLOESE
DURCH EIN PROTEINKONZENTRAT UND DER RESTSTROEME 41 3.8.2 DCF ERGEBNISSE
UND DISKUSSION 42 4 EMPFEHLUNGEN 46 5 LITERATURVERZEICHNIS 47 6
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 50 7 TABELLENVERZEICHNIS 55 ANHANG A BIS K 59
ANHANG A 60 AUSGANGSSITUATION * PROTEINE FUER MILCHAUSTAUSCHER 60 1
PROTEINE AUS GRAS- UND SILAGESAEFTEN FUER MILCHAUSTAUSCHER 60 1.1
PROTEINKONZENTRATE ALS PROTEINQUELLE FUER EIN MILCHAUSTAUSCHER FUTTER 62
2 TOXISCHE UND ANTINUTRITIVE SUBSTANZEN IN GRAS- BZW.
SILAGEPROTEINPRODUKTEN 64 2.1 TOXISCHE UND ANTINUTRITIV WIRKENDE
STOFFGRUPPEN 66 2.1.1 CYANOGENE VERBINDUNGEN 66 2.1.2 GLUCOSINOLATE
(SENFOELGLYCOSIDE) 66 2.1.3 NITRAT, NITRIT UND NITROSAMINE 66 2.1.4
OXALATE 67 2.1.5 PFLANZLICHE OESTROGENE (ISOFLAVONE) 67 2.1.6 TOXISCHE
BZW. ANTINUTRITIVE AMINOSAEUREN 67 2.1.7 ALKALOIDE 68 2.1.8 SAPONINE 68
ANHANG B 69 ROHSTOFFE ZUR GEWINNUNG VON PROTEINEN AUS GRAS- UND
SILAGESAEFTEN 69 1 GRUENLANDBIOMASSE UND GRASSILAGE ALS ROHSTOFF ZUR
HERSTELLUNG VON PROTEINPRODUKTEN 69 1.1 BEVORZUGTE FLAECHEN FUER DIE
GBR-ROHSTOFFVERSUCHE IN FELDBACH 69 1.2 VERSUCHSFLAECHEN IN DEN JAHREN
2001 UND 2002 69 ANHANG C 71 GEWINNUNG VON PROTEIN REICHEN SAEFTEN IN DEN
JAHREN 2001 UND 2002 71 1 FRAKTIONIERUNG IM JAHR 2001 71 1.1
VORBEHANDLUNG * HAECKSELN 71 1.2 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG PRESSVERSUCHE 2001
72 1.3 ERGEBNISSE DER PRESSUNGEN 2001 73 1.3.1 PROTEINBILANZEN 74 2
FRAKTIONIERUNG IM JAHR 2002 77 2.1 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG PRESSVERSUCHE
2002 78 2.2 VERSUCHSERGEBNISSE DER PRESSUNGEN 2002 80 2.2.1
PRESSLEISTUNG UND STROMVERBRAUCH IN ABHAENGIGKEIT DER TROCKENMASSE 82 2.3
ROHSTOFFE FUER DIE WEITERVERARBEITUNG * PRESSVERSUCHE 2002 84 2.4
ABPRESSGRAD PRESSVERSUCHE 2002 85 2.5 PROTEINBILANZEN PRESSVERSUCHE 2002
86 2.6 PRESSBILANZEN FUER 1000 KG TROCKENMASSE INPUT 89 ANNEX: ANHANG C
91 ANHANG D 100 GEWINNUNG VON PROTEINEN AUS GRUENEN BZW. SILAGE SAEFTEN
JAHRE 2001 UND 2002 100 1 PROTEINE AUS GRUENLANDBIOMASSE UND SILAGE
(BLATTPROTEINE) 100 2 VERWENDETE METHODEN UND DATEN 103 2.1
PROTEINGEWINNUNG DURCH HITZEKOAGULATION UND ZENTRIFUGATION 104 2.1.1
THEORIE ZUR HITZEKOAGULATION 104 2.1.2 VERSUCHSAUFBAU ZUR
PROTEINGEWINNUNG DURCH HITZEKOAGULATION 106 2.2 PROTEINGEWINNUNG DURCH
ULTRAFILTRATION 111 2.2.1 THEORIE ZUR ULTRAFILTRATION 111 2.2.2
VERSUCHSAUFBAU ZUR PROTEINGEWINNUNG DURCH ULTRAFILTRATION 113 2.2.3
DIAFILTRATION UND MIKROFILTRATION 119 3 ERGEBNISSE DER PROTEINABTRENNUNG
MIT HITZEKOAGULATION/ ZENTRIFUGATION UND ULTRAFILTRATION 120 3.1
PROTEINAUSBEUTEN DER VERSUCHE ZUR HITZEKOAGULATION/ ZENTRIFUGATION UND
ULTRAFILTRATION VON GRUENEN SAEFTEN 121 3.2 PROTEINAUSBEUTEN DER VERSUCHE
ZUR ULTRAFILTRATION VON SILAGE-SAEFTEN 124 3.3 VERGLEICH DER
PROTEINAUSBEUTEN UND DER PROTEINMESSUNGEN NACH LOWRY 125 3.4
DETAILERGEBNISSE REPRAESENTATIVER ULTRAFILTRATIONSVERSUCHE DES JAHRES
2001 126 3.4.1 ULTRAFILTRATION VON GRUENEM SAFT, BASTARDRAYGRAS MIT 50 KD
MEMBRAN 126 3.4.2 ULTRAFILTRATION VON SILAGESAFT AUS KLEEGRASSILAGE MIT
EINEM MWCO VON 15 KD 130 3.4.3 ULTRAFILTRATION VON SILAGESAFT AUS
KLEEGRASSILAGE MIT EINEM MWCO VON 1 KD 132 3.5 DETAILERGEBNISSE DER
ULTRAFILTRATIONSVERSUCHE UNTER PRODUKTIONSNAHEN BEDINGUNGEN DES JAHRES
2002 135 3.5.1 ULTRAFILTRATION VON GRUENEM SAFT AUS BASTARDRAYGRAS, MWCO
15KD 135 3.5.2 ULTRAFILTRATION VON GRUENEM SAFT AUS LUZERNE, MWCO 15KD
137 3.5.3 ULTRAFILTRATION VON SILAGESAFT AUS BASTARDRAYGRASSILAGE MIT
EINEM MWCO VON 1 KD 139 ANHANG E 142 ANALYSE DES PROTEINABBAUS IN
GRASSAEFTEN IN ABHAENGIGKEIT VON TEMPERATUR UND ZEIT HINSICHTLICH EINER
OPTIMALEN PROTEINAUSBEUTE 142 (DIPLOMARBEIT VON GUENTER POVODEN) 142 1
PROTEINABBAU IN PFLANZEN 142 2 ANALYTISCHE METHODEN 144 2.1
PROTEINBESTIMMUNG NACH LOWRY 145 2.2 SDS-PAGE, ELEKTROPHERTISCHE
TRENNUNG DER PROTEINE 145 3 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 146 3.1
GESAMTPROTEINGEHALT IN GRASSAEFTEN NACH LOWRY 146 3.1.1 LOWRY PROTEIN IN
GRUENEN SAEFTEN 147 3.1.2 LOWRY-PROTEINGEHALT DER GRUENSAFT-RETENTATE AUS
DER ULTRAFILTRATION 148 3.1.3 LOWRY-PROTEINGEHALT DES SILAGESAFTES 149
3.2 BESTIMMUNG DES PROTEINABBAUS MITTELS SDS-PAGE 151 3.2.1 SDS*PAGE
REFERENZPROBEN, GEL 1 151 3.2.2 ZUM VERGLEICH: PROTEINGEHALT IN
LUZERNEN, GEL 6 152 3.2.3 ZUSAMMENFASSUNG DER UNTERSUCHUNGEN BEZUEGLICH
DES PROTEINABBAUS VON PROTEINEN IN GRASSAEFTEN MITTELS SDS-PAGE 154 3.2.4
PROTEINABBAU BEI SILAGE-SAFT, GEL 5 154 3.3 ZUSAMMENFASSUNG DER
ERGEBNISSE IN HINBLICK AUF OPTIMALE LAGER- UND PROZESSBEDINGUNGEN 156
3.4 ZUSAMMENFASSUNG * VERGLEICH DER ERGEBNISSE MIT LITERATURDATEN 156
ANHANG F 158 WEITERVERARBEITUNG DER PROTEINKONZENTRATE ZU PRODUKTEN FUER
MILCHAUSTAUSCHER FUTTERMITTEL 158 1 HALTBARMACHUNG DURCH TROCKNUNG 158
1.1 SPRUEHTROCKNUNG 158 1.1.1 SPRUEHTROCKNUNGSVERSUCH IM FEBRUAR 2002 158
1.1.2 SPRUEHTROCKNUNGSVERSUCH MAI (LUZERNE) UND JUNI (RAYGRAS) 2002 159
1.2 GEFRIERTROCKNUNG 160 2 LOESLICHKEIT GETROCKNETER PROTEINKONZENTRATE
AUS GRASSAEFTEN 160 3 MIKROBIOLOGISCHE ASPEKTE EINES PROTEINKONZENTRATS
AUS GRASSAEFTEN 162 3.1 MIKROFILTRATION ZUR ENTFERNUNG PATHOGENER KEIME
163 3.2 WEITERE MOEGLICHKEITEN ZUR ENTFERNUNG VON MIKROORGANISMEN 163 4
EIGNUNG VON PROTEINKONZENTRATEN AUS GRASSAEFTEN FUER MILCHAUSTAUSCHER
AUFGRUND IHRER ZUSAMMENSETZUNG 164 4.1 EXKURS: AMINOSAEURENPROFIL IN
SILAGESAEFTEN 170 ANHANG G 174 TECHNISCHE AUSLEGUNG EINER
ULTRAFILTRATIONSANLAGE FUER EINE GRUENE BIORAFFINERIE 174 1 DRUCK,
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT UND RUECKHALTUNG 174 1.1 DRUCK ALS
AUSLEGUNGSPARAMETER EINER ULTRAFILTRATIONSANLAGE 174 1.2
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT 175 1.3 RUECKHALTUNG BEI VERSCHIEDENEN MWCO 177
2 AUSLEGUNG EINER ULTRAFILTRATIONSANLAGE FUER EINE GRUENE BIORAFFINERIE
178 2.1 VARIANTE 1 : SAFT LAUT VERSUCH (PROBENNUMMER 02/01) 178 2.1.1
FRAKTIONIERUNG DER LUZERNE (B02/08) 179 2.1.2 BILANZ DER ULTRAFILTRATION
FALL 1 (OHNE HERSTELLUNG VON BIOGAS) (LUZERNE SAFT 02/01) 181 2.1.3
REFERENZPROZESS: HITZEKOAGULATION UND ZENTRIFUGATION 182 2.2 VARIANTE 2:
SAFT LAUT ANGABEN DER FA. FRANCE LUZERNE 182 ANHANG H 183 AMINOSAEUREN
AUS SILAGESAEFTEN ALS WIRTSCHAFTLICHE ALTERNATIVE ZU
FUTTERMITTELPROTEINKONZENTRATEN 183 1 AMINOSAEUREN UND
AMINOSAEURENGEMISCHE 183 2 GEWINNUNG EINZELNER AMINOSAEUREN 185 2.1
CHEMISCHE SYNTHESE 186 2.2 FERMENTATION 186 2.3 ENZYMATISCHE SYNTHESE
187 2.4 EXTRAKTION AUS PROTEINHYDROLYSATEN UND MELASSE 187 3
GRASSILAGESAFT ALS QUELLE VON AMINOSAEUREN 188 3.1 VORTEILE VON
SILAGESAFT GEGENUEBER MELASSE UND HYDROLYSATEN 188 3.2 MOEGLICHE
TECHNISCHE UMSETZUNG 188 3.3 AMINOSAEURENANALYTIK 192 3.3.1 METHODEN UND
DATEN 192 3.3.2 UNTERSUCHUNGEN ZU FREIEN AMINOSAEUREN IN
ULTRAFILTRATIONSPERMEAT 193 ANHANG I 196 WIRTSCHAFTLICHE BEWERTUNG DER
GEWINNUNG EINES PROTEINKONZENTRATS AUS LUZERNESAFT 196 1 AUSGANGSLAGE
UND DATEN ZUR BERECHNUNG 196 1.1 ERLOESE DURCH EIN PROTEINKONZENTRAT UND
DER RESTSTROEME 196 1.2 METHODIK UND DATEN 197 1.3 INVESTITIONSKOSTEN 198
1.3.1 FRAKTIONIERUNG (ZERKLEINERUNG, PRESSE) FALL 1 UND FALL 2 198 1.3.2
FRAKTIONIERUNG (ZERKLEINERUNG, PRESSE) FALL 3 198 1.3.3
ULTRAFILTRATIONSANLAGE FALL 1 UND FALL 2 199 1.3.4
ULTRAFILTRATIONSANLAGE FALL 3 199 1.3.5 KOAGULATION UND ZENTRIFUGATION
FALL 1 UND FALL 2 199 1.3.6 KOAGULATION UND ZENTRIFUGATION FALL 3 200
1.3.7 FERMENTATIONSPROMOTOR FALL 1 UND FALL 2 201 1.3.8
FERMENTATIONSPROMOTOR FALL 3 201 1.3.9 GRUENMEHLHERSTELLUNG FALL 1 202
1.3.10 BIOGASANLAGE FALL 2 202 1.3.11 BIOGASANLAGE FALL 3 203 1.4
PERSONALKOSTEN 203 1.4.1 FALL 1 203 1.4.2 FALL 2 204 1.4.3 FALL 3 204 2
DISCOUNTED CASH FLOW (DCF) 205 2.1 WACC (WEIGHTED AVERAGE COST OF
CAPITAL) 205 2.2 ROHSTOFFKOSTEN 206 2.3 EBIT DER KUPPELPRODUKTION 207
2.3.1 EBIT FRAKTIONIERUNG FALL 1 UND FALL 2 207 2.3.2 EBIT
FRAKTIONIERUNG FALL 3 208 2.3.3 EBIT ULTRAFILTRATION FALL 1 208 2.3.4
EBIT ULTRAFILTRATION FALL 2 209 2.3.5 EBIT ULTRAFILTRATION FALL 3 209
2.3.6 EBIT KOAGULATION UND ZENTRIFUGATION FALL 1 210 2.3.7 EBIT
KOAGULATION UND ZENTRIFUGATION FALL 2 210 2.3.8 EBIT KOAGULATION UND
ZENTRIFUGATION FALL 3 211 2.3.9 EBIT FERMENTATIONSPROMOTOR FALL 1 211
2.3.10 EBIT FERMENTATIONSPROMOTOR FALL 2 212 2.3.11 EBIT
FERMENTATIONSPROMOTOR FALL 3 212 2.3.12 EBIT GRUENMEHLERZEUGUNG FALL 1
213 2.3.13 EBIT BIOGASERZEUGUNG FALL 2 213 2.3.14 EBIT BIOGASERZEUGUNG
FALL 3 214 2.4 DCF BERECHNUNG AUS DEM GESAMT-EBIT DER KUPPELPRODUKTION
214 2.4.1 WIRTSCHAFTLICHSTER DCF FALL 1 215 2.4.2 WIRTSCHAFTLICHSTER DCF
FALL 2 217 2.4.3 WIRTSCHAFTLICHSTER DCF FALL 3 219 3 INTERPRETATION DER
ERGEBNISSE 223 ANHANG J 226 WIRTSCHAFTLICHE BEWERTUNG DER GEWINNUNG VON
AMINOSAEUREN AUS GRASSILAGE 226 1 GRUNDSAETZLICHE OEKONOMISCHE UEBERLEGUNGEN
ZUR GEWINNUNG VON AMINOSAEUREN AUS GRASSILAGE 226 2 KOSTENSTRUKTUR DER
SILAGESAFTERZEUGUNG UND AMINOSAEURENGEWINNUNG ANHAND DER
VERSUCHSERGEBNISSE 2002 230 ANHANG K 232 TABELLEN ZU DEN
ANALYTIKERGEBNISSEN - SAEFTE 232
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