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    Item type:Publication, Access status: without files ,
    Bioethanolerzeugung
    (Springer, 2024)
    Gröngröft, Arne
    ;
    Costa de Paiva, Gabriel
    ;
    Friedl, Anton
    ;
    Miltner, Angela
    ;
    Zimmermann, Andreas
    Ziel dieses Kapitels ist die Darstellung einer Ethanolerzeugung aus zucker-, stärke- bzw. cellulosehaltiger Biomasse. Dazu wird zunächst auf die biologischen Grundlagen der alkoholischen Gärung beispielsweise mithilfe von Hefen eingegangen, wie sie heute in den kommerziellen Ethanolerzeugungsanlagen großtechnisch umgesetzt wird. Danach wird die entsprechende Verfahrenstechnik diskutiert; dies gilt für Zucker-, Stärke- und Lignocellulose-haltige Input-Materialien und umfasst die Schritte „Bereitstellung einer fermentierbaren Zuckerlösung“, „alkoholische Gärung“, „Destillation“ und „Absolutierung“. Auch wird erörtert, wie die verschiedenen weiteren Stoffströme, die infolge der großtechnischen Ethanolerzeugung neben dem gewünschten Hauptprodukt „Ethanol“ zwingend anfallen, sinnvoll im Rahmen integrierter Gesamtkonzepte nutzbar gemacht werden können. Final wird dann noch auf die Nutzungsmöglichkeiten der jeweiligen Alkohole und der weiteren in Koppelproduktion anfallenden Nebenströme eingegangen.
    Publicationtype: Book Part
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    Grundlagen biochemischer Konversionen
    (Springer, 2024)
    Zimmermann, Andreas
    ;
    Scherzinger, Marvin
    ;
    Gescher, Johannes
    ;
    Kaltschmitt, Martin
    Biomasse kann durch biochemische Verfahren in End- bzw. Nutzenergie umgewandelt werden. Die einer derartigen Umwandlung zugrunde liegenden wesentlichen biologischen Grundlagen – und die daraus resultierenden Anforderungen an die Verfahrenstechnik – werden in diesem Kapitel diskutiert. Dazu wird zunächst auf den Aufschluss der Biomasse eingegangen, da biochemische Konversionsprozesse typischerweise langsam sind und deshalb eine große innere Oberfläche, auf der die Biokatalysatoren aktiv werden können, benötigt wird. Diskutiert werden die entsprechenden mechanischen, physikalischen und chemischen Prinzipien. Danach wird zunächst auf die Grundlagen der biochemischen Konversion – und die sie bestimmenden Determinanten – eingegangen; in diesem Kontext werden auch wesentliche Begriffe diskutiert, die in diesem Zusammenhang immer wieder fallen. Anschließend werden sowohl für Enzym-katalysierte als auch für mikrobiologische Umsetzungen jeweils der Aufbau und die Funktion, die Grundlagen der entsprechenden Kinetik und neben potenziellen Hemmungsmechanismen auch exemplarische industrielle Anwendungsfälle dargestellt und vertieft. Final werden ausgehend davon die verfahrenstechnischen „Leitplanken“ einer technischen Umsetzung derartiger Prozesse zur Erzeugung von Energieträgern und / oder Plattformchemikalien begründet abgeleitet und diskutiert; diese stecken quasi das Feld ab, innerhalb dessen sich die verfahrenstechnischen Lösungen bewegen müssen.
    Publicationtype: Book Part
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    Item type:Publication, Access status: without files ,
    Recovery of prebiotic carbohydrates from side streams of biorefineries exemplified by fructans and pentosans from bioethanol thin stillage
    (2023-06-07)
    Zimmermann, Andreas
    ;
    Kaltschmitt, Martin
    One of the main challenges in existing biorefineries is the insufficient product diversification. The valorization of side streams, here exemplified by bioethanol stillage, may widen the product portfolio and thereby may improve economic efficiency of bioethanol production plants. Valuable carbohydrates, namely fructans and pentosans, can be found in bioethanol stillage. Fructans are long-chain carbohydrates consisting almost exclusively of fructose monomers (C6-sugars), while pentosans are a group of carbohydrates, mainly built from the C5-sugars arabinose and xylose. Both types of carbohydrates belong to the group of prebiotics making them especially interesting for food and feed applications. Therefore, prebiotics from stillage offer the potential for a provision of value food and feed components besides fuel production. Currently most literature deals with Dried Distiller’s Grains (with solubles) (DDG(S)) in order to obtain proteins or pentosans. However, this side stream has already competitive utilization paths such as animal feed. Against this background, thin stillage is especially interesting as competitive utilizations hardly exist. The main objective of this research project is to develop an integrated process for the production of prebiotic carbohydrates from bioethanol thin stillage. Within this work, a new process concept for the production of prebiotics, in particular pentosans and (partly fructans), is investigated and assessed. Against this background, this work contributes to a holistic utilization of biomass and to the idea of a bioeconomic approach. The results show only small mounts of fructans (about 0.5 %DM) but significant amounts of pentosans to present in thin stillage (about 15 to 20 %DM), mainly allocated in the liquid phase. By means of chemical, biochemical and hydrothermal treatments pentosans from the solid phase can be dissolved as well allowing for their subsequent purification. Based hereon, a promising process pathway for the production of especially pentosans has been identified. However, further research is required for the investigation of such purification step(s).
    Publicationtype: Conference Poster
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