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Glycerin

in pharmazeutischer Qualität

Glycerine drops on a green glass plate

Glycerin ist eine organische Verbindung aus der Gruppe der Zuckeralkohole. Es findet in den verschiedensten Industrien Anwendung, so z.B. in der Lebensmittelindustrie, der Kosmetik oder Medizin.

Welche typischen Anwendungen gibt es für Glycerin?

Glycerin wird in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt:

  • Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Glycerin (E 422) wird als Süßungsmittel, Feuchthaltemittel und Lösungsmittel in vielen Lebensmitteln und Getränken verwendet.
  • Kosmetik und Körperpflege: Glycerin wird als Feuchtigkeitsspender, Weichmacher und Feuchthaltemittel in vielen Kosmetik- und Körperpflegeprodukten wie Seifen, Lotionen und Shampoos verwendet.
  • Pharmazeutische Industrie: Glycerin wird als Trägerstoff und Lösungsmittel in vielen pharmazeutischen Produkten wie Tabletten, Kapseln und Sirupen verwendet.
  • Chemische Industrie: Glycerin wird als Ausgangsstoff für die Herstellung anderer Chemikalien wie Nitroglycerin, Epichlorhydrin und Propylenglykol verwendet.
  • Kraftstoffindustrie: Glycerin wird auch als Kraftstoff- und Schmiermittelzusatz verwendet.
  • Andere Industriezweige: Glycerin wird als Nebenprodukt in vielen Herstellungsprozessen verwendet. Es wird auch als Frostschutzmittel, Schmiermittel und Weichmacher eingesetzt.

Die Qualität des Glycerins ist entscheidend für seine Verwendung, daher muss es bestimmte Standards in Bezug auf Reinheit, Viskosität und Feuchtigkeitsgehalt erfüllen.

Rapeseed field and blue sky. Rapeseed is one of the main raw materials for the production of biodiesel
A freight train transports biodiesel

Wie wird Glycerin gewonnen?

In der Natur kommt Glycerin vor allem in Fetten und Ölen vor. Es spielt auch eine wichtige Rolle als Zwischenprodukt bei verschiedenen Stoffwechselprozessen in den meisten lebenden Organismen.

Früher wurde Glycerin entweder petrochemisch aus Propen über die Zwischenprodukte Allylchlorid und Epichlorhydrin oder chemisch als Nebenprodukt bei der Verseifung natürlicher Fette und Öle zur Herstellung von Seifen gewonnen.

Heutzutage wird Glycerin in der Regel als Nebenprodukt der Umesterungsreaktion gewonnen, bei der Fette und Öle in Biodiesel umgewandelt werden. Bei dieser Reaktion werden Fette oder Öle mit Methanol oder Ethanol zu Methyl- oder Ethylester (Biodiesel) und Rohglycerin umgesetzt. Dieses Rohglycerin enthält Wasser, Salze und Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, um reines Glycerin zu erhalten.

Glycerin als Nebenprodukt der Biodieselherstellung

Seit Mitte der 90er Jahre wird aus Pflanzenölen der sogenannte Biodiesel (Fettsäuremethylester} hergestellt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Glycerin, das nach einer Aufbereitung konzentriert (mindestens 80% Glyceringehalt) oder destilliert (Glyceringehalt 99,7%} veräußert werden kann. Bei Herstellung von einer Tonne Biodiesel entstehen etwas mehr als 100 kg Glycerin. Das Glycerin entsteht bei der Biodieselherstellung folgendermaßen:
Pflanzenöltriglycerid + 3 x Methanol = 3 x Pflanzenölmethylester + Glycerin
Bezogen auf das eingesetzte Pflanzenöl entsteht etwa 10% Glycerin. Da im Gegensatz zum Biodiesel das Glycerin polar ist, sammeln sich im Glycerin alle polaren Stoffe, die während der Reaktion entstehen, die nativ im Öl vorhanden sind oder bei der Ölaufbereitung in das Öl gelangen. Das sind insbesondere Methanol, Wasser, Seife, anorganische Salze und polare organische Verbindungen.

Allein die Seife im Biodiesel (etwa 8-35%, sehr stark abhängig von Prozessführung und Verfahren) würde eine Destillation des Rohglycerins unmöglich machen. Aus diesem Grunde muss das Glycerin für die Destillation in mehreren Schritten aufbereitet werden.

Die Aufbereitungsschritte sind:

  1. Abtrennung des Methanols (sowohl hier als auch im Schritt 4 möglich, abhängig vom Verfahren)
  2. Spaltung des Katalysators aus der Biodieselherstellung
  3. Spaltung der Seifen, Abtrennung der Fettsäuren und anderen verbleibenden organischen Produkte im Glycerin sowie anschließende Neutralisation
  4. Abtrennung des Methanols
  5. Konzentrierung (Wasserabdampfung) des Glycerins
  6. Destillation zur Herstellung von Pharmaglycerin

 

Prozess: Die Gewinnung von Roh-Glycerin bei der Herstellung von Biodiesel

Prozess: Die Gewinnung von Roh-Glycerin bei der Herstellung von Biodiesel

Prinzip des Prozesses

Das noch verunreinigte Glycerin aus Schritt 6 wird zu 80 – 85% zu einem sogenannten „Pharmaglycerin“ durch Destillation veredelt.

Der abgesetzte Salzbrei (Natriumchlorid oder Kaliumchlorid) wird bei hohen Temperaturen durch einen SIEBTECHNIK TEMA Spezialdekanter abgetrennt. In anderen Prozessen wird hierzu auch ein Dünnschichtverdampfer eingesetzt, jedoch hat sich in den vergangenen Jahren eine Abtrennung mit einem (ggf. vorgeschalteten) SIEBTECHNIK TEMA SHORTBOWL Dekanter im Markt etabliert.

Das abgetrennte Salz kann später deponiert oder einer anderen Verwendung zugeführt werden. Das Pharmaglycerin hat eine Reinheit von >99,5% und wird später unter anderem in der chemischen Industrie eingesetzt.

Prozess: Die Verarbeitung von Roh-Glycerin zu Glycerin in Pharmaqualität

Prozess: Die Verarbeitung von Roh-Glycerin zu Glycerin in Pharmaqualität

Warum spielen Zentrifugen bei der Herstellung von Glycerin in Pharmaqualität eine wichtige Rolle?

Zentrifugen gehören zum Key-Equipment für die Herstellung von Glycerin in Pharmaqualität, da die Reinheit und Qualität des Glycerins für seine Verwendung in der Pharmaindustrie von entscheidender Bedeutung ist.

Sie werden eingesetzt, um das Glycerin von den oben genannten unerwünschten Verunreinigungen zu trennen und um das Glycerin zu waschen und zu trocknen, damit es die für die Verwendung in der Pharmaindustrie erforderliche Qualität erreicht.

SIEBTECHNIK TEMA SHORTBOWL decanter with insulation for the production of pharmaceutical-grade glycerine
SIEBTECHNIK TEMA SHORTBOWL decanter with insulation for the production of pharmaceutical-grade glycerine

Verschleißschutz

SIEBTECHNIK TEMA Zentrifugen werden speziell für die jeweilige Trennaufgabe optimiert. Bei der Werkstoffauswahl haben sich austenitische und ferritische Edelstähle im Zentrifugenbau für normal beanspruchende Anwendungen bewährt.

Bei Prozessen, in denen abrasive Stoffe verarbeitet werden, müssen die Zentrifugen mit einem wirksamen Verschleißschutz versehen werden. Ausgehend von der Steinkohleverarbeitung haben wir seit 1922 Verschleißschutzsysteme kontinuierlich weiterentwickelt.

Unsere Zentrifugen können mit hoch entwickelten Verschleißschutzsystemen aus z.B. Wolframcarbid, Stellite® oder Keramiktiles ausgerüstet werden, um nur einige zu nennen. Auch Gummierungen oder Matrixbeschichtungen haben sich in verschiedenen Anwendungen bewährt.

Bei Bedarf entwickeln unsere Ingenieure für unsere Kunden weltweit neue und effiziente Lösungen in der Beschichtungs-, Klebe- und Fügetechnik.

Werkstoffe

Zentrifugenbauteile sind nicht nur hohen Kräften ausgesetzt, sondern müssen auch verfahrenstechnischen Anforderungen wie Korrosion, Verschleiß und hohen Temperaturen standhalten. Außerdem spielen Kosten und Verfügbarkeit der Werkstoffe eine wichtige Rolle. Nach diesen sehr spezifischen Anforderungen wählen unsere Kunden die erforderlichen produktberührten Werkstoffe aus.

Duplex- und hochlegierte Edelstähle, Hastelloy® und Titanwerkstoffe für die unterschiedlichsten Prozesse und Beanspruchungen gehören zu unserem Tagesgeschäft im Zentrifugenbau. Unser Qualitätsmanagement hat für die Konstruktion, die Fertigungsverfahren und die Bauteilprüfung sehr detaillierte und kosteneffiziente Prozesse auf Basis der europäischen Richtlinien entwickelt.

Typische Blech- und Schmiedewerkstoffe für produktberührte Zentrifugenbauteile sind z.B.

  • EN 1.4404 / AISI 316L
  • EN 1.4571 / AISI 316Ti
  • EN 1.4462 / AISI 318LN / Duplex
  • EN 1.4410 / AISI F53 / Super Duplex
  • Lean Duplex
  • EN 1.4539 / AISI 904L
  • EN 1.4547 / 254SMO®
  • EN 1.4529 / AISI 926
  • EN 2.4819 / INCONEL® Alloy C-276
  • EN 2.4602 / Hastelloy® C22
  • EN 2.4610 / Hastelloy® C4
  • EN 3.7035 / Ti-II / Titan 994-Ti-grade 2
  • EN 3.7235 / Ti-IIPd / Titan 994 Pd-Ti-grade 7
  • sowie deren Gusswerkstoffe
SHORTBOWL decanter for lactose in the production hall in Mülheim an der Ruhr

Dekantierzentrifuge SHORTBOWL

Die Dekantierzentrifuge SHORTBOWL eignet sich aufgrund der besonderen Geometrie der rotierenden Teile am besten für die Abtrennung feiner Feststoffpartikel mit hohem spezifischen Dichteunterschied zur flüssigen Phase.

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