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Verfahren zur Herstellung von Futter- und Düngemitteln
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Behandlung von Reishülsen zum Gegenstand, um diese in wertvolle Produkte, wie Futtermittel für Nutzvieh und Düngemittel, umzuwandeln. Reishülsen werden derzeit bloss als Abfallprodukt angesehen. Sie haben nicht genug Wärmeinhalt, um sie in Dampfkessel verbrennen zu können, und sind auch als Düngemittel nicht brauchbar, da sie ein Kieselsäureskelett enthalten. Reishülsen sind auch nicht für Futtermittel geeignet, weil sie zu zäh und elastisch sind, scharfe, schneidende Kanten haben und vom Nutzvieh nicht verdaut werden können. Sie enthalten wenig oder gar keinen nutzbaren Stickstoff- bzw. Proteingehalt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Herstellung von stickstoffhältigen Futtermitteln Stoffe pflanzlicher Herkunft mit Ammoniak in Gegenwart von Wasser unter Druck und bei erhöhter Temperatur aufzuschliessen, wobei man Temperaturen unter 2000 C anwendet. Bei den erhaltenen Produkten liegt jedoch der Stickstoff zu einem grossen Anteil, etwa einem Drittel, in Form von Harnstoff vor, was einen grossen Nachteil bedeutet. Harnstoffhältige Futtermittel sind nur bedingt von Wiederkäuern verdaubar, indem im ersten Magen Harnstoff in verwertbare Ammoniumverbindungen umgewandelt wird, die dann beim Aufbau von Bakterienproteinen mit nicht stickstoffhältigen Verbindungen zu verdaulichen Produkten umgewandelt werden. Die Tiere zeigen aber bei Fütterung mit harnstoffhältigen Produkten keine Gewichtszunahme und nervöse Störungserscheinungen.
Ein weiterer Nachteil von harnstoffhältigen Futtermitteln ist es, dass Harnstoff in Form von harten Kristallen vorliegt und dass er im Futter infolge von Absetz- und Entmischungserscheinungen nicht gleichmässig verteilt ist.
Die Erfindung bezweckt, ein Futtermittel zu schaffen, bei welchem die Umwandlung von Harnstoff zu verwertbaren Ammoniumverbindungen durch das Tier selbst vermieden wird und verwertbarer Stickstoff gleichmässig in dem Futtermittel verteilt und fixiert ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Düngemittel zu schaffen, in welchem im wesentlichen vollständig wasserlöslicher Stickstoff gleichmässig verteilt und fixiert ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren, mit dem diese Ziele erreicht werden, besteht darin, dass man Reishülsen als Ausgangsmaterial verwendet.
Das Stickstoff enthaltende Behandlungsmedium soll gasförmig sein. Das bevorzugt verwendete Medium ist wasserfreies Ammoniakgas. Es ist jedoch nur notwendig, dass das Medium bei der verwendeten Temperatur und dem verwendeten Druck in gasförmigem Zustand ist. So kann auch flüssiger Ammoniak verwendet werden. Zu den Stickstoffverbindungen, welche verwendet werden können, gehören auch die Derivate von Ammoniak, nämlich die Amine und Amide. Hiebei können Alkylderivate von Ammoniak verwendet werden, z. B. die primären, sekundären oder tertiären Amine. Ähnlich können auch die Acylderivate von Ammoniak verwendet werden, z. B. Formamid, Acetamid, Propionamid, Butyramid u. ähnl.
Wenn erwünscht, können verschiedene Zusätze den Reishülsen vor, nach oder während der Behandlung zugegeben werden. Für die Herstellung von Rindviehfutter können z. B. Melasse, Salz, Calcium nach der Behandlung zugefügt werden. Während der Behandlung kann ein Fixiermittel für Stickstoff
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zugefügt werden. Fett wird zweckmässig nach der Behandlung zugegeben, damit durch Verseifung des
Fettes, z. B. von pflanzlichen Ölen, wie Baumwollsamen - und Sojabohnenöl, keine Seife entsteht. Der Fettzusatz kann Z10 betragen.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat unter anderem den Vorteil, dass das Kieselsäureskelett der
Reishülsen zerplatzt, wodurch die scharfen Skeletteile entfernt werden, und dass die Reishülsen in einen verhältnismässig weichen, schwammigen Zustand gebracht werden. Sie sind in diesem Zustand sowohl als Futtermittel als auch als Düngemittel geeignet.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann zusätzlicher Stickstoff an die
Reishülsen fixiert werden, indem die Behandlung mit der gasförmigen stickstoffhältigen Verbindung längere Zeit fortgesetzt wird und/oder indem Temperatur und Druck erhöht werden. Obwohl dieser fixierte Stickstoff nicht in Proteinform vorliegt, wird er durch die Mikroorganismen im Magender
Wiederkäuer zu Protein umgewandelt und so für das Tier verwertbar gemacht. Im Falle eines Dünge- mittels wird die langsame Freigabe von wasserlöslichem Stickstoff im Boden zur Förderung des Pflanzen- wachstums genutzt.
Es ist auch möglich, zur zusätzlichen Fixierung von Stickstoff ein Fixierungsmittel zu verwenden, z. B. ein saures Phosphat. Dies ist besonders dann zweckmässig, wenn das erhaltene Produkt als Düngemittel verwendet werden soll.
Im Fall, dass das Fertigprodukt als Rindviehfutter verwendet wird, ist es ausserordentlich wichtig, dass die Behandlung in Abwesenheit jedes zuckerenthaltenden Zusatzes durchgeführt wird, damit das Futter nicht giftig wird. Wenn Melasse hinzugegeben werden soll, muss dies nach der Fixierung des Stickstoffes an dem Futter und nach Lüftung und Abkühlung geschehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann bei Drücken zwischen 3, 5 und 31, 5 atü durchgeführt werden, wobei Temperaturen zwischen 93 und 1770 C angewendet werden können. Die Behandlungszeit variiert mit den verwendeten Temperaturen und Drücken und kann von ungefähr 20 min bis ungefähr 60 min variieren. Gute Ergebnisse werden erhalten, wenn die Reishülsen ungefähr 30 min behandelt werden.
Die Druck-, Temperatur- und Zeitbereiche der Behandlung variieren je mit dem besonderen gewünschten Endprodukt. Wenn z. B. das Endprodukt als Rindviefutter verwendet werden soll, ist es erwünscht, dass es einen Stickstoffgehalt von ungefähr 3, 5% hat ; dieses ergibt ein Proteinäquivalent von 2cp/o. Ein verhältnismässig niedriger Druck von 8, 40 atü und eine Temperatur von 1210 C bewirken eine Stickstoffixierung im Endprodukt.
Die Zeichnung ist ein schematisches Fliessdiagramm und zeigt eine Durchführungsform der erfindungsgemässen Behandlung von Reishülsen.
Reishülsen werden von dem Behälter oder Trichter 10 durch die Leitung 12 in den geschlossenen Ammoniator 14 gegeben, zu welchem wasserfreies Ammoniakgas durch die Leitung 16 und Dampf durch die Leitung 18 in einer gemeinsamen Leitung 20 eingeleitet werden, oder sie können getrennt eingeleitet werden, wenn dies erwünscht ist. Die Reishülsen können vorher gemahlen sein oder sie können während der Ammoniakbehandlung gemahlen werden. In diesem Fall kann das Ammoniakbehandlungsgefäss eine mit einem Dampfmantel versehene, drehbare Trommel sein, die mit Rührund Mischmitteln ausgestattet ist, wie mit Schaufeln, Paddeln, Drähten, Leitblechen u. ähnl. Nach verhältnismässig kurzer Zeit werden die Produkte aus dem Mischer entfernt und zum Lagerplatz gebracht und können dann als Rindviehfutter, Düngemittel oder für andere Zwecke verwendet werden.
Auf diese Weise werden Produkte erhalten, die weich und schwammig und bis zu 650/0 in Wasser löslich sind. Der Stickstoffgehalt der Reishülsen kann über 1, Ilo betragen.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher erläutert.
Beispiel l : Reishülsen werden in einer Hammermühle gemahlen, und die gemahlenen Reishülsen werden in ein drehbares geschlossenes Gefäss gebracht, das einen Dampfmantel und eine Rühreinrichtung besitzt. Das Gefäss wird mit ungefähr 20 - 30 Umdr/min gedreht und wasserfreies Ammoniakgas wird mit einer Geschwindigkeit von 0, 064 kg/kg Reishülsen eingeführt. Dadurch werden 2, 4 kg Stickstoff in die Reishülsen eingebracht. Der Druck wird auf 12, 25 atü und auf einer Temperatur von 1210 C 25 min lang gehalten. Die Reishülsen werden dann aus dem Gefäss entfernt. Um Kieselsäure zu entfernen, werden die Hülsen mit einem 120-mesh-Sieb gesiebt. Aus 45, 4 kg werden ungefähr 142 g Kieselsäurepulver entfernt.
Die erhaltenen, mit Ammoniak behandelten Reishülsen sind im wesentlichen trocken und haben nur eine Feuchtigkeit von ungefähr 4% und einen Stickstoffgehalt von 2. 40/0, was einem Äquivalent von 15% Protein entspricht. Die behandelten Hülsen sind verhältnismässig weich und schwammig ; sie haben keine scharfen Schneiden bzw. kein Kieselsäureskelett.
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Beispiel 2 : Reishülsen werden wie im Beispiel 1 behandelt, doch beträgt der Druck 3, 50 atü und die Temperatur 950 C. Die erhaltenen Reishülsen werden dann gesiebt ; sie sind im wesentlichen trocken, haben einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 40/0 und einen Stickstoffgehalt von 3, 530/0. Dies entspricht einem Proteinäquivalent von 220/0.
Beispiel 3 : Reishülsen werden wie in den Beispielen 1 und 2 behandelt, mit der Ausnahme, dass der Druck auf 6, 30 atü und die Temperatur auf 1070 C gehalten wurde. Die erhaltenen Reishülsen werden gesiebt, um pulverige Kieselsäure zu entfernen ; sie sind im wesentlichen trocken. Der Stickstoffgehalt beträgt 4, 160/0, entsprechend einem Proteinäquivalent von 260/0.
Beispiel 4: Reishülsen werden ungemahlen wie in den Beispielen l, 2 und 3 behandelt. Die erhaltenen Hülsen sind verhältnismässig weich und schwammig ; das Kieselsäureskelett der Hülsen ist zerbrochen. Die Hülsen haben den gleichen Stickstoffgehalt wie die in den Beispielen l, 2 und 3.
Beispiel 5 : Reishülsen werden wie in den Beispielen 1 - 4 behandelt, mit der Ausnahme, dass anstatt des wasserfreien Ammoniaks flüssiger Ammoniak verwendet wird. Die Ergebnisse sind die gleichen wie in den vorhergehenden Beispielen.
Beispiel 6: Reishülsen werden wie in den Beispielen 1 - 4 behandelt, mit der Ausnahme, dass anstatt des wasserfreien Ammoniaks Methylamin, Dimethylamin oder Triäthylamin verwendet werden, was befriedigende Ergebnisse bringt.
Beispiel 7 : Reishülsen werden wie in den Beispielen 1-4 behandelt, jedoch wird statt wasserfreiem Ammoniak Formamid, Acetamid, Propionamid bzw. Butyramid verwendet. Die Ergebnisse sind zufriedenstellend.
Beispiel 8 : 807, 4kg Reishülsen (89 Gew. -%) werden in ein Behandlungsgefäss wie nach Beispiel 1 gebracht. Das Behandlungsgefäss wird mit 30 - 35 Umdr/min gedreht, 31, 75 kg wasserfreier Ammoniak werden zugeführt, und Dampf wird eingeleitet. Die Temperatur wird auf 510 C und der Druck bei 8, 61 atü 40 min lang gehalten. Das erhaltene Produkt wird gesiebt, um Kieselsäurestaub zu entfernen. Das erhaltene Produkt hat in Form von fixiertem Stickstoff ein Proteinäquivalent von 180/0.
Hiezu werden 90kg Melasse (10 Gew.-%), 6, 35kg Salz (0, 7 Gew.-%) und 2, 7 kg Calcium (0, 3 Gew. zugegeben und gut gemischt. Man erhält ein gutes Rindviehfutter.
Beispiel 9 : Die Menge des fixierten Stickstoffes und damit das Proteinäquivalent kann entsprechend der Menge des stickstoffhältigen Behandlungsgases und durch die angewendeten Drücke und Temperaturen variiert werden. Die folgende Tabelle zeigt Beispiele, in welchen verschiedene Mengen von Stickstoff auf den Reishülsen fixiert wurden.
Tabelle :
EMI3.1
<tb>
<tb> Zugaben <SEP> Proteinäquivalent <SEP> Druck <SEP> Temp. <SEP> Zeit,
<tb> NHg,'% <SEP> Stickstoffbestimmung <SEP> kg/cm <SEP> 2 <SEP> Oc <SEP> min
<tb> 4, <SEP> 29 <SEP> 22, <SEP> 06 <SEP> 3, <SEP> 50 <SEP> 95 <SEP> 45
<tb> 5, <SEP> 07 <SEP> 26, <SEP> 13 <SEP> 6, <SEP> 30 <SEP> 107 <SEP> 60
<tb> 6, <SEP> 40 <SEP> 33, <SEP> 13 <SEP> 12, <SEP> 25 <SEP> 121 <SEP> 60
<tb> 7, <SEP> 78 <SEP> 40, <SEP> 00 <SEP> 14, <SEP> 00 <SEP> 121 <SEP> 60
<tb>
Alle erhaltenen Produkte waren als Rindviehfutter und Düngemittel sehr geeignet.
Beispiel 10 : Um zusätzlichen Stickstoff an das Behandlungsgut zu fixieren, wird die Behand- lung in Gegenwart eines Fixierungsmittels, wie Monocalciumphosphat, durchgeführt. Eine Menge von 1% Monocalciumphosphat erwies sich als geeignet. Auf diese Weise wurde verhindert, dass Stickstoff während der Lagerung und vor der Verwendung freigegeben wurde.
Im Falle der Herstellung von Düngemitteln kann während der Behandlung Phosphorsäure zugesetzt werden, um eine vorzeitige Freigabe des Stickstoffes zu verhindern. Die zugegebene Menge kann 1% oder mehr betragen.
Beispiel 11 : 907 kg Reishülsen (gemahlen) werden in eine drehbare Trommel gebracht, die mit einem Dampfmantel versehen ist und ein Fassungsvermögen von 2, 8 m3 hat. 21,6 kg wasserfreier Ammoniak werden zugegeben, was 17, 418 kg Stickstoff entspricht. Die Temperatur wird 20 min bei 1040 C gehalten, und der Druck beträgt 7, 00 atü. Die erhaltenen Reishülsen werden gesiebt, um das Kieselsäurepulver zu entfernen. Man erhält ein weiches, schwammiges Produkt, welches zu 65% wasserlöslich ist. Die Reishülsen enthalten praktisch kein Proteinäquivalent ; bei diesen Arbeitsbedingungen ist also
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kein zusätzlicher Stickstoff fixiert worden. Trotzdem wurde das Kieselsäureskelett aufgespalten und das
Ausgangsmaterial in ein verträgliches Futtermittel übergeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Futter- und Düngemitteln durch Behandeln von teilchenförmigem
Kohlenhydratmaterial mit einer gasförmigen stickstoffhältigen Verbindung, wie Ammoniak, bei Temperaturen bis zu 2000C und erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass Reishülsen als
Ausgangsmaterial verwendet werden.