CH628780A5 - Process and apparatus for increasing the feed value of lignocellulosic materials by treatment with an alkaline liquid - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Futterwertes von Lignocellulosematerialien durch Behandlung mit einer alkalischen Flüssigkeit und nachträglichem Neutralisieren mit einer sauren Flüssigkeit in einem geschlossenen System unter Zirkulation der Behandlungsflüssigkeiten.

Unter Stroh wird gewöhnlich das Stroh verstanden, das nach dem Dreschen von reifen Feldfrüchten zurückbleibt. Das Stroh kann als Futter für Wiederkäuer verwendet werden, wobei jedoch der Futterwert gering ist im Hinblick auf die ziemlich weitreichende Lignifizierang, d.h. dass die Cellulose von Ligninen umhüllt ist. Das Lignin kapselt die Cellulose ein und verhindert die Einwirkung der cellulosezerset-zenden Enzyme der Mikroorganismen des Magens bzw. Pansens. Der Hauptwert des Strohs in dieser Form liegt in der Tatsache, dass der Futtermasse eine für Wiederkäuer geeignete Struktur verliehen wird, wodurch die normale Pansenaktivität gefördert wird, die ihrerseits die Fähigkeit der FutterumWandlung und damit ebenso die Wirtschaftlichkeit der Produktion bewirkt.

In der nachfolgenden Tabelle ist die Analyse für einige unterschiedliche Stroharten angegeben.

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Art der

Aschen

Lignin

Cellulose

Pentosane

Pflanze gehalt %

%

%

%

Gerstenstroh

4

14

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28

Haferstroh

5

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Weizenstroh

3

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Reisstroh

4

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Es kann nur ein Bruchteil der oben angegebenen Nährstoffe durch das Vieh aufgeschlossen werden. Dies hat zur Folge, dass das Stroh nur begrenzt mögliche Verwendung findet. Im allgemeinen gibt man Stroh Wiederkäuern in der Aufzucht und mit geringer Leistung, weil Stroh einen Teil des Futterbedarfs der Tiere abdeckt, während sein Gehalt an Nährstoffen für das Produkt nicht ausreichend ist. Zur Zeit wird daher das Stroh hauptsächlich als Abfall angesehen und es ist allgemein üblich, es auf dem Feld zu verbrennen oder es in den Boden einzupflügen. Das Verbrennen ist bedauerlich nicht nur im Hinblick auf die Tatsache, dass enorme von der Natur gelieferte Werte vernichtet werden, sondern auch im Hinblick auf die Tatsache, dass die starke Rauchbildung eine Umweltverschmutzung darstellt, und dass weiterhin eine beträchtliche Feuergefährdung damit verbunden ist. Es ist daher sehr erwünscht, diese Futterreserve, die in enormen Mengen in der gesamten Welt anfallt, auszuschöpfen.

Um die Cellulose zu erreichen, hat man bisher das Stroh zerbrochen oder wenigstens Öffnungen in dem Ligninman-teil gebildet, so dass die cellulosezersetzenden Enzyme der Mikroorganismen des Pansens eine Möglichkeit haben, auf die Cellulose einzuwirken. Es ist bekannt, dass ein Freimachen der Cellulose dadurch erreicht werden kann, dass man das Stroh mit verschiedenen Chemikalien, wie Natriumhydroxid, Ammoniak, Natriumsulphid usw. behandelt. Es wird hauptsächlich Natriumhydroxid verwendet, weil es relativ billig und weiterhin stark wirksam ist. Es kann dadurch die sehr wertvolle Futtercellulose freigesetzt werden, so dass das behandelte Stroh sehr geeignet ist, als Teil des Gesamtfutters für hochleistende Wiederkäuer, d.h. Tiere, an die hohe Anforderungen im Hinblick auf die Produktionsleistung gestellt werden. Bedeutende Faktoren für das Ergebnis einer Alkalibehandlung von Stroh sind in erster Linie die Alkalikonzentration, der Druck, die Temperatur und die Reaktionszeit.

Verfahren zur Behandlung von Stroh mit Alkali sind seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt und es wurden verschiedene Systeme mit wechselndem Erfolg untersucht. Allen den bisherigen Verfahren ist gemeinsam, dass sie Nachteile aufweisen in Form der Bildung von Abwasserlösungen, die schwierig zu handhaben sind, und dass grosse Mengen an alkalischen und sauren Lösungen gehandhabt werden müssen, um eine wirksame Behandlung sicherzustellen.

Die nachfolgende Erfindung wird in erster Linie in bezug auf Stroh beschrieben, wobei jedoch festzustellen ist, dass die Erfindung in keiner Weise auf die Verwendung von Stroh beschränkt ist, sondern sich auf die Behandlung aller Arten von Lignocellulosematerialien bezieht.

In Verbindung mit diesem Verfahren und wie oben angegeben, bildet die Bildung von Rückstands- oder Abwasserlösungen ein altes Problem bei der Alkalibehandlung von Stroh. Aus natürlichen Gründen ist es wünschenswert, die Volumen der Rückstandslösungen so gering wie möglich zu halten, wodurch ohne grosse Verluste die verbleibende abgezogene alkalischeLösung in dem System belassen werden kann und durch Säurelösung neutralisiert und so entfernt wird. Es treten jedoch in der Praxis grosse Schwierigkeiten auf, die Mengen der Rückstandslösung zu verringern, da die

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Absorptionskapazität des Strohs innerhalb relativ breiter Grenzen variiert. Es ist die Absorptionskapazität unter anderem abhängig von den folgenden Faktoren: Feuchtigkeitsgehalt, der Strohart, der Qualität des Strohs, dem Grad des Pressens, und dem verschiedenen Gewicht. Entsprechend diesen Gegebenheiten ist es demgemäss notwendig, die Lösungsmenge in einer solchen Weise abzumessen, dass sie der maximalen Absorptionskapazität entspricht, wobei die angegebenen Faktoren in Rechnung zu stellen sind. Das bedeutet natürlich, dass die Mengen der Rückstandslösungen beträchtlich entsprechend den Eigenschaften des behandelten Strohs variieren können. Es ist nicht immer möglich, geringe Volumen an Rückstandlösung zu erhalten, die beim praktischen Verfahren wünschenswert, um nicht zu sagen, aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten erforderlich sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erhöhung des Futterwertes von Lignocellulosematerialien durch Behandlung mit einer alkalischen Flüssigkeit und nachträglichem Neutralisieren mit einer sauren Flüssigkeit in einem geschlossenen System unter Zirkulation der Behandlungsflüssigkeit ist im vorangehenden Patentanspruch 1 charakterisiert.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, dass, wenn man eine Masse von Lignocellulosematerial, beispielsweise Stroh, von oben mit einer alkalischen Lösung innerhalb einer abgegrenzten Zone, die quer über die gesamte Oberfläche der Masse bewegt wird, berieselt bzw. benetzt, die Alkalibehandlung wirksamer ist, als wenn man gleichzeitig die gesamte Oberfläche besprüht. Es wäre zu erwarten, dass, wenn man die Masse über die gesamte Oberfläche während einer bestimmten Zeitdauer mit einer bestimmten Menge alkalischer Flüssigkeit pro Zeiteinheit besprüht, man weitgehend die gleiche Behandlungswirkung erzielt, als wenn man die Masse nach dem Verfahren dieser Erfindung besprüht, wobei man die gleiche Gesamtbe-netzungszeit und die gleiche Gesamtmenge an zugeführter Flüssigkeit verwendet. Dies ist jedoch nicht der Fall und es wurde bis jetzt keine definitive Erklärung dieser Wirkung gefunden.

Die alkalische Flüssigkeit oder basische Lösung wird in geeigneter Weise in Form eines Vorhangs abgesprüht, der sich quer über die Masse erstreckt und längs der Masse von einem Ende zum anderen Ende wenigstens einmal bewegt wird. Die basische Lösung wird vorzugsweise im Kreislauf aufgesprüht und von der Masse abgezogen.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden die alkalischen sauren Lösungen in Form von Konzentraten zugeführt, während das zur Verdünnung erforderliche Wasser getrennt nach einer der Flüssigkeitsaufnahme des Lignocellulosematerials entsprechenden Geschwindigkeit zugeführt wird. In der Praxis bildet man diese Flüssigkeitszuführung entsprechend der Flüssigkeitsaufnahme durch das Lignocellulosematerial am einfachsten dadurch, dass man die von dem Lignocellulosematerial in einer Höhe unter dem Lignocellulosematerial abgezogene Flüssigkeit sammelt, wobei man den Spiegel der gesammelten Flüssigkeit im wesentlichen durch gesteuerte Zuführung von Flüssigkeit konstant hält.

Durch sukzessive Zugabe der sauren Lösung senkt sich der pH-Wert der zirkulierenden Lösung relativ langsam, vorzugsweise nicht unter etwa 7. Dies ist natürlich im Hinblick auf die Verringerung der Korrosion der verwendeten Vorrichtung von Bedeutung.

Bei der nachfolgenden Neutralisierung mit der sauren Lösung erhält man eine Rückstandslösung, die bestimmte Probleme insoweit bilden kann, dass, wenn man sie stehen lässt, sie sauer werden kann, wodurch sie zur Verwendung in einem neuen Ansatz der sauren Lösung ungeeignet wird.

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Nach dieser Erfindung wurde jedoch festgestellt, dass, wenn die aus der sauren Neutralisierung erhaltene Rückstandslösung Teil der zur Behandlung einer neuen Strohmenge verwendeten basischen Lösung ist, dieser Nachteil in einer höchst einfachen und wirkungsvollen Weise ausgeschaltet wird.

Die Vorrichtung zur Ausführung des erfindunsgemässen Verfahrens zur Erhöhung des Futterwertes von Lignocellulosematerialien ist im vorangehenden Patentanspruch 9 charakterisiert.

Um das Volumen der Rückstandslösung soweit als möglich auf einem Minimum zu halten, wird es natürlich bevorzugt, dass die Pumpensammel- bzw. -versorgungsvorrich-tung, die in einer horizontalen Ebene zu dem Flüssigkeitsstand angeordnet ist, einen Querschnitt aufweist, der relativ klein ist im Verhältnis zu dem Alkalibehandlungsbehälter. In geeigneter Weise hat der Pumpensammler die Form eines Konus mit einer abwärts gerichteten Spitze. Um ein Trok-kenpumpen zu vermeiden, ist es zweckmässig, am unteren Ende des Sammlers einen zweiten Flüssigkeitsstand-Indikator anzubringen, der die Zirkulationspumpe in dem Falle abschaltet, wenn der Flüssigkeitsstand in dem Pumpensammler zu nieder ist.

Die Erfindung wird nunmehr durch die nicht einschränkenden Beispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin

Fig. 1 in schematischer Weise eine Vorrichtung für das gleichzeitige Berieseln einer Strohmasse von oben über deren gesamte Oberfläche zeigt,

Fig. 2 in Form einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform der Vorrichtung dieser Erfindung zeigt,

Fig. 3 die Ausführungsform der Fig. 2 von oben zeigt,

Fig. 4 in schematischer Weise und im Teilschnitt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig. 5 eine Modifikation der Vorrichtung von Fig. 4 zeigt.

Wie Fig. 1 zeigt, verwendet man zum Benetzen des Strohs, beispielsweise in Form von Strohballen, sechs Sprühdüsen 3, die über einem Behälter 1 angeordnet sind, der die Strohballen aufnimmt. Die wirksame Benetzungsoberfläche jeder Sprühdüse 3 liegt innerhalb der in Fig. 1 gezeigten Kreise 5. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, dient die wesentliche Überlappung der Kreise 5 dazu, die Oberfläche der Strohmasse im wesentlichen vollständig abzudecken. Das bedeutet, dass der Teil der Lösung, der mit den Seitenwandungen des Behälters in Kontakt kommt, wahrscheinlich längs der Wandungen des Behälters abfliesst, ohne in wirksamer Weise an der Behandlung des Strohs teilzunehmen.

Die in den Fig. 2 und 3 der Zeichnungen gezeigte Ausführungsform entspricht der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter 10 mit einem unteren, trichterförmigen Sammlungsteil 12, geträgert durch einen Ständer 11. Der Behälter 10 weist ein horizontal angeordnetes Innengitter 14 auf, das als Träger für die Strohballen 26, die sich in dem Behälter befinden, dient. Der konische Sammlungsteil 12 mit einer Entfernungsleitung 16 am unteren Ende ist verbunden mit dem Einlass einer Pumpe 18, die durch einen Motor 20 angetrieben wird. Der Auslass der Pumpe 18 ist über die Kreislaufleitung 22 verbunden mit einem Verteilungsteil 24, in dem die zirkulierende Lösung über die gesamte Breite des Behälters 10 verteilt wird. Der Verteilungsteil 24 ist, wie durch Pfeile angedeutet, über die gesamte Länge des Behälters 10, in einer nicht weiter in den Zeichnungen erläuterten Weise beweglich. Der Verteilungsteil ist so angeordnet, dass eine basische und eine saure Lösung in Form eines Vorhangs, wie in Fig. 2 aufgezeigt, der quer über den Behälter 10 reicht, zugeführt wird.

Wie an der rechten Seite der Fig. 2 und 3 zu ersehen, ist der Behälter 10 mit einer beweglichen Wand ausgestattet, wodurch die Strohballen 26 in den Behälter 10 überführt und aus diesem nach beendeter Behandlung über eine Plattform 28 entnommen werden können.

Weiterhin ist der Behälter 10 ausgestattet mit Messbehältern 30 und 32 für die basische bzw. saure Lösung, und jeder dieser Messbehälter ist mit einem Hauptbehälter 34 bzw. 36 über die Leitung 38 verbunden. Aus den Messbehältern kann in den konischen Teil 12 des Strohbehälters die basische Lösung bzw. die saure Lösung mit der gewünschten Geschwindigkeit durch Einstellung der Ventile 39 bzw. 40 zugeführt werden. Dem Behälter kann Wasser in der gewünschten Menge über die Zuführungsleitung 42 zugeführt werden. Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung verläuft kurz wie folgt.

Über die Plattform 28 und die zur Öffnung vorgesehene Wandung des Behälters 10 werden die Strohballen auf das Gitter 14 gebracht, wobei in dem beschriebenen Beispiel 16 Strohballen verwendet werden. Danach wird Wasser dem konischen Sammelteil 12 über die Leitung 42 in einem geeigneten Volumen zugeführt. Die Natriumhydroxidlösung wird dann zu dem Sammlungsteil 12 aus dem Abmessbehälter 30 unter Zirkulierung der gebildeten alkalischen Lösung überführt, wobei der Verteilungsteil 24 über den Strohballen hin und her läuft.

Nach beendeter Zirkulierung der alkalischen Lösung und einer geeigneten Verweilzeit, beispielsweise 16-20 Stunden, um eine gute Behandlungswirkung zu erzielen, wird die Zirkulation erneut eingeschaltet und eine gewünschte Zeitdauer beibehalten, während eine eingestellte Menge der sauren Lösung aus dem Abmessbehälter 32 zugeführt wird. Nach dem Abzug der Neutralisationslösung werden die Strohballen aus dem Behälter 10 zum Verbrauch entnommen. Die Rückstandslösung aus'der Säureneutralisierung wird nunmehr in geeigneter Weise mit einer neuen Ladung der alkalischen Lösung gemischt, um das oben erwähnte Sauerwerden zu vermeiden, wonach das oben beschriebene Verfahren wiederholt wird. Bei dem kontinuierlichen Arbeitsverfahren kann die alkalische Lösung in Form eine Konzentrats synchron mit der Alkaliaufnahme in der oben bezeichneten Weise zugeführt werden.

Beispiel 1

Der Grad des Einweichens von hart-gepressten Strohballen mit einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid wurde in zwei Versuchen gemessen, wobei bei dem einen Versuch das herkömmliche Verfahren der Gesamtbenetzung verwendet wurde, während bei dem zweiten Versuch das Verfahren nach dieser Erfindung verwendet wurde. Bei beiden Versuchen wurden vier Strohballen, jeder mit einem Gewicht von etwa 10 kg und mit Abmessungen von etwa 35 x 40 x 100 cm in einen offenen, parallel angeordneten Behälter eingebracht, wobei dieser ein horizontales Gitter und darunter einen konisch-trichterförmigen Sammlungsteil mit einem Bodenaus-lass aufwies. Mittels einer Zirkulierungsleitung konnten Lösungen von dem Bodenauslass einer Verteilungsvorrichtung zugeführt werden, die über den parallel angeordneten Behälter angebracht war. Die Abmessungen des Gitters waren 80 x 110 cm und der Abstand von dem Gitter zum oberen Rand des Behälters betrug 130 cm. Die Strohballen wurden in zwei Schichten mit zwei Ballen in jeder Schicht angeordnet, wobei sie im wesentlichen eine vertikale Strohorientierung aufwiesen. Bei dieser Anordnung deckte das Stroh die gesmte Oberfläche des Gitters ab.

In dem ersten Versuch wurde die alkalische Lösung mit Hilfe von sechs Sprühdüsen 3, wie in Fig. 1 gezeigt, verteilt. Die Sprühdüsen waren solche des sobezeichneten Vollkonustyps mit einer gleichmässigen Verteilung der Lösung inner5

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halb einer kreisförmigen Oberfläche. Die Lösungsmenge, die entlang der Wandungen des Behälters abfliesst, wurde auf 15-20% der Gesamtmenge geschätzt, wobei in dieser Hinsicht eine Kompensation im Vergleich zu den beiden anderen Versuchen vorgenommen wurde, wie sich dies klar aus den nachfolgenden Versuchsergebnissen ergibt.

Bei einem anderen Versuch wurde die alkalische Lösung unter Verwendung eines Verteilers zugeführt, der eine fächerförmige Verteilung der Lösung bewirkt. Der Verteiler wurde auf einem Schlitten befestigt, der mit Hilfe eines Motors mit variabler Rotationsgeschwindigkeit mit einer gleich-mässigen und gewünschten Geschwindigkeit hin und zurück über das Stroh so bewegt werden kann, dass jeder Abschnitt der obersten Schicht besprüht wird und nur eine vernachlässigbare Menge der Lösung an den äusseren Wandungen des Behälters abfliesst. Dieses Verfahren entspricht dem Vernetzungsprinzip, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Die Geschwindigkeit des Verteilers ist 1,26 m/min linear und jede Passage von 105 cm dauert etwa 50 Sekungen. Die nachfolgende Tabelle gibt die Versuchsbedingungen und Ergebnisse der Versuche an.

Versuch 1

Versuch 2

Gewicht des Strohs, kg

40,9

39,9

Feuchtigkeitsgehalt, %

9,2

9,7

Zirkulierungsfiuss, 1/min.

98

83

Zirkulierungszeit, Std.

2

2

Menge der Lösung bei

Beginn, Liter

230

230

NaOH-Konzentration bei

der Ausgangslösung, g/1

12

12

Menge der

Rückstandslösung nach

Zirkulieren und 1 stündiger

Entwässerung, Liter

146

130

NaOH-Konzentration in

der Rückstandslösung, g/1

6,5

4,3

Lösungstemperatur bei

Beginn, °C

30

30

Menge der absorbierten

Lösung pro kg Stroh, 1

2,05

2,51

Menge des trockenen

Strohs nach dem Besprühen

kg

in den oberen beiden

Ballen

0,2

0

in den unteren beiden

Ballen

3,4

0,2

Aus den vorausgehenden Versuchsergebnissen und den Versuchsbedingungen ist es klar, dass, erstens der Zirkulie-rungsfluss beim Versuch 1 so eingestellt wurde, dass der Fluss der Lösung entlang der Wandungen des Behälters kompensiert wird (98 1/min im Gegensatz zu 831/min in Versuch 2), und zweitens, dass der Absorptionswirkungsgrad beträchtlich höher ist beim Versuch 2 nach der Erfindung, wie sich dies aus der gemessenen Menge an trockenem Stroh nach dem Besprühen mit der alkalischen Lösung ergibt. Das Besprühen innerhalb einer begrenzt beweglichen Zone nach dieser Erfindung ist daher eine wirksamere Behandlung trotz der Tatsache, dass die Behandlungsdauer und die Menge der zirkulierenden Lösung in den beiden Versuchen die gleiche ist.

Beispiel 2

Das vorliegende Beispie betrifft vier Versuche, die nach dieser Erfindung durchgeführt wurden, wobei wechselnde Geschwindigkeit im Hinblick auf den Verteilungsteil ver628 780

wendet wurde. Sonst waren die Bedingungen die gleichen wie bei Versuch 2 von Beispiel 1. Die Bedingungen und die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

Versuch Nr. 1 2

3

4

Gewicht des Strohs, kg

38,1

39,9

41,0

39,8

Feuchtigkeitsgehalt, %

9,2

9,7

10,1

9,2

Geschwindigkeit des

Verteilers, m/min

0,63

1,26

2,61

5,20

Menge der

rückständigen Lösung

nach Zirkulieren und

1 stündigem

Entwässern, 1

124

130

139

145

Absorbierte

Lösungsmenge, 1/kg

Stroh

2,78

2,51

2,22

2,14

Aus diesen Versuchsergebnissen ergibt sich, dass eine schnellere Bewegung des Verteilungsteils eine graduell beeinträchtigte Absorption zur Folge hat, was erklärbar ist, weil der Grenzfall der Verwendung einer unbegrenzt grossen Geschwindigkeit der gleichzeitigen Gesamtbenetzung entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 1 entspricht. In weiterer Hinsicht erläutert das Beispiel klar Verbesserung des Behandlungswirkungsgrades, den man unter Verwendung des Verfahrens dieser Erfindung erhält.

Die in Fig. 4 der Zeichnungen gezeigte Vorrichtung zeigt einen Alkalibehandlungsbehälter 1 mit einer perforierten Platte 3 und einem Bodenauslass 5. Wie schematisch in der Fig. aufgezeigt, enthält der Alkalibehandlungsbehälter 1 in diesem Falle zwölf Ballen Stroh, die auf der perforierten Platte 3 liegen. Am oberen Ende des Alkalibehandlungsbehälters 1 ist eine Verteilungsvorrichtung 7 angebracht, durch die die Strohballen von oben mit den in Frage kommenden Lösungen, wie vorausgehend beschrieben, benetzt werden.

Die von den Strohballen abfliessende Flüssigkeit wird über den Bodenauslass 5 einer Pumpensammelvorrichtung 11 zugeführt, die die Form eines Konus hat. Die Pumpenvorrichtung 11 ist an ihrem unteren Ende verbunden mit der Zuführung zu einer Zirkulationspumpe 9 über eine Leitung 13, in der ein thermostatgesteuerter Wärmestab 15 angebracht ist. Der Pumpensammler 11 enthält zwei Wasserstands-Indikatoren 17 und 31, deren Funktion später erläutert wird.

Weiterhin enthält die Vorrichtung einen Alkalibehälter 23, der mit der Pumpensammelvorrichtung 11 über eine Beschickungspumpe 27 und eine Leitung 28 verbunden ist. Die Vorrichtung enthält weiter einen Säurebehälter 25, der in entsprechender Weise mit der Pumpensammelvorrichtung 11 über die Beschickungspumpe 29 und die Leitung 30 verbunden ist. Schliesslich kann Wasser über ein Magnetventil 21 und die Leitung 19 der Pumpensammelvorrichtung 11 zugeführt werden.

Die Funktion der oben beschriebenen Vorrichtung verläuft kurz wie folgt.

Es wird angenommen, dass der Alkalibehandlungsbehälter 11 mit nicht behandeltem Stroh gefüllt ist. Die Vorrichtung wird eingeschaltet durch Anlaufenlassen der Zirkulationspumpe 9 und durch Beginnen der Zuführung der alkalischen Flüssigkeit aus dem Behälter 23 unter gleichtzeitiger Zuführung von Wasser über die Leitung 19. Der Flüssigkeitsstand-Indikator 17 ist mit dem Magnetventil 21 verbunden, so dass ein weitgehend konstanter Flüssigkeitsstand in der Pumpensammelvorrichtung 11 sichergestellt ist, deren

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Höhe mit a gekennzeichnet ist. Wenn die notwendige Menge alkalische Flüssigkeit zugeführt ist, wird die Zuführung abgestellt, während Wasser in einer solchen Menge zugeführt wird, die der Flüssigkeitsaufnahme des Strohs entspricht. Nach der Flüssigkeitszirkulation während einer bestimmten Zeit, beispielsweise 4 Stunden, lässt man die Strohballen so stehen, dass die Alkalibehandlung zu der gewünschten Wirkung führt. Während dieser Zeitdauer fliesst eine geringe Menge Flüssigkeit durch den Auslass 5, so dass der Flüssigkeitsstand des Pumpensammlers 11 auf dei mit b bezeichnete Höhe ansteigt. Nach einer bestimmten Zeitdauer, beispielsweise weitere 17 Stunden, lässt man die Säurezumessung über die Beschickungspumpe 29 anlaufen und führt die Zirkulation mit Hilfe der Zirkulationspumpe 9 durch, während man den Flüssigkeitsstand der Pumpensammelvorrichtung 11 konstant wie vorausgehend, beibehält. Nach beendeter Säurezuführung und Zirkulierung lässt man die Flüssigkeit von dem Stroh abtropfen und das Stroh ist nunmehr fertig zum Verbrauch und kann dem Alkalibehandlungsbehälter 1 entnommen werden. Es können nunmehr neue Strohballen in die Vorrichtung eingebracht und das Verfahren wiederholt werden.

Wie vorausgehend aufgezeigt, hat der zweite Flüssig-keits-Indikator 31 die Aufgabe, die Zirkulationspumpe 9 so abzustellen, dass das Trockenpumpen vermieden wird, wenn der Flüssigkeitsstand der Pumpensammelvorrichtung 11 aus irgend einem Grund zu weit absinkt.

Fig. 5 der begleitenden Zeichnungen zeigt eine Modifizierung der Ausführungsform von Fig. 4. In dieser Ausführungsform besteht die Steuerung des Flüssigkeitsstandes in einem Manometer 31, der mit dem Auslass der Pumpe 9 verbunden ist. Dieser Manometer dient dazu, einen eingebauten durch Druck aktivierten Schalter zu betätigen, der bei Abnahme des Druckes als Folge Fehlens von Flüssigkeit in der Pumpensammelvorrichtung 11 die Öffnung des Magnetventils 21 betätigt und gleichtzeitig das Arbeiten der Zirkulationspumpe 9 unterbricht. Nach einer bestimmten Zeitdauer,

die mittels einem Zeitschützen gesteuert werden kann, wird die Zirkulationspumpe 9 erneut angelassen, während das Magnetventil 21 geschlossen wird. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitsstand des Pumpensammelbehälters 11 kon-5 tinuierlich bei der gewünschten Höhe gehalten. Das Verfahren wird natürlich in gleicher Weise im Hinblick auf die Neutralisierungsstufe durchgeführt. In weiterer Hinsicht entspricht die Vorrichtung von Fig. 5 völlig der Vorrichtung von Fig. 4, auch im Hinblick auf die Bedeutung der Bezugs-io nummern.

Das oben beschriebene Verfahren bietet verschiedene wesentliche Vorteile. So kann als Hauptgegenstand der Erfindung, das Volumen der Rückstandslösung bei einem Minimum gehalten werden. Dies ist natürlich aus wirtschaftli-15 chen Gesichtspunkten im Hinblick darauf wesentlich, dass der Verbrauch an alkalischen und sauren Flüssigkeiten nieder gehalten wird. Die Wasserzuführung zu dem Pumpensammler 11 über die Leitung 19 kann verwendet werden, um die Schaumbildung in dem Pumpensammelbehälter zu ver-20 ringern, die bei der praktischen Durchführung ein schwieriges Problem darstellen kann.

Die oben beschriebene Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung kann natürlich in verschiedener Hinsicht mo-25 difiziert werden. So ist es nicht notwendig, Wasser dem Pumpensammelbehälter 11 getrennt zuzuführen. Indessen können Lösungen mit einer für die Strohbehandlung geeigneten Konzentration in den Behältern 23 und 25 gelagert werden, und in diesem Falle kann die Versorgung mit alkalischer 30 Flüssigkeit bzw. saurer Flüssigkeit, entsprechend der Flüssigkeitsaufnahme des Strohs und in Abhängigkeit von dem Indikator für den Flüssigkeitsstand 17 zugeführt werden. Der Pumpensammelbehälter 11 kann natürlich ebenso als integraler Teil des Alkalibehandlungsbehälters 11 vorge-35 sehen werden, wobei jedoch eine getrennte Bauweise aus praktischen Gesichtspunkten im Hinblick auf die Instandhaltung und Reparatur geeigneter ist.

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2 Blatt Zeichungen

Claims (16)

1. 628 780

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Erhöhung des Futterwertes von Li-gnocellulosematerialien durch Behandlung mit einer alkalischen Flüssigkeit und nachträglichem Neutralisieren mit einer sauren Flüssigkeit in einem geschlossenen System unter Zirkulation der Behandlungsflüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verfahrensflüssigkeit während dem Ablauf der Behandlung in einer im wesentlichen der Flüssigkeitsaufnahme des Lignocellulosematerials entsprechenden Geschwindigkeit zuführt, wodurch die Menge der Rückstandslösungen, die man aus der Behandlung erhält, auf einem Minimum gehalten werden.
2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die alkalischen und sauren Flüssigkeiten in Form von Konzentraten zuführt, während man das zur Verdünnung vorgesehene Wasser getrennt in einer solchen Geschwindigkeit zuführt, die der Flüssigkeitsaufnahme des Lignocellulosematerials entspricht.
3. 3. Verfahren gemäss einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die von dem Li-gnocellulosematerial abgeflossene Flüssigkeit in einem Behälter unter dem Lignocellulosematerial sammelt, wobei der Spiegel der gesammelten Flüssigkeit im wesentlichen durch gesteuerte Zuführung von Flüssigkeit konstant gehalten wird.
4. 4. Verfahren gemäss einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die alkalische Flüssigkeit von oben auf eine Masse von Lignocellulosematerial innerhalb einer begrenzten Zone aufbringt, und dass diese Zone sich quer über die gesamte Oberfläche der Masse bewegt.
5. 5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die alkalische Flüssigkeit als Vorhang, der quer über die Masse reicht, aufbringt, wobei der Vorhang vom einen Ende der Masse zum anderen Ende wenigstens einmal bewegt wird.
6. 6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die alkalische Flüssigkeit im Kreislauf aufbringt und abzieht.
7. 7. Verfahren gemäss einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die nach der Säure-neutralisierung verbliebene Rückstandslösung als Teil für die alkalische Flüssigkeit zur Behandlung einer neuen Menge von Lignocellulosematerial verwendet.
8. 8. Verfahren gemäss einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die saure Flüssigkeit während dem Zirkulieren der Rückstandslösung von der Behandlung mit der alkalischen Flüssigkeit in einer solchen Geschwindigkeit zugibt, dass der pH der erhaltenen Lösung langsam und vorzugsweise nicht unter 7 gesenkt wird.
9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 zur Erhöhung des Futterwerts von Lignocellulo-sematerialien durch Behandlung mit einer alkalischen Flüssigkeit und nachfolgender Neutralisierung mit einer sauren Flüssigkeit in einem geschlossenen System unter Zirkulierung der Behandlungsflüssigkeit, wobei die Vorrichtung einen Behandlungsbehälter für das zur Behandlung vorgesehene Lignocellulosematerial, einen Verteilungsteil, der am oberen Teil des Behälters angebracht ist zur Zuführung von alkalischen und sauren Flüssigkeiten und einen Auslass für Flüssigkeiten, die aus dem Lignocellulosematerial austreten, der am unteren Teil des Behälters angebracht ist, aufweist, gekennzeichnet durch eine Pumpensammelvorlage, die in Verbindung mit dem Auslass angebracht ist, wobei der Vorlage Flüssigkeiten und, getrennt, Wasser zugeführt werden und die Sammelvorlage an ihrem unteren Ende verbunden ist mit der Verteilungsvorrichtung über eine Zirkulationspumpe und eine Beschickungsleitung und mit einem Flüssigkeitsstand-Indikator, der die Flüssigkeitszuführung zu der Pumpensammelvorlage so steuert, dass der Flüssigkeitsstand in dieser auf einem im wesentlichen für das Arbeiten der Pumpe geeigneten Stand gehalten wird.
10. 10. Vorrichtung gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensammelvorlage in der horizontalen Ebene einen Querschnitt aufweist, der relativ gering ist im Verhältnis zum Behandlungsbehälter.
11. 11. Vorrichtung gemäss Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensammelvorlage die Form eines Konus hat, dessen zugespitzes Ende sich nach unten erstreckt.
12. 12. Vorrichtung gemäss Anspruch 9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Flüssigkeitsstand-Indikator am unteren Teil der Pumpensammelvorlage angebracht ist, wobei der Indikator die Zirkulationspumpe in dem Falle abstellt, dass der Flüssigkeitsstand in der Pumpensammelvorlage zu nieder ist.
13. 13. Vorrichtung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Manometer am Auslass der Pumpe angebracht ist, der das Arbeiten der Pumpe in dem Falle, dass Flüssigkeit in der Pumpensammelvorlage fehlt, unterbricht.
14. 14. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsteil angeordnet ist zum Abrieseln bzw. Absprühen der Flüssigkeiten innerhalb einer begrenzten Zone auf eine Masse des Lignocellulosematerials, wobei der Teil quer über der gesamten Oberfläche der Masse beweglich ist.
15. 15. Vorrichtung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungsteil, der quer über die Masse sich ausdehnt, vom einen Ende der Masse bis zum anderen Ende der Masse beweglich ist, während die zugeführte Flüssigkeit quer über die gesamte Breite der Masse verteilt wird.
16. 16. Vorrichtung gemäss Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur gesteuerten Zuführung der alkalischen Flüssigkeit bzw. der sauren Flüssigkeit zu der Sammelvorlage aufweist.