DD201845A5 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von viehfutter aus ruebenmaterial - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Viehfutter aus Ruebenmaterial mit d.Ziel,die Herstellung energiesparend zu gestalten.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,mittels des Verfahrens u.der Vorrichtung die Entwaesserung fraktioniert zu gestalten.Erfindungsgem.wird die Aufgabe dadurch geloest,dass das Ruebenmaterial wie etwa Zuckerrueben-Extraktionsschnitzel bei erhoehter Temperatur u.erhoehtem Druck einer Saeurehydrolyse unterzogen wird,um ein hydrolysiertes Produkt zu bilden, welches in eine feststoff-fraktion u.in eine Fluessigfraktion separiert wird, wobei die Fluessigfraktion zwecks Bildung eines als Viehfutter geeigneten Fluessigproduktes mit geringem Feuchtegehalt neutralisiert und eingedampft wird. Die Feststofffraktion kann zur Bildung eines trockensubstanzreichen Produktes ausgepresst oder auch direkt als Ausgangsmaterial fuer die Glukoseherstellung vermittels Saeurehydrolyse verwendet werden. DD#AP

Description

9 *ί 7 1 TR ζ Berlin, den 7.6·1982

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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Viehfutter aus Rübenmaterial

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Viehfutter aus einem Rübenmaterial, insbesondere aus extrahierten Zuckerrübenschnitzeln und Rübenschalen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Verlauf der Zuckerherstellung aus Zuckerrüben'v/erden die der Zuckerfabrik gelieferten Rüben zunächst zur Entfernung der den Rüben äußerlich anhaftenden Schmutz- und anderweitigen Verunreinigungsbestandteile gewaschen und daran anschließend geschnitzelt«

Einer bekannten Praxis zufolge wird die Außenschicht der gewaschenen Zuckerrüben vor dem Zerschnitzeln entfernt, um eine gegenüber dem oben erwähnten traditionellen Waschverfahren gesteigerte Zuckerausbeute zu erlangen. Die geschnitzelten Zuckerrüben werden dann mit Wasser extrahiert, um einen Zuckersaft zu bilden, welcher anschließend in der üblichen Weise zu kristallinem Zucker aufbereitet wird. Der Extraktionsschritt kann in einem Extraktionsapparat durchgeführt werden, welcher aus einer schräggeneigten Wanne und zwei oder mehr dergestalt in diese Wanne eingebauten drehbaren Schneckenförderern besteht» Die in diese Wanne eingeführten Zuckerschnitzel werden vom unteren Ende her im Gegenstrom zum Wasser an das obere Ende der Wanne geführt, wobei das Wasser am oberen Wannenende eingespeist und nach der Anreicherung

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mit Zucker am unteren Ende als Zuckersaft ausgetragen wird.

Die extrahierten Zuckerschnitzel - auch als Rübenpülpe bezeichnet - bleiben nach dem Herauslösen des Hauptanteiles an löslichem Zucker und Salzen als Ergebnis der Extraktion zurück. Sie werden üblicherweise zur Steigerung ihres Trockenmassegehaltes auf etwa 11 bis 21 Masse~% ausgepreßt, wobei der erzielte Trockenmassegehalt von der verwendeten Presse abhängt.

Durch Versetzen der Pulpe mit einer Chemikalie - etwa Al₂(SO ) - kann deren Trockensubstanzgehalt um weitere 1 bis 2 % erhöht werden.

Die ausgepreßte Rübenpülpe kann entweder direkt oder nach einem Siliervorgang als V/ied erkäue rf utter eingesetzt werden.

Da die ausgepreßte Rübenpülpe immer noch einen verhältnis mäßig hohen Feuchtegehalt aufweist, ist es weniger vorteilhaft, sie über lange Entfernungen zu transportieren. Daher wird sie üblicherweise bei großer Entfernung von Erzeugungs- und Verbrauchsort vorher getrocknet. Das so gewonnene Produkt ist in einigen Ländern im Handel erhält lich,

Es ist möglich, der getrockneten Rübenpülpe Melassen zuzusetzen» Das so gewonnene Produkt ist in einigen Ländern gleichfalls im Handel erhältlich, Beide Produkte eignen sich als Wiederkäuerfutter,

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Sowohl das Auspressen als auch das Trocknen der ausgepreßten Pulpe ist energieaufwendig, im Ergebnis der ständig steigenden Energiekosten besteht daher noch immer ein steigender Bedarf an der Schaffung eines energiesparenden Verfahrens zur Herstellung eines feuchtigkeitsarmen Viehfutters aus Rübenmaterialien,

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Viehfutter aus Rübenmaterial zur Anwendung zu bringen, mit denen eine energiesparende und wirtschaftliche Viehfutterherstellung möglich wird«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Viehfutter aus Rübenmaterial und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mittels denen die Entwässerung des Rübenmaterials fraktioniert und nicht nur über einen mechanischen Druck vorgenommen wird_#

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Rübenmaterial bei gesteigertem Druck und einer gesteigerten Temperatur einer Säurehydrolyse unterzogen wird und daß das so behandelte Material in eine Feststoff-Fraktion und in eine Flüssigfraktion separiert wird, wobei diese Flüssigfraktion anschließend neutralisiert und zur Bildung eines wasserarmen Viehfutters eingedampft wird»

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Die Erfindung stützt die Erkenntnis* daß Rübenmaterialien wie etwa Pulpe und Rübenschalen verschiedene Polymere wie etwa Pektin und Pentosane enthalten, welche bei gesteigerter Temperatur und gesteigertem Druck mit Säure hydrolysiert werden können, um so ein flüssiges Hydrolysat zu bilden, das unter Sildung^ eines melasseähnlichen Produktes mit einem hohen Trockensubstanzgehalt - beispielsweise etwa 60 % - leicht eingedampft werden kann.

Die Erfindung stützt, weiter die Erkenntnis, daß die Feststoff-Fraktion nach Abführung der hydrolysieren Produkte unschwer komprimiert werden kann und dabei ein Trockensubstanzgehalt von über 30 % erzielt werden kann, welcher somit beträchtlich über jenen 22 bis 23 % maximalem Trockensubstanzgehalt liegt, die im Verfahren bekannter Art unter Zusatz von Chemikalien erreicht werden können.

Es sollte indes darauf hingewiesen werden, daß sich die unverdichtete Feststoff-Fraktion zur Herstellung von Glukose durch Hydrolyse eignet, da die relative Menge an Zellulose im Ausgangsmaterial im Ergebnis der Abführung der hydrolysierbaren Stoffe in beträchtlichem Maße erhöht worden ist.

Während des Schrittes der Säurehydrolyse wird das Ausgangsmaterial auf eine Temperatur von vorzugsweise 100 bis 165 ⁰C - besser noch auf etwa 130 °C - erhitzt. Das Erhitzen erfolgt vorzugsweise durch Einleiten von

Dampfi

Vorzugsweise erfolgt die Hydrolyse bei einem Druck von 100 bis 92Ö kPa, besser noch bei einem Druck zwischen 300 und 510 kPa.

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Bei der zu verwendenden Säure handelt es sich vorzugsweise um eine starke anorganische Säure wie etwa Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure. Das Rübenmaterial wird vorzugsweise bei Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck mit der Säure imprägniert, bevor es auf eine erhöhte Temperatur gebracht und unter Druck gesetzt wird.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung besteht aus einem Mischer zur Vermischung von Rübenmaterial und Säure, aus einem mit dem Mischer in Verbindung stehenden Hydrolysator, in welchem ein überdruck aufrechterhalten werden kann, aus Hilfsmitteln zur Erhitzung des Hydrolysatorinhaltes sowie Hilfsmitteln zum Austragen des behandelten Materials aus dem Hydrolysator und darüber hinaus auch noch aus Hilfsmitteln zum Trennen des behandelten Materials in eine Flüssigfraktion und eine Feststoff-Fraktion und Mittel zum Neutralisieren und Eindampfen der genannten Flüssigfraktion. . '

Die erfindungsgemäße Anlage kann des weiteren einen Druckausgleichsbehälter aufweisen, der in einer Leitung angebracht ist, welche den Hydrolysator mit der Einrichtung zum Trennen des Hydrolysates in eine Flüssigfraktion und eine Feststoff-Fraktion verbindet.

Bei dem Bauelement zur Herstellung eines Überdruckes im Hydrolysator kann es sich um einen Kegel handeln, der an jener Stelle angebracht ist, an der das Gemisch aus Ausgangsmaterial und Säure unter Druck in den Hydrolysator eingeleitet wird.

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Der Mischer besteht vorzugsweise aus einem Trog, in dem zwei mit propellerähnlichen Flügelblättern ausgestattete parallele Wellen eingebaut sind, welche das Rübenmaterial mit der Säure vermischen und gleichzeitig das Gemisch von einem Trogende zum gegenüberliegenden T.rogende bewegen können,

Ausführunqsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert werden.

Die Vorrichtung umfaßt einen Mischer I₁ bei dem es sich um jenen Typ handeln kann, der aus einem Trog mit zwei parallel drehbar angeordneten und Flügelblätter tragenden Wellen ausgestattet ist, welche die Rübenpülpe und die Säure - beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure - vermischen und das Gemiss-h von einem Trogende zum gegenüberliegenden Trogende bewegen können* Rübenpülpe mit einem Trockensubstanzgehalt von beispielsweise 12 bis 16 % und erhitzte verdünnte'Schwefelsäure werden in den Mischer 1 an dessen Ende durch die Zuleitungen 2; 3 eingeführt. Mittels eines Schneckenförderers 4 wird das eingeweichte Material in einen Hydrolysator 5 geleitet. Das Material wird gegen einen im Hydrolysator 5 eingebauten Kegel 6 gepreßt, wobei der Kegel 6 einen Gegendruck ausübt, der den im Hydrolysator 5 aufzubauenden Überdruck leicht übersteigt. Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise bei einem superatmosphärischen Druck von bis zu 810 kPa und handelt es sich um einen hohen Druck - über eine Zeitspanne von 10 min hinweg; bei niedrigerem Druck ist eine längere Hydrolysezeit vorzusehen* Die im Hydrolysator 5 befindliche

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Mischung wird durch Einleiten von Dampf über die Dampfeinspritzröhren 7 erhitzt*

Über ein geeignetes Ventil 8, beispielsweise ein drehbares Kugelventil, wie es in der Zelluloseindustrie verwendet wird, wird das hydrolysierte Material in einen Druckausgleichsbehälter 9 geführt, in welchem der überdruck auf atmosphärischen Druck reduziert wird. Dabei entsteht Dampf, welcher über eine Leitung 10 abgeführt und wahlweise anderweitig in der beschriebenen Anlage wieder eingesetzt werden kann.

Das druckreduzierte hydrolysierte Material wird vom Druckausgleichsbehälter 9 über eine Leitung 11 abgepumpt und einem Filter 12 - z* B, einem Bandfilter, zugeführt, mit dessen Hilfe es in eine Feststoff-Fraktion und eine Flüssigfraktion getrennt wird.

Die Flüssigfraktion wird durch eine Leitung 13 einem Neutralisierungsbehälter 14 zugeführt. Diesem Neutralisierungsbehälter 14 wird über eine Leitung 15 eine Lauge, wie beispielsweise eine CaCO -Lösung, Kalk, eine Na₉C0_- Lösung oder eine NH -Lösung eingespeist» Mach der Neutralisierung auf einen pH-Wert von etwa 6 wird das flüssige Material durch eine Leitung 16 einem Filter 17 zugeführt, auf dem die Feststoffe entfernt werden* Daraufhin wird das. neutralisierte gefilterte Hydrolysat durch eine Leitung 18 einem Mehrstufenverdampfer 19 zugeführt, in dem das Hydrolysat zwecks Steigerung des Trockensubstanzgehaltes auf etwa 60 % eingedampft wird« Das so gewonnene Flüssigprodukt wird über eine Leitung 20 ausgetragen und kann in der Viehfütterung die in der Zuckerherstellung aus Zucker-

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rüben oder Zuckerrohr gewonnene Melasse ersetzen«

Die Feststoff-Fraktion enthält üblicherweise 30 % organische Feststoffe und eignet sich als Ausgangsmaterial für nachstehende Verfahren. Zum einen kann das extrahierte Material neutralisiert und wie unbehandelte Rübenpülpe getrocknet werden. Die pro Kilogramm Trockenprodukt benötigte Energie liegt dabei sehr viel niedriger als in einem Verfahren zur Trocknung unbehandelter Pulpe; der Grund hierfür liegt im beträchtlich höheren Trockensubstanzgehalt. Zum anderen kann die Feststoff-Fraktion auf eine hohe Temperatur etwa zwischen 200 und 250 C erhitzt werden,

Die in dem komprimierten Material noch vorhandene Saure wird bewirken, daß die Zellulose des behandelten Rübenmaterials in Glukose übergeht. Die so erhaltene Glukose kann durch Vergärung in Ethanol umgewandelt werden, das produzierte Ethanol kann durch Destillation· in reiner Form zurückgewomen werden.

O Folgender Verfahrensvorgang ist möglich:

Extrahierte Rübenschnitzel mit einem Gehalt an organischer Trockensubstanz von 15 % und einer Temperatur von 55 ⁰C werden in einer Rate von 80 kg/h·einem Mischer eingespeist. Dem Mischer wird gleichfalls eine 90 ⁰C heiße 25/oige (Masse/Masse) Schwefelsäurelösung in einer Rate von 3,55 kg/h zugeführt. Die beiden Substanzen werden innig vermischt. Das so erhaltene Gemisch wird sodann in einen thermisch isolierten Hydrolysator eingeleitet, in dem es auf 131 C erhitzt und 30 min lang bei dieser Temperatur gehalten wird. Die so behandelte Mischung wird nunmehr

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kontinuierlich in einen Druckausgleichsbehälter geführt, in dem die Temperatur auf etwa 100 C reduziert wird, Die hydrolysierte Masse wird dann in einer Rate von etwa 92 kg/h zwecks Abscheidung des Feststoffanteilss einem Bandfilter zugeleitet. Die von 92 kg hydrolysierter Masse gewonnene Feststoff-Fraktion beläuft sich auf etwa 17,5 kg mit einem Trockensubstanzgehalt von etwa 32 %_Λ Das abgeschiedene Flüssigmaterial ergibt zusammen mit dem Waschwasser etwa 90 kg bei einem Gehalt an gelöstem organischen Material von etwa 6,3 kg. Diese Flüssigkeit wird neutralisiert, gefiltert und eingedampft» Das so gewonnene Flüssigprodukt besteht aus:

Trockensubstanzgehalt, ;ό 57,6

Asche bei 550 ⁰C, % 13,0

Asche bei 1050 ⁰C, % 11,8. Reduzierende Zucker (Müller)

^c/o/lOO Trockensubstanz 20,5

Uronsäuren und Pentosen, durch Umwandlung in Furfural bestimmt, %/lOQ Trockensubstanz etwa ' 50

Hexosen (enzymatisch bestimmt) ^

%/ Trockensubstanz * etwa" 2,5

Essigsäure (enzymatisch bestimmt)

Sa/iOO Trockensubstanz 0,8

Ameisensäure (enzymatisch bestimmt)

%/100 Trockensubstanz 0,03

Claims (7)

7.6.. 19 82 AP A 23 K/237 136/5 1 *ί fi R -10- 60 271/24/39 Erfindungsanspruch

1_# Verfahren zur Herstellung von Viehfutter aus einem Rübenmaterial,, gekennzeichnet dadurch, daß das Rübenmaterial einer Säurehydrolyse bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck ausgesetzt wird und daß das hydrolysierte Produkt in eine Feststoff-Fraktion ^, und eine Flüssigfraktion separiert wird, wobei die ^v" letztgenannte Fraktion anschließend neutralisiert und zwecks Bildung eines Viehfutters mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt eingedampft wird*

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hydrolyse
erfolgt«

Hydrolyse bei einer Temperatur zwischen 104 und 155 C

3. "Vorrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß ein Druckausgleichsbehälter (9) in eine Leitung eingebaut ist, welche den Hydrolysator (5) mit dem Anlagenteil (12) zur Separierung des hydrolysierten Produktes in eine Feststoff-Fraktion und eine Flüssigfraktion verbindet.

9« Vorrichtung nach Punkt 7 _h gekennzeichnet dadurch, daß das Anlagenteil zur Erzeugung eines superatmosphärischen Druckes im Hydrolysator (5) einen Kegel (5) enthält, welcher an jener Stelle, an der das Gemisch aus Rübenmaterial und Säure in den Hydrolysator (5) eingeleitet wird, angeordnet ist.

10, Vorrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Mischer (1) einen Trog umfaßt, in dem zwei mit

3, Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Säurehydrolyse bei einem Druck zwischen 100 und 920 kPa erfolgt.

4, Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Rüb^imaterial bei Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck mit Säure durchtränkt wird.

5, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Trennung des hydrolysieren Produktes in eine Feststoff-Fraktion und eine Flüssigfraktion durch Filtration auf einem Bandfilter vorgenommen wird.

6* Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Ausgangsmaterial um extrahierte Zuckerrübenschnitzel und Zuckerrübenschalen handelt«

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7. Vorrichtung zur Herstellung eines Viehfutters aus einem

Rübenmaterial nach Punkt 1,. gekennzeichnet dadurch, daß/ein Mischer (1) zur Schaffung eines Gemisches aus Rübenmaterial und Säure ufid ein Hydrolysator (5) angeordnet sind, wobei der Hydrolysator (5) dem Mischer (1) angeschlossen ist und Hilfsmittel (6) zur Schaffung eines superatmosphärischen Druckes im Hydrolysator (5), Mittel zur Erhitzung des im Hydrolysator (5) befindlichen Inhalts sowie Mittel zum Austragen des behandelten Materials aus dem Hydrolysator (5) umfaßt, und Mittel zur Trennung des hydrolysierten Produktes in eine Flüssigfraktion und eine Feststoff-Fraktion wie schließlich auch Mittel enthält, um die Flüssigfraktion zur Bildung eines Flüssigproduktes mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt zu neutralisieren und einzudampfen.

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propellerähnlichen Flügelblättern ausgestattete parallele Wellen eingebaut sind, welche das Rübenmaterial mit der Säure vermischen und gleichzeitig das Gemisch von einem Trogende zum gegenüberliegenden Trogende bewegt ist.

Dazu 1 Seite Zeichnungen