CN1768915A - 作为发酵的前级的预处理基质的方法及设备 - Google Patents

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托马斯·比希纳
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Abstract

本发明涉及作为发酵的前级的预处理基质的方法及设备。为了即使在待处理的基质的质量及成分强地波动的情况下为随后的发酵获得最佳的预处理，本发明提出：将该基质输送给一个垂直向下输送的螺旋搅拌机，接着转送给一个设置在该螺旋搅拌机下方的切割搅拌机、特别是齿盘搅拌机。令人惊奇的是，在垂直向下输送的螺旋搅拌机与在该螺旋搅拌机下方安装的切割搅拌机的结合中，在宽的浓缩和分解范围上及因此在与之相关联的粘性变化上获得在固体悬浮液中的特别有利的输送、混合及破碎效果。

Description

作为发酵的前级的预处理基质的方法及设备
技术领域
本发明涉及作为发酵的前级的预处理基质的方法以及实施该方法的设备。
背景技术
在破碎或磨碎状态中为发酵所提供的有机的基质，由于其难润湿性以及通常随后在悬浮液中的膨胀过程，对于可靠且无故障的处理引起一些大的技术问题。
将各种各样的可发酵物质在进入发酵反应器之前在一个大容积的接收及配量储存器中一起混合，这种通常的实践尤其在能源植物形式的重新生长的原料的使用不断增多的情况中多次失效。它们被磨碎、造粒或切碎地提供。它们在粉末状的供给形式中是难以润湿的，而这些通常被切碎的青贮饲料，由于一大部分保持未受损的植物细胞，含有密度比水小的气体和储存物质的夹杂物。由于难以润湿、夹杂物及由处理决定的、有利于所述基质的结块和粘连的颗粒形状，在向存储容器(Vorlagebehaelter)中输送所述基质时，由于一些浮起的碎渣而总是导致运行故障。它们借助通常安装在容器中的混合及搅拌机构不能或不能有效地混入。
因此人们多次尝试，通过向发酵反应器中直接配料来避开所述问题。人们使用包括一些闸门腔在内的活塞配料器或螺旋配料器，以便将基质干燥地逆着流体水位的静压力压入到反应器中。此外，不考虑这些方法的运转技术方面的风险，呈乳状的浮游层的问题由于生物气体的浮选作用而仍然在恶化。通常被安装在发酵反应器中的、用于遏制浮游层的一些系统不是为了使重新浮起的物料的一些占优势的量不断重新混入而设计，而是将它们最终作为干扰该过程的物质循环出(auskreisen)。但这种实践也不适合发酵能力好的基质。
发明内容
本发明的任务在于，这样地构造一种开始部分所述类型的方法以及实施该方法的设备，使得为后面的发酵保证对甚至极其不同的基质进行有利且经济的预处理。
根据本发明，该任务在方法方面这样来解决：将基质输送给垂直向下输送的螺旋搅拌机，随后将基质转送给设置在该螺旋搅拌机下方的切割搅拌机。
所述切割搅拌机可以理解为所有可能的搅拌机，这些搅拌机除了混合功能以外，还具有破碎功能、尤其是切割功能。特别有利的是使用齿盘搅拌机。
以此方式保证了：在使用市场上可供使用的技术部件的情况下，对上述进入发酵装置中的输入基质进行有效且廉价的预处理的同时兼顾令人惊奇的效果。在此情况下，除了润湿及将物料不结块地混合到所提供的流体中，尤其是还可实现仍未受损的植物细胞的大规模的分解。由此释放了分选输送的夹杂物，同时通过这些夹杂物直接利用细菌的厌氧代谢而改善了发酵的加工工艺的效率。
有利的是，该基质被转送给构造成齿盘搅拌机的切割搅拌机。
有利的是，螺旋搅拌机和/或切割搅拌机的功率受调节地适配待输送的基质的变化的粘滞性。
有利的是，将新鲜的基质和/或稀释水导入到由螺旋搅拌机向下定向的输送流中。
本发明还涉及使用设置在发酵反应器前的预处理装置对基质进行预处理的设备。
在设备方面，所提出的任务根据本发明这样来解决：预处理装置具有一个向下输送的螺旋搅拌机及一个设置在该螺旋搅拌机下方的切割搅拌器、尤其是一个齿盘搅拌机。
有利的是，切割搅拌机构造成齿盘搅拌机。
有利的是，切割搅拌机设置在预处理装置的底部附近，使得在切割搅拌机与底部之间形成剪切梯度。
具体实施方式
本发明基于这样的考虑：借助于一个独立的搅拌机器，在使用专门的搅拌系统的情况下，可以保证在小容积内的高的能量密度，这些搅拌系统确保在吸入区域中的规定的润湿，并且同时可分离及分解尚未破坏的植物细胞。
原则上可以考虑产生中心的垂直的出流的、本身公知的搅拌系统，以使得表面物料被持续吸入并且又被混合到液体中。公知的这类系统是螺旋搅拌机、螺旋桨式搅拌机及斜叶式搅拌机。但对于这些确定的应用情况存在这样的缺点：它们虽然产生强定向的流，然而对随着该流而滑动地被引导的固体颗粒产生微小的切割作用。此外，垂直的吸入效应在快速运行的螺旋桨式搅拌机及斜叶式搅拌机中随着介质稠度的增大而降低。在一些摇溶性的、软膏状的物料中，由于剪切而在搅拌机区域中产生一个局部的介质液化的区域，在该区域中由于大规模的搅拌能量耗散而产生强的不期望的加热，而在介质的高粘性的外部区域中不进行显著的进一步混合。当本身在低浓缩的固体悬浮液中具有良好的破碎效果的高转速的齿盘搅拌机在一些高粘性的悬浮液中使用时，同样产生了不期望的副作用。
令人惊奇的是，在垂直向下输送的螺旋搅拌机与在该螺旋搅拌机下方安装的切割搅拌机、尤其是齿盘搅拌机的根据本发明的结合中，在宽的浓缩和分解范围上及因此与之相关联的粘度变化上获得了在固体悬浮液中的特别有利的输送、混合及破碎效果。
通过螺旋搅拌机的吸入效应，表面物质被持续地吸入并又被混入。新鲜的固体及所需的稀释水的输送优选在这个确定的中心流中进行，以保证良好地润湿及悬浮。
同时，该物料被连续地压到切割搅拌机的作用区域中，即使在摇溶物高粘度时也不会在切割搅拌机周围形成任何停滞区域，而是保证了介质的规定的强制性交换。
螺旋搅拌机和/或切割搅拌机的功率优选受调节地适配待输送的基质的变化的粘滞性。基质的粘滞性可在类似水的与软膏状的之间的其它区域中在放置时间期间波动。可调节的搅拌机驱动装置实现了搅拌机转数及功率消耗优选自动地匹配交变的进程条件。
通过在预处理装置的底部附近设置齿盘搅拌机，有助于用于分解有机物料的所期望的破碎作用。由此，在搅拌机与容器之间形成大的剪切梯度，由此改善了颗粒滑动并由此改善了搅拌机的破碎作用。
对于所描述的使用目的，由造纸工业及生物废料工业公知的制浆机的适应性的变型被证明是特别合适的设备。为此，制浆机不配备用于循环出杂质的系统，而配备一个组合的螺旋/切割搅拌机系统，并且设置有一个用于将待混合的物料输送到螺旋搅拌机出流中的确定的供给部分。
流破碎机可以以公知的方式抑制整体的悬浮液量在容器中的旋转，由此有助于剪切梯度的建立。
所述过程优选在用于相应地进行配料的分批运行中进行，因为由此可最佳地调节分解程度及配料质量的均匀性。
然而，如果主要注意力放在用于产生稳定的悬浮液的混合上，而少量地放在所规定的颗粒的分解上，则可以进行连续的穿流。

Claims (7)

1.作为发酵的前级的预处理基质的方法，其特征在于：该基质被输送给垂直向下输送的螺旋搅拌机，接着被转送给设置在该螺旋搅拌机下方的切割搅拌机。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：该基质被转送给构造成齿盘搅拌机的切割搅拌机。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：螺旋搅拌机和/或切割搅拌机的功率受调节地适配待输送的基质的变化的粘滞性。
4.根据权利要求1～3之一的方法，其特征在于：将新鲜的基质和/或稀释水导入到由螺旋搅拌机向下定向的输送流中。
5.使用设置在发酵反应器前的预处理装置对基质进行预处理的设备，其特征在于：该预处理设备具有一个向下输送的螺旋搅拌机及一个设置在该螺旋搅拌机下方的切割搅拌机。
6.根据权利要求5的设备，其特征在于：切割搅拌机构造成齿盘搅拌机。
7.根据权利要求5的设备，其特征在于：切割搅拌机设置在预处理装置的底部附近，使得在切割搅拌机与底部之间形成剪切梯度。
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