DD221347A1 - METHOD OF OBTAINING FEEDSTUFFS FROM GUELLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Futtermitteln durch Kultivierung von Bakterien auf Guelle bzw. auf in der Guelle enthaltenen Feststoffpartikeln. Nach bekannten Verfahren der Gewinnung von Futtermitteln oder Futtermittelzusaetzen wird die Guelle aerob fermentiert, wobei Bioschlaemme von nicht verfuetterungsfaehiger Qualitaet anfallen. Fuer eine Nachbehandlung oder Beeinflussung der Fermentation muessen grosse Rohstoffmengen in die Guelleverwertung einbezogen werden, so dass derartige Verfahren der biotechnologischen Guelleverwertung noch nicht allgemeine Praxis sind. Eine hoehere Prozessstabilitaet und damit Vereinheitlichung der Mikroorganismenflora ist durch anaerobe Fermentation erreichbar, wobei bisher thermophile Verfahren angewendet wurden. Das anfallende Biogas gestattet eine oekonomischere Verfahrensgestaltung. Diese thermophilen Verfahren erfordern aber einen hohen Prozessenergiebedarf. Die erhoehten Stoffwechselleistungen thermophiler Bakterien bewirken eine geringere Biomassenmenge. Das Ziel der Erfindung besteht in der Gewinnung eines verfuetterungsfaehigen Produktes durch anaerobe Fermentation von Guelle im mesophilen Bereich. Das Ziel wird erreicht, indem die Guelle in einem Fermentor anaerob behandelt wird, wobei sich die Biomasse an die in der Guelle enthaltenen Feststoffpartikel anlagert. Nach der Fermentation werden die Feststoffe durch ein Trennaggregat dem Fermentationsprodukt entnommen und koennen verfuettert werden. Durch das waehrend der Fermentation anfallende Biogas ist eine ideale Verfahrenskombination zwischen Futtermittelgewinnung und Energiegewinnung gegeben. Die Erfindung kann eingesetzt werden in Anlagen der industriellen Tierproduktion sowie Anlagen, in denen Guelle anfaellt.The invention relates to a method for the production of animal feed by culturing bacteria on bark or on solid particles contained in the bark. According to known methods of obtaining feed or feed additives, the guelle is aerobically fermented, resulting in bio-sludge of non-viable quality. For aftertreatment or influencing the fermentation large amounts of raw materials must be included in the Guelleverwertung, so that such methods of biotechnological Guelleverwertung not yet common practice. A higher process stability and thus standardization of the microbial flora can be achieved by anaerobic fermentation, whereby previously thermophilic processes have been used. The resulting biogas allows a more economical process design. However, these thermophilic processes require a high process energy requirement. The increased metabolic activities of thermophilic bacteria cause a lower biomass amount. The object of the invention is to obtain a product ready for decay by anaerobic fermentation of guelle in the mesophilic range. The goal is achieved by anaerobically treating the bark in a fermenter, with the biomass attaching to the solid particles contained in the bark. After fermentation, the solids are removed from the fermentation product by a separation unit and can be seasoned. The biogas produced during fermentation provides an ideal combination of feed production and energy production. The invention can be used in plants of industrial animal production as well as plants in which guelle anfaellt.
Description
.Titel der Erfindung Verfahren zur Gewinnung vonTitle of the invention Process for obtaining
Futtermitteln aus GülleFeed from manure
Anwendungsgebiet der Erfindung;Field of application of the invention;
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Futtermitteln aus Gülle, insbesondere Rinder- und Schweinegülle durch anaerobe Fermentation bei gleichzeitiger EnergiegewinnungThe invention relates to a method for the production of feed from liquid manure, in particular cattle and pig manure by anaerobic fermentation with simultaneous energy production
Die Erfindung gehört in das Gebiet der technischen Mikrobiologie und kann in Anlagen der industriellen Tierproduktion sowie allen Anlagen, in denen Gülle anfällt, genutzt werden. Die Erfindung ist in die IPK A 23 K 1/00 (0 02 C) einzuordnen. The invention belongs to the field of technical microbiology and can be used in plants of industrial animal production and all plants in which manure is obtained. The invention is classified in the IPK A 23 K 1/00 (0 02 C).
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: In den bekannten biologischen Abwasserreinigungsverfahren zur Aufbereitung von Gülle - wie in DD - PS 98 819 beschrieben wird nach dem Abtrennen des Feststoffes die Gülleflüssigkeit in mehreren Stufen belüftet. Der dabei anfallende Bioschlamm wird teilweise im Kreislauf geführt, um die biologische Aktivität des Schlammes in den Belüftungsbecken aufrechtzuerhalten. Die im Kreislauf entnommene Biomasse soll für Fütterungszwecke geeignet sein.Characteristic of the Known Technical Solutions: In the known biological wastewater treatment process for the treatment of manure - as described in DD - PS 98 819, the liquid manure is aerated in several stages after separation of the solid. The resulting biosludge is partially recirculated to maintain the biological activity of the sludge in the aeration basins. The recirculated biomass should be suitable for feeding purposes.
Durch Zugabe von zerkleinertem Feststoff als Kohlenstoffquelle soll die Biomasseproduktion erhöht werden (DD-PS 118 797)By adding crushed solid as a carbon source, the biomass production should be increased (DD-PS 118 797)
V/eitere Verbesserungen werden u. a. in DD-PS 128 067 beschrieben, indem nach der ersten Abbaustufe der gebildete Bioschlamm abgetrennt wird und der geklärte stickstoffhaltige Überstand nach Zugabe einer externen Kohlenstoffquelle erneut einem biologischen Abbauprozeß unterworfen wird. Die dabei erhaltenen Bioschlämme unterscheiden sich in ihrer Qualität und werden in Other improvements will be made. a. described in DD-PS 128 067 by the biosludge formed is separated after the first stage of degradation and the clarified nitrogen-containing supernatant is subjected to the addition of an external carbon source again a biodegradation process. The biosurfactants obtained differ in their quality and are in
unterschiedlicher Weise zu Futtereiweiß aufgearbeitet. Diese Verfahren sind zur gezielten Synthese von Biomasse mit verfütterbarer Qualität ungeeignet, da sich der Belüftungsprozeß in offenen Erdbecken bei ständig wechselnden Milieubedingungen bezüglich Homogenität, Durchflußmenge, Temperatur und pH-Wert, was eine Vereinheitlichung der Mikroorganismenflora nicht zuläßt, vollzieht.processed in different ways to feed whites. These methods are unsuitable for the targeted synthesis of biomass with fattenable quality, since the ventilation process in open basins under constantly changing environmental conditions with respect to homogeneity, flow rate, temperature and pH, which does not allow a standardization of microorganism flora.
Die ungenügende Qualität des BioscHkmmes drückt sich in einem hohen Aschegehalt, geringem Rohproteingehalt und einer breit gefächerten Mikroorganismenflora aus. Die Rückführung des Belebtschlammes bewirkt außerdem eine Selektion schwer verdaulicher Mikroorganismen.The inadequate quality of the BioscHkmmes expresses itself in a high ash content, low crude protein content and a broad microbial flora. The recycling of the activated sludge also causes a selection of difficult to digest microorganisms.
Durch derartige Verfahren ist es wegen der aufgezeigten Mangel und Nachteile nicht möglich, eine für Fütterungszwecke geeig-, nete Biomasse von hoher Qualität auf der Basis von Gülle zu gewinnen.By such methods, it is not possible because of the identified shortcomings and disadvantages to win a suitable for feeding purposes, nete biomass of high quality based on manure.
Zur Verbesserung der Qualität sind zahlreiche Verfahren zur Nachbehandlung der Bioschlammprodukte bekannt. Die DE-OS 2414 255 beinhaltet ein Verfahren der mikrobiellen Gülleaufbereitung mit anschließender Sterilisation des Überschußschlammes bei 80 bis I60 0C. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, den Putterwert durch Zugabe insbesondere der schwefelhaltigen essentiellen Aminosäuren zu steigern. Verschiedene Autoren schlagen Hydrolyseverfahren für die Gülle- und Bioschlammverwertung vor, wobei insbesondere nach erfolgter Säurehydrolyse Hydrolysate anfallen, die zur Kultivierung von Futterhefen einsetzbar sind.To improve the quality of numerous processes for the aftertreatment of biosludge products are known. DE-OS 2414 255 includes a method of microbial manure preparation with subsequent sterilization of the excess sludge at 80 to I60 0 C. In addition, it is proposed to increase the putter value by adding in particular the sulfur-containing essential amino acids. Various authors propose hydrolysis processes for liquid manure and biosludge utilization, in particular hydrolysis resulting after acid hydrolysis resulting in the cultivation of feed yeasts.
Nach DE-OS 2 242 377 wird der Belebtschlamm nach mechanischer Entwässerung auf 5 bis 15 % TS einer Schocktrocknung bei 120 bis 140 0G innerhalb von 10 bis 20 see. auf einem Zweiwalzensumpftrockner unterzogen.According to DE-OS 2 242 377, the activated sludge after mechanical dehydration to 5 to 15 % TS of a shock drying at 120 to 140 0 G within 10 to 20 see. subjected to a two-roll sump dryer.
Die Aufarbeitung von Überschußschlämmeη durch Extrusion wurde ebenfalls mehrfach beschrieben, wobei die wesentlichen Unterschiede der Verfahren im empfohlenen, je nach Extruderart erforderlichen TS-Gehalt, in der Temperatur, dem Druck und der Dauer der Extrusion liegen.The processing of excess sludge by extrusion has also been described several times, the main differences of the processes in the recommended, depending on the type of extruder TS content required, the temperature, the pressure and the duration of the extrusion.
Weitere Erfindungsbeschreibungen zur Gewinnung von Futtermitteln oder Futtermittelzusätzen aus Gülle zielen darauf, durch Vereinheitlichung der Mikroorganismen durch Verbesserung der Fermentationsbedingungen eine höhere Biomassequalität zu er-Further descriptions of the invention for the production of feed or feed additives from liquid manure aim to achieve a higher biomass quality by standardizing the microorganisms by improving the fermentation conditions.
reichen.rich.
In DD-PS 146 616 wird die Gülle einer einstufigen kontinuierlichen Fermentation gegebenenfalls unter Zusatz von Kohlenstoff- und Phosphorträgern unterworfen.In DD-PS 146 616 the liquid manure is subjected to a one-stage continuous fermentation optionally with the addition of carbon and phosphorus carriers.
In dem in DD-PS 213 157 beschriebenen Verfahren erfolgt die Verwertung der Inhaltsstoffe von Güllefugateti durch ein- oder mehrstufige kontinuierliche Intensivfermentation, vorzugsweise im schwach sauren Bereich bei Temperaturen bis zu 60 0C mit und/oder ohne Nährstoffausgleich durch Premd-C-Quellen. Die Biomasse wird einer Säurewäsche zur Reduzierung der Salzbelastung unterzogen.In the method described in DD-PS 213 157, the utilization of the ingredients of Güllefugateti by single or multi-stage continuous intensive fermentation, preferably in the weakly acidic range at temperatures up to 60 0 C with and / or without nutrient balance by Premd-C sources. The biomass is subjected to an acid wash to reduce the salt load.
Diese Verfahren der biotechnologischen Glilleverwertung sind bisher noch nicht allgemeine Praxis, da neben unerwünschten Inhaltsstoffen in den Produkten große Rohstoffmengen in die Gülleverwertung einbezogen werden müssen und sich aus diesen Erfordernissen bestimmte Vorbehalte gegen die Verfahren ableiten.These methods of biotechnological Glilleverwertung are not yet common practice, since in addition to undesirable ingredients in the products large quantities of raw materials must be included in the liquid manure and derived from these requirements, certain reservations against the procedures.
Neben diesen aeroben Verfahren gewinnen in letzter Zeit Bemühungen an Bedeutung, die während anaerober Güllebehandlungsverfahren anfallende Biomasse zu Putterzwecken zu nutzen. In US-PS 38 38 199 wird die Gülle im thermophilen Bereich anaerob fermentiert, das anfallende Biogas wird als Prozeßenergie bereitgestellt und die Biomasse durch Zentrifugation vom Reaktionsgemisch abgetrennt.In addition to these aerobic processes, efforts have recently been made to utilize the biomass produced during anaerobic slurry treatment processes for putter purposes. In US-PS 38 38 199, the manure is anaerobically fermented in the thermophilic region, the biogas produced is provided as process energy and the biomass separated by centrifugation from the reaction mixture.
Das so erhaltene Produkt ist ohne weitere Behandlung verfütterbar. Allerdings sind die Aufwendungen zur Gewährleistung der Prozeßenergie für thermophile Verfahren hoch, und aufgrund der höheren Stoffwechselleistungen thermophiler Mikroorganismenpopulationen ist die Besiedlungsdichte und damit die Biomassemenge gering.The product thus obtained is fertile without further treatment. However, the costs for ensuring the process energy for thermophilic processes are high, and due to the higher metabolic performances of thermophilic microorganism populations, the colonization density and thus the biomass amount is low.
In dem in US-PS 39 73 043 beschriebenen Verfahren ist der anaeroben Stufe mit Biogaserzeugung eine aerobe Fermentation, durch die ein proteinreiches Produkt erzeugt wird, nachgeschaltet. Pur die aerobe Verfahrensstufe gelten die eingangs genannten Hachteile, wobei der für aerobe Verfahren notwendige Kohlenstoffanteil weiter vermindert ist.In the process described in US Pat. No. 3,973,043, the anaerobic stage with biogas production is followed by an aerobic fermentation, by which a protein-rich product is produced. Purely the aerobic process stage, the above-mentioned Hachteile apply, wherein the carbon content necessary for aerobic process is further reduced.
Ziel der Erfindung:Object of the invention:
Das Ziel der Erfindung ist es, durch anaerobe Fermentation von Gülle ein verfütterungsfähiges Produkt entsprechend den Erfordernissen der Tierernährung zu erhalten bei gleichzeitiger Gewinnung von Energie in Form von Biogas.The aim of the invention is to obtain by anaerobic fermentation of manure a fertile product according to the requirements of animal nutrition while obtaining energy in the form of biogas.
Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die in der Gülle vorhandenen anorganischen und organischen Inhaltsstoffe in Biomasse zu konvertieren und dabei Energie in Form von Methan zu gewinnen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gülle oder die in der Gülle enthaltenen Feststoffe einer anaeroben Fermentation unterzogen werden, daß aus dem Fermentorablauf die Feststoffe abgetrennt und in eine-verfütterungsfähige Form überführt werden und daß das anfallende Biogas als Energieträger verwendet wird.The object of the invention is to convert the present in the manure inorganic and organic ingredients in biomass and thereby gain energy in the form of methane. According to the invention the object is achieved in that the manure or the solids contained in the manure are subjected to an anaerobic fermentation, that separated from the Fermentorablauf the solids and transferred into a fertile form and that the resulting biogas is used as an energy source.
Auf diese V/eise wird eine ideale Kombination der Gewinnung von Futtermitteln und Energie aus Gülle realisiert. Die anaerobe Fermentation von Gülle in einem geschlossenen Fermentor gestattet, ein stabiles Betriebsregime zu realisieren, so daß eine reproduzierbare Führung des biotechnologischen Prozesses möglich wird und damit eine konstante Zusammensetzung des Fermentationsproduktes garantiert ist.In this way, an ideal combination of the production of feed and energy from manure is realized. The anaerobic fermentation of manure in a closed fermentor allows to realize a stable operating regime, so that a reproducible management of the biotechnological process is possible and thus a constant composition of the fermentation product is guaranteed.
Die verwendeten Kulturen bestehen aus definierten Mischkulturen, in denen Methanbakterien eine dominante Rolle spielen. Derartige Methanbakterien sind wegen des Fehlens.von U-Acetylmuraminsäure und damit Murein in der Zellwand außerordentlich gut verdaulich. Ihre Fähigkeit, Vitamine zu synthetisieren (Vitamin B^)» steigert den Futterwert des Produktes. Der Fermentationsprozeß ist gekennzeichnet durchThe cultures used consist of defined mixed cultures in which methane bacteria play a dominant role. Such methane bacteria are hlens.von because of F e U-acetylmuramic and murein in the cell wall very easy to digest. Their ability to synthesize vitamins (vitamin B) increases the nutritional value of the product. The fermentation process is characterized by
- eine Temperatur von 20 0C bis 60 0C, vorzugsweise zwischen 30 0C und 40 0C- A temperature of 20 0 C to 60 0 C, preferably between 30 0 C and 40 0 C.
- einen pH-Wert zwischen 6 und 9- a pH between 6 and 9
- eine Verweilzeit von 3 bis 30 Tagen, vorzugsweise 10 bis 25 Tagen.- a residence time of 3 to 30 days, preferably 10 to 25 days.
Diese langen Verweilzeiten führen im angegebenen Temperaturbereich zu einer Hygienisierung der Gülle durch Abtöten der pathogenen Bestandteile und Keime.These long residence times lead in the specified temperature range to a hygienization of manure by killing the pathogenic components and germs.
Die Mikroorganismen lagern sich während des Fermentationsprozesses an die in der Gülle enthaltenen Feststoffe an, so daßThe microorganisms accumulate during the fermentation process to the solids contained in the manure, so that
eine einfache Gewinnung der Biomasse über Abtrennung der Peststoffe möglich wird.a simple extraction of biomass via separation of the pesticides is possible.
Zur Trennung der Feststoffe von der Fermentorflüssigkeit wird der Fermentorablauf gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Eindickers einem entsprechenden Trennaggregat zugeführt. Die Isolierung der Peststoffe erfolgt durch Absieben (Bogensieb mit Rüttler) und/oder Auspressen (Schneckenpresse, Siebbandpresse) oder durch Zentrifugation (Dekanter). Das auf diese Weise erhaltene verfütterungsfähige Produkt zeichnet sich gegenüber dem nicht fermentierten Peststoff durch einen geringen Rohaschegehalt, eine bessere Rohproteinqualität und einen höheren Gesamtfettgehalt aus. Durch die StoffWechseltätigkeit fermentativer Bakterien ist der Rohfasergehalt ebenfalls erhöht.In order to separate the solids from the fermenter liquid, the fermenter effluent, if appropriate with the interposition of a thickener, is fed to a corresponding separation unit. The pesticides are isolated by sieving (curved sieve with vibrator) and / or pressing (screw press, sieve belt press) or by centrifugation (decanter). The fertile product obtained in this way is distinguished from the non-fermented pesticide by a low crude ash content, a better crude protein quality and a higher total fat content. Due to the metabolic activity of fermentative bacteria, the crude fiber content is also increased.
Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens gegenüber gegenwärtig angewandten Verfahren zur Futtermittelgewinnung aus Gülle sind;The main advantages of the process over currently used methods of obtaining feed from manure are;
- Ökonomischere Verfahrensgestaltung durch Kombination von Futtermittel- und Energiegewinnung- More economical process design through combination of feed and energy production
- Stabiler Fermentationsprozeß unter definierten konstanten Bedingungen- Stable fermentation process under defined constant conditions
- Höhere Qualität der Peststoffe durch Anlagerung der Biomasse- Higher quality of the pesticides by addition of biomass
- Keine Zuführung von zusätzlichen Rohstoffen oder Zuschlagstoffen.- No supply of additional raw materials or aggregates.
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Die im Rahmen des Verfahrensbeispieles eingesdzte Gülle entstammt einer industriellen Schweinezuchtanlage. Die Größenordnung und die Methoden der Tierhaltung einschließlich des angewendeten Fütterungsregimes bedingen eine in bestimmten Grenzen gleichbleibende Zusammensetzung der Rohgülle. Zur Ermittlung des Energieanteils aus der Fermentation.der Feststoffe wurden die Feststoffe vor der Fermentierung über Bogensieb/Schneckenpresse abgetrennt und der abgetrennte Flüssiganteil durch V/asser ersetzt.The liquid manure sown in the process example comes from an industrial pig breeding plant. The size and the methods of animal husbandry including the applied feeding regime require a consistent within certain limits composition of the raw manure. In order to determine the proportion of energy from the fermentation of the solids, the solids were separated before the fermentation by means of a curved screen / screw press and the separated liquid fraction was replaced by water.
Die aus der Rohgülle durch Bogensieb/Schneckenpresse abgetrennten Feststoffe sind bei einem TS-Gehalt von 54,87 % durch folgende Stoffkennwerte charakterisierbar: Rohasche 12,59 %f Rohprotein 9,61 % der TS, Gesamtfett 0,83 % der TS und Rohfaser 32,06 % der TS.The solids separated from the raw slurry by the curved sieve / screw press can be characterized by the following material properties at a TS content of 54.87 % : crude ash 12.59 % f crude protein 9.61 % of the TS, total fat 0.83 % of the TS and crude fiber 32 , 06 % of TS.
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Die Fermentation verläuft bei einer Temperatur von 33 C, einem pH-Wert von 8,2 und einer mittleren Verweilzeit von 20 Tagen. Zur Herabsetzung des Rohaschegehaltes im Fermentationsprodükt wurde mit 1,7 g oTS/l.d eine geringe Raumbelastung gewählt. Die spezifische Biogasausbeute beträgt 0,23 l/g oTS. Der Fennentorauslauf wird wiederum über Bogensieb abgetrennt und mittels Schneckenpresse in die verfütterungsfähige Form überführt.The fermentation proceeds at a temperature of 33 C, a pH of 8.2 and a mean residence time of 20 days. In order to reduce the crude ash content in the fermentation product, a small volume load was selected with 1.7 g oTS / l.d. The specific biogas yield is 0.23 l / g OTS. The Fennentorauslauf is again separated via a curved screen and transferred by means of screw press in the fertility form.
Das auf diese V/eise erhaltene Produkt hat u. a. folgende Stoffkennwerte: Rohprotein 9,44 % der TS, Gesamtfett 0,96 % der TS, Rohfaser 39,15 % der TS.The product obtained for this purpose has, inter alia, the following characteristic substances: crude protein 9.44 % of the TS, total fat 0.96 % of the TS, crude fiber 39.15 % of the TS.
Die Qualität des Rohproteins ist gegenüber dem Feststoff in nicht fermentierter Gülle deutlich erhöht, wie die Aminosäurespektren von Ausgangs- und Endprodukt belegen.The quality of the crude protein is significantly increased compared to the solid in non-fermented manure, as evidenced by the amino acid spectra of the starting and end product.
Aminosäuren in g/16 g H (SS vom Rohprotein)Amino acids in g / 16 g H (SS from the crude protein)
Güllefeststoff Güllefeststoff fermentiert rohSlurry solids Slurry solid fermented raw
ΙΰΓβ 4,60 2,934β 4,60 2,93
His 1,76 1,27His 1.76 1.27
Arg 3,88 2,07Arg 3.88 2.07
Asp 7,81 5,24Asp 7,81 5,24
Thr 3,88 2,68Thr 3,88 2,68
Ser 3,85 2,69Ser 3.85 2.69
GIu 8,52 6,15Glu 8,52 6,15
Pro 4,05 2,35Pro 4.05 2.35
GIy . 5,68 3,59GIy. 5.68 3.59
AIa 5,41 3,64AIa 5.41 3.64
VaI 4,64 2,62VaI 4.64 2.62
Heu 3,80 1,96Hay 3.80 1.96
Leu 6,46 4,29Leu 6,46 4,29
Tyr 1,54 1,17Tyr 1.54 1.17
Phe 3,08 2,79Phe 3,08 2,79
Cys 2,01 1,52Cys 2.01 1.52
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Try 0,92 0,54Try 0.92 0.54
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DD221347A1 true DD221347A1 (en) | 1985-04-24 |
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Legal Events
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ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |