DE102021005267A1 - Kneader and method for operating a kneader - Google Patents
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Abstract
Kneter mit einem Reaktionsraum und einer Bewässerungseinrichtung für eine Perkolation oberhalb des Reaktionsraumes, in dem ein Rührer angeordnet ist sowie mit einem Boden, an dem ein Lochblech angeordnet ist.Kneader with a reaction chamber and an irrigation device for percolation above the reaction chamber, in which a stirrer is arranged, and with a base on which a perforated plate is arranged.
Description
Zur Behandlung von Substraten sind Perkulatoren und Kneter bekannt. Mit Perkulatoren werden Partikel oder Stoffe aus einem stehenden Substrat ausgewaschen und in einem Kneter wird ein Substrat bei hoher Stoffdichte umgewälzt.Percolators and kneaders are known for treating substrates. Particles or substances are washed out of a standing substrate with perculators and a substrate is tumbled in a kneader at a high consistency.
Beide Verfahren dienen dazu, ein Substrat zu behandeln. Diesen Behandlungsverfahren liegen jeweils unterschiedliche Zielsetzungen zu Grunde.Both methods serve to treat a substrate. These treatment methods are based on different objectives.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, beide Verfahren in nur einer Vorrichtung zu realisieren.The invention is based on the idea of realizing both methods in just one device.
Die Aufgabe wird mit einem Kneter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with a kneader having the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 5 . Advantageous developments are the subject of the subclaims.
Im Unterschied zu bisherigen, bekannten Perkolatoren wird ein vom Grundkonzept her bekannter Kneter als Perkolator eingesetzt. Dieser Kneter hat einen Reaktionsraum und Bodenbleche mit Durchlässen. Im Reaktionsraum wird das Substrat mit einer Spirale oder Wendel umgerührt. Dabei wird der Wassergehalt so eingestellt, dass die Masse geknetet wird. Während des Knetens wird das Substrat, zum Beispiel als Masse aus Reststoffen und Zusatzstoffen, mit Wasser besprüht oder beträufelt, sodass das Wasser die Zusatzstoffe ausspülen kann und mit dem Perkolat den Kneter verlässt.In contrast to previous, known percolators, a kneader known in terms of the basic concept is used as the percolator. This kneader has a reaction space and base plates with passages. In the reaction chamber, the substrate is stirred with a spiral or helix. The water content is adjusted in such a way that the mass is kneaded. During kneading, the substrate, for example as a mass of residues and additives, is sprayed or sprinkled with water so that the water can wash out the additives and leave the kneader with the percolate.
Dies hat zur Folge, dass es
- - gleichzeitig mit der Perkolation zu einer intensiven Knetung bei extrem hoher Stoffdichte und
- - zu einer ebenso intensiven Umwälzung kommt.
- - at the same time as the percolation to an intensive kneading with extremely high consistency and
- - comes to an equally intense upheaval.
Hierdurch wird das zu behandelnde Substrat nicht statisch behandelt. Bei der bekannten statischen Behandlung perkoliert das Perkolationsmedium ungerichtet und zufällig durch vorhandene Poren bzw. Kanäle. Erfindungsgemäß wird dynamisch bewässert und das Perkolationsmedium wird an den Perforationen der Bodenbleche vorbeigeführt, sodass je Zeiteinheit sehr viel mehr hoch angereichertes Perkolat anfällt.As a result, the substrate to be treated is not treated statically. In the case of the known static treatment, the percolation medium percolates in an undirected and random manner through existing pores or channels. According to the invention, watering is dynamic and the percolation medium is guided past the perforations of the base plates, so that a great deal more highly enriched percolate accumulates per unit of time.
Gegenüber dem bisher in den bisherigen Anmeldungen des Anmelders offenbarten Knetern kommen deutlich kleinere (nahezu beliebig kleine z.B. zur Gewinnung von Salzen bekannte Öffnungen) Perforationen (Löcher, Langlöcher, Schlitze usw.) zum Einsatz, da das Abtrennen von Partikeln (feste oder gelöste) bei der Perkolation auf sehr kleine Stoffe abzielt - als Beispiel sei hier Gips aus Gipskartonresten oder Schlamm aus den sogenannten Fangstoffen der Altpapieraufbereiter genannt, aber auch Lebensmittelreste (z.B. Säfte) aus Flüssigkarton. Durch die Bestückung des Kneters mit sehr kleinen Löchern fungiert er dabei im Vorfeld bzw. bei der Beladung als Eindicker. Der wirksame Durchmesser der Öffnungen im Lochblech liegt dabei unter 0,1 mm und vorzugsweise unter 0,01 mm. Das heißt, dass eine Kugel mit diesem Durchmesser auf dem Lochblech liegen bleibt und eine Kugel mit einem kleineren Durchmesser das Lochblech passieren kann.Compared to the kneaders previously disclosed in the applicant's previous applications, significantly smaller perforations (holes, elongated holes, slots, etc.) are used (almost any small openings, e.g. known for the production of salts), since the separation of particles (solid or dissolved) percolation is aimed at very small substances - examples include gypsum from gypsum plasterboard residues or sludge from the so-called scavenging materials of waste paper processors, but also food residues (e.g. juices) from liquid cardboard. By equipping the kneader with very small holes, it acts as a thickener beforehand or during loading. The effective diameter of the openings in the perforated plate is less than 0.1 mm and preferably less than 0.01 mm. This means that a ball with this diameter remains on the perforated plate and a ball with a smaller diameter can pass through the perforated plate.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist ein Perkolator mit geteilter Perforationszone: Bei der Gewinnung von Faserstoff aus Papierabfällen wie z. B. Spuckstoff werden in einem ersten Prozessschritt durch Perkolation über sehr kleinen Löchern die störenden Mikro-Verunreinigungen (Stichwort: „Mikroplastik“) abgetrennt, die mit den üblichen Reinigungsaggregaten der Papierherstellung (sog. Schlitzsortierern) nicht abgetrennt werden können, da sie zu klein sind.A particularly advantageous embodiment is a percolator with a divided perforation zone. B. rejects, in a first process step, the disruptive micro-impurities (keyword: "microplastics") are separated by percolation over very small holes, which cannot be separated with the usual cleaning units used in paper production (so-called slot sorters) because they are too small .
Im zweiten Prozessschritt wird dann über deutlich größeren (aus der üblichen Faserstoffabtrennung bekannten) Löchern der vom Kneter zerfaserte Faserstoff gewonnen. Dieser ist dann frei von großen sowie Mikropartikeln, die zuvor per Perkulation abgesondert wurden. Die Partikel mittlerer Größe würden dann vom Schlitzsortierer abgewiesen werden (mit Schlitzweiten von z.B. 0,15 mm).In the second process step, the fibrous material defibrated by the kneader is then obtained via significantly larger holes (known from the usual fibrous material separation). This is then free of large and microparticles that were previously separated by percolation. The medium-sized particles would then be rejected by the slot sorter (with slot widths of e.g. 0.15 mm).
Diese zwei Prozessschritte können im gleichen Behälter oder in nacheinander verwendeten Behältern durchgeführt werden.These two process steps can be carried out in the same container or in containers used one after the other.
Außerdem kann durch das Kneten bei extrem hoher Stoffdichte im Substrat vorhandenes BSB-haltiges Wasser (z.B. bei Lebensmittelresten, Gras, Laubwerk oder sonstigen Einjahrespflanzen) in einem ersten Schritt vor der eigentlichen Perkolation ohne Zusatzwasser direkt herausgepresst werden - zur Gewinnung eines hochkonzentrierten Perkolats z.B. für die Vergärung und einer Faserfraktion für die Papierbranche.In addition, water containing BOD (e.g. in food leftovers, grass, foliage or other annual plants) can be pressed out directly in the substrate by kneading at an extremely high substance density in a first step before the actual percolation without additional water - to obtain a highly concentrated percolate e.g. for the fermentation and a fiber fraction for the paper industry.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf das Substrat ein Lösungsmittel gegeben, um es zu perkolieren und das Substrat wird gleichzeitig geknetet.In the method of the present invention, a solvent is added to the substrate to percolate it, and the substrate is kneaded at the same time.
Dabei kann das Lösungsmittel hydrophil sein. Hierfür können Wasser, Alkohol etc. eingesetzt werden. Das Lösungsmittel kann aber auch hydrophob sein. Hierfür können Öle, ölige Lösungsmittel, organische Lösungsmittel, Xylol, Benzol etc. eingesetzt werden.The solvent can be hydrophilic. Water, alcohol, etc. can be used for this. However, the solvent can also be hydrophobic. Oils, oily solvents, organic solvents, xylene, benzene, etc. can be used for this.
Das Lösungsmittel kann heiß sein und eine Temperatur von über 80 °C haben. Auch die Verwendung von gesättigtem oder ungesättigtem Dampf ist je nach Anwendungsfall vorteilhaft.The solvent can be hot, exceeding 80°C. The use of saturated or unsaturated steam is also advantageous depending on the application.
Als Substrat werden bevorzugt Papierstoffe, Lebensmittel und Lebensmittelreste, pflanzliche Stoffe wie beispielsweise Gras oder Blätter etc. eingesetzt.Paper materials, foodstuffs and food residues, vegetable materials such as grass or leaves, etc. are preferably used as the substrate.
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