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Verfahren zur Herstellung verfütterbarer formbeständiger Briketts
aus erntefeuchtem Halmgut.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von verfütte?-baren,
formbeständigen Briketts aus erntefeuchtem Halmgut sowie auf eine Einrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens. Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen bekannt,
die demselben Ziele dienen sollen.
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Das eine Verfahren besteht darin, daß das Halmgut zunächst gemäht
und zerkleinert wird, wozu z.B. Schlegelmäher, Feldhäcksler und andere Einrichtungen
dienen. Das Gut wird dann aufgeladen, zu einer meist in der Nähe der Gebäude befindlichen
Trocknungsanlage transportiert, wo es im Heißlufttrockner, z.B. einem Trommeltrockner,
getrocknet wird. Anschließend findet das Brikettieren, z.B. mit einer Kolbenpresse
oder Spiralpresse oder Kollergang-Presse, statt.
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Dieses Verfahren ist mit beträchtlichen Nachteilen behaftet. Diese
sind darin zu sehen, daß ein hoher Transportaufwand betrieben werden muß, da das
gesamte voluminöse und wasserreiche Gut vom Feld zur Trocknungsanlage transportiert
werden muß, ferner daß das lineare Zusammenpressen keineswegs für jedes Gut anwendbar
ist, da dieses einen hohen Aufwand mechanischer Energie verlangt, der um DM 1, --/dz
Kosten verursacht, einen untragbaren Betrag.
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Andere Verfahren beruhen darauf, daß die Briketts unmittelbar aus
dem noch feuchten Halmgut gebildet werden, sei es durch lineares Verdichten, sei
es durch Wickelverdichten.
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Auch diese Verfahren weisen Nachteile auf. Diese sind darin zu sehen,
daß die mit linearer Verdichtung hergestellten Briketts während des anschließenden
Trocknungsvorganges nicht formbeständig bleiben, sondern sich aufspreizen und auflockern
und daher nach der Trocknung nicht die erforderliche Haltbarkeit aufweisen. Zudem
reicht ihre Haltbarkeit selbst vor der Trocknung für den Transport vom Verdichter
zur Trocknungsanlage nicht aus.
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Dies ist unabhängig davon, ob die Trocknung eine natürliche oder eine
künstliche ist.
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Beim Wickelverdichten sind die Wickel für einen erfolgreichen Trocknungsvorgang
in der Regel zu dick, es sei denn, daß man einen Trocknungsenergleaufwand
von
ca. 5000 keal/kg nicht scheut.
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Die beiden behandelten Verfahren eignen sich durchaus zum Herstellen
von Briketts aus trockenem Halmgut. Die Erfindung hat sich aber die Aufgabe gestellt,
ein Verfahren anzugeben, das auch auf feuchtes bis nasses Halmgut anwendbar ist.
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77Vürde-man d-ies Ziel schon dadurch erreicht-sehen, daßman direkt
nach. dem -Mähen vor dem Brikettieren einen Trocknungsprozeß einschalten würde,
so würde das ganze Verfahren zur Herstellung von Halmgutbriketts aus erntefeuchtem
Halmgut zu aufwendig. Dieser Weg wäre also undurchführbar.
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Die Anmelder haben sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
zu entwickeln, das die obigen Nachteile nicht mehr aufweist, das also Halmgut briketts
zur Verfügung stellt, die, bis zum Futtertrog, trotz üblicher Handhabung und Transportarten,
formbeständig sind und das nur relativ einfache Einrichtungen erforderlich macht
und wenig Leistung erfordert. Die Einrichtung dazu ist so ausgebildet, daß sie nicht
nur für Großbetriebe interessant ist, sondern die heutige Struktur unserer Landwirtschaft
berücksichtigt, die große Investitionen nicht zuläßt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht aus 5 Schritten. Nach ihm
soll das gemähte Halmgut zunächst einem Aufbereitungsprozeß mechanischer und/oder
thermischer Art unterworfen werden, der eine Zerkleinerung bzw.
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Zerfaserung oder Strukturänderung (z.B. E$weißkoagulation) bewirkt.
Dann soll das aufbereitete Halmgut einem Einfüllprozeß.unterworfen werden, durch
den die Menge an Halmgut, die in einem einzelnen Brikett vereinigt wird, festgelegt
wird. Danach soll das Halmgut einem Abpreßprozeß unterworfen werden, der die Vorentwässerung
auf mechanischem Wege auslöst. Anschließend soll ein Verdichtungsprozeß folgen,
durch den die Halmgutmenge ihre endgültigen räumlichen Abmessungen erfährt. - Schließlich
soll das nun schon geformte Brikett einem Trocknungsprozeß unterworfen werden. Das
wesentliche dieses Trocknungsprozesses ist es nun, daß dieser unter Wahrung der
bei dem Verdichtungsprozeß erzielten Raumabmessungen vorgenommen wird und die Klebefähigkeit
des nach außen getretenen Grassaftes und seiner Inhalts stoffe ausnutzt.
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Alle 5 Teilprozesse, Aufbereitung, Einfüllung, Abpressen, Verdichtung
und
Trocknung sind, sei es als Einzelprozeß, sei es in gewissen
Kombinationen bis zu einem gewissen Grade bekannt. Nicht feststellen konnten die
Anmelder eine Kombination aus allen fünf genannten Teilprozessen. Insbesondere aber
nicht eine Kombination, bei der der Trocknungsprozeß unter der Nebenbedingung erfolgt,
die in der Wahrung der bei dem Verdichtungsprozeß gewonnenen Raumabmessungen des
Briketts während der Trocknung zu sehen ist. Hier liegt ein Verfahrensschritt von
entscheidender Bedeutung vor.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht aber auch nicht nur aus einer
reinen Aneinanderreihung dieser 5 Einzelmaßnahmen. Vielmehr liegt sein Wert in der
Verknüpfung der 5 Verfahrensschritte, sowohl, was die Reihenfolge als auch was die
Art der Durchführung anbetrifft.
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So ist das Verfahren ohne die am Anfang stehende Aufbereitung praktisch
erfolglos; darauf wird beim letzten Teilprozeß eingegangen.
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Die Einfüllung ist so vorgesehen, daß im vierten Schritt der erwünschte
Verdichtungsgrad erreicht werden kann. Die Vorentwässerung durch den Abpreßprozeß
schafft auf eine nicht unwirtschaftliche Weise so viel Wasser aus dem Halmgut, daß
der spätere Trocknungsprozeß nicht zu hohe Energien verlangt. Außerdem macht dieser
auch zusätzlich nach dem Aufbereitungsprozeß, so viel an Halmgutflüssigkeit und
von den im Zellsaft gelösten Substanzen frei, daß der letzte ProzeB, wie bei ihm
beschrieben wird, zu der erforderlichen Formbeständigkeit führen kann. Sind mit
dem Abpreßprozeß die erwünschten Raumabme ssungen noch nicht erreicht, so setzt
ein Verdichtungsprozeß ein. der dem werdenden Brikett seine endgültige Abmessung
gibt. In dem Verfahren brauchen Abpreßprozess und Verdichtungsprozeß nicht unbedingt
nacheinander zu erfolgen: sie können auch in einem einzigen Arbeitsgang gemeinsam
zur Wirkung gebracht werden, so daß keine scharfe Trennungslinie zwischen den beiden
Prozessen zu setzen ist. Dies letzte ist z.B. bei der Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung der Fall, die weiter unten beschrieben wird.
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Der Trocknungsprozeß könnte, fflr sich allein durchgeführt, zwar je
nach Aufwand an Energie, jeden Grad von Entfeuchtung erreichbar machen; nicht gewinnbar
wäre die FormbestSndiglceit. Diese kommt, nach bisherigen Deutungen
der
Beobachtungen der Anmelder auf folgende Weise zustande: Schon die Aufbereitung hat
die Halmoberflächen "angeschlagen", so daß große Teile des Halmgutinneren freigelegt,
die Halme gewissermaßen verwundet sind. Ist thermisch aufbereitet worden, so hat
eine Strukturänderung insbesondere des Eiweißes im Zellinneren stattgefunden. Beim
Abpressen, wie beim Verdichtungsprozeß sind dann sowohl die Wassermengen beseitigt
als bzw. auch Zucker enthaltene Zellsäfte an die. Oberfläche der Halme gebracht.
Wird nun das an seiner Oberfläche mit diesen Säften überzogene Halmgut zwecks Trocknung
erwärmt, so werden die Säfte zu Klebemitteln, da sie bei der Erhitzung einzelne
Teile miteinander verbinden. Dies Verkleben der Halme trägt ganz wesentlich zur
Formbeständigkeit der Briketts bei. Aber sicher nicht sie allein: beim Preßvorgang
werden zwangsläufig Halmteile unter mechanische Spannung gesetzt. Wird nun dieses
gespannte Gut, das zudem noch feucht ist, erhitzt, so erfolgt eine Entspannung,
wie sie aus Holzbearbeitungstechniken bekannt ist; das Aufspreizvermögen des Halmgutes
ist unterdrückt. Der Trocknungsprozeß baut die inneren Spannungen ab.
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Die Form bleibt gewissermaßen 'seingefroren". So erzeugen hauptsächlich
zwei Umstände: Verklebung und Entspannung die erwünschte Formbeständigkeit.
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Die Erfahrungen mit Versuchseinrichtungen haben gezeigt, daß man zwei
Extrema bei dem Verfahren meiden muß: einerseits das, daß man zu schwach preßt,
zu viel Feuchte behält und daher am Schluß zu viel Energie für die Trocknung aufbringen
muß; andererseits, daß man zu stark preßt, daß so viel Feuchtigkeit ausgepreßt wird,
daß für die Formbeständigkeit nicht genug Klebstaff vorhanden ist. Die optimale
Lenkung des Verfahrens setzt also eine Justierung der Preßkräfte unter Anpassung
an das Halmgut und seinen Zustand voraus.
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Die Anmeldung schlägt auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung vor. Die Besonderheit dieser Einrichtung ist es, daß, wenn man
von der Aufbereitung absieht, alle Verfahrensschritte mit dieser einzigen Einrichtung
durchführbar sind.
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Erfindungsgemäß besteht sie (vergl. die Figur 1) aus einer rotationefähigen
zylindrischen Trommel 1 z.B. von 1 m Durchmesser, deren Drehachse 2 bei Figur 1
angegeben ist. In ihrer Mitte ist eine räumlich feststehende Exzenterscheibe
4
angebracht, deren Mittelpunkt bei 5 liegt. Radial von dieser Exzenterscheibe 4 gehen
eine Anzahl von Platten 3 aus, die bei einfachster Ausführung rechteckig gestaltet
sind und deren Plattenebenen durch die Drehachse der Trommel verlaufen. Diese Platten
3 liegen lose auf dem Mantel der Exzenterscheibe 4 auf. Sie sind in der Trommel
in radialer Richtung verschiebbar gelagert. Sie sollen durchweg gleiche Länge haben.
Dreht sich die Trommel, so werden die Platten mitgedreht. Die Länge der Platten
3 ist so gewählt, daß zwei Bedingungen erfüllt sind: einerseits die, daß diejenige
Platte, deren Ebene mit der Richtung von Exzentermittelpunkt 5 zur Trommeldrehachse
2 übereinstimmt und deren mittennahes Ende der Trommeldrehachse am nächsten liegt,
nicht mehr aus der Trommel 1 herausragt, als die Dicke der herzustellenden Briketts
betragen soll. Andererseits die, daß die diametral dieser Platte gegenüberliegende
Platte 3 soweit aus der Trommel 1 hervorragt, daß durch das herausragende Stück
dieser Platte und das herausragende Stück der in Drehrichtung benachbarten Platte
sowie durch das von beiden eingeschlossene Stück des Trommelmantels ein wannenartiger
Raum geschaffen wird, der ein solches Volumen aufweist, daß dieses der gewünschten
Einfüllmenge eines Briketts entspricht. Weiterhin soll die Einrichtung um den größten
Teil des Mantels der Trommel 1 herum ein unendlich umlaufendes Band 7 erhalten,
das um die Trommel eine nicht voll geschlossenf Zylinderfläche, deren Achse mit
der Exzenterachse 5 zusammenfällt, bildet, das ferner die gleiche Breite wie die
Trommel aufweist und frei mitnehmbar gelagert ist. Schließlich soll die Einrichtung
innerhalb eines letzten Teilbereiches des Umfangs der Trommel ein System von Heizaggregaten
25 aufweisen, das so angeordnet ist, das durch dieses das zwischen Trommelmantel
und unendlichem Band befindliche Halmgut zwecks Trocknung beheizbar ist.
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Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Steht die Trommel
zunächst still, so ragen die Platten 3 im oberen Teil der Trommel 1 am meisten aus
dieser heraus, die im unteren am wenigsten.
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Wird die (noch leer zu denkend.? Trommel im Sinne des Drehpfeiles,
Figur 1, gedreht, so werden die Platten 3 von dem die Trommel mit den Platten umgebenden
unendlich umlaufenden Band 7 um so mehr nach innen gedrUckt, je weiter sie nach
unten kommen. Auf dem rechten Teil der Trommel treten sie bis oben hin mehr heraus.
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Wird nun in das unter der Rolle 8 befindliche wannenförmige Fach Halmgut
gefüllt, so verringert sich der Raum, derdiesem Halmgut zur Verfügung steht, um
so mehr, je mehr dieser Raum in Drehrichtung wandert. Ebenso ergeht es allen nachfolgend
gefüllten Fächern. Bei 24 ist der "Einfüllbereich". Bei weiterer Drehung wird das
Halmgut immer kräftiger zusammen-'gedrückt. Dann sind Abpreß- und Verdichtungsprozeß
vollzogen. Nunmehr durchläuft das Halmgut den Trocknungsbereich 25. Während dessen
stehen die geformten Briketts noch weiterhin unter Formzwang, bis sie nach etwa
einem 3/4 Umlauf die Einrichtung verlassen.
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Die Einrichtung kann weitere, ins einzelne gehende Ausbildungen erfahren.
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So ist vorgesehen, daß die Anzahl der Platten 3 so groß gewählt ist,
daß zwei benachbarte Platten einen Abstand aufweisen, der praktisch mit der Länge
der Briketts übereinstimmt; die Höhe der Trommel ebenso groß gewählt wird wie die
Breite der Halmgutbriketts; das unendliche Band 7 über z.b. vier Rollen 8 bis 11
geführt ist, deren Achsen parallel zu der der Trommel und außerhalb der eigentlichen
Brikettiereinrichtung liegen; das unendlich umlaufende Band 7 aus einem feinmaschigen
Gewebe besteht, das solche Maschenweite aufweist, daß es selbst Partikel von der
Größe der Eiweiß-Koagulate, die bei der thermischen Aufbereitung entstehen, zurückhält.
Durch dieses Sieb soll die Flüssigkeit austreten können, die beim Preß-und Verdichtungsvorgang
anfällt und die bei einem nicht siebartigen Band nur seitlich austreten könnte;
mindestens in einem Teilbereich des Umfangs der Trommel 1 außerhalb des unendlichen
Bandes 7 innerhalb des Bereiches. in dem die Abpressung und Verdichtung erfolgt,
also z.B. innerhalb eines Drittels des Bandes, ein System von Preßrollen 6 und 23
angeordnet sind, deren Kräfte senkrecht auf das Band wirken. Diese sollen, wie bei
bekannten Bandpresen, eine zu starke zugbeanspchung des Bandes verhindern und die
BzdkrMte verstarken halten, damit Jeder benötigte Preßdruck ersielbar ist.
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Die weiteren Maßnahmen sind ohne Erklärung aus den Ansprüchen 9 bis
15 ort Icabr. 80 sieht der letzte Anspruch tor, daß die Binrichtung gewisser maßen
vervielfacht wird, dadurch, dl die Platten 3 an ihren dem Band auge
kehrten
Ende so ausgebildet sind, daß mehrere Preßkammern nebeneinander entstehen, wodurch
die Durchgangsleistung der Einrichtung vervielfacht werden kann, Figur 3.
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Die Figur 3 verdeutlicht eine mögliche Ausgestaltung der Enden der
Platten, wie sie im Anspruch 15 beansprucht ist.
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Die Figur 2 stellt eine der in den Ansprüchen 9 bis 11 angegebenen
Möglichkeiten dar: das eine unendlich umlaufende Band durch mehrere unendlich umlaufende
Teilbänder 26, 27 zu ersetzen, nämlich durch zwei. Zweckmäßig wird man die Teilbänder
den Bereichen gleicher Aufgaben wie Apressen oder Trocknung oder auch Einfüllung
zuweisen. Die Briketts, die diese Einrichtung verlassen, die also nach dem Verfahren
der Erfindung entstanden sind, sind sowohl teilweise oder ganz getrocknet als auch
formbeständig, und zwar für die übliche Art des Weitertransportes und der Verwendung.
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Als besondere Vorteile der Wirkung der Einrichtung nach der Erfindung
sind zu nennen: 1. durch Verwendung der bekannten einætelbaren Preßrolle 6 kann
die etwa für den Trocknungsprozeß erwünschte Feuchtigkeit eingestellt werden; 2.
durch die Wahl der Exzentrizität kann die Dichte der Briketts eingestellt werden
(Anspruch 13>; 3. durch Verwendung einer in besonderer Weise profilierten Exzenterscheibe
kann das Gesamtverfahren auf eine optimale Folge der Einzelschritte abgestimmt werden
(Anspruch 14>.
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Es steht nichts im Wege, die Einrichtung zu variieren, z.B. so, daß
zwei Einrichtungen vorgesehen werden, von denen in der ersten nur eingefüllt, abgepreßt
und verdichtet wird, während in der zweiten nur getrocknet wird; oder so, daß drei
EinrieMungen vorgesehen werden, von denen die erste nur den Einfüllprozeß, die zweite
nur den Abpreß- und Verdichtungsprozeß, die dritte nur den Trocknungsprozeß ausführt.
Diese Angaben sollen nur darauf hinweisen, daß es mannigfache Austllhrutsmwlichieiten
fnr das Verfahren gibt, die in dieser Anmeldung nicht ausdrücklich genannt sind,
jedoch unter die Erfindung fallen.