DE19521687A1 - Verfahren zur Verwertung von Trebern, gebrauchten Filtermitteln und kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln als biologisch abbaubare Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Trebern, gebrauchten Filtermitteln und kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln.

Treber sind Reststoffe, die bei der Würzebereitung der Bierherstellung entstehen. Beim Bierbrauprozeß wird geschrotetes Malz (Getreide, das durch Weichen mit Wasser zum Keimen gebracht wird und anschließend durch Trocknen und Rösten in Malz überführt wird) in Wasser dispergiert, wobei durch die malzeigenen Enzyme eine Hydrolyse von Stärke und Eiweiß und anderer Malzinhaltsstoffe erfolgt. Durch Abtrennen (Abläutern) wird eine klare vergärfähige Lösung, die Würze, erhalten. Der wasserunlösliche Rückstand, der beim Abläutern zurückbleibt, wird als Treber bezeichnet.

Treber werden üblicherweise als Viehfutter in der Landwirtschaft verwendet. Aufgrund des Futtermittelüberangebots und der leichten Verderblichkeit, ist die Verwertung als Tierfutter in Zukunft nicht mehr gesichert. In großstädtischen Ballungsräumen ist die Entsorgung von Trebern bereits heute sehr problematisch. Die thermische oder kombinierte mechanisch-thermische Trocknung von Trebern ist sehr energieaufwendig und teuer. Treber, die nicht verwertet werden können, stellen aufgrund der hohen organischen Fracht ein großes Entsorgungsproblem dar.

Gebrauchte Filtermittel fallen als Reststoffe bei der Membranfiltration von Fluiden und als Trägerschichten bei der Anschwemmfiltration überwiegend in der Getränkeindustrie an.

Die eingesetzten Membran- und Trägerschichten sind Spezialpappen mit verschiedenen Ausgangsstoffen wie Cellulose, Zellstoff, Perlite, etc.

Die Schichten bilden ein labyrinthartiges Raumsieb mit zahlreichen Kanälen. Das zu filtrierende Fluid durchfließt die Kanäle relativ langsam und legt dabei einen langen Weg zurück. Dabei werden auf Grund der Siebwirkung und der Adsorptionsfähigkeit der Filtermaterialien die Trubstoffe, Kolloide, Mikroorganismen etc. festgehalten. Die gebrauchten Filtermittel müssen heute überwiegend als Abfall auf Deponien und Müllverbrennungsanlagen entsorgt werden. Ein geringer Teil wird als Kompost verwertet.

Gebrauchte kieselgurhaltige Filterhilfsstoffe sind Reststoffe der Anschwemmfiltration. Eine Membranfiltration ist für bestimmte Fluide nicht geeignet, da der abzufiltrierende Stoff die Membran belegt und verstopft und somit nur eine geringe Filtrationsleistung erreicht wird. Diese Fluide werden mit der sogenannten Anschwemmfiltration filtriert. Haupteinsatzgebiet für die Anschwemmfiltration mit kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln sind die Getränkeindustrie, die chemische Reinigung und die chemische Industrie. Das Filterhilfsmittel wird bei der Anschwemmfiltration an eine Trägerschicht angeschwemmt. Die so entstehende Filterschicht dient zur Filtration des Fluids. Um eine Verblockung des Filters zu verhindern, wird mit der zu filtrierenden Flüssigkeit ständig neuer Filterhilfsmittel an die Filterschicht angeschwemmt. Dies hat zur Folge, daß sich keine geschlossene Oberfläche bilden kann, die zu einer Verblockung des Filters führt.

Die Filterhilfsmittel fallen nach Beendigung der Filtration als Reststoffe an. Üblicherweise wird als Filterhilfsmittel Kieselgur verwendet. Die Kieselgur fällt nach der Filtration als flüssiger bis pastöser Schlamm an.

Anschwemmfilter modernerer Bauart ermöglichen einen Austrag der Kieselgur als stichfeste Masse, die dann als Abfall entsorgt wird.

Eine Aufbereitung der Kieselgurschlämme wird nur vereinzelt durchgeführt, da Transport- und Aufbereitungskosten hoch sind. Die Entsorgung der Kieselgurschlämme als Bodenverbesserer in der Landwirtschaft hat sich auf Grund der Geruchsbelästigung durch die Zersetzung der organischen Belastung des Schlammes als problematisch erwiesen.

Die Verwertung von Trebern, gebrauchten Filtermitteln und kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln ist immer schwieriger, so daß diese Reststoffe in Zukunft mehr und mehr auf Deponien oder Müllverbrennungsanlagen entsorgt werden müssen. Diese Art der Entsorgung ist sowohl aus ökologischen als auch ökonomischen Gründen nicht erstrebenswert und sollte daher vermieden werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu finden, mit dem Treber, gebrauchte Filtermittel und kieselgurhaltige Filterhilfsmittel als biologisch abbaubare Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel verwertet werden und somit nicht mehr als Abfall entsorgt werden müssen.

Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Besonders vorteilhaft an dem Verfahren ist, daß die Treber als auch der überwiegende Teil der Filtermittel und kieselgurhaltigen Filterhilfsmittel aus der Lebensmittelindustrie als schadstofffreie natürliche Reststoffe anfallen und somit ohne Einschränkung als Ausgangsstoffe für biologisch abbaubare Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel verwendet werden können.

Die unter Verwendung von Trebern hergestellten biologisch abbaubaren Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel können nach Gebrauch als Futtermittel, als Brennstoff oder nach Verrottung als Kompost verwertet werden.

Die unter Verwendung von Filtermitteln oder kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln hergestellten biologisch abbaubaren Packstoffe, Packmitteln oder Packhilfsmittel können nach ihrem Gebrauch als Kompost oder Dünger verwertet werden. Diese Verwertungsmöglichkeiten sind vor allem für Exportverpackungen von großem Interesse.

Die biologisch abbaubaren Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel können beispielsweise aus Trebern, Filtermitteln oder kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln, aus der Kombination dieser Reststoffe oder unter Verwendung weiterer Zusatzstoffe hergestellt werden.

Zusatzstoffe können beispielsweise sein: Getreidestroh, Flachsstroh, Hanfstroh, Miscanthusgras, C₄-Pflanzen, Zuckerrübenschnitzel, Holzspäne und -schliff, Jute-, Sisal- und Kokosfaser, Sonnenblumen-, Leinsamen-, Rübsen-, Senf, Soja-, Baumwollsaat- und Rapsschrot, entölte Sonnenblumenkerne, entölter Leinsamen-, Erdnuß-, Palmkern, Rübsen-, Senf-, Soja-, Baumwollsaat-, und Rapsschrot, Schalen der Sonnenblumenkerne, Zitrus- und Obsttrester, Abfall- und Reststoffe der Obst- und Gemüsekonservenherstellung, wie Obstschalen, kerne und -stengel, Gemüseschalen, -blätter, -stengel, -wurzeln und -hülsen, Getreide- und Reisspelzen, Kakaoschalen sowie Abfall- und Reststoffe der Kaffee- Kaffeeersatz, Malzkaffee- und Teeverarbeitung.

Die Festigkeit dieser Packstoffe, Packmittel oder Packhilfsstoffe kann zum einen aus dem Eiweiß-, Zellulose- und Hemizellulosegehalt der Treber, Filterstoffe und Filterhilfsstoffe resultieren, zum andern durch die Verwendung von Klebern und Bindemitteln.

Als Klebe- und Bindemittel können beispielsweise folgende Stoffe verwendet werden: Celluloseether, Wasserglas, Stärke-, Dextrin-, Casein- und Caseinatkleber, Ligninsulfonate (Salze der Ligninsulfonsäure), Glutin, Gelatine, Alginate, Schellack, Traganth, Gummiarabicum, Agar-Agar, Balsam, natürliche Harze, Bitumen und Wachse, Knochen-, Haut- und Fischleim sowie Blut-Albumate.

Die Herstellung biologisch abbaubarer Packstoffe, Packmittel oder Packhilfsmittel kann beispielsweise durch Extrusionsverfahren, thermische Verfahren oder Preßverfahren bzw. Kombinationen dieser Verfahren und Spritzguß- und Spritzpressverfahren erfolgen. Die Temperatur und der Druck bei diesen Verfahren liegen etwa zwischen 30 und 200°C und zwischen 50 und 1000 bar. Optimale Parameter liegen beispielsweise bei 60-130°C und bei 2503-350 bar.

Bei der Herstellung der abbaubaren Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel werden die Treber, Filtermittel und kieselgurhaltigen Filterhilfsmittel und Zusatzstoffe zerkleinert und unter Zugabe von Klebe- und Bindemitteln bzw. -stoffen zu einer pulverigen bis breiigen Masse vermengt.

Die Zerkleinerung erfolgt vorzugsweise mittels einer Schneidmühle oder Schlagmühle. Die so zerkleinerten Stoffe sollten eine Größe von 2 bis 20 mm haben. Der Wassergehalt des Stoffgemisches soll 20% nicht übersteigen. Entsprechend dem massenanteiligen Einsatz der Stoffe müssen die Treber, Filterstoffe, kieselgurhaltigen Filterhilfsstoffe und Zusatzstoffe entwässert und getrocknet werden. Die Entwässerung und nachfolgende Trocknung kann beispielsweise mit Schneckenpressen, Extrudern oder Hubkolbenpressen erfolgen bzw. durch Röhren- und Trommeltrockner, Hordentrockner und Bandtrockner erfolgen.

Die pulverförmige bis breiige Masse kann direkt zu Packstoff, Packmittel oder Packhilfsmittel verarbeitet werden oder zu Granulat pelletiert werden, das gelagert und zu einem späteren Zeitpunkt verarbeitet werden kann.

Die pulverförmige bis breiige Masse oder das Granulat wird beispielsweise auf 70°C erhitzt und über Extruder in temperierte Formteile transportiert und vorgepreßt. Der eigentliche Druckaufbau und die Formgebung im Preßwerkzeug erfolgt über Formpressen bei Drücken von beispielsweise 250 bis 350 bar.

Die Verarbeitung der pulverförmigen bis breiigen Masse mittels Extruder bewirkt ein denaturieren und aufquellen des Rohstoffes. Die aufgequollene Masse kann direkt in Formen gespritzt werden und aushärten. Das Aufquellen bewirkt eine Verringerung der Dichte der Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel Die biologisch abbaubaren Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel können beispielsweise als Platten, Formteile, Behälter oder Chips bzw. Verpackungs­ "Popcorn" hergestellt werden.

Die Platten können beispielsweise als Zwischenlagen verwendet werden. Die Behälter können beispielsweise als Verpackungsschalen für Obst und Gemüse oder als Blumentöpfe verwendet werden. Die Formteile können beispielsweise als Verpackungsauflager- und -halterungen für Maschinenteile verwendet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verwertung von Trebern, Filtermitteln und kieselgurhaltigen Filterhilfsmitteln als biologisch abbaubare Packstoffe, Packmittel und Packhilfsmittel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Treber oder Filterhilfsmittel oder kieselgurhaltige Filterhilfsmittel oder in Kombination oder mit anderen Substanzen eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von biologisch abbaubaren Packstoffe, Packmitteln und Packhilfsmitteln Extrusionsverfahren, thermische Verfahren oder Preßverfahren oder kombinierte Verfahren und Spritzguß- und Spritzpressverfahren angewendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit der Packstoffe, Packmittel oder Packhilfmittel durch die Klebkraft der in den Trebern, Filtermitteln oder kieselgurhaltigen Filterhilfsstoffen enthaltenen Eiweiße, Zucker und Stärke hervorgerufen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Substanzen auch Kleber oder Bindemittel zur Erhöhung der Festigkeit sein können.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Substanzen, z. B. Getreidestroh, Flachsstroh, Hanfstroh, Miscanthusgras, C₄- Pflanzen, Zuckerrübenschnitzel, Holzspäne und -schliff, Jute-, Sisal- und Kokosfaser, Sonnenblumen-, Leinsamen-, Rübsen-, Senf, Soja-, Baumwollsaat- und Rapsschrot, entölte Sonnenblumenkerne, entölter Leinsamen-, Erdnuß-, Palmkern-, Rübsen-, Senf-, Soja-, Baumwollsaat-, und Rapsschrot, Schalen der Sonnenblumenkerne, Zitrus- und Obsttrester, Abfall- und Reststoffe der Obst- und Gemüsekonservenherstellung, wie Obstschalen, kerne und -stengel, Gemüseschalen, -blätter, -stengel, -wurzeln und -hülsen, Getreide- und Reisspelzen, Kakaoschalen sowie Abfall- und Reststoffe der Kaffee­ ersatz, Malzkaffee- und Teeverarbeitung sein können.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Verfahren die Temperaturen zwischen 30 und 300°C und die Drücke zwischen 50 und 1000 bar liegen können.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Klebe- und Bindemittel z. B. Celluloseether, Wasserglas, Stärke-, Dextrin-, Casein- und Caseinatkleber, Ligninsulfonate/Salze der Ligninsulfonsäure) Glutin, Gelatine, Alginate, Schellack, Traganth, Gummiarabicum, Agar-Agar, Balsam, natürliche Harze, Bitumen und Wachse, Knochen- Haut- und Fischleim und Blut-Albumate sein können.