DE202008006843U1 - Device for stock preparation for a biogas plant - Google Patents

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Abstract

Prallmühle mit einem Gehäuse und einem ein Biomasse-Mahlgut als Ausgangssubstrat aufnehmenden Siebkorb, in dem rotierende Mahl-/Zerkleinerungswerkzeuge, fixiert in einem Rotor mit variabler Drehzahl zur Konditionierung des Ausgangssubstrates zu einem Produktsubstrat, insbesondere zur mechanischen Aufbereitung, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Siebkorb (112) mit einem Einfüllschacht (110) angeordnet ist, der eine Mahlkammer (108) mit einem das Ausgangssubstrat (1)(Biomassenrezeptur), zwangskonditionierenden Mahlkreis (114) ausbildet, wobei das Produktsubstrat (1') nur durch Passieren des Siebkorbes (112) die Mahlkammer (108) verlässt und der Mahlkammer (108) während der Zwangskonditionierung von innen oder innen und außen Prozessflüssigkeit (2) zuführbar ist.Impact mill with a housing and receiving a biomass furnish as a starting substrate Sieve basket, fixed in the rotating grinding / crushing tools in a variable speed rotor for conditioning the starting substrate to a product substrate, in particular for mechanical treatment, are arranged, characterized in that a closed Strainer basket (112) with a funnel (110) having a milling chamber (108) with a starting substrate (1) (biomass formulation), force-conditioning grinding circle (114) formed, wherein the product substrate (1 ') only by passing the Siebkorbes (112) leaves the grinding chamber (108) and the grinding chamber (108) while Forced conditioning from inside or inside and outside process fluid (2) can be fed.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stoffaufbereitung für eine Biogasanlage. In diesem Zusammenhang wird ein Verfahren zur Stoffaufbereitung für eine Biogasanlage und die Verwendung der Vorrichtung beschrieben.The The invention relates to a device for stock preparation for a biogas plant. In this context, a process for stock preparation for one Biogas plant and the use of the device described.

Biogas oder auch Faulgas ist ein Gasgemisch aus überwiegend Methan (ca. 50–70%) und Kohlendioxyd (ca. 30–50%) mit geringen Anteilen von Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Ammoniak und Kohlenmonoxid. Es entsteht bei biologischen Abbauprozessen unter Sauerstoffabschluss. Als hochwertiger und CO2-neutraler Energieträger kann es als ökologisch und ökonomisch sinnvoller Energielieferant genutzt werden.Biogas or digester gas is a gas mixture of mainly methane (about 50-70%) and carbon dioxide (about 30-50%) with small amounts of hydrogen sulfide, nitrogen, hydrogen, ammonia and carbon monoxide. It is produced during biodegradation processes under exclusion of oxygen. As a high-quality and CO 2 -neutral energy source, it can be used as an ecologically and economically sensible source of energy.

Bekannt ist, als zentrales Bauelement einer Biogasanlage Fermenter einzusetzen. In diesen wird kontinuierlich Biomasse, das Gärsubstrat, eingebracht, welche zuvor gelagert und vorbehandelt wurde.Known is to use a fermenter as the central component of a biogas plant. In these biomass, the fermentation substrate is introduced continuously, which previously stored and pretreated.

Unter Sauerstoffabschluss wird das Substrat mit Hilfe von verschiedenen Bakterienstämmen in einem mehrstufigen anaeroben Abbauprozess zu Biogas und Reststoffen umgewandelt. Das Biogas kann nun abgeführt, aufgereinigt und zu Energie z. B. im Verbrennungsmotor umgewandelt werden. Die Reststoffe müssen aus dem Fermenter ausgetragen werden und dienen aufgrund ihrer für die Landwirtschaft hochwertigen Anorganik meist als Düngemittel.Under Oxygen termination becomes the substrate with the help of various bacterial strains in a multi-stage anaerobic degradation process to biogas and residues transformed. The biogas can now be removed, purified and converted to energy z. B. be converted in the internal combustion engine. The residues must be out be discharged to the fermenter and serve because of their high quality for agriculture Inorganics mostly as fertilizer.

Ein weiteres grundlegendes Unterscheidungsmerkmal ist, in welchem Temperaturbereich der Vergärungsprozeß gehalten wird. Hier unterscheidet man in – Psychrophiles Temperaturniveau-, das heißt bei Umgebungstemperatur oder darunter und – Mesophiles Temperaturniveau-, das heißt bei Temperaturen zwischen 30°C–40°C sowie in – Thermophiles Temperaturniveau, das heißt bei Temperaturen oberhalb 50°C – maximal 57°C.One Another basic differentiator is in what temperature range the Fermentation process held becomes. Here one differentiates in - Psychrophilic temperature level, that is called at ambient temperature or below and - mesophilic temperature level, this means at temperatures between 30 ° C-40 ° C and in - Thermophiles Temperature level, that is at temperatures above 50 ° C - maximum 57 ° C.

Durch die biologische Aktivitätssteigerung bei einhergehender Temperatursteigerung sind psychrophil gefahrene Fermenter nicht sinnvoll. In den meisten Biogasanlagen erfolgt der anaerobe Abbau heute im mesophilen Bereich, nur bei Einsatz von fetthaltigen Substraten wird der thermophile Bereich gewählt. Die derzeitig am häufigsten betriebene Biogasanlage ist eine Nassvergärung, um herkömmliche Pump- und Mischaggregate zu nutzen, welche kontinuierlich und im mesophilen Bereich gefahren wird.By the biological increase in activity Accompanying temperature increase are psychrophilic driven fermenters not useful. Most biogas plants are anaerobic Degradation today in the mesophilic range, only when using fatty Substrates the thermophilic range is selected. The most common at the moment operated biogas plant is a wet fermentation to conventional pumping and to use mixing aggregates which are continuous and mesophilic Area is driven.

Der Hauptrohstoff in deutschen Biogasanlagen ist in der Regel neben Gülle der Silomais. Weitere Rohstoffe sind verschiedene Getreide, Ganzpflanzensilagen, Grassilagen, Ölsaaten, Ackerfutterpflanzen, Festmist und andere Reststoffe aus der Rinder- und Schweinezucht, Geflügelkot, aber auch Ernterückstände wie Rübenblätter, Kartoffelkraut, Gemüsepflanzen und Kohlreste. Die verschiedenen Substrate unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Gaspotentiale, so dass derzeitig überwiegend NaWaRo's mit hohen Energieinhalten zur Biogasproduktion genutzt werden. Allgemein können alle biologischen Rohstoffe mit einer für die Methan bildenden Bakterien genügend abbaubarer Organik zu Biogas vergoren werden.Of the Main raw material in German biogas plants is usually beside Manure of the Silage maize. Other raw materials are various cereals, whole plant silage, Grass silage, oilseeds, Field crops, solid manure and other residues from the cattle and Pig breeding, poultry manure, but also crop residues like Beet leaves, potato herb, vegetables and charcoal leftovers. However, the different substrates differ in terms of their gas potentials, so that currently predominantly NaWaRo's with high Energy content used for biogas production. In general, everyone can biological raw materials with a methane-forming bacteria enough degradable organics are fermented to biogas.

Die Biogastechnik ist derzeit starken Entwicklungsprozessen unterworfen. Es wird versucht, die Prozessstabilität der Anlagen zu verbessern, um den Wirkungsgrad des anaeroben Abbaus zu steigern und gleichzeitig die verfügbare Energie der eingesetzten Stoffe stärker zu nutzen. Insbesondere unter dem Druck der dramatisch gestiegenen Preise für Rohstoffe bei häufig unzureichender Nutzung der thermischen Energie der Gasanlagen ist eine signifikante Steigerung der Effizienz im Fokus der Betreiber.The Biogas technology is currently subject to strong development processes. An attempt is made to improve the process stability of the plants, to increase the efficiency of anaerobic degradation and at the same time the available To make greater use of the energy of the substances used. Especially under pressure from the dramatically increased prices for commodities at frequent insufficient use of the thermal energy of the gas systems a significant increase in efficiency in the focus of the operators.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für eine mit Biomasse durchzuführende Vorbehandlungsmethode eine Vorrichtung zum mechanischen Aufschluss der Biomasse zu entwickeln, so dass in einem mit dieser Vorbehandlungsmethode durchgeführten Verfahren ein schnellerer anaerober Abbauprozess und erhöhter Gasertrag erzielbar ist.The Object of the present invention is for a with Biomass to be performed pre-treatment method to develop a device for mechanical digestion of the biomass, so that in a process carried out with this pretreatment method a faster anaerobic digestion process and increased gas yield can be achieved.

Unter mechanischem Aufschluss versteht man die Zerkleinerung von Substanzen, indem durch Energieeintrag die Größe, Form und Struktur des Aufgabegutes hin zu kleineren Partikelgrößen verändert wird. Dies führt zu verbesserten Prozessparametern oder macht bestimmte verfahrenstechnische Schritte erst möglich. Dabei müssen Haftkräfte wie elektrostatische Kräfte, Kapillarkräfte, Festkörperbrücken und sogar Intermolekularkräfte bzw. Van-der-Waals-Kräfte im molekularen Bereich überwunden werden. Man überwindet diese Haftkräfte und erreicht die gewünschten Zerkleinerungseffekte durch Prall-, Reib-, und Schneid- oder Scherbeanspruchung der zu zerkleinernden Substanz.Under mechanical digestion is understood to mean the comminution of substances, by energy input the size, shape and structure of the feed is changed to smaller particle sizes. this leads to to improved process parameters or makes certain procedural steps only possible. It must adhesive forces like electrostatic forces, capillary forces, Solid-state bridges and even intermolecular forces or van der Waals forces in the molecular Area overcome become. Man overcomes these adhesive forces and reaches the desired Crushing effects due to impact, friction, and cutting or shearing stress the substance to be crushed.

In dem Verfahren wird Biomasse konditioniert, insbesondere mechanisch aufbereitet, wobei Biomasse-Mahlgut eingesetzt wird. Im Verfahren wird das Biomasse-Mahlgut als Ausgangs substrat zu einem Produktsubstrat umkonditioniert, so dass es in einem Fermenter einer Biogasanlage zur Erzeugung einer erhöhten Biogasmenge einsetzbar ist.In The process biomass is conditioned, especially mechanically prepared using biomass regrind. In the procedure will the biomass regrind as a starting substrate to a product substrate reconditioned, leaving it in a fermenter of a biogas plant to generate an increased Biogas quantity can be used.

Dem Ausgangssubstrat (Biomasse-Mahlgut) wird während der mechanischen Aufbereitung eine Prozessflüssigkeit zugeführt, die in Abhängigkeit von der Art der Biomasse nur den mechanischen oder den mechanischen und einen biochemischen Konditionierungsprozess fördert, wodurch ein Produktsubstrat entsteht, welches während des nachfolgenden Fermentierungsprozesses, bei vergleichbarer Ausgangssubstratmenge, die Erzeugung einer erhöhten Biogasmenge erlaubt und gleichzeitig die Erzeugung von Biogas beschleunigt.During the mechanical treatment, a process liquid is supplied to the starting substrate (biomass regrind) which, depending on the type of biomass, promotes only the mechanical or the mechanical and a biochemical conditioning process, whereby a product sub strat formed during the subsequent fermentation process, with a comparable amount of starting substrate, allows the generation of an increased amount of biogas and simultaneously accelerates the production of biogas.

Die Prozessflüssigkeit enthält biochemisch wirkende Inhaltsstoffe, wie Impfstoffe in Form von anaeroben Bakterienstämmen und/oder in Form von biochemisch als Katalysatoren wirkende Enzyme.The process liquid contains biochemical ingredients, such as anaerobic vaccines bacterial strains and / or in the form of biochemically acting as catalysts enzymes.

Dabei kommt als Additiv ein Rezirkulat aus einem Fermentierungsprozess zum Einsatz, das bereits anaerobe Bakterienstämme und/oder Enzyme enthält.there comes as an additive a recirculate from a fermentation process used, which already contains anaerobic bacterial strains and / or enzymes.

Mit dem Biomasse-Mahlgut als Ausgangssubstrat wird durch mechanische Aufbereitung und Zuführung von Prozessflüssigkeit eine Zwangs-Nass-Vermahlung durchgeführt.With The biomass regrind as a starting substrate is by mechanical Preparation and feeding of process fluid performed a forced wet grinding.

Das zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörende Verfahren besteht im Wesentlichen aus einer Kombination von Impfung und gleichzeitiger (synchron) mechanischer Aufbereitung des Mahlgutes. Das Verfahren wird als „IMPF–PRALL– SYNCHRON-STOFF-AUFBEREITUNGS–VERFAHREN" bezeichnet.The belonging to the inventive device method consists essentially of a combination of vaccination and simultaneous (synchronous) mechanical preparation of the material to be ground. The process is referred to as "IMPF-PRALINE SYNCHRONOUS SUBSTITUTE PROCESSING".

Die Aufgabe, eine Vorrichtung zur speziellen mechanischen Konditionierung der Biomasse anzugeben, wird nach Anspruch 1 durch eine spezielle Hammermühlentype für eine Zwangs-Nass-Vermahlung, die so genannte „IMPF–PRALL–MÜHLE" kurz „IMPRA–Mühle" gelöst. Die „IMPRA–Mühle" arbeitet nach dem Prinzip einer Prallmühle, weist jedoch Merkmale auf, die sich von den herkömmlichen Prallmühlen wesentlich unterscheiden.The Task, a device for special mechanical conditioning indicate the biomass, according to claim 1 by a special hammer mill type for one Forced wet grinding, the so-called "IMPF-PRAL-MILL" in short "IMPRA-Mühle" solved. The "IMPRA mill" works after the Principle of an impact mill, However, has features that are essential from the conventional impact mills differ.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert. In diesem Zusammenhang wird in den nachfolgenden Tabellen, Diagrammen und Formeln das zugehörige Verfahren näher erläutert.The invention will be described below with reference to 1 and 2 explained in more detail. In this context, the associated method is explained in more detail in the following tables, diagrams and formulas.

Die Figuren zeigen:The Figures show:

1 eine Prallmühle [„IMPRA–Mühle"] in einer schematischen Darstellung und 1 an impact mill ["IMPRA mill"] in a schematic representation and

2 ein Siebteil eines Siebkorbes. 2 a screening part of a screen basket.

1 zeigt die Prallmühle 100, die zur Ausführung des Verfahrens eingesetzt wird, anhand derer auch das Verfahren näher beschrieben wird. 1 shows the impact mill 100 , which is used to carry out the method, on the basis of which the method is described in more detail.

Ein in einem Gehäuse 102 drehender Rotor 104, von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben, trägt als Mahlwerkzeuge 106 im Rotor 104 pendelnd aufgehängte Hämmer bzw. Schläger. Durch die entstehende Fliehkraft bei entsprechender Drehzahl sind diese im Betrieb radial nach außen gerichtet, können aber bei schwer- oder nicht mahlbarem Gut 1 durch die pendelnde Aufhängung 124 ausweichen, was einen Überlastschutz darstellt.One in a housing 102 rotating rotor 104 , driven by a motor (not shown), carries as grinding tools 106 in the rotor 104 swinging hanging hammers or rackets. Due to the resulting centrifugal force at the appropriate speed these are directed radially outward in operation, but can be difficult or not grindable Good 1 through the pendulous suspension 124 Dodge, which is an overload protection.

Das Mahlgut 1 wird tangential über einen Schacht 110 in die Mahlkammer 108 gegeben und durch die Prallbeanspruchung an den Hämmern 106 und Lochkanten des Siebrostes 112 (oder Siebes) zerkleinert. Das zerkleinerte Produkt wird durch das um den Mahlkreis 114 – erster Kreis – angebrachte Siebrost 112 ausgetragen, wobei die Siebart, die Lochgröße und Form oder auch Siebweite des Siebrostes 112 die Feinheit des Endproduktes nachhaltig bestimmt.The regrind 1 becomes tangential over a shaft 110 into the grinding chamber 108 given and by the impact stress on the hammers 106 and hole edges of the sieve grate 112 (or sieves) crushed. The minced product will pass through the grinding circle 114 - first circle - attached grate 112 discharged, whereby the Siebart, the hole size and form or also Siebweite of the Siebrostes 112 the fineness of the final product determined sustainable.

Das Mahlgut 1 kann nicht über einen Bypass die Mahlkammer 108 verlassen, das zerkleinerte Mahlgut 1' muss durch die eingesetzten Siebroste oder Siebe 112 austreten.The regrind 1 can not bypass the grinding chamber 108 leave the crushed regrind 1' must through the sieves or sieves used 112 escape.

Des Weiteren wirken sich Umfangsgeschwindigkeit, Anzahl und Breite der Hämmer 106, sowie die Durchsatzmenge auf die Feinheit des Produktes aus.Furthermore, peripheral speed, number and width of the hammers affect 106 , as well as the flow rate on the fineness of the product.

Die IMPRA-Mühle 100 ist einzigartig, weil in den durch einen Siebkorb 112 geschlossenen Schlägerkreis oder auch Mahlkreis 114 genannt, Flüssigkeit 2 kontinuierlich durch Düsen in einen ersten Bereich 118 (nicht näher dargestellt) mit Wirkrichtung auf das einfallende Mahlgut 1, 1' eingebracht wird.The IMPRA mill 100 is unique because in through a sieve basket 112 closed club circle or grinding circle 114 called, liquid 2 continuously through nozzles in a first area 118 (not shown in detail) with direction of action on the incoming regrind 1 . 1' is introduced.

Gleichzeitig sind weitere Düsen in einem zweiten Kreis in einem zweiten Bereich 120 (nicht näher dargestellt) zur Flüssigkeitszugabe auf der rückwärtigen Seite der Siebe außerhalb des Mahlkreises 114 mit Wirkrichtung auf den Siebkorb 112 angebracht.At the same time, further nozzles in a second circle are in a second area 120 (not shown) for adding liquid on the back side of the screens outside the grinding circle 114 with direction of action on the sieve basket 112 appropriate.

Alle Düsen im gesamten oder zumindest teilweisen ersten und/oder zweiten Bereich 118, 120 können zur Zugabe von Prozessflüssigkeit 2 oder auch zur Zugabe von in der Regel Klarwasser oder einer Reinigungs-Flüssigkeit für Reinigungszwecke der Mühle 100 bei stehender und/oder laufender Maschine benutzt werden.All nozzles in the entire or at least partially first and / or second area 118 . 120 can for adding process fluid 2 or also for the addition of, as a rule, clear water or a cleaning liquid for cleaning purposes of the mill 100 be used with stationary and / or running machine.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Mahlgut 1 bei gleichzeitiger dosierter Zugabe einer Flüssigkeit 2 zerkleinert und dabei entsprechend der Inhaltsstoffe der Flüssigkeit geimpft wird. Das Mahlgut 1 kann nicht über einen Bypass oder dergleichen den Mahlkreis 114 verlassen, solange nicht die den eingesetzten Sieben 112 entsprechende Feinheit des Mahlgutes 1' erreicht ist.The process is characterized in that the regrind 1 with simultaneous metered addition of a liquid 2 crushed while being vaccinated according to the ingredients of the liquid. The regrind 1 can not have a bypass or the like the grinding circle 114 leave, as long as not the seven used 112 appropriate fineness of the ground material 1' is reached.

Als Mahlgut 1 – Ausgangssubstrat – kommen alle bisher in Biogasanlagen bekannten Energieträger in Frage, insbesondere Getreide, Maissilage, Grassilagen, Roggen-Ganzpflanzensilage (GPS), Mist von Rindern, Hühnern, Schweinen, Gülle von Schweinen und Rindern, Gemüse, Obst, Fleisch und Schlachtabfälle, organische Fette, Ölfrüchte etc.As regrind 1 - Starting substrate - come all previously known in biogas plants Energieträ cereals, maize silage, grass silage, rye whole plant silage (GPS), manure from cattle, chickens, pigs, manure from pigs and cattle, vegetables, fruit, meat and offal, organic fats, oil crops, etc.

Folgende Verfahrensparameter sind beim Betrieb der Prallmühle 100 zu beachten. Zum Einsatz kommen Prozessflüssigkeiten 2, die bei Vorhandensein von darin gelösten Bestandteilen auch als Impf-Flüssigkeiten bezeichnet werden.The following process parameters are during operation of the impact mill 100 to be observed. Process fluids are used 2 , which are also referred to as vaccine fluids in the presence of components dissolved therein.

Als „Impfstoffe" in der eingesetzten Prozessflüssigkeit 2 kommen anaerobe Bakterienstämme und/oder Enzyme zum Einsatz, die entweder in einer Prozessflüssigkeit eines anderen Prozesses bereits enthalten sind und einfach aus diesem Prozessen entnommen und eingesetzt werden oder die der jeweiligen Prozessflüssigkeit 2 bewusst als Additive zudosiert werden.As "vaccines" in the process fluid used 2 Anaerobic bacterial strains and / or enzymes are used which are either already contained in a process fluid of another process and are simply removed and used from these processes or those of the respective process fluid 2 be deliberately added as additives.

Die Bandbreite der einsetzbaren Prozess-Flüssigkeit als „Impf-Flüssigkeit" geht von klarem Wasser zur Unterstützung der mechanischen Konditionierung oder zur Unterstützung der mechanischen und biochemischen Konditionierung über Wasser mit „Impfstoffen" als Additiv bis hin zu einer Prozessflüssigkeit 2, welches bereits Impfstoffe aufweist und als Rezirkulat mit einem Trockensubstanzgehalt (TS) von bis zu 10% aus einem anderen Prozess entnommen wird.The range of process liquid used as a "seed liquid" ranges from clear water to support mechanical conditioning or to support mechanical and biochemical conditioning over water with "vaccines" as an additive to a process fluid 2 , which already has vaccines and is withdrawn as recirculate with a dry matter content (TS) of up to 10% from another process.

Als Temperaturbereich der Impf- Flüssigkeit 2 wird ein Temperaturbereich von +5 bis +70°C angesehen.As the temperature range of the vaccine fluid 2 a temperature range of +5 to + 70 ° C is considered.

Das Verhältnis der Menge Mahlgut zur Proszess-Flüssigkeitszugabe (Impf-Flüssigkeit) 2 in den Mahlkreis 114 ist variabel und wird bevorzugt je nach Mahlgut in einem Bereich von 60:40 [TS (nicht absolut, es ist bereits Flüssigkeit vorhanden und wird berücksichtigt): Flüssigkeit] als größte TS-Konzentration bis hin zu 10:90 [TS: Flüssigkeit] als geringste TS-Konzentration gefahren.The ratio of the amount of regrind to proscess fluid addition (seed liquid) 2 in the grinding circle 114 is variable and is preferred depending on the millbase in a range of 60:40 [TS (not absolute, it is already liquid and is considered): liquid] as the largest TS concentration up to 10:90 [TS: liquid] than lowest TS concentration.

Bei dem Verhältnis Trockensubstanz zu Prozess-Flüssigkeitszugabe (Impf-Flüssigkeit) wird der Trockensubstanzgehalt der Impfflüssigkeit entsprechend berücksichtigt.at the relationship Dry substance to process liquid addition (Vaccination liquid) the dry matter content of the seeding liquid is taken into account accordingly.

Resultierende Effekte und Vorteile für den Gesamtprozess in Biogasanlagen sind:
Erstens: Homogenisierung der Partikelgröße der Trockensubstanz für ein besseres Fließverhalten der Maischen, das heißt die Pumpfähigkeit steigt bei gleichzeitig sinkenden Pumpendrücken. Rohwaren abhängig wurde die Durchsatzleistung von Pumpen um bis zu 80% erhöht bzw. proportional der Energieverbrauch gesenkt. Gleichzeitig wird der Verschleiß der eingesetzten Geräte und Rohrleitungen um bis zu 30% verringert.
Resulting effects and advantages for the overall process in biogas plants are:
First: homogenization of the particle size of the dry substance for a better flow behavior of the mash, ie the pumpability increases with simultaneously decreasing pump pressures. Depending on raw materials, the throughput capacity of pumps has been increased by up to 80% or the energy consumption has been reduced proportionately. At the same time, wear of the equipment and piping used is reduced by up to 30%.

Zweitens: Erzeugung besonders vieler kleiner Partikel. Damit ist eine höhere Benetzungsfähigkeit der Substrate gegeben, wodurch Schwimmschichten im Fermenter verringert oder abgebaut werden. Es müssen deshalb vorhandene Rührwerke in den Fermentern weniger (nur noch zeitweilig) betrieben werden und/oder benötigen geringere Antriebsleistungen, insgesamt mit einer Energieersparnis von bis zu 60% insgesamt.Secondly: Generation of many small particles. This is a higher wetting ability given the substrates, which reduces floating layers in the fermenter or dismantled. To have to therefore existing agitators in the fermenters are operated less (only temporarily) and / or need lower drive power, overall with energy savings up to 60% in total.

Drittens: Erzeugung einer größeren spezifischen Oberfläche zu einem optimalen Zeitpunkt bei optimaler Temperatur, um einen effektiveren biochemischen Stoffwechsel der Mikroorganismen zu ermöglichen. Die biologische Aktivität wird somit beschleunigt, was eine unmittelbare Gasproduktion bedeutet. Es wurde Rohwaren abhängig bis zu 38% Differenz der Gasproduktion bereits am ersten Tag zu Gunsten der aufgeschlossenen gegenüber den nicht gemahlenen und geimpften Biomassen ermittelt. Entsprechend resultieren geringere Ver weilzeiten und die Faulraumbelastung kann deutlich erhöht werden. Proportional resultieren geringere Fermentervolumen bei gleicher Leistung.Third: Generating a larger specific surface at an optimal time at optimum temperature, around one to enable more effective biochemical metabolism of microorganisms. The biological activity is thus accelerated, which means an immediate gas production. It became dependent on raw materials Up to 38% difference in gas production already on the first day in favor the open-minded opposite unmilled and vaccinated biomass. Corresponding This results in lower residence times and can be a burden on the foul space clearly increased become. Proportionally, lower fermenter volumes result same power.

Viertens: Erhöhung des Aufschlussgrades zu Gunsten einer Desintegration der Rohstoffe bis hin zur zellulären oder auch molekularen Ebene, wodurch zum einen die im Zellwasser gelösten Stoffe sofort für die Mikroorganismen zugänglich sind, zum anderen die Molekülstruktur dahin gehend zerstört wird, dass einzelne Bruchstücke in Lösung gehen können und somit auch für die Anaerobier angreifbar werden. Es wird neben dem erwähnten Sekundäreffekt als Primäreffekt ein absoluter Gasmehrertrag, das heißt Rohwaren abhängige Gasausbeute, von bis zu 10% (in Ausnahmefällen 12%) erreicht.Fourth: increase the degree of digestion in favor of a disintegration of raw materials to the cellular or at the molecular level, whereby on the one hand the cell water dissolved Fabrics immediately for the microorganisms accessible are, on the other hand, the molecular structure destroyed, that individual fragments in solution can go and therefore also for the anaerobes become vulnerable. It is next to the mentioned secondary effect as a primary effect an absolute gas yield, ie raw material-dependent gas yield, up to 10% (in exceptional cases 12%).

Im folgenden Teil werden die angewandten Versuche beziehungsweise Untersuchungsmethoden in ihrer Theorie, Systematik und Zielsetzung dargestellt.in the the following part will be the applied tests or investigation methods presented in their theory, systematics and objectives.

Des Weiteren werden Materialien, Apparaturen und Nachweis-Messeinrichtungen beschrieben.Of Other materials, equipment and detection equipment described.

Es wird aufgezeigt, welche Ergebnisse mit den Untersuchungen erlangt werden konnten und welche Aussagen damit gemacht werden können beziehungsweise in welcher Art und Weise die einzelnen Untersuchungen miteinander in Verbindung stehen.It is shown what results obtained with the investigations could be and which statements can be made with it in what way the individual examinations with each other keep in touch.

Im Anschluss werden die praktische Vorgehensweisen und die Ergebnisse der Versuche aufgezeigt.in the Connection will be the practical procedures and the results the experiments shown.

Es wird detailliert auf die eingesetzten Zerkleinerungsmaschinen eingegangen. Die „IMPRA-Mühle" (Hammermühle), welche hauptsächlich für die mechanischen Zerkleinerungsversuche eingesetzt wurde, und auch die zu Vergleichszwecken bei der Partikelgrößen- und Viskositätsuntersuchungen herangezogene Grubermühle werden beschrieben.It is detailed on the used Zer smaller machines received. The "IMPRA mill" (hammer mill), which was mainly used for the mechanical crushing experiments, and also the Gruber mill used for comparative purposes in the particle size and viscosity studies are described.

Die in allen Vermahlungsversuchen genutzte „IMPRA–Mühle" der Baureihe NDK 4 hat eine Prallzone 108 im oberen Bereich der Mahlkammer mit innen liegendem Rotor 104 und einem über eine Antriebswelle verbundenen Elektromotor, in diesem Falle einem 75 KW Drehstrommotor (nicht dargestellt).The "IMPRA mill" of the NDK series used in all grinding trials 4 has a baffle zone 108 in the upper part of the grinding chamber with internal rotor 104 and an electric motor connected via a drive shaft, in this case a 75 KW three-phase motor (not shown).

Die Mahlkammer 108 hat einen Durchmesser von 680 mm und eine Tiefe von ca. 400 mm.The grinding chamber 108 has a diameter of 680 mm and a depth of about 400 mm.

In ihr läuft der Rotorblock, an dem symmetrisch an 6 Achsen jeweils 12 freischwingende Schläger 106 aufgehängt sind, die sich im Betrieb durch die Rotationsgeschwindigkeit senkrecht nach außen stellen.In it runs the rotor block, on which symmetrically on 6 axes in each case 12 free-swinging clubs 106 are suspended, which stand in operation by the rotational speed perpendicular to the outside.

Die vorgesehene Antriebsdrehzahl liegt bei bis zu 3600 U/min im 60 Hz Betrieb, wodurch bei maximaler Drehzahl eine Umfangsgeschwindigkeit an den Schlägern 106 von über 125 m/s erreicht werden kann.The intended drive speed is up to 3600 rpm in 60 Hz operation, whereby at maximum speed, a peripheral speed of the clubs 106 of over 125 m / s can be achieved.

Im 50 Hz Betrieb werden 3000 U/min erreicht, was einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 100 m/s entspricht. Der untere Bereich der Mahlkammer 108 wird von zwei auswechselbaren Sieben 112 umgeben, durch diese wird das gemahlene Substrat ausgetragen, sie weisen eine Siebfläche von ca. 0,6 m2 auf. Zum Einsatz kamen bei den Versuchen gelochte Metallsiebe mit Lochdurchmessern von 15 bis 25 mm. 2. Ferner sind verschiedene Formen eines Streckmetalles in verschiedenen Größen vorgebbar.In 50 Hz operation 3000 rpm are achieved, which corresponds to a peripheral speed of approx. 100 m / s. The lower part of the grinding chamber 108 is made of two interchangeable sieves 112 surrounded, through which the milled substrate is discharged, they have a sieve area of about 0.6 m 2 . The tests used perforated metal sieves with hole diameters of 15 to 25 mm. 2 , Furthermore, various shapes of an expanded metal in different sizes can be specified.

Die in einer Biogasanlage zuvor installierte und zu Vergleichszwecken herangezogene Grubermühle Typ Mustermühle MM300 ist ähnlich einer Hammermühle aufgebaut, erzielt ihr Zerkleinerungsergebnis jedoch nicht durch Prall-, sondern überwiegend durch Schneidbeanspruchung.The in a biogas plant previously installed and for comparison purposes used Grubermühle Type sample mill MM300 is similar a hammer mill built up, but does not achieve their crushing result Impact, but predominantly by cutting stress.

In der Mahlkammer der Grubermaschine, welche von einem Ringsieb umgeben ist, drehen sich ein Messerkreuz und 4 eng am Sieb liegende Passiermesser mit ca. 3000 U/min. Der hier installierte elektrische Antrieb der Mühle besitzt eine Leistung von 55 KW. Die Mühle zerkleinert bauartbedingt trocken, das heißt, es können keine zusätzlichen Fluide während des Vermahlungsprozesses zugegeben werden.In the grinding chamber of Grubermaschine, which surrounded by a ring sieve is, rotate a knife cross and 4 lying close to the sieve with about 3000 rpm. The electric drive installed here Owns mill a power of 55 KW. The mill shreds due to the design dry, that is, there can be no additional Fluids during be added to the milling process.

Die nachfolgenden Vorbetrachtungen dienen dem späteren Verständnis bei der Auswertung der Ergebnisse.The The following preliminary considerations serve the later understanding in the evaluation of the results.

Trockensubstanz und organische TrockensubstanzDry matter and organic dry matter

Mit der TS ist der nach DIN-Norm festgelegte Kennwert des Trockenrückstandes gemeint, welcher heute allgemein geläufiger ist, wenn auch nach Norm falsch.With the TS is the characteristic value of the dry residue defined according to the DIN standard meant, which is today generally more common, if after Norm wrong.

Die Bestimmung der TS dient der Bestimmung des Gehaltes an Substanzen und Wasser in Probematerialien, wie in diesem Falle unvermahlene bzw. vermahlene Maissilage oder Maischen für die Beschickung der Biogasanlage. Die TS ist als Bezugsgröße notwendig, wenn analytisch ermittelte Ergebnisse auf die Trockenmasse bezogen werden.The Determination of TS serves to determine the content of substances and water in sample materials, such as in this case unrefined or Milled corn silage or mash for feeding the biogas plant. The TS is necessary as a reference if analytically determined results refer to the dry matter become.

Des Weiteren ist die TS in der Biogastechnik ein grundlegender Parameter der Substrate, welche der Biogasanlage zugeführt werden, und hat Auswirkungen auf viele prozesstechnische Parameter wie Faulraumbelastung, zugeführte Substratmenge oder Fließverhalten und Durchmischbarkeit der Substrate.Of Furthermore, TS is a fundamental parameter in biogas technology the substrates that are fed to the biogas plant, and has effects on many procedural parameters such as foul space load, supplied amount of substrate or flow behavior and mixability of the substrates.

Für die Bestimmung der TS gibt es eine Norm, die DIN 38414 Teil 248. Grundsätzlich wird hierbei eine Probe über 24 Stunden oder bis zur Gewichtskonstanz in einem Trockenschrank bei 105°C getrocknet. TS wird überwiegend in Prozent angegeben. Aus dem vorher ermittelten Feuchtgewicht und dem späteren Trockengewicht lässt sich nun die TS nach folgender Formel bestimmen:
Trockensubstanz, in %
Masse der leeren Schale, in g
Masse der Schale mit Probematerial, in g
Masse der Schale mit Trockenmasse, in g
For the determination of the TS, there is a standard, the DIN 38414 part 248th Basically, this is a sample over 24 hours or to constant weight in a drying oven at 105 ° C dried. TS is mostly given as a percentage. From the previously determined wet weight and the subsequent dry weight, the TS can now be determined according to the following formula:
Dry substance, in%
Mass of empty shell, in g
Mass of shell with sample material, in g
Mass of shell with dry matter, in g

Die oTS oder auch der Glühverlust ist ein Maß für den Gehalt an flüchtigen, organischen Verbindungen einer Probe. Sie ist der auf die TS bezogene Gewichtsverlust einer Probe, welche bei 550°C verascht wird. Die oTS wird als die Menge organischen Materials angenommen, welche biologisch abgebaut werden kann und ist in der Biogastechnik somit der prozentuale Anteil des Substrates, welcher von den Mikroorganismen verwertet werden kann. Die oTS dient in der Biogasproduktion als Bezugsgröße für Raumbelastung, Zulauffracht und vor allem für die spezifische Gasproduktion des Substrates, wie die Bestimmung des Biogaspotentiales.The OTS or the loss on ignition is a measure of the salary on fleeting, organic compounds of a sample. It is the TS related Weight loss of a sample which is ashed at 550 ° C. The OTS will as the amount of organic material assumed to be biological can be reduced and is thus in the biogas technology the percentage Proportion of the substrate which utilizes the microorganisms can be. The oTS is used in biogas production as a reference for room load, Infeed freight and especially for the specific gas production of the substrate, such as the determination of biogas potential.

Die Bestimmung der oTS richtet sich wie bei der TS nach der DIN 38414 Teil 3, hierbei wird die Probe mindestens 60 Minuten oder bis zur Gewichtskonstanz bei 550°C im Muffelofen verascht. Die oTS wird in Prozent angegeben und berechnet sich wie folgt: Formel 1

Figure 00100001
organische Trockensubstanz der Trockenmasse einer Probe in %
Masse des leeren Tiegels, in g
Masse des Tiegels mit der Trockenmasse, in g
Masse des Tiegels mit der geglühten Trockenmasse, in gThe determination of the OTS depends, as in the case of the TS, on DIN 38414 Part 3, in which case the sample is ashed for at least 60 minutes or until constant weight at 550 ° C. in the muffle furnace. The OTS is given as a percentage and is calculated as follows: formula 1
Figure 00100001
dry matter of dry matter of a sample in%
Mass of empty crucible, in g
Mass of crucible with dry matter, in g
Mass of the crucible with the annealed dry mass, in g

KorngrößenbestimmungParticle size determination

Das Ziel der Korngrößenbestimmung ist, eine ordnende Unterscheidung zwischen den Partikeln treffen zu können Die Partikelgröße und ihre Verteilung, sowie die Form sind hierbei dienliche Merkmale, um die Einwirkung der mechanischen Zerkleinerung zu bestimmen. Durch die Bestimmung dieser Parameter können im Weiteren aufbauende Eigenschaften wie Gasertrag oder Viskosität anhand der Partikelgrößen quantifiziert werden. Für die Partikelgrößenanalyse stehen heute Verfahren wie Siebung und Sichtung, Sedimentationsverfahren, optisch digitale Zählverfahren oder Oberflächenmessungen zur Verfügung. Aufgrund der Substrateigenschaften von NaWaRo's sind Sedimentationsverfahren nicht möglich. Optisch digitale Zählverfahren und Oberflächenmessungen wären sehr gute Messverfahren. Die Bestimmung der Partikelgröße und -form durch Siebung und Sichtung ist eine altbewährte und grundlegende Untersuchungsmethode, die aufgrund ihrer einfachen Handhabung und guten Ergebnisproduktion für die hier gemachten Untersuchungen ausgewählt wurde. Zum Einsatz kam eine Maschinensiebung mit einem durch einen Exzenter angetriebenen rotierenden Siebsatz.The Objective of the particle size determination is to make an ordering distinction between the particles to be able to The particle size and its distribution, as well as the shape are useful features to the impact to determine the mechanical comminution. By determining this Parameters can in the further building up properties such as gas yield or viscosity on the basis of Particle sizes quantified become. For the particle size analysis Today, methods such as screening and sifting, sedimentation, optically digital counting method or surface measurements to disposal. Due to the substrate properties of NaWaRo's, sedimentation processes are not possible. Optical digital counting method and surface measurements would be very good measuring methods. The determination of particle size and shape by Screening and sighting is a tried and true method of investigation because of their easy handling and good result production for the investigations made here were selected. Was used a machine screening with a driven by an eccentric rotating Sieve set.

Das zu analysierende Material wird auf einen Siebsatz gegeben. Im Siebsatz sind über einer Siebpfanne die Siebe mit ansteigender Maschenweite übereinander gesetzt und durch einen Deckel abgeschlossen. Die Siebe sind nach DIN 4188 hinsichtlich Maschenweite, Drahtstärke und Toleranzen genormt. Durch die mit dem Siebrüttler erzeugte Bewegung des Analysegutes fallen die kleineren Partikel gemäß der Maschenweite durch die Siebe, die größeren bleiben auf den jeweiligen Sieben liegen. Nach einer definierten Siebdauer werden die einzelnen Partikelmassen auf den jeweiligen Siebböden ausgewogen und für weitere Auswertungszwecke bereitgehalten.The Material to be analyzed is placed on a sieve. In the sieve set are about a Siebpfanne the sieves with increasing mesh size on top of each other set and completed by a lid. The sieves are after DIN 4188 standardized with regard to mesh size, wire gauge and tolerances. By the with the Siebrüttler generated movement of the material to be analyzed fall the smaller particles according to the mesh size through the sieves, the larger ones stay lie on the respective sieves. After a defined sieving time the individual particle masses are balanced on the respective sieve trays and for further Evaluation purposes.

Die Beschreibung der Partikelgröße erfolgt durch die Angabe eines Äquivalentdurchmessers, in der Praxis wird hierfür der Buchstabe xi benutzt. Die Messungen der Einzelpartikel ergeben einen Mengenanteil, den eine bestimmte Partikelgrößen-Fraktion am Gesamtanteil hat. Dies kann in einer Wertetabelle oder einer Grafik als eine Partikelgrößenverteilung dargestellt werden. Den Summenanteil der Masse in einem Partikelgrößen-Intervall gibt ΔQ3 an, es berechnet sich aus dem Massenanteil durch die Gesamtmasse. Der Index 3 gibt hier den Massebezug an. Formel 2 Summenanteil ΔQ3

Figure 00110001

ΔQ3(xi)
Summenanteil der Partikelgröße
M(xi)
Masse des Partikelgrößen-Intervalls (von xi-1 bis xi), in g
MGes
Gesamtmasse der untersuchten Partikel, in g
The description of the particle size is made by specifying an equivalent diameter, in practice, the letter x i is used for this purpose. The measurements of the individual particles result in a proportion that has a certain particle size fraction in the total proportion. This can be represented in a lookup table or graph as a particle size distribution. The sum of the mass in a particle size interval is ΔQ3, it is calculated from the mass fraction by the total mass. Index 3 indicates the mass reference here. Formula 2 Sum percentage ΔQ 3
Figure 00110001
ΔQ 3 (x i )
Sum of particle size
M (x i )
Mass of the particle size interval (from x i-1 to x i ), in g
M Ges
Total mass of the investigated particles, in g

Das Aufsummieren der Mengenanteile ΔQ3 von der kleinsten bis zur jeweiligen Partikelgröße xi ergibt die Summenverteilung Q3(xi), es ergeben sich Werte von 0 bis 1, die Anteile können somit als prozentuale Anteile gesehen werden. Formel 3 Summenverteilung Q3

Figure 00110002

Q3(xi)
Summenverteilung der Partikelgröße
ΔQ3(xi)
Summenanteil der Partikelgröße
The totaling of the proportions ΔQ 3 from the smallest to the respective particle size x i gives the cumulative distribution Q 3 (x i ), resulting in values of 0 to 1, the proportions can thus be regarded as percentages. Formula 3 Sum Distribution Q 3
Figure 00110002
Q 3 (x i )
Sum distribution of particle size
ΔQ 3 (x i )
Sum of particle size

Eine weitere Kenngröße ist die Verteilungsdichte, welche der Anteil an der Gesamtmenge in einem bestimmten Größenintervall bezogen auf die Intervallbreite ist. Bezogen auf die Siebung ist es der Massenanteil, der zwischen zwei Sieben mit den Maschenweiten xi und xi-1 zurückbleibt. Formel 4 Verteilungsdichte q3

Figure 00120001

q3(xi, m)
Verteilungsdichte bezogen auf die mittlere Partikelgröße des Intervalls, in l/mm
ΔQ3(xi)
Summenanteil der Partikelgröße
Δxi
Intervallbreite von xi-1 bis xi, in mm
Another characteristic is the distribution density, which is the proportion of the total quantity in a certain size interval with respect to the interval width. In terms of sieving, it is the mass fraction that remains between two sieves with mesh sizes x i and x i-1 . Formula 4 distribution density q 3
Figure 00120001
q 3 (x i, m )
Distribution density based on the mean particle size of the interval, in l / mm
ΔQ 3 (x i )
Sum of particle size
Δx i
Interval width from x i-1 to x i , in mm

Um einen einzelnen Kennwert für die Verteilung zu gewinnen, ist es sinnvoll, einen "mittleren" Wert einzuführen. Berechnet und angegeben wird hier der x50,3 Wert. Dies ist die Partikelgröße, bei der 50% kleiner und zugleich größer sind. Auch hier bezieht sich der Index 3 auf die Masse. Dieser Wert wird entweder aus dem Q3-Diagramm abgelesen oder näherungsweise über lineare Interpolation aus den aufgenommenen Werten berechnet. Die hier bestimmten Werte wurden interpoliert, da angenommen werden kann, dass die Q3-Kurve im Bereich y = 0,5 annähernd einer Geraden entspricht.In order to obtain a single characteristic for the distribution, it makes sense to introduce a "middle" value. Calculated and specified here is the x 50.3 value. This is the particle size where 50% is smaller and larger at the same time. Again, the index 3 refers to the mass. This value is either read from the Q 3 -diagram or approximately calculated by linear interpolation from the acquired values. The values determined here were interpolated, assuming who this may mean that the Q 3 curve in the range y = 0.5 approximately corresponds to one straight line.

Bezogen auf den Wert x50,3 kann weiter ein Zerkleinerungsgrad berechnet werden, der die Zerkleinerungsleistung der Mühle quantifiziert. Formel 5 Berechnung des Zerkleinerungsgrades

Figure 00120002

z50
Zerkleinerungsgrad bezogen auf den Wert x50,3
x50,A
charakterisierender Einzelwert x50,3 des Aufgabegutes (Substrat), in mm
x50,M
charakterisierender Einzelwert x50,3 des Mahlgutes (Produkt), in mm
Based on the value x 50.3, it is also possible to calculate a degree of comminution which quantifies the comminution performance of the mill. Formula 5 Calculation of the degree of comminution
Figure 00120002
z 50
Size reduction based on the value x 50.3
x 50, A
Characterizing single value x 50.3 of the material to be charged (substrate), in mm
x 50, M
Characterizing single value x 50.3 of the material to be ground (product), in mm

Der Zerkleinerungsgrad ist als Wert so definiert, dass er größer als 1 ist. Je größer der Wert, desto weiter hin zu kleineren Partikelgrößen ist zerkleinert worden.Of the Crushing degree is defined as a value that is greater than 1 is. The bigger the Value, the further towards smaller particle sizes has been crushed.

Da bei der Analyse mit Sieb die gemessene Partikelgröße einer Durchmesser-gleichen Kugel entspricht, jedoch die Form der zerkleinerten NaWaRo-Partikel bei weitem nicht eine Kugelform einnimmt, muss zusätzlich noch eine Faserlängenbestimmung durchgeführt wer den. Ein dünner und langer Partikel fällt auch durch ein engmaschiges Sieb, entspricht aber nicht zwangsläufig der gemessenen Partikelgröße.There in the analysis with sieve the measured particle size of a Diameter-equal sphere corresponds, however, the form of the crushed ones NaWaRo particles by no means takes a spherical shape, in addition still needs a fiber length determination carried out become. A thinner and long particles fall also by a close-meshed sieve, but does not necessarily correspond to the measured particle size.

Für die Faserlängenbestimmung wurden je Probe 100 Partikel ausgemessen. Diese Partikel wurden den einzelnen Siebchargen entnommen, das heißt jeweils 20 Partikel pro Siebrückstand, um so eine gleichmäßigere Verteilung der entnommenen Partikel zu erhalten. Auch hier wurde ein Kennwert gebildet, um vergleichende Aussagen treffen zu können. Eingeführt wurde der Wert L50,0 in Anlehnung an den Partikelgrößen-Kennwert x50,3. Dieser Wert stellt die Faserlänge dar, bei der 50% länger und zugleich kürzer sind als L50,0 Der Index 0 bezieht sich hierbei auf die Messung der Partikel durch Auszählen, er kann also aus einem Anzahlverteilungsdiagramm abgelesen oder, wie hier geschehen, näherungsweise durch lineare Interpolation bestimmt werden.For the fiber length determination were per sample 100 Particles measured. These particles were taken from the individual screen batches, that is in each case 20 Particles per screen residue, to obtain a more even distribution of the removed particles. Again, a characteristic value was formed in order to be able to make comparative statements. The value L 50.0 was introduced based on the particle size parameter x 50.3 . This value represents the fiber length at which 50% is longer and at the same time shorter than L 50.0 The index 0 here refers to the measurement of the particles by counting, so it can be read from a number distribution diagram or, as happened here, approximately by linear interpolation are determined.

Für biologische und chemische Reaktionen ist es häufig von Nutzen, die spezifische Oberfläche der Substrate anzugeben. Da aber aus den Messergebnissen nicht direkt eine solche bestimmt werden kann, wird vorgeschlagen, anhand eines Diagrammes nach Stieß, gezeigt in 3, den Formfaktor φ abzuschätzen.For biological and chemical reactions, it is often useful to specify the specific surface area of the substrates. Since, however, can not be determined directly from the measurement results such, it is proposed based on a diagram according to push, shown in 3 to estimate the form factor φ.

Es wird hierbei von der Teilchenform 1 ausgegangen. Als Durchmesser a wird ein berechneter mittlerer Partikelgrößenwert x50,3 angenommen, für die längere Höhe b des zylinderförmigen Teilchens wird die mittlere Länge L50,0 herangezogen.It is assumed here of the particle form 1. The diameter a is assumed to be a calculated average particle size value x 50.3 , for the longer height b of the cylindrical particle the mean length L 50.0 is used.

Die spezifische Oberfläche kann dann aus der Volumen- bzw. Massen-Dichteverteilung wie folgt berechnet werden: Formel 6 Berechnung der spezifischen Oberfläche

Figure 00130001

SV
spezifische Oberfläche (Oberfläche/Volumen), in 1/mm oder mm2/mm3
φ
Formfaktor, zu bestimmen aus Diagramm
q3(xi,m)
Verteilungsdichte bezogen auf die mittlere Partikelgröße des Intervalls, in 1/mm
Δxi
Intervallbreite von xi-1 bis xi, in mm
xi,m
mittlere Partikelgröße des Intervalls, in mm
The specific surface area can then be calculated from the volume density distribution as follows: Formula 6 Specific surface area calculation
Figure 00130001
S V
specific surface area (surface / volume), in 1 / mm or mm 2 / mm 3
φ
Form factor, to be determined from diagram
q 3 (x i, m )
Distribution density based on the mean particle size of the interval, in 1 / mm
Δx i
Interval width from x i-1 to x i , in mm
x i, m
mean particle size of the interval, in mm

Die spezifische Oberfläche stellt also die vorhandene Oberfläche pro Volumeneinheit dar. Wird zerkleinert, so steigt die chemisch und biologisch reaktive Fläche und es kann bezogen auf die Masse bzw. das Volumen der chemisch-biologische Umsatz pro Zeiteinheit vergrößert werden.The specific surface thus represents the existing surface per unit volume. If it is crushed, the chemically and biologically reactive increases area and it may be based on the mass or the volume of the chemical-biological Sales are increased per unit of time.

Fließverhaltenflow behavior

Das Fließverhalten von Stoffen beeinflusst stark die Eigenschaften in verfahrenstechnischen Prozessen, als Kenngröße dient hier die Bestimmung der Viskosität. Sie ist ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluides und kann als Widerstandskraft durch ein erzeugtes Schergefälle gemessen werden. In der Biogastechnik wirkt sich diese hauptsächlich auf die Förderfähigkeit und Durchmischbarkeit der Substrate aus. Zunehmende Viskositäten der Maische erzeugen häufig schlechte Förderfähigkeiten, hohe Pumpendrücke und hohen Verschleiß an eingesetzten Maschinen, es ist auch mit einem erhöhten Energieeintrag für Förderung und Durchmischung zu rechnen. Für die Messung der dynamischen Viskosität η gibt es heute verschiedenste Verfahren. So kommen häufig Rotationsviskosimeter, Kugelfallviskosimeter oder Kapillarviskosimeter zum Einsatz, jedoch beschränken sich diese in ihren Möglichkeiten meist auf die Messung von Flüssigkeiten mit newtonschem Fließverhalten ohne Störstoffe. Versuche mit selbstangefertigten Kugelfallviskosimetern funktionierten nicht wie erwünscht, auch die Bestimmung der Viskosität anhand des Druckunterschiedes beim Fördern des Fluides durch ein Rohr schlugen fehl. Daher wurde für die folgenden Versuchsreihen aufgrund der Substrateigenschaften ein Rotationsviskosimeter herangezogen. Das Rotationsviskosimeter arbeitet im Normalfall mit einem Rotationskörper und einem Becher, in welchem sich das zu messende Fluid befindet.The flow behavior of substances strongly influences the properties in process engineering processes, the parameter used here is the determination of the viscosity. It is a measure of the viscosity of a fluid and can be measured as a resistance force through a generated shear rate. In biogas technology, this mainly affects the eligibility and intermixability of the substrates. Increasing viscosities of the mash often produce poor conveying capabilities, high pump pressures and high wear on machines used, it is also expected with increased energy input for promotion and mixing. For the measurement of the dynamic viscosity η there are many different methods today. For example, rotary viscometers, falling ball viscometers or capillary viscometers are frequently used, but these are usually limited in their possibilities to the measurement of liquids with Newtonian flow behavior without impurities. Experiments with self-made ball drop viscometers did not work as desired, and also the determination of the viscosity based on the pressure difference during the conveyance of the fluid through a tube failed. Therefore, for the following series of experiments due to Substrate properties a rotation viscometer used. The rotary viscometer normally operates with a rotary body and a cup in which the fluid to be measured is located.

Die Geometrie dieser Körper ist bekannt und so kann durch das Rotieren des Zylinders ein Widerstanddrehmoment, welches durch die erzeugte Schergeschwindigkeit entsteht, am Messgerät abgelesen und in eine Viskosität umgerechnet werden. Da dieses Prinzip jedoch nur für newtonsche Flüssigkeiten gedacht ist und sich das Zylinder-Becher-Prinzip nicht für die Messung von Fluiden mit Störstoffen und nicht-newtonschem-Fließverhalten eignet, wie in den Versuchen gefordert, zeigte sich schnell, dass ein abgewandeltes Verfahren entwickelt und angewandt werden musste. Es wurde ein spezieller Rührer angefertigt, der das Zylinder-Becher-System ersetzt. Dieser Rührer rotiert in der Probe mit verschiedenen, definierten Drehzahlen und das erzeugte Widerstandsdrehmoment kann am Messgerät abgele sen werden. Die Kraft der Probeflüssigkeit gegen das Durchrühren kann als Ergebnis für die Vergleichsmessungen herangezogen werden.The Geometry of these bodies is known and so can by the rotation of the cylinder, a resistance torque, which results from the generated shear rate, read on the meter and in a viscosity be converted. Because this principle, however, only for Newtonian liquids is thought and the cylinder-cup principle is not for the measurement of fluids with impurities and non-Newtonian flow behavior suitable, as required in the experiments, quickly showed that a modified procedure had to be developed and applied. It became a special stirrer made to replace the cylinder-cup system. This stirrer rotates in the sample with different, defined speeds and the generated Resistance torque can be read off the meter. The power the sample liquid against the stirring can as a result for the comparison measurements are used.

GasertragsbestimmungGas yield determination

Die Gasertragsbestimmung, nach DIN Faulverhalten genannt, gibt Aufschluss über den anaeroben Abbau von organischen Substanzen. Sie dient der Charakterisierung von Substraten und ihrer Gärfähigkeit, die in einem biotechnologischen Stoffumwandlungsgsprozess vergoren werden. Grundsätzlich wird ein Probesubstrat in einer genormten Messapparatur unter definierten anaeroben Bedingungen vergoren und durch das produzierte und gesammelte Biogas eine Aussage über die Gärfähigkeit getroffen. Mit diesem Versuch wird aufgezeigt, welche Unterschiede eine Vorbehandlung von Substraten hinsichtlich ihrer Abbaubarkeit durch Mikroorganismen hat.The Determination of gas yield, named after DIN Faulverhalten, provides information about the anaerobic degradation of organic substances. It serves the characterization of substrates and their fermentation ability, fermented in a biotechnological material conversion process become. in principle is a sample substrate in a standardized measuring apparatus under defined fermented anaerobic conditions and through the produced and collected biogas a statement about the fermentation ability met. This experiment shows what differences a pretreatment of substrates with regard to their degradability by microorganisms.

Der Versuch wird ausführlich in der DIN 38414 Teil 8 sowie der VDI 4630 beschrieben und die Vorgehensweisen, Messeinrichtungen und Berechnungen orientieren sich an diesen Richtlinien.Of the Try becomes detailed described in DIN 38414 Part 8 and VDI 4630 and the procedures Measuring equipment and calculations are based on these guidelines.

Die produzierte Gasmenge wurde mit Eudiometerrohren ermittelt.The produced gas quantity was determined with Eudiometerrohren.

Für die Versuchsansätze wurden Proben vor und nach der Zerkleinerung untersucht, um darauf aufbauend eine Aussage hinsichtlich der Verbesserung der Biogasausbeute durch mechanischen und/oder und biochemischen Aufschluss treffen zu können.For the experimental approaches were Samples are examined before and after crushing to build on it a statement regarding the improvement of biogas yield by mechanical and / or biochemical digestion.

Da die eingewogenen Substratprobemengen relativ gering ausfielen, aber durch das teilweise stark inhomogene Probematerial große Gasertragsschwankungen zu erwarten waren, wurden alle Untersuchungen dreifach durchgeführt und anschließend ein Mittelwert gebildet. Um die durch den zugesetzten Impfschlamm erzeugte Gasmenge herauszurechnen, wurde jeweils eine Blindprobe mit dem Impfmaterial angesetzt. Als Material hierfür wurde, wie in DIN 38414 Teil 8 vorgeschlagen, ein ausgefaulter Klärschlamm aus dem kommunalen Klärwerk eingesetzt, hier Faulschlamm aus dem Faulturm vor der Separation des Klärwerkes. Dieser Faulschlamm hatte eine Verweilzeit von ca. 30 Tagen im Faulturm und wurde danach abgefüllt. Er besitzt nach Klärwerksangaben 2%–2,2% Trockensubstanz, der gemessene pH-Wert des Klärschlammes lag bei 7,4. Um ein normiertes Ergebnis zu erhalten, ist es nötig, die erfassten Gasmengen in ein Normvolumen nach folgender Formel umzurechnen: Formel 7 Berechnung des Normvolumens

Figure 00160001

Vi,N,
Gasvolumen im Normzustand, in ml
V
gebildetes Gasvolumen, in ml
pL
Luftdruck zum Zeitpunkt des Ablesens, in mbar
pW
Dampfdruck des Wassers bei der Temperatur des umgebenden Raumes, in mbar
T0
Normtemperatur, T0 = 273 K
p0
Normdruck, p0 = 1013 mbar
T
Temperatur des Gases bzw. des umgebenden Raumes, in K
Since the weighed substrate sample quantities turned out to be relatively small, but large gas yield fluctuations were to be expected due to the partially highly inhomogeneous sample material, all investigations were carried out in triplicate and then averaged. In order to calculate the amount of gas generated by the added seed sludge, a blank sample with the seed material was prepared in each case. As material for this purpose, as proposed in DIN 38414 Part 8, a digested sewage sludge from the municipal sewage treatment plant used, here digested sludge from the digester before the separation of the sewage treatment plant. This digested sludge had a residence time of about 30 days in the digester and was then bottled. According to sewage treatment plant information, it has 2% -2.2% dry matter, the measured pH of the sewage sludge was 7.4. In order to obtain a normalized result, it is necessary to convert the detected gas quantities into a standard volume according to the following formula: Formula 7 Calculation of the standard volume
Figure 00160001
V i, N,
Gas volume in the standard state, in ml
V
formed gas volume, in ml
p L
Air pressure at the time of reading, in mbar
p W
Vapor pressure of the water at the temperature of the surrounding space, in mbar
T 0
Standard temperature, T 0 = 273 K
p 0
Standard pressure, p 0 = 1013 mbar
T
Temperature of the gas or the surrounding space, in K

Dieses Normvolumen kann nun in einen spezifischen Gasproduktionswert umgerechnet werden, hierbei wird die produzierte Gasmenge auf ein Gramm oTS der Einwaage bezogen: Formel 8 spezifische Gasproduktion

Figure 00160002

VS
spezifisches gebildetes Gasvolumen während der Versuchszeit bezogen auf ein Gramm oTs, in ml/g
ΣVn
gebildetes Netto-Gasvolumen für die betrachtete Versuchsdauer, in ml
m
eingewogene Masse des zu untersuchenden Substrates, in g
TS
Trockensubstanz, in
oTS
organische Trockensubstanz, in
This standard volume can now be converted into a specific gas production value, whereby the produced gas quantity is related to one gram of the initial weight: Formula 8 specific gas production
Figure 00160002
V S
specific volume of gas formed during the experimental period based on one gram of oTs, in ml / g
ΣV n
Calculated net gas volume for the considered test duration, in ml
m
weighed mass of the substrate to be examined, in g
TS
Dry matter, in
oTS
organic dry matter, in

Die berechneten Ergebnisse der erfassten spezifischen Gasproduktion wurden in einem Diagramm in kumulierter Form über die Versuchsdauer aufgetragen. An den Kurvenverläufen lassen sich Aussagen über die Verbesserung der Gärfähigkeit der untersuchten Substrate treffen. Des Weiteren lässt sich über die kumulierte Biogasgesamtproduktion feststellen, ob der Abbaugrad des Substrates durch geeignete Vorbehandlungen gesteigert werden kann.The calculated results of the recorded specific gas production were plotted on a graph in cumulative form over the duration of the experiment. At the curves let statements about improving the fermentation ability of the meet investigated substrates. Furthermore, it is possible to calculate the total cumulated production of biogas Determine if the degree of degradation of the substrate by appropriate pre-treatments can be increased.

Auswertung und weitere Beschreibung der Vorrichtung und des VerfahrensEvaluation and further description the device and the method

Die nachfolgende Auswertung erfolgt anhand der Tabellen 1 bis 12 und zusätzlich zu den bereits beschriebenen 1 und 2 mittels der 3 bis 10.The following evaluation is based on Tables 1 to 12 and in addition to those already described 1 and 2 by means of 3 to 10 ,

Die 3 bis 10 zeigen:The 3 to 10 demonstrate:

3 Diagramm zur Ermittlung des Formfaktor φ und der Sphärizität ψWa für drei reguläre Teilchenformen nach Stieß, 3 Diagram for the determination of the form factor φ and the sphericity ψ Wa for three regular particle shapes according to Stieß,

4 Q3-Summenverteilung von roher und vermahlener Maissilage bei unterschiedlicher Sieblochung, 4 Q 3 sum distribution of raw and ground corn silage with different screen perforations,

5 q3-Verteilungsdichte von roher und vermahlener Maissilage bei unterschiedlicher Sieblochung, 5 q 3 distribution density of raw and ground maize silage with different screen perforations,

6 L0-Summenverteilung von roher und vermahlener Maissilage bei unterschiedlicher Sieblochung, 6 L 0 sum distribution of raw and ground corn silage with different screen perforations,

7 Zusammengefasste Ergebnisse der Viskositätsmessungen der verschiedenen Maischeproben, 7 Summarized results of the viscosity measurements of the different mash samples,

8 Versuchsreihe II – kumulierter Gasertrag im Normvolumen von roher und vermahlener Maissilage über der Zeit, 8th Series II - Cumulative gas yield in the standard volume of raw and ground maize silage over time,

9 Gasertrag der Impfschlämme ohne und mit Enzym und 9 Gas yield of the vaccine sludge without and with enzyme and

10 Versuchsreihe III – kumulierter Gasertrag im Normvolumen von roher und vermahlener Maissilage ohne und mit Enzymzusatz über der Zeit. 10 Trial III - Cumulative gas yield in the standard volume of raw and ground maize silage with and without enzyme addition over time.

Als Probenmaterial beziehungsweise Ausgangssubstrat wurde für die Untersuchungen Maissilage verwendet. Diese Maissilage entspricht der auf heutigen landwirtschaftlichen Betrieben vorfindbaren Maissilage. Sie ist schon während der Ernte mit einem Maishäcksler vorzerkleinert und anschließend auf einem Silohaufen verdichtet worden, um durch einen Versäuerungsprozess eine Konservierung zu erlangen.When Sample material or starting substrate was used for the investigations Corn silage used. This corn silage is equivalent to today maize silage found on farms. she is already during harvesting with a maize shredder pre-crushed and then on a Silohaufen has been compacted by an acidification process to obtain a preservation.

Bei den Auswertungen der Zerkleinerungseffekte durch den mechanischen Aufschluss wurden Proben untersucht, die während einer Versuchsphase der „IMPRA–Mühle" aufgenommen wurden. Die dort verarbeitete Maissilage stammt aus den Fahrsilos einer Biogasanlage und wurde von umliegenden Landwirten eingekauft. Des Weiteren stand als Vergleich eine Probe des gleichen Rohsubstrates gemahlen mit der Grubermühle zur Verfügung, welche zuvor auf der Biogasanlage genutzt wurde. Die Probenahme geschah direkt vor der Vermahlung bzw. direkt danach. Die verschiedenen Proben richteten sich nach den Versuchsparametern während der Mühlenerprobung. Für die Versuche zur Bestimmung des Biogasertrags wurde zweimal eine größere Menge Maissilage eines Landwirtes unter eigener Begutachtung vermahlen. Die gewonnenen Proben an roher und vermahlener Maissilage wurden luftdicht verschlossen zu anschließenden Untersuchungen gebracht.at the evaluations of the comminution effects by the mechanical Digestion was tested on samples taken during an experimental phase of the "IMPRA mill". The processed maize silage comes from the silos of a Biogas plant and was bought by surrounding farmers. Of In addition, a sample of the same raw substrate was used as a comparison ground with the Grubermühle to disposal, which was previously used on the biogas plant. The sampling happened directly before the grinding or directly afterwards. The different Samples were based on the experimental parameters during the mill trial. For the Experiments to determine the biogas yield has been twice a larger amount Milled corn silage of a farmer under his own opinion. The samples obtained from raw and ground corn silage were hermetically sealed for subsequent examinations.

Bei der Bestimmung der TS und oTS wurde wie zuvor beschrieben vorgegangen.at the determination of TS and oTS was carried out as previously described.

Jede Probe wurde dreifach auf ihre TS und oTS untersucht, um einen statistischen Mittelwert zu erhalten. Für die TS-Bestimmung wurden Aluminium-Trockenschälchen genutzt, die oTS-Bestimmung wurde mit Keramiktiegeln durchgeführt. Für die Untersuchungen standen Trockenschränke und ein Muffelofen zur Verfügung. Als Ergebnisse ergaben sich für die Untersuchungen überschlägig die in Tabelle 1 dargestellten folgenden Werte.each Sample was tested in triplicate for its TS and oTS to be a statistical To obtain mean value. For the TS determination was used for aluminum trays which became the oTS determination performed with ceramic crucibles. For the Investigations included drying cabinets and a muffle furnace Available. The results were for the investigations roughly the following values shown in Table 1.

Die ermittelten Werte der oTS entsprechen den Literaturwerten, auch der TS-Gehalt der rohen Maissilage ist ein gängiger Wert, die hohe Streuung liegt hier an der Art der Silage-Lagerung, bzw. der Stelle der Probenahmen im Silohaufen. Die stark schwankenden TS-Gehalte der vermahlenen Proben sind durch die unterschiedlichen Versuchsparameter bei der Erprobung der „IMPRA–Mühle" zu erklären, da mit unterschiedlichen Wassermengenzugaben während der Vermahlung experimentiert wurde.The values determined by the OTS correspond to the literature values, too The TS content of raw corn silage is a common value, which is high dispersion here at the type of silage storage, or the location of sampling in Silohaufen. The strongly fluctuating TS levels of the ground samples are different Experimental parameters in the trial of the "IMPRA mill" to explain because with different Water additions during the grinding was experimented.

Für die Partikelgrößenbestimmung wurde als Untersuchungsmethode eine Trockensiebung gewählt, da die zu untersuchenden Substrate jedoch teilweise einen hohen Wasseranteil aufwiesen, mussten die Proben zuerst getrocknet werden. Hierbei stellte sich heraus, dass die Flüssigkeit in der Probe durch Feinstoffe aus der Vermahlung beim Trocknen stark zum Verkleben neigte. Um diese Stoffe zu entfernen, wurden die Proben zuerst in einem 0,09 mm Sieb gewaschen und anschließend bei Raumtemperatur und Raumluftfeuchte getrocknet. Der entstandene Kuchen konnte dann nach vorsichtigem Auseinanderarbeiten der Restverklebungen gesiebt werden. Untersucht wurden rohe Maissilage und Mahlproben aus der Biogasanlage nach der Vermahlung mit unterschiedlichen Sieböffnungen der „IMPRA–Mühle" und eine Probe der vormals installierten Grubermühle.For the particle size determination, a dry sieving was chosen as the investigation method, since the substrates to be investigated, however, some had a high water content, the samples had to be dried first. As a result, it was found that the liquid in the sample was liable to stick due to fines from grinding during drying. To remove these substances, the samples were first washed in a 0.09 mm sieve and then dried at room temperature and room humidity. The resulting cake could then be sieved after careful working apart of the Restverklebungen. Raw maize silage and grinding samples from the biogas plant were examined after grinding with different sieve openings of the "IMPRA mill" and a sample of the formerly installed Gruber mill.

Die Siebdauer wurde auf 4 min festgelegt, die Siebanlage funktioniert nach dem Rotations-Exzenter-Prinzip und hatte eine Auslenkung von 15 mm. Zum Einsatz kam ein Siebsatz bestehend aus Gitterdrahtsieben der Lochweiten 4 mm–2 mm–1 mm–0,5 mm – Boden. Die Rückstände auf den einzelnen Siebböden wurden ausgewogen und dokumentiert und darauf aufbauend die beschriebenen Berechnungen durchgeführt.The Sieving time was set to 4 min, the sieve system works according to the rotation eccentric principle and had a deflection of 15 mm. A sieve set was used consisting of grid wire sieves of hole widths 4 mm-2 mm-1 mm-0.5 mm - bottom. The residues on the individual sieve trays were balanced and documented and based on the calculations described above carried out.

Zur Anschauung dient hier nun eine Berechnung der gemittelten Q3-Summenverteilungen und der q3-Verteilungsdichten von Versuchen mit verschiedenen Sieblochgrößen.For visualization, a calculation of the averaged Q 3 sum distributions and the q 3 distribution densities of experiments with different sieve hole sizes is used here.

Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Verkleinerung der Sieblochung bei der Vermahlung auch eine Verschiebung der Q3-Kurve hin zu kleineren Partikeln bewirkt. So liegt der Anteil der Partikel unter 2 mm bei dem Einsatz eines 25 mm Siebes bei ca. 42%, der bei Einsatz eines 20 mm Siebes bei ca. 60% und der Anteil beim Einsatz des 15 mm Siebes bei ca. 70%, wobei das Ausgangsmaterial hier nur einen Anteil von ca. 12% aufweist. Die Grubermühle liegt mit ihrem Mahlergebnis vergleichbar mit dem Einsatz des 25 mm Siebes der „IMPRA–Mühle", jedoch leicht verschoben hin zu kleineren Partikeln. Je weiter die Q3-Kurve also in Richtung kleinerer Partikel verschoben ist, desto stärker ist der Zerkleinerungseffekt des mechanischen Aufschlusses. Die gleichen Siebanalysen bringen als Verteilungsdichte folgendes Diagramm, gezeigt in 5, hervor.Furthermore, it can be seen that the reduction of the screen perforation during grinding also causes a shift of the Q 3 curve towards smaller particles. Thus, the proportion of particles below 2 mm when using a 25 mm sieve is about 42%, when using a 20 mm sieve at about 60% and the proportion when using the 15 mm sieve at about 70%, where the starting material here only has a share of about 12%. The Grubermühle with its grinding result is comparable to the use of the 25 mm sieve of the "IMPRA mill", but slightly shifted towards smaller particles, so the further the Q 3 curve is shifted in the direction of smaller particles, the stronger the comminution effect of the The same sieve analyzes bring as distribution density the following diagram, shown in 5 , forth.

Die q3-Kurve der 5 beschreibt die Häufigkeit der Mengenanteile des untersuchten Materials in einem bestimmten Größen-Intervall. Das Integral unter der Kurve vom kleinsten bis zum größten Partikel, hier von 0 bis 10, ergibt demnach wieder den Gesamtmengenanteil 1 bzw. 100%. Zu erkennen ist hier, dass die rohe Maissilage kein Maximum bei einer Partikelgröße aufweist, sie zeigt ein relativ gleichmäßiges Vorkommen aller Partikelgrößen zwischen 1,5–8 mm an. Die mit der „IMPRA–Mühle" vermahlene Maissilage zeigt ihre maximale Häufigkeit bei allen Vermahlungen zwischen 0,75–1 mm, wobei die Dichte hier von der größten zur kleinsten Sieblochung von ca. 0,3 über ca. 0,35 bis zu ca. 0,4 ansteigt. Die Grubermühlenvermahlung weist die maximale Häufigkeit bei ca. 1,5 mm auf, was schon fast der doppelten Partikelgröße der durchschnittlichen Vermahlung entspricht, in ihrem weiteren Verlauf ist die q3-Kurve der Grubermühle mit der der „IMPRA–Mühle" bei Einsatz eines 25 mm Siebes zu vergleichen.The q 3 curve of 5 describes the frequency of the proportions of the examined material in a certain size interval. The integral below the curve from the smallest to the largest particle, here from 0 to 10, therefore again gives the total amount 1 or 100%. It can be seen here that the raw corn silage has no maximum particle size, it indicates a relatively uniform occurrence of all particle sizes between 1.5-8 mm. The corn silage ground with the "IMPRA mill" shows its maximum frequency at all grinding between 0.75-1 mm, whereby the density here from the largest to the smallest sieve perforation of approx. 0.3 over approx. 0.35 up to approx Gruber mill grinding has the maximum frequency at approx. 1.5 mm, which is almost twice the particle size of the average grinding, in its further course the q 3 curve of the Gruber mill is identical to that of the "IMPRA" Mill "when using a 25 mm sieve to compare.

Auch in der q3-Verteilungsdichte ist also der deutliche Zerkleinerungseffekt zu erkennen. Je weiter das Maximum der Kurve bzw. die Hauptfläche unter der Kurve in Richtung kleinerer Partikel verschoben wird, desto größer ist der Zerkleinerungsgrad, der erreicht wurde. Dies schafft in diesem Beispiel am besten die Vermahlung durch die „IMPRA–Mühle" mit einem 15er Sieb60, hier befindet sich der Hauptanteil der Partikel in einem Bereich von ca. 0–3 mm. Um den Zerkleinerungseffekt an einem Wert festzumachen und eine Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse herzustellen wird vorgeschlagen, den Mittelwert x 50,3 zu berechnen. Dieser kann im Diagramm der Q3-Summenverteilung bei dem Ordinatenwert 0,5 abgelesen werden, oder näherungsweise über lineare Interpolation berechnet werden. Die verschiedenen Ergebnisse der Untersuchungen wurden jeweils gemittelt und ergaben die folgenden in Tabelle 2 dargestellten Werte.Also in the q 3 distribution density, therefore, the clear comminution effect can be seen. The further the maximum of the curve or the main surface under the curve is shifted in the direction of smaller particles, the greater the degree of comminution that has been achieved. In this example, this is best achieved by milling through the "IMPRA mill" with a 15 mm sieve60, where the majority of the particles are in a range of about 0-3 mm It is proposed to calculate the mean value x 50,3, which can be read in the diagram of the Q 3 sum distribution at the ordinate value 0.5, or calculated approximately by linear interpolation The different results of the investigations were averaged and reported the following values shown in Table 2.

Die Tabelle 2 zeigt die Mittelwerte x 50,3 bei roher und vermahlener Maissilage. Zu erkennen ist eine deutliche Abnahme der mittleren Partikelgröße x 50,3 durch Einsatz der Vermahlungstechnik. So hat die rohe Maissilage eine mittlere Partikelgröße von 5,22 mm, der Einsatz der Vermahlung mit einem 25er Sieb zerkleinert die Partikel schon um mehr als die Hälfte und mit einem 15er Sieb wird die Partikelgröße fast geviertelt. Die Grubermühle erreicht hier einen ähnlichen Wert wie die „IMPRA–Mühle" bei Einsatz des 25er Siebes, sie halbiert ungefähr die mittlere Partikelgröße bezogen auf das Ausgangsmaterial.The Table 2 shows the average values x 50.3 for raw and ground Corn silage. You can see a clear decrease in the mean Particle size x 50.3 by using the grinding technique. So has the raw corn silage an average particle size of 5.22 mm, the use of grinding with a 25 sieve comminutes the Particles already more than half and with a 15 sieve, the particle size is almost quartered. The Grubermühle reached here a similar one Value like the "IMPRA mill" when using the Twenty-five sieves, they roughly halve the mean particle size related on the starting material.

Grundsätzlich ist hier aber zu erwähnen, dass für die Untersuchungen der Grubermühle nur eine Probe zur Verfügung stand, während die Ergebnisse aus der Vermahlung aus vielen gemittelten Werten entstanden, das heißt gemachte Fehler während der Probenahme oder Vermahlung, z. B. durch unterschiedliches Ausgangsmaterial positive oder auch negative Ergebnisse bewirkend, beeinflussen die Ergebnisse der Untersuchungen der Grubermühle statistisch weitaus stärker.Basically but here to mention that for the Investigations of the Grubermühle only one sample available stood while the results from the grinding of many averaged values originated, that is made mistakes during the sampling or grinding, z. B. by different starting material effecting positive or negative results, the influence Results of the investigations of the Grubermühle statistically much stronger.

Ein das Mahlergebnis quantifizierender Kennwert ist der Zerkleinerungsgrad. Der Zerkleinerungsgrad kann gelesen werden als der Faktor, um wie viel das Ausgangsmaterial zerkleinert wurde. Dieser auf die mittlere Partikelgröße des Substrates und Produktes bezogene Wert zeigt bei den Mühlen und unterschiedlichen Vermahlungen, die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse.A parameter quantifying the grinding result is the degree of comminution. The degree of comminution can be read as the factor by how much the starting material has been comminuted. This value based on the mean particle size of the substrate and product shows in the mills and different grinding, the results shown in Table 3.

Die alleinige Betrachtung der Partikelgrößen anhand einer Siebung ist nicht sinnvoll, da die Substrateigenschaften hohe faserige Anteile besitzen. Um diese zu charakterisieren wurde zusätzlich eine manuelle Faserlängenbestimmung durchgeführt.The sole consideration of the particle sizes on the basis of a sieving not useful, because the substrate properties high fibrous fractions have. To characterize these was additionally a manual fiber length determination carried out.

Für die Faserlängenbestimmung wurden je zu untersuchender Probe 100 Partikel ausgemessen. Diese Partikel wurden den einzelnen Siebchargen entnommen, das heißt jeweils 20 Partikel pro Siebrückstand, um so eine gleichmäßigere Verteilung der entnommenen Partikel zu erhalten. Das Ausmessen erfolgte per Hand und wurde in vier Klassen aufgeteilt: 0–1 cm, 1–3 cm, 3–5 cm und > 5 cm.For fiber length determination 100 particles were measured per sample to be examined. These Particles were taken from the individual sieve batches, that is in each case 20 particles per screen residue, the more even distribution get the removed particles. The measuring took place by Hand and was divided into four classes: 0-1 cm, 1-3 cm, 3-5 cm and> 5 cm.

Die 6 zeigt in einem Diagramm die L0-Summenverteilung von roher und vermahlener Maissilage bei unterschiedlicher Sieblochung. Wie auch bei der Partikelgröße wird hier zur Auswertung eine L0-Summenverteilung herangezogen, diese basiert jedoch nicht auf Masse, sondern wie der Index 0 es besagt auf der Anzahl. Die Werte der einzelnen den Sieblochungen zugehörigen Untersuchungen wurden hierfür gemittelt.The 6 shows in a diagram the L0 sum distribution of raw and ground corn silage with different screen perforations. As with the particle size, an L0 sum distribution is used here for the evaluation, but this is not based on mass but, as the index 0 indicates, on the number. The values of the individual investigations associated with the perforations were averaged for this purpose.

Das Diagramm 6 zeigt die prozentualen Anteile der vorkommenden Faserlängen aufgetragen über die Faserlänge in cm. Als maximale Faserlänge wird hierbei eine Länge von 10 cm angenommen. Auch wenn hier nur 100 Partikel ausgemessen wurden, kann ein Trend der Faserverkürzung durch Vermahlungstechnik aufgezeigt werden.The diagram 6 shows the percentage of fiber lengths applied versus fiber length in centimeters. The maximum fiber length is assumed to be 10 cm. Even if only 100 particles were measured here, a trend of fiber shortening by grinding technology can be shown.

Die Verschiebung der L0-Kurven hin zu kürzeren Fasern bei kleiner werdender Sieblochung zeigt sich hier ebenso wie in der Partikelgrößenanalyse. Deutlicher wird dies jedoch noch an den dem x 50,3 äquivalenten Wert L50,0 in der im Anhang dargestellten Tabelle 4, die gemittelte L50,0-Werte roher und vermahlener Maissilage aufführt.The Shifting the L0 curves towards shorter fibers with decreasing Screen perforation is evident here as well as in the particle size analysis. However, this becomes even clearer at the x 50.3 equivalent Value L50,0 in the table 4 shown in the Annex, the averaged L50,0 values of raw and ground corn silage.

Durch den mechanischen Aufschluss wird die mittlere Faserlänge von 0,87 cm bei Einsatz eines 25er Siebes um mehr als die Hälfte auf 0,37 cm gekürzt. Der Einsatz kleinerer Sieblochungen verringert die Faserlänge weiter, jedoch ist dieser Effekt nicht so stark nachzuweisen wie bei der Partikelgröße, so sinkt die mittlere Faserlänge von 0,37 cm beim 25er Sieb über 0,35 cm beim 20er Sieb auf 0,31 cm bei Einsatz des 15er Siebes. Der Substrataufschluss mit Hilfe der „IMPRA–Mühle" erlangt also eine deutliche Faserlängenverkürzung. Ein fragwürdiges Ergebnis weist hier die Grubermühle auf, denn ihre erzeugte Faserlänge liegt mit 1,01 cm oberhalb der mittleren Faserlänge der rohen Maissilage mit 0,87 cm. Zum einen muss man hier davon ausgehen, dass das Ausgangsmaterial doch sehr unterschiedlich ausfiel und von der Grubermühle nur eine Einzelprobe zur Verfügung stand und zum anderen scheint die Grubermühle zwar eine Partikelzerkleinerung zu erreichen, jedoch verkürzt sie dabei nicht die Faserlängen.By the mechanical digestion is the mean fiber length of 0.87 cm when using a 25er sieve by more than half Shortened 0.37 cm. The use of smaller screen perforations further reduces the fiber length, However, this effect is not as strong to prove as in the Particle size, so it sinks the mean fiber length of 0.37 cm at the 25er sieve 0.35 cm at the 20er sieve to 0.31 cm when using the 15er sieve. The substrate digestion with the help of the "IMPRA mill" thus achieves a significant shortening of the fiber length questionable The result here is the Grubermühle because of their fiber length lies at 1.01 cm above the average fiber length of the raw corn silage 0.87 cm. For one thing, one must assume here that the starting material but very different and from the Grubermühle only a single sample available and on the other hand the Grubermühle seems to have a particle shredding to achieve, however, shortened they do not use the fiber lengths.

Die für biologische und chemische Reaktionen relevante spezifische Oberfläche SV kann nun mit Hilfe der gewonnenen Kenngrößen x 50,3 und L50,0 berechnet werden, indem mit Hilfe dieser ein Formfaktor aus dem Diagramm der 3 bestimmt wird. Die Einzelbestimmungen zeigen hier, dass der Wert bei allen Proben zwischen ca. 1 bis maximal 5 liegen, die dazugehörigen Formfaktoren φ ergeben sich dann aus dem Diagramm der 3 zu 1,2 bis 1,4. Zur Sicherheit wird der Formfaktor hier für alle Berechnungen mit 1,4 angenommen. Mit der Formel 6 ergeben sich dann aus den Untersuchungen folgende in Tabelle 5 aufgeführte Werte, der spezifischen Oberflächen SV, der verschiedenen Vermahlungen.The specific surface SV relevant for biological and chemical reactions can now be calculated with the aid of the obtained parameters x 50,3 and L 50,0, by using this a form factor from the diagram of 3 is determined. The individual determinations here show that the value for all samples is between approx. 1 and 5, the corresponding form factors φ are then derived from the diagram of the 3 to 1.2 to 1.4. For safety's sake, the form factor here is assumed to be 1.4 for all calculations. With the formula 6, the results are the following values listed in Table 5, the specific surface areas SV, of the various grinding operations.

Das Ausgangsmaterial rohe Maissilage, hat eine ermittelte spezifische Oberfläche von 2,66. Mit 10,23 erreicht die Vermahlung mit einem 15er Sieb die größte spezifische Oberfläche, diese entspricht dem 3,8fachen des Ausgangsmaterials. Mit dem 3,1-fachen und 2,6-fachen der Oberfläche der unbehandelten Maissilage liegen die Vermahlungen mit dem 20er bzw. 25er Sieb deutlich hinter dem Ergebnis des 15er Siebes. Das schlechteste Resultat erzeugte die Grubermühle mit im Vergleich nur dem 2,3-fachen des Rohsubstrates und einer spezifischen Oberfläche von 6,06.The Raw material raw corn silage, has a specific determined surface from 2.66. With 10.23, the grinding with a 15 sieve reaches the biggest specific Surface, this corresponds to 3.8 times the starting material. With 3.1 times and 2.6 times the surface area the untreated maize silage are the grinding with the 20s or 25er sieve clearly behind the result of the 15er sieve. The worst result produced the Gruber mill with compared to only 2.3 times of the raw substrate and a specific surface area of 6.06.

Durch das vorangegangene Waschen der Proben in einem 0,09 mm Sieb, fielen alle Partikel unterhalb der Größe 0,09 mm weg und wurden in die Messung nicht einbezogen.By the previous washing of the samples in a 0.09 mm sieve fell all particles below size 0.09 mm away and were not included in the measurement.

Trotzdem würden Partikel dieser Größe keinen großen Einfluss auf die Messung haben oder das Ergebnis nur wenig nach unten korrigieren. Da dieser systematische Fehler bei allen Siebungen auftrat, sind die Proben untereinander vergleichbar. Da nicht alle Verklebungen und Verfilzungen vor der Siebung aufgelöst werden konnten, kam es bei den Siebungen häufig zu einer Agglomeratbildung auf dem 4 mm und dem 2 mm Sieb. Diese Agglomerate setzten sich bei Maissilage aus verklebten Feinstpartikeln mit Faseranteilen zusammen. Diese Tatsache hat eine, wenn auch geringe, Auswirkung auf die Partikelgrößenverteilung, welche sich hierdurch in Richtung kleinerer Partikel verschiebt.Nevertheless would No particles of this size huge Influence the measurement or the result only slightly correct below. Because of this systematic error in all screenings occurred, the samples are comparable with each other. Not all Bonding and matting to be resolved before screening In the screenings, agglomeration often occurred on the 4 mm and the 2 mm sieve. These agglomerates sat down Corn silage made of glued fine particles with fibers together. This fact has a, albeit small, impact on the particle size distribution, which shifts in the direction of smaller particles.

Bei faserigen Stoffen, wie hier untersucht, kann es dazu kommen, dass die Fasern sehr lang sind, jedoch aufgrund des geringen Durchmessers auf die Siebe der kleineren Partikelgrößen durchfallen. Man muss also gleichzeitig die Faserlänge betrachten, um eine Aussage über die Partikelgrößenverteilung machen zu können. Eine Ausmessung von 100 Faserlängen pro Probe zeigt für Proben wie hier genommen nur einen gewissen Trend an, kann jedoch nicht zu 100% als repräsentativ angesehen werden, da hierfür eine größere Anzahl gemessener Partikel notwendig wäre. Der Trend der Ergebnisse ist jedoch deutlich erkennbar und passt auch zu den Ergebnissen der jeweiligen Siebung.For fibrous fabrics, as examined here, the fibers may be very long, but due to the small diameter, they will fall through the screens of the smaller particle sizes. So you have to be the fiber length be seek to make a statement about the particle size distribution. A measurement of 100 fiber lengths per sample indicates only a certain trend for samples as here taken, but can not be considered 100% representative because it would require a larger number of measured particles. However, the trend of the results is clearly visible and also fits the results of the respective screening.

Für die Viskositätsmessungen wurden Maischeproben aus der Biogasanlage untersucht, diese unterschieden sich zum einen in ihrer Vermahlungsart, das heißt Einsatz verschiedener Sieblochung, als auch zum anderen in ihren TS-Gehalten.For the viscosity measurements mash samples from the biogas plant were examined, these distinguished on the one hand in their Vermahlungsart, that is, use of different Sieblochung, as well as in their TS content.

Um einen Vergleich der Vermahlungstechnik mit einer anderen Zerkleinerungsmaschine herzustellen, wurde hier zusätzlich noch eine Probe einer Grubermühle herangezogen. Diese war vor der Erprobung der „IMPRA–Mühle" installiert.Around a comparison of the grinding technique with another crusher was added here another sample of a Gruber mill used. This was installed before the trial of the "IMPRA mill".

Als Referenzproben zur Abschätzung der Viskosität wurde Wasser und Salatöl mit bekannten Viskositäten gemessen. Für die Untersuchung wurde der beschriebene Rührer mit dem Rotationsviskosimeter genutzt. Der Rührer wurde in der Probenflasche mit der Maischeprobe platziert und am Rotationsviskosimeter befestigt. Um ein gleichmäßiges Messergebnis zu erhalten, wurde die Probe vorher durch Schütteln möglichst gut durchmischt. Der Rührer drehte nun in der Maische und das erzeugte Widerstandsdrehmoment konnte am Messgerät abgelesen werden. Die Drehzahlen wurden auf die Abstufung 10–50–100–200–300–400–500–600 Umdrehungen pro Minute festgelegt. In der Praxis zeigte sich schnell, dass die Maische keine konstanten Widerstandsdrehmomente liefert, so dass jede Drehzahl eine halbe Minute gefahren und hierbei der maximale Wert bestimmt wurde.When Reference samples for estimation the viscosity was water and salad oil with known viscosities measured. For the investigation became the described agitator with the rotational viscometer used. The stirrer was placed in the sample bottle with the mash sample and placed on the Attached to a rotational viscometer. In order to obtain a uniform measurement result, Shake the sample beforehand preferably mixed well. The stirrer turned now in the mash and the generated resistance torque could on the meter be read. The speeds were graded at 10-50-100-200-300-400-500-600 rpm set per minute. In practice, it quickly became apparent that the Mash does not provide constant resistance torques, so that each speed drove for half a minute and this is the maximum value was determined.

Daraus ergab sich eine „worst-case-Messung", welche das maximale Widerstandsdrehmoment bei gewählter Drehzahl aufzeigt. Um ein reproduzierbares Ergebnis zu erhalten, wurde jede Messung dreimal durchgeführt und die Ergebnisse gemittelt. Die Temperatur der Proben wurde gleich gehalten, um einen möglichen Einfluss dieser auf die Viskosität gering zu halten.from that resulted in a "worst case measurement", which is the maximum Resistance torque at selected Reveals speed. To get a reproducible result, Each measurement was performed three times and the results averaged. The temperature of the samples was kept the same to one possible Influence of this on the viscosity to keep low.

Die 7 zeigt in einem Diagramm deutliche Unterschiede der Viskosität der Maischeproben abhängig von Vermahlungsmethode und TS. Die höchste Widerstandskraft gegen das Durchrühren bringen die mit der Grubermühle vermahlenen Proben auf, der höhere TS steigert hier auch die Viskosität zusätzlich, obwohl der Unterschied der TS nur 0.8% ausmacht. Mit rund der Hälfte und weniger der erzeugten Widerstandskraft wiesen die mit der „IMPRA-Mühle" vermahlenen Maischeproben eine weitaus geringere Viskosität auf. Unter diesen Proben zeigten die mit dem 15er Sieb gemahlenen Proben trotz höherer TS eine geringere Viskosität als die mit dem 20er Sieb vermahlenen. Betrachtet man die mit dem 20er Sieb vermahlenen Proben untereinander, so ergibt ein Herabsetzen der TS um ca. 1,5% eine Verminderung der Viskosität um ein Drittel. Bei den Messungen konnte ein gewisser „Verfilzungs-Effekt" der Grubermühlenprobe festgestellt werden, lange Fasern wickelten sich um den Rührer. Dies trat bei den Proben der Vermahlung mit der „IMPRA-Mühle" nicht auf.The 7 shows in a diagram significant differences in the viscosity of the mash samples depending on the grinding method and TS. The highest resistance to stirring is provided by the Gruber mill milled samples, the higher TS also increases the viscosity here, although the difference of the TS is only 0.8%. With about half and less of the resistance produced, mash samples ground with the "IMPRA Mill" had a much lower viscosity, and among these samples, the samples ground with the 15 sieve showed lower viscosity than the 20-sieve mills despite higher TS Considering the samples milled with the 20 sieve, a reduction of the TS by about 1.5% results in a reduction of the viscosity by a third, during the measurements a certain "felting effect" of the Gruber mill sample could be determined for a long time Fibers wrapped around the stirrer. This did not occur in the samples of grinding with the "IMPRA mill".

Aus den gemessenen Werten kann kein quantitativer Viskositätswert berechnet werden.Out No quantitative viscosity value can be calculated from the measured values become.

Jedoch können zur qualitativen Einschätzung der jeweiligen Kurvenverläufe der Prallmühlen deren Diagrammverläufe mit den Diagrammverläufen des Wassers und des Salatöls in Verbindung gesetzt beziehungsweise verglichen werden. Wasser wird hier mit einem Wert η = 1 mPa und Salatöl mit einem Wert von η = 100 mPa s angenommen.however can for qualitative assessment the respective curves the impact mills their chart patterns with the diagrams of water and salad oil be contacted or compared. Water becomes here with a value η = 1 mPa and salad oil with a value of η = 100 mPa s assumed.

Zur Bestimmung des Gaspotentials von roher und vermahlener Maissilage wurden drei verschiedene Versuchsreihen durchgeführt.to Determination of the gas potential of raw and ground maize silage three different test series were carried out.

Der erste Versuchsansatz in Versuchsreihe I beschäftigte sich mit den Proben, die während der Erprobung der „IMPRA–Mühle" genommen wurden. Es werden die Auswirkungen der unterschiedlich eingesetzten Siebe während der Vermahlung hinsichtlich des sich ergebenden Gasertrages der Einzelproben untersucht.Of the first experimental approach in test series I dealt with the samples, the while the testing of the "IMPRA mill" the effects of differently used strainers during the Grinding with regard to the resulting gas yield of the individual samples examined.

Versuchsreihe II untersuchte die Rohsubstrat- und Mahlproben des Materials, welches roh zur Verfügung gestellt wurde, zur Vermahlung verbracht wurde und dort mit einem 15er Sieb in der „IMPRA–Mühle" vermahlen wurde. Hieraus sollte eine Aussage über den unterschiedlichen Gasertrag von unvermahlener und vermahlener Maissilage getroffen werden.test series II examined the raw substrate and mill samples of the material which raw available was placed, was spent for grinding and there with a 15er sieve was ground in the "IMPRA mill". From this should be a statement about the different gas yield of unmilled and ground Corn silage are taken.

Die dritte Versuchsreihe III wird, wie Versuchsreihe II, noch einmal die unterschiedlichen Gaserträge von roher und vermahlener Maissilage aufzeigen und zusätzlich klären, ob bei einem Einsatz von anaeroben Bakterienstämmen in der Prozessflüssigkeit eine weitere Steigerung der Biogasausbeute erreichen werden kann.The third series of experiments III, like series II, once again the different gas yields of raw and ground corn silage and additionally clarify whether when using anaerobic bacterial strains in the process fluid a further increase in biogas yield can be achieved.

Die Untersuchungen der Versuchsreihe I hinsichtlich des Gaspotentials zeigten keinen eindeutigen Trend hinsichtlich der verschiedenen Vermahlungsmethoden.The Investigations of the test series I regarding the gas potential showed no clear trend regarding the different ones Vermahlungsmethoden.

Es wurde die Versuchsreihe II durchgeführt.It the test series II was carried out.

Um die im vorangegangenen Versuch I vermuteten Fehlerpotentiale auszuschließen, wurde Versuchsreihe II grundlegend neu konzipiert, die rohe Maissilage wurde jetzt von einem Silohaufen bereitgestellt, direkt zur Vermahlung unter eigener Begutachtung verbracht, um direkt anschließend am nächsten Tag die Gärtestansätze machen zu können. Das Ausgangsmaterial wurde aus der Mitte eines Silohaufens entnommen, um Schimmelprozesse und Sauerstoffeinwirkungen auszuschließen. Weiterhin wurde nur rohe Maissilage und mit einem 15er Sieb vermahlenes Substrat untersucht. Die Gaspotential-Untersuchung wurde jeweils dreifach durchgeführt um mit gemittelten Werten der Statistik gerecht zu werden. Das Ansetzen der Gärtests geschah wie beschrieben.Around to exclude the suspected error potential in the previous experiment I, was a series of experiments II fundamentally redesigned, the raw corn silage was now from a Silohaufen provided directly for grinding under its own Assessment spent, then directly afterwards the next day to make the Gärtestansätze to be able to. The Starting material was taken from the middle of a silo, to rule out mold processes and oxygen effects. Was continued only raw corn silage and ground with a 15er sieve substrate examined. The gas potential investigation was in each case three times carried out around to do justice to averaged values of statistics. The piecing the fermentation tests happened as described.

Das Ausgangsmaterial wurde in der Versuchsreihe II mit einem rezirkulierten Impfschlamm versetzt. Der rezirkulierte Impfschlamm enthält alle nötigen Bakterienstämme für die anaerobe Vergärung.The Starting material was recirculated in the experimental series II Vaccine sludge spiked. The recirculated seed sludge contains all necessary bacterial strains for the anaerobic Fermentation.

Der Impfschlamm entstammt beispielsweise (auch) einem Faulturm einer Kläranlage und wird bei Vergärungsversuchen nach DIN 38414 Teil 8 vorgeschrieben.Of the For example, seed sludge comes from a digestion tower sewage plant and is used in fermentation trials prescribed according to DIN 38414 Part 8.

Die Herstellung der Gäransätze – Ausgangssubstrat – erfolgte nach Bestimmung von TS und oTS der zwei Substratproben, durch ein entsprechendes Vermischen der einzelnen Anteile.The Production of the gauzes - starting substrate - took place after determination of TS and oTS of the two substrate samples, by one appropriate mixing of the individual shares.

Die Daten werden in der folgenden Tabelle 6 dargestellt. Die Tabelle 6 zeigt die ermittelten prozentualen TS- und oTS-Gehalte der eingesetzten Ausgangssubstrate.The Data is shown in Table 6 below. The table 6 shows the determined percentage TS and oTS contents of the used Starting substrates.

Die Tabelle 7 zeigt die ermittelten prozentualen TS- und oTS-Gehalte der eingesetzten Ausgangssubstrate der Versuchreihe II.The Table 7 shows the determined percentage TS and oTS contents the starting substrates used the test series II.

Nach dem Ansetzen und Vermischen der Proben wurde der pH-Wert bestimmt, welcher sich bei allen Proben zwischen 7,0–7,2 befand. Ein Einstellen des pH-Milieus war somit nicht weiter nötig. Nach dem Befestigen und Nullen der Eudiometerrohre wurde die Gasertragsbestimmung der Versuchsreihe II gestartet. Über eine Versuchsdauer von knapp 63 Tagen wurden nun die produzierten Gasmengen dokumentiert und umgerechnet ins Normvolumen, gemittelt und kumuliert über der Zeit aufgetragen. Hieraus ergibt sich das in 8 dargestellte Diagramm. Das Diagramm der 8 zeigt den kumulierten Gasertrag im Normvolumen von roher und vermahlener Maissilage über der Zeit aus der Versuchsreihe II Nach einer lag-Phase von ca. 12 Stunden beginnt der anaerobe Abbauprozess mit einer steigenden Gasproduktion. Die Proben weisen einen sehr steilen Kurvenverlauf in den ersten 6 Tagen auf, danach verflacht die Kurve der Gasproduktion langsam, bis sie ab dem 24.Tag nahezu kein weiteres Wachstum mehr aufzeigt und sich somit eine fast waagerechte Linie entwickelt.After preparing and mixing the samples, the pH was determined, which was between 7.0-7.2 for all samples. Adjusting the pH environment was therefore no longer necessary. After attaching and zeroing the Eudiometerrohre the gas yield determination of the test series II was started. Over a trial period of nearly 63 days, the produced gas volumes were documented and converted into the standard volume, averaged and cumulated over time. This results in the 8th illustrated diagram. The diagram of 8th shows the cumulative gas yield in the standard volume of raw and ground maize silage over time from the experimental series II After a lag phase of about 12 hours, the anaerobic degradation process begins with increasing gas production. The samples show a very steep curve in the first 6 days, after which the curve of the gas production gradually flattens until it shows almost no further growth from the 24th day on and thus develops an almost horizontal line.

Eindeutig zu erkennen ist ein starkes Auseinanderdriften der Kurven des vermahlenen und rohen Substrates, die Gasproduktion der Mahlprobe verläuft deutlich steiler und die Vorbehandlung beeinflusst das Ergebnis sowohl hinsichtlich der gesamten Gasproduktion als auch der Produktionsgeschwindigkeit positiv.Clearly To recognize is a strong drifting apart of the curves of the milled and raw substrate, the gas production of the grinding sample runs clearly steeper and the pretreatment affects the outcome both in terms of the total gas production as well as the production speed positive.

Dies wird in der folgenden Tabelle 8 noch offensichtlicher, in der die prozentualen Unterschiede zueinander als auch zur Gesamtproduktion der Versuchsreihe II aufgetragen sind. Nach ca. 3 Tagen ist schon 50% der gesamten Gasausbeute produziert worden, wobei die vermahlene Probe die 50%-Marke etwas schneller erreicht als die Rohware. Nach 13 Tagen erreicht der Abbauprozess der vermahlenen Maissilage schon 90% der Gesamtgasproduktion, während die unvermahlene Probe hier erst 85% produziert hat. Mit 97% nach 24 Tagen gleichen sich die Proben dann zueinander wieder an. Ab diesem Zeitpunkt ist eine weitere Gasproduktion nur noch über einen langen Zeitraum bei sehr geringen Zuwächsen zu verzeichnen.This is even more apparent in the following Table 8, in which percentage differences between each other as well as the total production the test series II are applied. After about 3 days is already 50% of the total gas yield has been produced, with the milled Sample reaches the 50% mark a little faster than the raw material. To 13 days already reached the degradation process of the milled corn silage 90% of total gas production while the unmilled sample produced here only 85%. With 97% after 24 days later, the rehearsals become similar again. From At this time, another gas production is only over one long period with very small increases.

Der Nutzen des mechanischen Aufschlusses und damit die Gasertragssteigerung ist in der Zusammenschau Spalte „Differenz Rohware zu Mahlprobe" der Tabelle 8 und 9 zu sehen.The benefit of the mechanical digestion and thus the increase in gas yield is summarized in the column "Difference from raw material to sample" in Table 8 and 9 to see.

Hier wird der prozentuale Unterschied der Gasproduktion der verschiedenen Substrate zueinander beleuchtet. Eine anfängliche Verzögerung des gemahlenen Substrates nach 5 Stunden im Vergleich zum Rohsubstrat weicht schnell einer Differenz von fast 38% nach einem Tag zugunsten der mechanisch aufgeschlossenen Probe. Von diesem Zeitpunkt an nähert sich jedoch der Gasertrag der Rohware stetig dem Ergebnis der behandelten Probe, um dann nach knappen 13 Tagen noch ca. 13% weniger Biogas und schlussendlich ca. 9% weniger Biogas als die aufgeschlossene, das heißt vermahlene Maissilage zu produzieren. Der für einen Gärtest sehr lange gewählte Untersuchungszeitraum von 60 Tagen diente der Untersuchung des Einflusses der Verweilzeit auf die Biogasproduktion, wobei wie beschrieben festgestellt werden konnte, dass der Abbauprozess schon nach ca. 30 Tagen den überwiegenden Teil der verwertbaren Organik zu Biogas umgewandelt hat.Here will be the percentage difference of gas production of different Substrates illuminated to each other. An initial delay of the ground Substrate after 5 hours compared to the raw substrate gives way quickly a difference of almost 38% after one day in favor of the mechanically-open-minded Sample. From this point on approaching However, the gas yield of the raw material is constantly the result of the treated Sample, and then after about 13 days, about 13% less biogas and finally about 9% less biogas than the open-minded, this means to produce ground corn silage. The examination period chosen for a very long time of 60 days was used to study the influence of residence time on the biogas production, where as described be determined could that the dismantling process already after approx. 30 days the overwhelming Has converted part of the usable organics to biogas.

Die Schwankungen in den Biogaserträgen sind durch Einwirkungen von Temperatur und Luftdruck zu erklären. Diese werden zwar herausgerechnet, jedoch bleibt ein geringer Fehler durch Messungenauigkeiten und verschieden schnelle Temperaturübergänge von der Umgebung zum Gassammelraum. Nach der Versuchsreihe II wurde erneut der pH-Wert der Einzelproben bestimmt, welcher sich zwischen 7,3–7,5 eingestellt hatte. Eine Hemmung aufgrund des PH-Wertes ist folglich nicht zu erwarten.The fluctuations in biogas yields can be explained by the effects of temperature and air pressure. Although these are eliminated, a small error remains due to measurement inaccuracies and different rapid temperature transitions from the environment to the gas collection room. After the test series II, the pH of the individual samples was again determined, which had set between 7.3-7.5. Inhibition due to the PH value is therefore not expected.

Aufbauend auf der vorangehend beschriebenen Untersuchung wurde Versuchsreihe III durchgeführt. Erneut wurde rohe Maissilage als Ausgangssubstrat benutzt.Building on the investigation described above became a series of experiments III performed. Again, raw corn silage was used as the starting substrate.

Die Probenahme geschah direkt vor und nach der Hammermühle, die wiederum mit einem 15er Sieb ausgestattet wurde. Die Proben wurden anschließend für die Gaspotentialuntersuchung verbracht, um Substratumwandlungsprozesse zu vermeiden.The Sampling took place directly before and after the hammer mill, the again with a 15er sieve was equipped. The samples were subsequently analyzed for gas potential spent to avoid substrate conversion processes.

Mittels 16 Eudiometerrohren war es möglich, vier verschiedene Versuchsansätze à drei Einzelproben hinsichtlich der Gasertragssteigerung durch mechanischen Aufschluss zu untersuchen.through 16 Eudiometerrohren it was possible, four different test approaches à three Single samples with regard to increasing the gas yield by mechanical To examine digestion.

Das Einwiegen und Vermischen des Ausgangsubstrates mit dem Impfmaterial – Prozessflüssigkeit – setzte sich wie Tabelle 9 darlegt, zusammen.The Weighing and mixing the starting substrate with the inoculant - process fluid - sat as shown in Table 9, together.

Das Probematerial weist gemäß Tabelle 9 in Versuchsreihe III folgende prozentualen TS- und oTS-Gehalte auf. Die zu untersuchenden Proben in der Versuchreihe III bestanden aus den in Tabelle 10 gezeigten Substrateinwaagen.The Sample material according to table 9 in test series III following percentage TS and oTS contents. The to be examined Samples in Run Series III consisted of those shown in Table 10 Substrateinwaagen.

Die gemessenen pH-Werte der einzelnen Proben befanden sich erneut in einem Bereich von 7,1–7,3, womit auch kein weiteres Einstellen des Milieus mehr nötig war. Nach dem anschließenden Einrichten und Nullen der Eudiometerrohre wurde die Gasertragsuntersuchung der Versuchsreihe III gestartet.The measured pH values of the individual samples were again in a range of 7.1-7.3, which meant that no further adjustment of the milieu was necessary. After the subsequent Setting up and zeroing the Eudiometer tubes was the gas yield study the test series III started.

Wiederum wurde die produzierte Gasmenge der einzelnen Proben über einen Versuchszeitraum von 31 Tagen dokumentiert.In turn the produced gas quantity of the single samples was over one Trial period of 31 days documented.

Die Ergebnisse der jeweilig dreifachen Beprobung wurden zusammengefasst und gemittelt.The Results of the respective triple sampling were summarized and averaged.

Anschließend wurden diese kumuliert und im Normvolumen bezogen auf ein Gramm oTS in dem Diagramm der 10 über der Versuchszeit aufgetragen.These were then cumulated and in the standard volume based on one gram of OTS in the diagram of 10 applied over the experimental period.

Das Diagramm in 10 zeigt aus der dritten Versuchsreihe III, den kumulierten Gasertrag im Normvolumen von roher und vermahlener Maissilage über der Zeit.The diagram in 10 shows from the third series of experiments III, the cumulative gas yield in the standard volume of raw and ground corn silage over time.

Auch in Versuchsreihe III zeichnet sich eine leichte lag-Phase innerhalb des ersten Tages ab, erst danach steigt die Gasproduktion stark an, wobei dies bei den vermahlenen, also mechanisch, vorkonditionierenden Proben sehr viel deutlicher ausfällt, als bei den Proben des nicht vorkonditionierenden Rohsubstrates.Also in test series III, a slight lag phase is apparent within from the first day, only then gas production increases sharply this being the case with the ground, that is mechanically, preconditioning Samples are much clearer, than the samples of the non-preconditioning raw substrate.

Die Kurven im Diagramm 10 weisen einen sehr steilen Kurvenverlauf in den ersten 4 Tagen auf, dieser verflacht sich jedoch langsam. Insgesamt ist dieses Abflachen der Kurven bei den vermahlenen Proben stärker ausgeprägt als bei der Rohsilage, welche kein so starkes Abknicken der Gasproduktion hervorruft.The curves in the diagram 10 show a very steep curve in the first 4 days, but this is slowly flattening. Overall, this flattening of the curves is more pronounced in the milled samples than in the raw silage, which does not cause so much kinking of gas production.

Bis zum 28. Tag geht die Gasproduktion immer weiter zurück, um sich dann langsam einem waagerechten Kurvenverlauf anzunähern. Ab diesem Zeitpunkt sind aus den Erfahrungen der Versuchsreihe II keine nennenswerten Gasmengenzuwächse zu verzeichnen.To By the 28th day, gas production continues to decline then slowly approach a horizontal curve. From At this time, none of the experiences of Experimental Series II notable gas volume increases to record.

Die Tabelle 11 zeigt die kumulierten Gaserträge der einzelnen Proben noch einmal in Zahlen und ihren prozentualen Anteilen am Gesamtertrag.The Table 11 shows the accumulated gas yields of the individual samples once in numbers and their percentage of total return.

Die Versuche der Versuchsreihe III wurden nach 31 Tagen beendet, da sich in Versuchsreihe II zeigte, dass ab diesem Zeitpunkt nur noch geringe Gasmengen erzeugt werden, die nichts Nennenswertes zum Gesamtertrag beitragen.The Experiments of the test series III were terminated after 31 days, since in test series II showed that from this point only small amounts of gas are generated, which is nothing worth mentioning to the total yield contribute.

Durch die Versuchsreihe III konnte in allen Probeflaschen ein pH-Wert zwischen 7,4–7,5 festgestellt werden, eine Hemmung des Abbauprozesses aufgrund des pH-Wertes kann somit weitestgehend ausgeschlossen werden.By the test series III could in all sample bottles a pH between 7.4-7.5 an inhibition of the degradation process due to the pH value can thus be largely excluded.

ZusammenfassungSummary

Anhand der Untersuchungen der Partikelgrößen kann aufgezeigt werden, dass der Einsatz eines geeigneten mechanischen Aufschlussverfahrens, wie hier die „IMPRA–Mühle" das Ausgangssubstrat deutlich zerkleinern kann. So wird im günstigsten Fall der Anteil von Partikeln kleiner als 4 mm von 25% im Rohsubstrat auf über 90% im Produktsubstrat gesteigert. Es konnte festgestellt werden, dass das Mahlergebnis stark abhängig ist von der eingesetzten Sieblochung der Durchgangssiebe, so steigert sich der Anteil von Partikeln kleiner als 2 mm bei der „IMPRA–Mühle" von ca. 40% bei dem größten eingesetzten Sieb auf ca. 70% bei dem Sieb mit der geringsten Lochweite.Based the particle size studies can be shown that the use of a suitable mechanical digestion method, such as here the "IMPRA mill" the starting substrate clearly can shred. So will be the cheapest Case the proportion of particles smaller than 4 mm from 25% in the raw substrate on over 90% increased in the product substrate. It could be determined that the grinding result is highly dependent is of the sieve perforation of the passage sieves, so increases The proportion of particles smaller than 2 mm in the "IMPRA mill" of about 40% at the largest used Sieve to about 70% for the sieve with the smallest hole size.

Die als Vergleich herangezogene Grubermühle schafft bei diesen Untersuchungen trotz ihrer letztendlich höheren Effektivität durch Schneidzerkleinerung nur eine Zerkleinerungsleistung, welche ungefähr der „IMPRA–Mühle" mit eingesetztem 25 mm Sieb entspricht. Prallbeanspruchung ist also trotz geringerer Effektivität bezogen auf die Einzelkornzerkleinerung besser zur Herstellung von kleineren Partikeln bei NaWaRos.The Gruber mill used as a comparison, in spite of its ultimately higher efficiency by means of cutting comminution, only achieves a comminution performance which corresponds approximately to the "IMPRA mill" with inserted 25 mm sieve in these tests lower efficiency in terms of single grind reduction better for the production of smaller particles in NaWaRos.

Ein weiterer Vorteil der Prallbeanspruchung, der anhand der Partikelgrößenmessung fassbar wird, ist die stärkere Desintegration des Substrates durch flächigere Krafteinwirkung beim Zerkleinerungsvorgang, der bei einer Schneidzerkleinerung so nicht auftritt. Hierdurch können Zellen aufplatzen und zerstört werden, wodurch Zellwasser sowie gelöste Bestandteile freigesetzt werden.One Another advantage of the impact stress, based on the particle size measurement is tangible, is the stronger Disintegration of the substrate by more extensive force in the Crushing process, which does not occur in a cutting crushing. This allows Cells burst and destroyed which releases cell water and dissolved components become.

Auch anhand der gewonnenen Kenngrößen wie Mittelwert und Zerkleinerungsgrad lassen sich positive Effekte für den Prozess einer Biogasanlage festmachen. Der berechnete Mittelwert x 50,3 zeigt, dass die Partikelgröße durch die hier eingesetzte Zerkleinerungstechnik um das Vierfache verkleinert wird, welches der Zerkleinerungsgrad als Kennwert einer Mühle mit einem Wert von 3,8 bei Einsatz des 15er Siebes in der „IMPRA–Mühle" auch bestätigt. Die Faserlängenbestimmung zeigt ein der Partikelgrößenmessung analoges Ergebnis auf. Durch den Zerkleinerungsprozess mit der Hammermühle werden die Faser längen mehr als halbiert, jedoch kann der Einsatz von kleineren Sieben hier nur geringe weitere Abnahmen erzeugen. Die Länge der Fasern wird also nicht unbedingt durch die Sieblochung beeinflusst, sondern vielmehr durch die erzeugte Prallbeanspruchung. Untermauert wird dieser Punkt zusätzlich durch das Ergebnis der Grubermühle, welche einen Faserwert aufwies, der länger war als das Ausgangsmaterial.Also based on the obtained parameters such as Average and crushing levels can be positive effects for the process moor a biogas plant. The calculated mean x 50.3 shows that the particle size through the shredding technique used here is reduced fourfold, which the degree of comminution as characteristic of a mill with a value of 3.8 when using the 15er sieve in the "IMPRA mill" also confirmed Fiber length determination shows one of the particle size measurement analogous result on. Become through the crushing process with the hammer mill the fiber length more than halved, however, can be the use of smaller sieves here only small further decreases produce. The length of the Fibers are therefore not necessarily influenced by the screen perforation, but rather by the generated impact stress. underpinning this point will be additional through the result of the Grubermühle, which had a fiber value that was longer than the starting material.

Die Schneidzerkleinerung der Grubermühle zerkleinert visko-elastisches Material wie NaWaRos entgegen jeder Vermutung schlechter als die Prallbeanspruchung der IMPRA-Mühle.The Crushing of the Gruber mill comminuted Visco-elastic material like NaWaRos contrary to every guess worse than the impact load of the IMPRA mill.

Des Weiteren basieren die Ergebnisse der Grubermühle auf einer Einzelbeprobung, während die Ergebnisse der „IMPRA–Mühle" vielfach gemittelte Werte darstellen. Geht man jedoch von den Resultaten der „IMPRA–Mühle" aus, die eine relativ geringe Schwankungsbreite aufwiesen, kann man die Ergebnisse der Grubermühle hier zu Vergleichen heranziehen.Of Furthermore, the results of the Grubermühle are based on a single sampling, while the Results of the "IMPRA mill" often averaged Represent values. However, if one starts from the results of the "IMPRA mill", which is a relative have a small fluctuation range, one can see the results of the Gruber mill refer to comparisons here.

Anhand der Partikelgrößenmessung und Faserlängenbestimmung kann weiter die spezifische Oberfläche errechnet werden. Diese ist höchst relevant für alle biochemischen Umwandlungsprozesse und Reaktionen beim anaeroben Abbau, da eine bessere Ligandennähe und Reaktionsoberfläche erzeugt wird. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass mit der „IMPRA–Mühle" bei Einsatz des 15er Siebes die besten Resultate erzielt werden, hierbei wird die spezifische Oberfläche nahezu vervierfacht. Größere Sieblochungen führen zu einer geringeren Oberflächenvergrößerung, da die Partikel und Fasern nicht so weit zerkleinert werden.Based the particle size measurement and fiber length determination the specific surface can be calculated further. These is the highest relevant for all biochemical transformation processes and reactions in the anaerobic Degradation, as a better ligand proximity and reaction surface is produced. The investigation results show that with the "IMPRA mill" when using the 15s sieves the best results are achieved, here is the specific surface almost quadrupled. Larger screen perforations to lead to a lower surface enlargement, because the particles and fibers are not crushed that far.

Die Grubermühle erzeugte nur die 2,3-fache Oberfläche des Ausgangsmaterials und liegt damit hinter den Ergebnissen der „IMPRA–Mühle" mit 25er Siebeinsatz, obwohl die Mustermühle kleinere Partikel produziert, was grundsätzlich zu einem Anstieg der Oberfläche führen sollte.The Gruber mill produced only 2.3 times the surface area of the starting material and is thus behind the results of the "IMPRA mill" with 25er sieve insert, although the pattern mill smaller Particles produced, which basically to an increase in the surface to lead should.

Dieser Effekt hat seine Begründung in der schlechten Faserlängenverkürzung dieser Mühle, denn die Faserlänge geht als Faktor in die Berechnung der spezifischen Oberfläche mit ein.This Effect has its reason in bad fiber length shortening this Mill, because the fiber length is a factor in the calculation of the specific surface one.

Es ist zu erkennen, dass die Faserlängenverkürzung eine deutliche Auswirkung auf die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche hat. Die hier eingesetzte Schneidzerkleinerung ver mag die Partikel zwar zu zerkleinern, jedoch werden die Fasern nicht verkürzt, sie werden scheinbar nur abgeschabt und durch das Ringsieb gepresst. Die Fasern sind zu elastisch und der Abstand der Schneidkanten der Messer in der Grubermühle ist zu groß, als dass diese verkürzt werden können. Dies lässt den Schluss zu, dass es zur Verbesserung des chemischen und biologischen Angriffs durch die Mikroorganismen nicht nur auf die Partikelzerkleinerung, sondern auch auf die Faserverkürzung ankommt, wenn man davon ausgeht, dass eine vergrößerte spezifische Oberfläche einen schnelleren und besseren Abbaugrad erzielt Hinsichtlich dieses Schlusses ist also eine Prallbeanspruchung wie die der „IMPRA-Mühle" effektiver als eine Schneidzerkleinerung der Grubermühle und somit als Zerkleinerungsmaschine für den Substrataufschluss in Biogasanlagen vorzuziehen.It can be seen that the fiber length shortening a has a significant effect on the increase in specific surface area. The cutting shredder used here ver likes the particles though to crush, however, the fibers are not shortened, they are apparently only scraped off and pressed through the ring sieve. The fibers are too elastic and the distance between the cutting edges of the knife in the Grubermühle is too big, than that shortens them can be. This leaves conclude that it is to improve the chemical and biological Attack by the microorganisms not only on the particle size reduction, but also on fiber shortening arrives, assuming that an increased specific surface area faster and better degree of degradation achieved With regard to this conclusion Thus, an impact load such as the "IMPRA mill" is more effective than a cutting crushing the Grubermühle and thus as a crusher for the substrate digestion in Biogas plants to be preferred.

Ein analoges Ergebnis zeigt die Viskositätsmessung auf. Die Vermahlung mit der „IMPRA-Mühle" erzielt eine Halbierung der Viskositäten bei ungefähr gleicher TS. Der Einsatz kleinerer Sieblochungen senkt die Viskosität noch ein wenig weiter, jedoch nicht proportional stark zur Abnahme der Partikelgröße. Hieraus kann wiederum geschlossen werden, dass die Faserlänge ausschlaggebend für die Viskosität der Maische ist, was sicherlich mit dem Verfilzungseffekt längerer Fasern zu begründen ist. Festgestellt werden konnte dies auch in den Versuchen, da sich während der Untersuchung bei den Proben der Grubermühle Fasern um den Rührer wickelten, was bei den Proben der „IMPRA–Mühle" nicht geschah. Die Messungen der Viskosität zeigen, dass ein höherer mechanischer Aufschlussgrad wie durch die „IMPRA–Mühle" die Viskosität stark herabsetzt. Die Zerkleinerung der Partikel und vor allem die Verkürzung der Fasern erhöhen die Fließfähigkeit der Maische deutlich, ein Verhaken und Vernetzen der Partikel im Fluid wird verringert. Dies hat in der Praxis positive Auswirkungen auf die Durchmischungs- und Pumpfähigkeit der Maische, da bessere Fließfähigkeiten mit geringeren Leistungseinträgen zu erwarten sind. So konnten nach Aussage des BGA-Betreibers die Pumpendrücke der Substratförderung durch Einsatz der „IMPRA–Mühle" mehr als halbiert werden. Des Weiteren können Förder- und Pumpaggregate schonender betrieben werden, wodurch ein geringerer Verschleiß und damit längere Standzeiten und Wartungsintervalle zu erwarten sind. Zur Senkung der Viskositäten und der damit einhergehenden Verbesserung der Prozessparameter sollte somit bei mechanischem Aufschluss von Gärsubstraten in Biogasanlagen hauptsächlich eine Faserlängenverkürzung zustande kommen, hierbei hat sich wiederum die Prallbeanspruchung der „IMPRA–Mühle" als effektiver erwiesen.An analogous result shows the viscosity measurement. Milling with the "IMPRA mill" halves the viscosities at about the same TS The use of smaller screen perforations lowers the viscosity a little further, but not proportionally to the decrease in particle size, which in turn indicates that the fiber length is crucial For the viscosity of the mash, which can certainly be explained by the entangling effect of longer fibers, this was also found in the experiments, since fibers were wrapped around the stirrer during the examination of the samples of the Gruber mill, which was evident in the samples of the "IMPRA Mill "did not happen. The measurements of the viscosity show that a higher mechanical degree of digestion such as the "IMPRA mill" greatly reduces the viscosity.The comminution of the particles and especially the shortening of the fibers significantly increase the flowability of the mash, a catching and cross-linking of the particles in the fluid In practice, this has a positive effect on the mixing and pumpability of the mash re flow capabilities are expected with lower power inputs. According to the BGA operator, the pump pressures of substrate conveyance could be more than halved by using the "IMPRA mill." In addition, conveyor and pump units can be operated more gently, which means less wear and hence longer service life and maintenance intervals. In order to reduce the viscosities and the associated improvement of the process parameters, a shortening of the fiber length should therefore be achieved with mechanical digestion of fermentation substrates in biogas plants. In this case, the impact load of the "IMPRA mill" has proven to be more effective.

Die Messungen des Gaspotentiales von roher und mechanisch zerkleinerter Maissilage geschah in drei Versuchsreihen: Die erste Versuchsreihe I untersuchte 7 verschiedene Proben aus unterschiedlichen Vermahlungen. Hieraus resultierte jedoch zunächst kein trendzeigendes Ergebnis. Eine Diskussion der Ergebnisse ließ aber verschiedene Probleme und Lösungen erkennbar werden. Eine Begründung für das zweifelhafte Resultat liegt im Probematerial, welches verschiedenem Rohmaterial entstammte und damit die Proben untereinander zu unterschiedlich waren.The Measurements of the gas potential of raw and mechanically comminuted Maize silage occurred in three series of experiments: the first series of experiments I examined 7 different samples from different grinding. However, this initially resulted no trend-showing result. However, a discussion of the results left several problems and solutions become recognizable. A reason for the dubious result lies in the sample material, which is different Raw material came from and with it the samples among themselves too differently were.

Diese Einflüsse galt es nun in Versuchsreihe II auszuschalten. Die Proben stammten nun von einem Ausgangsmaterial ab, wurden bis zur Untersuchung nicht gelagert und die Einzelproben wurden jeweils dreifach beprobt, um ein statistisch sichereres Resultat zu erhalten. Als Ergebnis kann nun festgehalten werden, dass die Gaspotentiale der beprobten rohen und vermahlenen Maissilage deutlich differieren.These influences Now it was necessary to switch off in test series II. The samples came now from a starting material, were not until the investigation stored and the individual samples were each triplicate sampled to to get a statistically safer result. As a result can Now be noted that the gas potentials of the sampled raw and milled corn silage differ significantly.

Zum einen ist jetzt zu erkennen, siehe 9 und Tabelle 8, dass der anaerobe Abbauprozess und damit die Gasproduktion durch mechanischen Aufschluss stark beschleunigt wird, vermahlene Maissilage erzeugt schon nach 10 Tagen die Biogasmenge, welche von der rohen Maissilage erst nach ca. 20 Tagen erzeugt wird.For one thing, you can see now, see 9 and Table 8, that the anaerobic degradation process and thus the gas production is greatly accelerated by mechanical pulping, ground corn silage produces already after 10 days, the amount of biogas, which is produced by the raw corn silage after about 20 days.

Zum anderen ist ein Gasmehrertrag zu verzeichnen, der sich nach 20 Tagen auf ca. 10% und nach einer Verweilzeit von 60 Tagen auf noch 8,9% beläuft. Darüber hinaus kann festgestellt werden, dass die produzierten Gasmengen bei den Rohsubstratproben stark und bei den mechanisch zerkleinerten Proben sehr gering differieren. Das Streuungsmaß wird durch den Vermahlungsprozess deutlich verringert, es tritt eine Homogenisierung des Substrates ein, welche geringere Schwankungen im Biogasprozess zur Folge hat und diesen positiv beeinflusst.To the Others have a gas yield which increases after 20 days to about 10% and after a residence time of 60 days to 8.9%. Furthermore It can be concluded that the quantities of gas produced in the Raw substrate samples strong and mechanically comminuted samples differ very little. The scatter is measured by the milling process significantly reduced, it occurs a homogenization of the substrate which results in lower fluctuations in the biogas process and positively influenced this.

In der Versuchsreihe II konnte bewiesen werden, dass ein mechanischer Aufschluss, hier am Beispiel der Substratzerkleinerung mit der „IMPRA–Mühle", es den Mikroorganismen möglich macht, die Organik von NaWaRo's schneller und weiter abzubauen und in Biogas umzuwandeln. Im Rohsubstrat eingeschlossene Nährstoffe werden durch Prallzerkleinerung freigesetzt und Zell- bzw. Pflanzenstrukturen soweit zerstört, dass den Anaerobiern die organischen Bestandteile besser zugänglich gemacht werden. Für den Betrieb einer BGA mit einer derzeitig immer häufiger werdenden Verweilzeit von 20 Tagen im Hauptfermenter bedeutet dies eine Ertragssteigerung von 10%.In of the experimental series II could be proved that a mechanical Digestion, here the example of the substrate shredding with the "IMPRA mill", it the microorganisms possible makes, the organics of NaWaRo's faster and further digestion and conversion into biogas. In the raw substrate trapped nutrients are released by impact crushing and cell or plant structures so far destroyed, that the anaerobes make the organic components more accessible become. For the operation of a BGA with one currently becoming more common Dwell time of 20 days in the main fermenter, this means an increase in yield of 10%.

Es konnte in dieser Versuchsreihe eine Biogasproduktion erreicht werden, die bei mechanischer Aufbereitung der Maissilage 86%, des nach Buswell theoretisch möglichen Ertrages von 726 mli.N./g oTS entspricht. Rohe Maissilage erzielt hier nur ca. 79% des möglichen Biogases.It a biogas production could be achieved in this series of experiments, the mechanical treatment of corn silage 86%, according to Buswell theoretically potential Income of 726 m.l./g. Raw corn silage achieved here only about 79% of the possible Biogas.

Die dritte Versuchsreihe III wurde erneut in Anlehnung an Versuchsreihe II durchgeführt, wiederum wurde frisches Ausgangsmaterial vermahlen und anschließend auf sein Gaspotential untersucht. Hierbei wurde nochmals der unterschiedliche Gasertrag von unbehandeltem zu mechanisch aufgeschlossenem Substrat geprüft und nachgewiesen.The third test series III was again based on the test series II performed, again fresh starting material was ground and then on investigated its gas potential. Here was again the different Gas yield from untreated to mechanically digested substrate checked and proven.

Einsatz von EnzymenUse of enzymes

Weiter zum Einsatz kommen können in der Prozessflüssigkeit und als Additiv Enzyme, welche einen Aufschluss des Substrates herbeiführen können. Der enzymatische Aufschluss ist bei der Substratbehandlung in Biogasprozessen ein Verfahren, welches durch Integration in den IMPRASYN-Prozess eine verbesserte Funktion verspricht.Further can be used in the process fluid and as an additive, enzymes which can bring about a disruption of the substrate. Of the enzymatic digestion is in substrate treatment in biogas processes a procedure, which through integration in the IMPRASYN process an improved function promises.

Unter enzymatischem Aufschluss versteht man die Stoffumwandlung eines Ausgangssubtrates hin zu einem gewünschten Produkt durch eine chemische Reaktion, welche von einem Enzym katalysiert wird. Für verschiedenste Reaktionen gibt es die dazugehörigen Enzyme, welche z. B. hydrolytische Spaltungsreaktionen katalysieren, Proteine durch Hydrolyse abbauen oder auch Polymerisationsreaktionen herbeiführen. Man kann Enzyme verfahrenstechnisch einsetzen, um Ausgangssubstrate auf molekularer Ebene zu desintegrieren beziehungsweise neue für den Prozess dienliche Produkte zu erhalten.Under enzymatic digestion is understood to mean the conversion of a substance Initial subsidies towards a desired product through a chemical reaction catalyzed by an enzyme. For a variety of There are the corresponding reactions Enzymes which z. B. catalyze hydrolytic cleavage reactions, Break down proteins by hydrolysis or polymerization reactions cause. It is possible to use enzymes in process engineering to produce starting substrates to disintegrate at the molecular level or new ones for the process to receive useful products.

Ein Enzym ist allgemein ein Protein, welches eine spezifische chemische Reaktion katalysiert. Diese Katalyse funktioniert durch Herabsetzen der Aktivierungsenergie, wodurch es zu einem schnelleren Erreichen des chemischen Gleichgewichtes kommt. Die bei der Substratumwandlung entstehenden Produkte liegen danach frei vor und auch das Enzym liegt anschließend wie jeder Katalysator in seiner Ausgangsform vor, frei verfügbar für weitere Reaktionen. Ursprünglich nutzt die Natur diese Proteine in den Zellen, um den chemischen Umsatz intra- oder extrazellulär zu beschleunigen oder zu ermöglichen.An enzyme is generally a protein that catalyzes a specific chemical reaction. This catalysis works by lowering the activation energy, which results in a faster achievement of chemical equilibrium. The resulting in the substrate conversion products are then available before and also the enzyme is then present as any catalyst in its initial form, freely available for further reactions. Originally, nature uses these proteins in cells to accelerate or facilitate chemical turnover intra- or extracellularly.

Heute können Enzyme jedoch biotechnologisch gezielt hergestellt werden und somit auch gezielt für spezifische Reaktionen eingesetzt werden. Die Wirtschaftlichkeit von Enzymen stellt sich erst seit kurzer Zeit ein, da Enzyme mittlerweile großtechnisch und industriell gefertigt werden können. Sie werden inzwischen vielfach in der Medizintechnik, Nahrungsmittel- und Papierindustrie eingesetzt.today can However, enzymes are produced biotechnologically targeted and thus also targeted for specific reactions are used. The economy of enzymes has only recently arrived, since enzymes are now industrially and can be manufactured industrially. They are now often in medical technology, food and paper industry used.

Beispielhafte Wirkungsweise von Enzymen38. Eine enzymatisch katalysierte Reaktion läuft nach folgendem Schema ab: Enzym + Substrat ↔ Enzym-Substrat-Komplex ↔ Produkt + Enzym Exemplary mode of action of enzymes38. An enzymatically catalyzed reaction proceeds according to the following scheme: Enzyme + substrate ↔ enzyme-substrate complex ↔ product + enzyme

Für die Reaktion grundlegende Faktoren sind zum einen die räumliche Nähe, damit die katalysierte Reaktion ablaufen kann, zum anderen müssen die Liganden gebunden und immobil vorliegen. Enzyme wirken spezifisch, das heißt sie können nur eine bestimmte Reaktion katalysieren, des Weiteren ist die Aktivität eines Enzyms von zahlreichen physikalischen und chemischen Faktoren abhängig. Grundlegend beeinflussen die Temperatur, der PH-Wert und das Vorhandensein denaturierender Agentien die Wirkung der Biokatalysatoren.For the reaction On the one hand, the basic factors are spatial proximity in order to be catalyzed On the other hand, the ligands must be bound and immobile. Enzymes are specific, meaning they can only catalyze a particular reaction, further the activity of a Enzyme depends on numerous physical and chemical factors. Fundamental affect the temperature, the pH and the presence of denaturing Agents the effect of biocatalysts.

Der enzymatische Aufschluss unterliegt folgender Intention. Die in der Biogasproduktion eingesetzten Gärsubstrate sind im NaWaRo-Bereich zu einem hohen Prozentsatz bestehend aus Lignocellulose, einem stützenden und gerüstbildenden Material, welches sich aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin zusammensetzt. Sie können überschlägig in einem Verhältnis von 4:3:3 angenommen werden. Cellulosen sind langkettige Polysaccharide bestehend aus gekoppelten Monosacchariden, den Glukosebausteinen. Hemicellulosen sind Heteropolysaccharide, welche nicht nur Glukosebausteinen enthalten, sondern zusätzlich eine Reihe von anderen Zuckern wie Xylose, Mannose, Galaktose und Arabinose. Der Polymerisationsgrad der Hemicellulose (ca. 200) liegt deutlich niedriger als der von Cellulose (ca. 6000–16000) und liegt meist in verzweigter Struktur vor. Lignin ist eine dreidimensional vernetzte, aromatische Kohlenwasserstoff-Verbindung, bestehend aus einer Anzahl monomerer Bausteine, die durch verschiedene, schwer abbaubare Bindungen miteinander verknüpft sind. Lignin dient als Kleber zwischen der Cellulose und Hemicellulose und gibt dem Lignocellulose-Gerüst der Pflanze die Stabilität. Die Cellulose, Hemicellulose und das Lignin können von den Mikroorganismen jedoch nicht oder nur schwer aufgebrochen und verwertet werden und somit kann der Energieinhalt der NaWaRos nicht vollständig ausgeschöpft werden. Durch den Einsatz spezieller auf die Spaltungsreaktion der Cellulosen angepasster Enzyme ist es möglich, die Polysaccharide zu Oligo- oder Monosacchariden aufzuspalten.Of the enzymatic digestion is subject to the following intention. The in the Biogas production used fermentation substrates are composed in the NaWaRo area to a high percentage Lignocellulose, a supporting and scaffolding-forming Material which is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. You can estimate in a ratio of 4: 3: 3 are accepted. Celluloses are long-chain polysaccharides consisting of coupled monosaccharides, the glucose building blocks. Hemicelluloses are heteropolysaccharides that are not just glucose building blocks included, but in addition a number of other sugars such as xylose, mannose, and galactose Arabinose. The degree of polymerization of hemicellulose (about 200) is significantly lower than that of cellulose (about 6000-16000) and is usually in a branched structure. Lignin is a three-dimensional crosslinked, aromatic hydrocarbon compound consisting of a number of monomeric building blocks by different, heavy degradable bonds are linked together. Lignin serves as Glue between the cellulose and hemicellulose and gives the lignocelluloskeletal structure of the plant the stability. The cellulose, hemicellulose and lignin may be from the microorganisms but not or only with difficulty be broken up and recycled and Thus, the energy content of NaWaRos can not be fully exploited. Through the use of special on the cleavage reaction of celluloses adapted enzymes it is possible to split the polysaccharides into oligo- or monosaccharides.

Diese Oligo- und Monosaccharide sind dann im Gegensatz zu den Polysacchariden meist wasserlöslich und von den Mikroorganismen verwertbar.These Oligo- and monosaccharides are then in contrast to the polysaccharides mostly water-soluble and utilizable by the microorganisms.

Der in der Cellulose gespeicherte Energieinhalt wird somit freigelegt und den Anaerobiern für ihren Stoffwechsel und somit zur Methanproduktion zugänglich gemacht. Des Weiteren liegen monomere Zucker, teilweise in ein Gerüst aus Lignin und Cellulose eingeschlossen, vor. Diese werden durch den Enzymeinsatz zusätzlich zugänglich für die Mikroorganismen. Koppelt man den mechanischen Aufschluss mit dem enzymatischen, so zeigen sich hier Vorteile: Die mechanisch zerkleinerten Substrate besitzen nach ihrem Aufschluss eine stark vergrößerte spezifische Oberfläche, wodurch es für die Enzyme deutlich einfacher ist, ihre Liganden zu erreichen. Die räumliche Nähe, ein grundlegender Faktor für die Funktion von Enzymen, wird verbessert, damit dann die chemische Reaktion eingeleitet werden kann. Ein gekoppelter Aufschluss könnte somit die effektive Energieausbeute bei NaWaRos deutlich steigern.Of the stored in the cellulose energy content is thus exposed and the anaerobes for their metabolism and thus made available for methane production. Furthermore, there are monomeric sugars, partly in a framework of lignin and cellulose included before. These are caused by the enzyme use additionally accessible for the Microorganisms. Coupling the mechanical digestion with the Enzymatic, so here are advantages: The mechanically comminuted Substrate have a greatly enlarged specific after their digestion Surface, making it for the enzymes is much easier to reach their ligands. The spatial Close, one fundamental factor for the function of enzymes, is improved, so that then the chemical Reaction can be initiated. A coupled digestion could thus significantly increase the effective energy yield of NaWaRos.

Folgende Enzyme sind beispielhaft für den enzymatischen Aufschluss von NaWaRos einsetzbar. Grundsätzlich müssen die gewählten Enzyme in der Lage sein, die drei Bausteine der Lignocellulose in ihre für die Mikroorganismen verwertbaren Untereinheiten zu zerlegen.The following Enzymes are exemplary for the enzymatic digestion of NaWaRos can be used. Basically, the selected Enzymes will be able to contain the three building blocks of lignocellulose their for to break down the microorganisms into usable subunits.

In der papiertechnischen Industrie haben sich für den Lignocelluloseaufschluss vorrangig Cellulasen, Hemicellulasen und Ligninasen bewährt. Cellulasen spalten prinzipiell die 1-4-β-glycosidische Bindung der Cellulose. Diese besteht aus Glukosebausteinen, die über die β-(1-4)-glykosidische Bindung miteinander verknüpft sind. Nach der Reaktion liegen dann einzelne Glukosemoleküle oder verkürzte Celluloseketten vor, welche enzymatisch weiter zerlegt werden können. Speziell kommen bei dieser Reaktion die 1-4-β-Glucanasen zum Einsatz, sie führen die Hydrolyse der Cellulose herbei.In The paper industry has opted for lignocellulosic digestion primarily cellulases, hemicellulases and ligninases proven. cellulases in principle, cleave the 1-4-β-glycosidic bond the cellulose. This consists of glucose building blocks that are linked by the β- (1-4) -glycosidic Binding linked together are. After the reaction then lie individual glucose molecules or shortened Cellulose chains, which can be further decomposed enzymatically. specially In this reaction, the 1-4-β-glucanases are used, they to lead the hydrolysis of the cellulose.

Hemicellulasen umfassen eine größere Gruppe an Enzymen, da die Zusammensetzung von Hemicellulose aus verschiedenen Monosacchariden besteht. Die Grundstruktur des Polysaccharides besteht überwiegend aus glycosidisch verknüpften Glucose-, Xylose- oder Mannoseeinheiten, jedoch sind zusätzlich an die Hauptkette weitere Zuckerreste wie Galaktose oder Arabinose geknüpft. Um die Hauptkette in die einzelnen Zuckermoleküle spalten zu können, werden hauptsächlich die Enzyme 1-4-β-Glucanase, 1,4-β-D-Xylanase und 1,4-β-D-Mannanase benötigt. Diese Enzyme hydrolysieren die glycosidischen Bindungen des Heteropolysaccharides Hemicellulose und erzeugen damit die monomeren Zuckermoleküle, weiche von den Mikroorganismen verwertet werden können. Für den Ligninabbau sind die Ligninasen zuständig. Hier kommen Enzyme wie die Phenoloxidasen, Laccase und Ligninperoxidasen zum Einsatz, sie spalten die unterschiedlichen Bindungen in die Einzelbausteine des vielfach verzweigten Ligninmoleküls. Das biologisch schwer verwertbare Lignin kann so teilweise abbaubar gemacht werden, die Hauptaufgabe des Enzymeinsatzes ist hier jedoch die Auflösung der Ligninvernetzung von Cellulose und Hemicellulose.Hemicellulases comprise a larger group of enzymes because the composition of hemicellulose consists of different monosaccharides. The basic structure of the polysaccharide consists predominantly of glycosidically linked glucose, xylose or mannose units, but in addition to the main chain further sugar residues such as galactose or arabinose are linked. In order to be able to split the main chain into the individual sugar molecules, the enzymes are mainly used 1-4-β-glucanase, 1,4-β-D-xylanase and 1,4-β-D-mannanase. These enzymes hydrolyze the glycosidic bonds of the heteropolysaccharide hemicellulose to produce the monomeric sugar molecules that can be utilized by the microorganisms. The ligninases are responsible for lignin degradation. Here, enzymes such as phenol oxidases, laccase and lignin peroxidases are used; they split the different bonds into the individual building blocks of the multi-branched lignin molecule. The biologically difficult to use lignin can thus be made partially degradable, but the main task of the enzyme is here the dissolution of the lignin crosslinking of cellulose and hemicellulose.

Durch den Einsatz des IMPRASYN-Verfahrens, wird das Substrat zerkleinert und bis hin zur zellulären Struktur aufgeschlossen. Es wird die spezifische Oberfläche stark erhöht und Nährstoffe den Mikroorganismen und den Enzymen direkt zugänglich gemacht.By using the IMPRASYN method, the substrate is crushed and all the way to the cellular Structure unlocked. It will make the specific surface strong elevated and nutrients the microorganisms and the enzymes made directly accessible.

Daraus resultiert ein deutlich höherer Gasertrag, pro eingesetzter Ausgangssubstratmenge, eine Erhöhung der Biogasmenge pro Zeit, somit wird die Verweildauer der Produktsubstrate/Gärsubstrate in den Fermentern erheblich verkürzt. Es erfolgt ein fast vollständiger Abbau, des für die Mikroorganismen verwertbaren organischen Materials.from that results in a much higher Gas yield, per amount of starting substrate used, an increase in Biogas quantity per time, thus the residence time of the product substrates / fermentation substrates becomes considerably shortened in the fermenters. It is almost complete Dismantling, for the microorganisms of usable organic material.

Mit dem IMPRASYN-Verfahren wird erstens ein „syn"chrones An"impf"en des Substrates, während des Aufschlussvorganges, der „Prall"zerkleinerung, mit den vorhandenen Bakterienstämmen aus dem Biogasprozess erreicht und zweitens ist ein schneller beginnender anaerober Abbauprozess nach Einbringung des Substrates in den Fermenter und somit auch eine schnellere Methanproduktion möglich. Drittens wird eine homogene Durchmischung des Substrates mit den Bakterienstämmen schon während des Zerkleinerungsprozesses erzielt.With Firstly, the IMPRASYN procedure is used to vaccinate a "syn" chronological on of the substrate while of the digestion process, the "baffle" comminution, with the existing bacterial strains achieved from the biogas process and secondly, is a faster beginning anaerobic degradation process after incorporation of the substrate into the fermenter and thus also a faster methane production possible. Third, a homogeneous Mixing of the substrate with the bacterial strains during the Scraping process achieved.

Ökonomisch bietet die Nutzung des IMPRASYN-Verfahrens, bei bereits installierten Anlagen erheblich verbesserte Nutzung der Fermentervolumina und damit mehr Gas bei gleichem Faulraum und für Neuanlagen, die gleiche Leistung, bei deutlich geringerer Investition im Behälterbau.Economically offers the use of the IMPRASYN method, if already installed Facilities significantly improved utilization of fermenter volumes and thus more gas with the same digging room and for new plants, the same performance, with significantly less investment in container construction.

Schließlich werden Sekundäreffekte des IMPRASYN-Verfahrens in einer Biogasanlage erreicht, nämlich, kleinere und homogener Partikelgrößen des Substrates für eine bessere Benetzung mit Flüssigkeit. Schwimmschichtbildungen werden minimiert, da die Substratpartikel absinken. Zudem erfolgt eine starke Absenkung der Viskositäten des Substrates, wodurch weitere prozessuale Merkmale wie z. B. niedrigere Pumpendrücke mit einhergehender Energieeinsparung, kürzere Rührintervalle bei gleicher Durchmischung und geringerer Verschleiß im Gesamtprozess zu verzeichnen sind.Finally secondary effects of the IMPRASYN process in a biogas plant, namely, smaller ones and homogeneous particle sizes of the substrate for one better wetting with liquid. Floating layer formations are minimized because the substrate particles fall. In addition, a strong reduction of the viscosities of the Substrates, which further process features such. Lower pump pressures with concomitant energy savings, shorter stirring intervals with the same mixing and less wear in the Overall process are recorded.

m Ergebnis werden sogar Gas- und Schwimmschichtbildungen im Endlager minimiert, wodurch Absaugen und Ausbringen auf Felder vereinfacht wird.m The result will even be gas and floating layers in the repository minimized, thereby facilitating aspiration and spreading to fields becomes.

Mit dem Verfahren wird eine Optimierung des gesamten Prozessesablaufes in Biogasanlagen durch eine nachhaltige Verbesserung vieler Prozessparameter erreicht. Die Rentabilität von bestehenden Anlagen wird gesteigert und Neuanlagen werden preiswerter.With The process is an optimization of the entire process flow in biogas plants through a sustainable improvement of many process parameters reached. The profitability Existing plants will be increased and new plants will be cheaper.

11
Biomasse-Mahlgut [Ausgangssubstrat]Biomass Grist [Starting substrate]
1'1'
zerkleinertes Biomasse-Mahlgut [Produktsubstrat]crushed Biomass regrind [product substrate]
22
Prozessflüssigkeit [Impf-Flüssigkeit]process liquid [Seed liquid]
100100
Prallmühle [IMPRA – Mühle]Impact mill [IMPRA - mill]
102102
Gehäusecasing
104104
Rotorrotor
106106
Hammer/SchlägerHammer / Bat
108108
Mahlkammergrinding chamber
110110
Schachtshaft
112112
Sieb/Siebrost/SiebkorbScreening / grate / screen basket
114114
Mahlkreisgrinding circuit
116116
Unterkonstruktionsubstructure
118118
erster Bereich [Düsenbereich]first Area [nozzle area]
120120
zweiter Bereich [Düsenbereichsecond Area [nozzle area
124124
pendelnde Aufhängungcommuting suspension

Glossarglossary

  • Abbau: Zerlegung chemischer Verbindungen in einfachere MoleküleDegradation: decomposition of chemical compounds in simpler molecules
  • Abbaubarkeit: Eigenschaft einer Substanz, durch bestimmte Reaktionen umgewandelt werden zu könnenDegradability: property of a substance, due to certain reactions to be converted
  • Anaerobier: Bakterien des anaeroben AbbauprozessesAnaerobic bacteria: bacteria of the anaerobic degradation process
  • Biogas: Gasmischung aus den Hauptbestandteilen CH4 und CO2, entsteht durch anaeroben Abbau organischer Substanz; auch Klärgas, Sumpfgas oder Faulgas genannt; durch Verbrennung in Gasmotoren zur Energiegewinnung einsetzbarBiogas: Gas mixture of the main components CH 4 and CO 2 , formed by anaerobic degradation of organic matter; also called sewage gas, marsh gas or biogas; usable by combustion in gas engines for energy production
  • Biogasanlage: Anlage zur Erzeugung und Verwertung von BiogasBiogas plant: Plant for the production and utilization of biogas
  • Biozönose: Lebensgemeinschaft verschiedener Organismen, meint hier die Symbiose der acetogenen und methanogenen Bakterien des anaeroben Abbausbiocenosis: Cohabitation of different organisms, here means the symbiosis acetogenic and methanogenic bacteria of anaerobic digestion
  • Durchsatz: verarbeitete/durchgesetzte Menge pro ZeiteinheitThroughput: processed / enforced amount per unit of time
  • Erneuerbare Energien: (Regenerative Energien) Energieträger, die unendlich lange zur Verfügung stehen und sich erneuern, im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern, die an begrenzte Stoffvorräte gebunden sindRenewable Energies: (Renewable Energies) Energy sources that infinitely long available stand and renew themselves, in contrast to the fossil fuels, the to limited stock of materials are bound
  • Faulraumbelastung: Kennzahl für die zugeführte Masse an kg oTS pro m3 Fermenter und TagFaulraumbelastung: Indicator for the mass supplied to kg oTS per m 3 fermenter and day
  • Fermentation: Gärprozess in einer Biogasanlage, in dem unter anaeroben Bedingungen das organische Material abgebaut wirdFermentation: fermentation process in a biogas plant, in which under anaerobic conditions the organic material is reduced
  • Fermenter: Behälter, in dem die biologische Umsetzung der Substrate stattfindet; auch Reaktor, Gärbehälter, FaulbehälterFermenter: container, in which the biological conversion of the substrates takes place; also Reactor, fermentation tank, digester
  • Hemicellulosen: Gruppe von Polysacchariden unterschiedlicher Zusammensetzung, die in Pflanzenfasern und Zellwänden von Gräsern, Getreide und anderen höheren Pflanzen vorkommt, v. a. zusammen mit Cellulose und Lignin in der Holz-ZellwandHemicelluloses: group of polysaccharides different Composition found in plant fibers and cell walls of grasses, cereals and others higher Plants occurs, v. a. together with cellulose and lignin in the Wood-cell wall
  • HPLC: High Performance Liquid Chromatography (engl.) oder auch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, die HPLC ist ein Flüssigchromatographie-Verfahren, mit der man Substanzen trennt und diese identifizieren und quantifizieren kannHPLC: High Performance Liquid Chromatography or English high performance liquid chromatography HPLC is a liquid chromatography method, with which one separates substances and identify and quantify them can
  • Impfsubstrat: auch Impfschlamm, in den Gärversuchen eingesetztes Material, welches aus einem Faulturm einer Kläranlage stammt und bereits dem Faulungsprozess unterworfen war Vaccine substrate: also seed sludge, material used in the fermentation tests, which comes from a digester of a sewage treatment plant and already subjected to the digestion process
  • Kraft-Wärme-Kopplung: Energieerzeugungs- bzw. Umwandlungsverfahren, bei dem gleichzeitig mechanische bzw. elektrische sowie thermische Energie bereitgestellt wirdCogeneration: Energy generation or conversion process in which simultaneously provided mechanical or electrical and thermal energy becomes
  • lag-Phase: meint eine Anlauf- oder auch Verzögerungsphase, in der die Bakterien mit dem anaeroben Abbauprozess beginnenlag phase: means a start-up or even lag phase in which the bacteria start with the anaerobic digestion process
  • Liganden: Ein Begriff aus der Biochemie für ein Molekül, das sich an ein Zielmolekül binden kann, bezieht sich hier auf die Komplexbildung zwischen Enzym und zu spaltendem MolekülLigands: A biochemistry term for a molecule that binds to a target molecule can, here refers to the complex formation between enzyme and to splitting molecule
  • Lignin: hochpolymerer Pflanzenstoff, der in verholzenden Pflanzen die Zellmembranzwischenräume füllt (Lignifizierung bzw. Verholzung) und Stützstrukturen wie Cellulose untereinander verbindetLignin: highly polymeric plant substance found in woody plants fills the cell membrane spaces (lignification or woodiness) and support structures how cellulose connects to each other
  • Maische: hergestellte Mischung aus Substrat, Gülle, Trübwasser und Zusätzen, bevor sie in den Fermenter gefördert wirdMash: prepared mixture of substrate, manure, turbid water and additives, before being transported to the fermenter becomes
  • Nachwachsende Rohstoffe: stoffliche oder energetisch genutzte, land- und forstwirtschaftlich erzeugte ProdukteRenewable resources: material or energy used, agricultural and forestry products
  • Organische Trockensubstanz: Anteil der organischen Masse eines Stoffes ohne Wasseranteil, i. d. R. durch Trocknung bei 105°C und anschließendes Glühen bei 550°C ermittelt, auch GlühverlustOrganic dry substance: fraction of the organic matter of a Substance without water content, i. d. R. by drying at 105 ° C and then annealing at 550 ° C determined also loss on ignition
  • Polymerisationsgrad: die Anzahl der in einer makromolekularen Kette vereinigten GrundbausteineDegree of polymerization: the number of macromolecular Chain united basic building blocks
  • Primärenergie: Energie in ihrer ursprünglichen, technisch noch nicht erschlossenen bzw. umgewandelten FormPrimary energy: Energy in its original, technically not yet developed or converted form
  • Silage: durch Milchsäuregärung konservierte PflanzenstoffeSilage: preserved by lactic acid fermentation plant compounds
  • Substrat: allgemeine Bezeichnung für das zur Vergärung eingesetzte organische Material, aus welchem Biogas erzeugt wirdSubstrate: general name for the used for fermentation organic material from which biogas is produced
  • Trockensubstanz: wasserfreier Anteil eines Stoffes nach der Trocknung bei 105°C, nach DIN-Norm eigentlich TrockenrückstandDry substance: anhydrous proportion of a substance after the Drying at 105 ° C, According to DIN standard actually dry residue
  • Trübwasser: rezirkuliertes Prozesswasser nach Abscheiden der nicht vergärbaren Bestandteile, beinhaltet in hohem Maße die Bakterienstämme für den anaeroben AbbauprozessMurky Waters: recirculated process water after separation of non-fermentable components, includes a lot the bacterial strains for the anaerobic degradation process
  • Verweilzeit: Zeitspanne, in der das zugeführte Substrat im Fermenter verweiltResidence time: time span in which the substrate supplied in the fermenter lingers
  • worst-case-Messung: Erfassen des schlechtesten Ergebnisses einer Messungworst-case measurement: detecting the worst result of a Measurement

AbkürzungenAbbreviations

  • BGABGA
    Biogasanlagebiogas plant
    H4 H 4
    Methanmethane
    CO2 CO 2
    Kohlendioxidcarbon dioxide
    EEGEEG
    Gesetz für den Vorrang erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz)Law for priority renewable energies (Renewable Energy Act)
    EUEU
    Europäische UnionEuropean Union
    FCKWCFC
    FluorkohlenwasserstoffeHydrofluorocarbons
    H2 H 2
    Wasserstoffhydrogen
    HPLCHPLC
    High Performance Liquid ChromatographyHigh Performance Liquid Chromatography
    i. N.i. N.
    im Normzustandin standard condition
    KWKCHP
    Kraft-Wärme-KopplungCogeneration
    NaWaRoNaWaRo
    nachwachsender Rohstoffrenewable resource
    oTSoTS
    organische Trockensubstanzorganic dry matter
    TSTS
    Trockensubstanzdry matter

Claims (7)

Prallmühle mit einem Gehäuse und einem ein Biomasse-Mahlgut als Ausgangssubstrat aufnehmenden Siebkorb, in dem rotierende Mahl-/Zerkleinerungswerkzeuge, fixiert in einem Rotor mit variabler Drehzahl zur Konditionierung des Ausgangssubstrates zu einem Produktsubstrat, insbesondere zur mechanischen Aufbereitung, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossener Siebkorb (112) mit einem Einfüllschacht (110) angeordnet ist, der eine Mahlkammer (108) mit einem das Ausgangssubstrat (1)(Biomassenrezeptur), zwangskonditionierenden Mahlkreis (114) ausbildet, wobei das Produktsubstrat (1') nur durch Passieren des Siebkorbes (112) die Mahlkammer (108) verlässt und der Mahlkammer (108) während der Zwangskonditionierung von innen oder innen und außen Prozessflüssigkeit (2) zuführbar ist.Impinging mill with a housing and a sieve basket receiving a biomass regrind as a starting substrate, in which rotating grinding / crushing tools, fixed in a variable speed rotor for conditioning the starting substrate to a product substrate, in particular for mechanical processing, are arranged, characterized in that a closed sieve basket ( 112 ) with a filling shaft ( 110 ), which has a grinding chamber ( 108 ) with a starting substrate ( 1 ) (Biomass formulation), force-conditioning grinding circle ( 114 ), wherein the product substrate ( 1' ) only by passing the strainer basket ( 112 ) the grinding chamber ( 108 ) leaves and the grinding chamber ( 108 ) during forced conditioning from inside or inside and outside process fluid ( 2 ) can be fed. Prallmühle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit (2) über einen ersten Düsenbereich (118) ins Innere der Mahlkammer (108) und über einen zweiten Düsenbereich (120) von außen an die Mahlkammer (108) bringbar ist.Impact mill ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the process fluid ( 2 ) via a first nozzle area ( 118 ) into the interior of the grinding chamber ( 108 ) and a second nozzle area ( 120 ) from the outside to the grinding chamber ( 108 ) can be brought. Prallmühle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallmühle (100) zur mechanischen Aufbereitung des Ausgangssubstrates (1) durch eine Prallzerkleinerung um eine Achse relativ zu dem statisch angeordneten Siebkorb (112) rotierende Mahlwerkzeuge, insbesondere Prallhämmer oder Prallschläger (106), aufweist, die gemäß der Umfangsgeschwindigkeit (Rotor-Drehzahl und Rotor-Durchmesser) einen entscheidenden Erfolg der Zerkleinerung zwischen 75 und 145 m/sec. gewährleisten.Impact mill ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the impact mill ( 100 ) for the mechanical preparation of the starting substrate ( 1 ) by an impact crushing about an axis relative to the statically arranged screen basket ( 112 ro grinding tools, in particular impact hammers or impact beaters ( 106 ), which according to the peripheral speed (rotor speed and rotor diameter) a decisive success of the comminution between 75 and 145 m / sec. guarantee. Prallmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der gewünschten Substrat-Partikelgröße des Produktsubstrates (1') die Umfangsgeschwindigkeit, die Anzahl der Prallhämmer oder Prallschläger (106), sowie die Durchsatzmenge des Ausgangssubstrates (1) veränderbar ist.An impact mill according to claim 3, characterized in that for setting the desired substrate particle size of the product substrate ( 1' ) the peripheral speed, the number of impact hammers or bats ( 106 ), as well as the throughput of the starting substrate ( 1 ) is changeable. Prallmühle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der gewünschten Substrat-Partikelgröße und des Produktsubstrates (1') (Biomassenrezeptur) verschieden geformte Öffnungen im Siebkorb (112) durch auswechselbare Siebe bzw. Roste mit vorgebbaren Öffnungsflächen vorgesehen sind.Impact mill ( 100 ) according to claim 1, characterized in that for setting the desired substrate particle size and the product substrate ( 1' ) (Biomass recipe) differently shaped openings in the strainer basket ( 112 ) are provided by exchangeable screens or grates with predetermined opening areas. Prallmühle (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der gewünschten Substrat-Partikelgröße und des Produktsubstrates (1') eine kreisrunde Sieblochung des Siebkorbes (112) von 15 bis 25 mm vorgebbar ist, gleichwohl aber auch verschiedene Formen eines Streckmetalles verschiedener Größen vorgebbar sind.Impact mill ( 100 ) according to claim 1, characterized in that for setting the desired substrate particle size and the product substrate ( 1' ) a circular screen perforations of the screen basket ( 112 ) of 15 to 25 mm can be specified, however, but also different shapes of an expanded metal of different sizes can be specified. Prallmühle (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Düsenbereich (118, 120) auch zur Zuführung von Reinigungsflüssigkeit dient, so dass mindestens einer der Düsenbereiche (118, 120) für Reinigungszwecke bei stehender und/oder laufender Prallmühle (100) einsetzbar ist.Impact mill ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the first and second nozzle areas ( 118 . 120 ) also serves to supply cleaning fluid, so that at least one of the nozzle areas ( 118 . 120 ) for cleaning purposes with stationary and / or running impact mill ( 100 ) can be used.
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