DE2633659A1 - Verfahren zur herstellung einer vielseitig verwendbaren materialbahn - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer vielseitig verwendbaren materialbahn

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Description

. W. RÜCKER DIP-..-ING. S. LEINE
PATENTANWÄLTE
Eduard Gerlach GmbH 3 Hannover, burckhardtstr. ι
TELEFON (O5 11) 62 84 73
Lübbecke/Westf.
Unser Zeichen 888/22
Datum 20. Juli 1976
Verfahren zur Herstellung einer vielseitig verwendbaren Materialbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer vielseitig verwendbaren Materialbahn.
Es ist bekannt, aus den unterschiedlichsten Stoffen
Materialbahnen herzustellen. Beispielsweise aus Eisen oder
Stahl kann man Bleche walzen, aus einer Aufschlämmung von
Zellulosefasern kann man Papierbahnen herstellen, aus einem
polymerisierbaren organischen Stoff kann man Kunststoffbahnen herstellen, und ähnliche Stoffe dieser Art gibt es in relativ großer Anzahl. Diese Materialbahnen haben jedoch sehr begrenzte Eigenschaften und Anwendungsgebiete, und sie unterscheiden sich grundsätzlich dadurch, daß man entweder ein Bindemittel hinzugeben muß, um die einzelnen Teilchen miteinander zu verbinden, beispielsweise bei der Herstellung von Papierbahnen,
oder die Teilchen selbst verbinden sich vermittels ihnen inne-
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wohnender molekularer oder atomarer Kräfte, wie beispielsweise bei der Kunststoffbahn oder bei dem Stahlblech. Sie sind schließlich nur als solche verwendbar, und es ist nicht möglich, sie auch für andere Zwecke einzusetzen, weil die besondere physikalische chemische Eigenart ihres Stoffes einem vielseitigen Verwendungszweck im Wege steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vielseitig verwendbare Materialbahn zu schaffen, die sich in ihren Eigenschaften in einfacher Weise steuerbar verändern läßt, die mit weiteren Stoffen und Verbindungen beladbar oder füllbar ist, die für die unterschiedlichsten Gebiete verwendbar ist, beispielsweise als Futtermittel für die Landwirtschaft, als Düngemittel, Nahrungs- und Genußmittel, als Baustoff und für die Papierindustrie, und die sich trotz dieser vielen unterschiedlichsten Anwendungsgebiete und Verwendungen in einfacher Weise aus einfachen und billigen Stoffen herstellen läßt.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß man Rübenschnitzel von Pflanzen der Art Beta vulgaris (Zuckerrübe und Runkelrübe) zerkleinert; bei der Verwendung von getrockneten Schnitzeln unter Zusatz von Wasser, und die Masse zu einer Materialbahn verpreßt.
Getrocknete Schnitzel sind vornehmlich die in der Rübenzuckerfabrikation anfallenden, ausgelaugten Schnitzel, die durch Trocknen lagerfähig gemacht sind.
Bei den nassen Schnitzeln handelt es sich um die Rübenschnitzel, die in der Rübenzuckerindustrie als Abfall unmittelbar nach der Zuckergewinnung anfallen oder um die speziell
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für dieses Verfahren aus frischen oder gelagerten Rüben hergestellten Schnitzel, die durch Pressen auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt eingestellt sind.
Auf diese Weise erhält man eine völlig homogene, zusammenhängende, durchscheinende, pergamentartige Materialbahn großer mechanischer Festigkeit und beeinflußbarer (steuerbarer) Wasserfestigkeit.
Dieses erfinderische Ergebnis ist völlig überraschend und nicht vorhersehbar gewesen, weil es keinerlei ähnliches vergleichbares Vorbild oder Produkt gibt.
Es zeigte sich, daß die so hergestellte Materialbahn eine hohe Aufnahmefähigkeit bzw. Bindekraft für Fremdstoffe oder Füllstoffe aller Art hat. Bei dem Ausgangsmaterial handelt es sich um eine verdickte Wurzel einer Pflanze höherer Ordnung, bei der man solche Eigenschaften nicht vermuten konnte. Als Ausgangsmaterial dienen entweder entwässerte Schnitzel frischer oder gelagerter Beta vulgaris, d. h. der Zuckerrübe, oder die als Abfall anfallenden getrockneten Schnitzel aus der Rübenzuckergewinnung. Verwendbar sind auch Schnitzel der Runkelrübe.
Es ist zwar bekannt, daß Vegetationskörper einiger niedriger Pflanzen, beispielsweise die Thallophyten, oder der Samen höherer Pflanzen Bindemittel enthalten, beispielsweise die Früchte oder Samen von Johannisbrotbaum, die sich zu einer Bahn oder Folie verarbeiten lassen. Es ist auch bekannt, daß bestimmte Exsudate aus verletzten Stämmen von Bäumen und Sträuchern, beispielsweise Gummi arabicum, Traganth usw., zu Bahnen verarbeitet bzw. als Bindemittel eingesetzt werden
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können, es war jedoch völlig unvorhersehbar, daß Beta vulgaris-Wurzeln sich so verarbeiten lassen und darüber hinaus eine Vielzahl von zusätzlichen Vorteilen erbringen.
Zur Herstellung einer solchen erfindungsgemäßen Materialbahn kann man, wie bereits erwähnt, von frisch geernteten oder gelagerten Beta vulgaris-Wurzeln, die gewaschen und zerkleinert sind, ausgehen oder von den in der Zuckerindustrie in großen Mengen anfallenden, getrockneten und bisher nur als Futtermittel benutzten Schnitzeln.
Zur Herstellung einer Materialbahn aus frisch geernteten oder gelagerten Beta vulgarjß-Würzein geht man folgendermaßen vor: Die frisch geernteten oder gelagerten Rüben werden vom Rübenkopf befreit, gewaschen und zerkleinert, vorzugweise auf eine Teilchengröße von 0,1 bis 10 mm. Daraufhin wird der Brei mit Hilfe zweckmäßiger Einrichtungen bis auf ca. 20 % Feuchtigkeitsgehalt abgepreßt. Es entsteht eine Masse, die unter Druck, z. B. von einem Dreiwalzenstuhl, in einem Arbeitsgang zu einer leicht abstreifbaren Materialbahn ausgewalztwerden kann. Sie ist entgegen allen bisherigen Beobachtungen an anderen Materialien schon im feuchten Zustand so stabil, daß sie ohne Stützeinrichtungen oder Transportbänder einem laufenden Band zugeführt werden kann, das die feuchte Bahn zu einer geeigneten Trockeneinrichtung trägt, wo der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird. Danach erfolgt die Aufwicklung zu einer Bobine oder die Zerkleinerung in größere oder kleinere Teile.
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Die gemäß vorstehenden Angaben bereitete Materialbahn ist sehr leicht wasserlöslich, von einheitlichem Aussehen und transparent. Mit längerer Lagerung des feuchten Rohmaterials vor dem Pressen, z. B. durch Auswalzen im Walzenstuhl, vertieft sich die Farbe bis dunkelbraun.
Anstelle der frischen oder gelagerten, im Naturzustand befindlichen Rüben kann aber auch zur Herstellung der Materialbahn von den in der Rübenzuckerindustrie in großen Mengen anfallenden getrockneten Rübenschnitzel ausgegangen werden. Diese bisher nur als Futtermittel benutzten, praktisch von allen wasserlöslichen Bestandteilen befreiten Schnitzel werden auf eine geeignete Teilchengröße von 0,1 bis 1O mm gebracht, mit wenig Wasser verrührt und nach einer Quellzeit von etwa einer halben Stunde zu einer homogenen Masse verknetet, die nach dem Passieren des Walzenstuhles eine Materialbahn ergibt, die sich praktisch nicht von der unterscheidet, die aus frischen Rüben bereitet ist. Auch in diesem Fall ist die Farbe durch Lagerung der feuchten Rohmasse einstellbar. Frische Preßrückstände aus Rüben können in jedem Verhältnis mit zerkleinerten, getrockneten Rübenschnitzel gemischt werden. Durch diese Maßnahme ergibt sich die Möglichkeit, den Wassergehalt des frischen Preßrückstandes optimal im Hinblick auf das Auswalzen der Folie im Walzenstuhl einzustellen. Es wurde gefunden, daß ein Zusatz von leichtflüchtigen Lösungsmitteln wie Methanol, als Beispiel eines wasserlöslichen Lösungsmittels einerseits, und Methylenchlorid, als Beispiel eines wasserunlöslichen Lösungsmittels andererseits, die Bildung einer fehler-
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freien, glatten Materialbahn auf dem Walzenstuhl sehr fördert.
Die Menge des zuzusetzenden Wassers richtet sich nach dem Wassergehalt und nach der Teilchengröße der Rübenschnitzel und wird so gewählt, daß die Schnitzel einen Wassergehalt von 30 bis 65 Gew.-% vor dem Pressen haben.
Die oben erwähnten Lösungsmittel werden zweckmäßig in Anteilen von 25 bis 50 % des Gesamtmasselösungsmittels in der homogenen, gekneteten Masse aus Rübenpreßrückständen und/oder gemahlenen, mit Wasser versetzten Trockenschnitzeln eingearbeitet. Methylenchlorid und andere flüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe haben außerdem die Eigenschaft, die Poliengrundmasse zu konservieren und bei längerer Lagerung vor Zersetzung durch Bakterien zu schützen. Schon während des Walzvorganges im Dreiwalzenstuhl verflüchtigen sich die Halogenverbindungen weitgehend. Nach der Trocknung der Materialbahn auf ca. 20 % Feuchte sind sie praktisch nicht mehr nachweisbar.
Die Elastizität der Materialbahn wird durch ihren Feuchtigkeitsgehalt und gegebenenfalls durch Zusatz von geeigneten Weichmachern in einer Menge bis zu 20 % eingestellt. Für diesen Zweck eignen sich Zuckeralkohole, Mono- und Polyglykole, mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Zuckersirup und hygroskopische Salze wie Kaliumlaktat.
Die für viele Zwecke günstige Wasserlöslichkeit der Materialbahn ist durch verschiedene Maßnahmen zur Wasserunlöslichkeit hin steuerbar. Eine Zugabe von Dialdehyden, wie Glyoxal, Dialdehydstärke und anderer bivalenter mit Hydroxylgruppen reagierender Substanzen in einer Menge bis zu 10 % macht die Bahn ohne be-
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sondere Wärmebehandlung naßfester. Aber auch durch Einwirkung von Wärme läßt sich die Wasserfestigkeit erhöhen. Die Reaktionsfähigkeit der Masse aus Beta vulgaris ist auffallend besser als bei den herkömmlichen Bindemitteln. Salze der Elemente der II. Hauptgruppe in einer Menge bis zu 10 %. Besonders Magnesium- und Calciumsalze, in gelöster Form der Masse zugesetzt, erhöhen ebenfalls die Naßfestigkeit der Bahn.
Ganz überraschend ist die Feststellung, daß die an sich wasserlösliche Materialbahn ohne Anwesenheit von Vernetzungsmitteln oder ohne die eben erwähnten Salze durch eine Wärmebehandlung über 100 C wasserunlöslicher wird. Konzentriert man die von außen zugeführte Wärmemenge auf einen sehr kurzen Zeitraum, gibt man also der Bahn durch geeignete Einrichtungen einen Hitzeschock, wird weiter überraschend beobachtet, daß die Materialbahn in einer Weise gebläht wird, wie es bisher bei einigen Spezialfolien nur mit der sehr aufwendigen, von innen wirkenden Hochfrequenzenergie in Gegenwart von leichtflüchtigen Lösungsmitteln und besonderen Bindemitteln möglich war. Ganz außergewöhnlich ist, daß trotz der infolge der Aufblähung lockeren Struktur die Materialbahn absolut wasserunlöslich ist.
Die Masse aus Rübenpreßrückständen oder Rübentrockenschnitzeln ist mit anderen wasserlöslichen Filmbildnern in beliebiger Menge mischbar. So können Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Guarmehl, Gummi arabicum und andere Quellmittel aus dem synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen Bereich eingearbeitet
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werden. Wasserunlösliche Filmbildner werden zweckmäßig in Form von wäßrigen Emulsionen zugemischt. So gelingt es z. B. Polyvinylacetatdispersionen mit der Materialbahnmasse zu kombinieren. Mit den angegebenen oder ähnlichen Filmbildnern können die mechanischen Eigenschaften der Materialbahn den Anforderungen entsprechend angepaßt werden.
Die vorstehend beschriebene, ohne odar mit zusätzlichen Filmbildnern versetzte Bahnmasse ist sehr aufnahmefähig für organische oder anorganische Füllstoffe, überraschend ist, daß in die Masse aus Rübenrückständen bis zu 60 % wasserlösliche, gegebenenfalls hygroskopische Salze ohne wesentliche Beeinträchtigung der Bindekraft eingearbeitet werden können.
Die auf den angegebenen Wegen hergestellten Bahnen sind auf vielen Gebieten einsetzbar, beispielsweise als Träger für Futter- und Düngemittelzubereitungen, für Nahrungs- und Genußmittel, als Baustoff und für die Papierindustrie.
Aufgrund der beschriebenen Einstellbarkeit der Farbe können aus Preßrückständen von Rüben ohne weitere Zusätze Bahnen hergestellt werden, die sich im Aussehen von Tabakfolien nicht unterscheiden und beim Verschwelen einen milden Rauch erzeugen.
In den an die Glutzone angrenzenden Bereichen tritt der oben geschilderte Bläheffekt auch auf. Durch Hitzeeinwirkung geblähte Folien haben bessere Randeigenschaften und ergeben geringere Kondensatmengen beim Schwelen. Deshalb eignen sich Rübenpreßrückstände für die Herstellung von tabakfreien und
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tabakhaltigen Rauchprodukten, die mehr als 75 % Tabak enthalten können.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert:
Beispiel I
100 kg getrocknete und gemahlene Rübenschnitzel 60 kg Wasser
Die Rübenschnitzel mit einer Teilchengröße zwischen und 150 μ werden in einem Schaufelmischer mit dem Wasser fünf Minuten gut durchgemischt. Anschließend erfolgt eine Quellzeit von 20 Minuten. Darauf wird das Mischgut in den Einzugsspalt eines Dreiwalzenstuhles gebracht und nach einem Durchgang als einwandfreie Materialbahn von der Abgabewalze abgezogen und zur Trocknung und Feuchtigkeitseinstellung durch einen Trockenofen geführt. Die Material-
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bahn hatte ein Gewicht von 80 g/m .
Diese Bahn ist wasserlöslich, sie kann als Träger für Düngerstoffe, Futtermittel, Pflanzensamen usw. verwendet werden. Bei Einwirkung von Wasser löst sich die Bahn sehr schnell auf.
Beispiel II
Dk Masse nach Beispiel I wird nach dem Passieren des Walzenstuhles durch ein Dunkelstrahlerfeld geführt, so daß sie völlig durchtrocknet und eine Temperatur von 110 C erreicht. Die Folie wird auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 % gebracht und aufgewickelt. Sie ist nahezu wasserfest. Gewicht wie in
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Beispiel I.
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Beispiel III
Die Masse nach Beispiel I wird nach dem Passieren des Walzenstuhles kurzfristig auf ca. 400 C gebracht. Dabei erhält der Bahnquerschnitt eine blasige Struktur. Sie wird anschließend auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 % gebracht und aufgewickelt. Sie ist völlig wasserfest.
Beispiel IV
100 kg Rübenschnitzel, Teilchengröße: > 0.2 mm 40 kg Buchenschalenmehl·, Teilchengröße bis zu 0.4 mm 60 kg Eichenholzmehl·, Teilchengröße bis zu 0.4 mm 90 kg Wasser
15 kg Kaliumlaktat 50 % in Wasser
15 kg Methanol
Die Trockenkomponente, bestehend aus Rübenschnitzel-, Buchenschalen- und Eichenholzmehl werden in einem Turbulenzmischer mit gleichzeitig rotierenden Messerköpfen gegeben und fünf Minuten trocken gemischt. Die Flüssigkeitskomponente, bestehend aus Wasser, Kaliumlaktat und Methanol, wird zugegeben und anschließend wird nochmals fünf Minuten gemischt.
Nach einer Reifezeit von 20 Minuten wird die Masse in den Einzugsspalt eines Dreiwalzenstuhles gebracht. Nach dem Passieren des Dreiwalzenstuhles zieht man von der Abgabewalze eine stabile Bahn ab, die nach dem Trocknen ein Gewicht von
ca. 180 g/m hat und zu Flakes geschnitten wird.
Diese Flakes sind geeignet als Räuchermittel für Fleischwaren. Abmessung der Flakes: 50 χ 50 mm.
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Beispiel V
100 kg Rübenschnitzel, getrocknet und gemahlen,
Teilchengröße bis 150 /u
100 kg Düngesalζgemisch, bestehend aus Kalimnitratj
Kaliumphosphat, Amonionumphosphat und Harnstoff 10 kg Methylenchlorid
20 kg Methanol
25 kg Wasser
5 kg Diäthylenglykol
Die Trockenkomponente, bestehend aus Rubenschnitzelmehl und Düngesalzgemisch, wird fünf Minuten in einem Turbulenzmischer gemischt. Darauf trägt man das Flüssigkeitsgemisch ein und mischt weitere fünf Minuten.
Nach einer Reifezeit von 20 Minuten wird die Masse mit Hilfe eines Dreiwalzenstuhles zur Bahn ausgewalzt und durch einen Trockenkanal geführt, wo die flüchtigen Lösungsmittel entfernt werden.
Diese Bahn ist als Düngermittel verwendbar, indem man sie z. B. auf dem Erdboden ausrollt oder in Form von Flakes ausstreut. Bei Einwirkung von Wasser (Regen) löst sie sich sehr schnell auf. Auf diese Weise erhält man eine exakte, steuerbare, staub- und ballastfreie Düngemittelanwendung.
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/ie?
Beispiel VI kg Rübenschnitzel, getrocknet und gemahlen, Teilchengröße bis 125 μ kg Tabak, Teilchengröße bis 125 μ ^ kg Wasser 2 kg Kaiimnitrat 2 kg Kaliumlaktat (50 % wässrige Lösung) 4 kg Diäthylenglykol 4 kg Methanol 1 kg Aromazubereitung
Die Trockenkomponenten werden wie im Beispiel I gemischt. Dann erfolgt die Zugabe der Flüssigkeitskomponente mit dem "gelösten Kaliumnitrat. Nach einer Mischzeit von fünf Minuten und Reifezeit von 20 Minuten wird die Masse auf einem Dreiwalzenstuhl zur Bahn aufgezogen und weiterverarbeitet nach Beispiel II.
Diese Bahn ist ein tabakhaltiger Tabakersatzstoff.
Beispiel VII kg Rübenschnitzel, getrocknet und gemahlen,
Teilchengröße bis 125 μ 10 kg Sojamehl 10 kg Tiermehl 5 kg Fischmehl
2 kg Blutmehl
3 kg Vitaminvormischung 20 kg Zwiebackmehl 10 kg Methylenchlorid
10 kg Methanol 709885/0149 -13-
5 kg Erdnußöl
60 kg Wasser „, ί;
15 kg Sorbit (50 %ige wässrige Lösun%)
Die Trockenkomponenten werden wie im Beispiel I gemischt. Dann erfolgt die Zugabe der Flüssigkeitskomponente. Nach einer Mischzeit von fünf Minuten und einer Reifezeit von 20 Minuten wird die Masse auf einem Dreiwalzenstuhl zur Bahn ausgewalzt, getrocknet und zu kleinen Flakes gebrochen oder konditioniert und zu Bobinen aufgewickelt. Man erhält auf diese Weise ein Futtermittel oder Futterzusatzmittel für die Fisch- und Kleintierfütterung.
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INSPECTED

Claims (16)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer vielseitig verwendbaren Materialbahn, dadurch gekennzeichnet/ daß man Rübenschnitzel von Pflanzen der Art der Beta vulgaris (Zuckerrübe und Runkelrübe) zerkleinert, bei der Verwendung von getrockneten Schnitzeln unter Zusatz von Wasser, und die Masse zu einer Materialbahn verpreßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rübenschnitzel auf eine Größe von 0,1 bis 10 mm zerkleinert werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen aus frischen bzw. gelagertenRüben bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 25 und 50 % abgepreßt werden, ehe ihre Verarbeitung zur Materialbahn erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zerkleinerten getrockneten Rübenschnitzel auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 25 - 50 % eingestellt werden, ehe ihre Verarbeitung zur Materialbahn erfolgt.
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ORlQlHAt IMSPECTED
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Anteil des Anmachwassers in einer Menge bis zu zwei Drittel des Gesamtflüssigkeitsgewichtes durch organische leichtflüchtige Lösungsmittel ersetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 57 dadurch gekennzeichnet, daß als leichtflüchtige Lösungsmittel Methanol und/oder Methylenchlorid verwendet werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse zum Zwecke der Erhöhung der Naßfestigkeit Dialdehyde, wie Glyoxal, Dialdehydstärke und andere bivalente mit Hydroxylgruppen reagierende Substanzen zugesetzt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggepreßte Materialbahn einer Wärmebehandlung über 100° C unterworfen wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die mit Wasser angemachten Rübenschnitzel vor dem Verpressen zur Materialbahn einer Reifungszeit unterworfen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rübenschnitzel vor ihrer Verarbeitung zum Zwecke
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der Farbvertiefung gelagert werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1O7 dadurch gekennzeichnet , daß die Masse zur Herstellung der Materialbahn zusätzlich mit organischen oder anorganischen Füllstoffen und hygroskopischen Salzen oder Pflanzenteilen angereichert bzw. vermengt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die aus Rübenschnitzel und Anmachwasser nnd/oder gegebenenfalls anderen organischen und anorganischen Zusätzen bestehende Masse zusätzlich mit anderen wasserlöslichen Filmbildnern, wie Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Guarmehl, Gummi arabicum und anderen Quellmitteln aus dem synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen Bereich vermengt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserunlöslichen Filmbildner in Form wässriger Emulsionen zugemischt werden.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn einer kurzzeitigen Wärmeeinwirkung in der Größenordnung von ca. 400 C unterworfen wird.
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15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß den mit Wasser und sonstigen organischen oder anorganischen Stoffen angemachten Rubenschnitzelteilchen zusätzlich Weichmacher zugesetzt werden, beispielsweise Zuckeralkohole, Mono- und Polyglykole, mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Zuckersirup und/oder hygroskopische Salze wie Kaliumlaktat.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen der Masse in einem Walzenstuhl erfolgt.
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