DE2633659B2

DE2633659B2 - Verfahren zur Herstellung einer Folienbahn aus Rüben der Art B vulgaris

Info

Publication number: DE2633659B2
Application number: DE2633659A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Buchholz; Ernst-Rolf Dipl.-Chem. Dr. Detert; Klaus Gerlach-Meinders
Original assignee: Eduard Gerlach Chemische Fabrik 4990 Luebbecke GmbH
Current assignee: Eduard Gerlach Chemische Fabrik 4990 Luebbecke GmbH
Priority date: 1976-07-27
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2359920A1; DE2633659C3; US4832791A; FR2359920B1; GB1580912A; BE856573A; NL7708217A; DE2633659A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Folienbahn aus Rüben der Art Beta vulgaris, wobei die zerkleinerten Rüben im feuchten Zustand zu einer Folie verarbeitet werden, die abschließend getrocknet wird.

Aus der DT-OS 2140507 ist ein Rauchartikel und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, der aus einer Rübenmasse erhalten wird, die als Nebenprodukt der Zuckerrübenverarbeitung anfällt und zwar dadurch, daß man durch Kochen einer wäßrigen Aufschlämmung extrahierte Zuckerrübenmasse in zerkleinerter Form mit einem Hydrolysierungsmittel Rübenpektine freisetzt, dann durch Feinen des hydrolysieren Produktes Fasern verkürzt und Faserbündel aufbricht und durch Zugabe von Erdalkali-Vernetzungsmittel zu den gefeinten Aufschlämmungskomponenten die Rübenpektinmoleküle zu einer gelartigen Bindesubstanz vernetzt und dann aus den Aufschlämmungsprodukten ein getrocknetes Produkt bildet.

Das oben beschriebene Verfahren ist außerordentlich aufwendig und dient lediglich zur Herstellung eines Ersatzstoffes für Tabak. Es umfaßt eine Vielzahl von Verfahrensabschnitten oder Verfahrensstufen und auch eine Vielzahl von zusätzlich eingearbeiteten Chemikalien. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus dem Rübenmaterial auf möglichst einfache Weise eine Folie herzustellen, die eine möglichst breite Verwendbarkeit gestattet, z. B. als Futtermittel, Düngemittel oder Genußmittel.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine Rübenmasse hergestellt wird, die aus zerkleinerten Rübenteilen einer Größe von 0,1 bis 10 mm besteht und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 30 bis 50 Gew.-% aufweist und das diese Masse direkt zur Folienbahn ausgewalzt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Verfahrensgemäß erhält man so eine völlig homogene, zusammenhängende, durchscheinende, pergamentartige Folienbahn großer mechanischer Festigkeit und beeinflußbarer (steuerbarer) Wasserfestigkeit

Dieses Ergebnis war völlig überraschend und nicht vorhersehbar gewesen, weil es keinerlei ähnliches vergleichbares Vorbild oder Produkt gibt.

Es zeigte sich, daß die so hergestellte Folienbahn 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 ge-

trockneten Schnitzel aus der Rübenzuckergewinnung. Verwendbar sind auch Schnitzel der Runkelrübe.

Es ist zwar bekannt, daß Vegetationskörper einiger niederer 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 können, es war jedoch 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 vulgaris-Wurzeln geht man folgendermaßen vor: Die frisch geernteten oder gelagerten Rüben werden vom Rübenkopf befreit, gewaschen und zerkleinert, vorzugsweise 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 ausgewalzt werden 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.

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 10 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 Walzenstuhls 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 aur

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 fehlerfreien, 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 obenerwähnten Lösungsmittel werden zweckmäßig in Anteilen von 25 bis 50% des Gesamtmasselösungsmiüels in der homogenen, gekneteten Masse aus Rübenpreßrückständen und/oder gemahlenen, mil Wasser versetzten Trockenschnitzeln eingearbeitet. Methylenchlorid und andere flüchtige lialogenierte Kohlenwasserstoffe haben außerdem die Eigenschaft, die Foliengrundmasse 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 Zukkeralkohole, 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%machtdie Bahn ohne besondere 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 kön-

nen Polyvinylpyrrolidon, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Guarmehl, Gummi arabium und andere Quellmitte! aus dem synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen Bereich eingearbeitet 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 oder mit zusätzlichen Filmbildnern versetzte Bahnmasse ist sehr aufnahmefähig für organische oder anorganische Füllstoffe. Überraschend ist, daß in der 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 untersche iden und beim Verschwelen einen milden Rauch erzeugen.

In den an die Glutzone angrenzenden Bereichen tritt der oben geschilderte Bläheffekte 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 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 100 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 Materialbahn hatte ein Gewicht von 80 g/m².

Diese Bahn ist wasserlöslich, sie kann als Träger für Düngerstoffe, Futtermiitel, Pflanzensamen usw. verwendet werden. Bei Einwirkung von Wasser lößt sich die Bahn sehr schnell auf.

Beispiel II

Die 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 aufgewikkelt. Sie ist nahezu wasserfest. Gewicht wie in Beispiel I.

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 etwa 180 g/m² hat und zu Flakes geschnitten wird.

Diese Flakes sind geeignet als Räuchermittel für Fleischwaren. Abmessung der Flakes: 50 X 50 mm.

Beispiel V

100 kg Rübenschnitzel, getrocknet und gemahlen,

Teilchengröße bis 150 μ

100 kg Düngesalzgemisch, bestehend aus Kaliumnitrat, Kaliumphosphat, Amonionumphosphat und Harnstoff
10 kg Methylenchlorid
20 kg Methanol
25 kg Wasser

5 kg Diäthylenglykol

Die Trockenkomponente, bestehend aus Rübenschnitzelmehl 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.

Beispiel VI

90 kg Rübenschnitzel, getrocknet und gemahlen,

Teilchengröße bis 125 μ
10 kg Tabak, Teilchengröße bis 125 μ
60 kg Wasser

2 kg Kaliumnitrat

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

100 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
5 kg Erdnußöl

60 kg Wasser

15 kg Sorbit (50%ige wäßrige Lösung) Die Trockenkomponenten werden wie im Bei spiel I gemischt. Dann erfolgt die Zugabe der Flüssig keitskomponente. Nach einer Mischzeit von fünf Mi nuten und einer Reifezeit von 20 Minuten wird di Masse auf einem Dreiwalienstuhl zur Bahn ausge walzt, getrocknet und zu kleinen Flakes gebroche oder konditioniert und zu Bobinen aufgewickelt. Ma erhält auf diese Weise ein Futtermittel oder Futterzu satzmittel für die Fisch- und Kleintierfütterung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Folienbahn aus Rüben der Art Beta vulgaris, wobei die zer- "· kleinerten Rüben im feuchten Zustand zu einer Folie verarbeitet werden, die abschließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rübenmasse hergestellt wird, die aus zerkleinerten Rübenteilen einer Größe von 0,1 bis " 10 mm besteht und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 30 bis 50 Gew.-% aufweist und daß diese Masse direkt zur Folienbahn ausgewalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rübenteile durch Zerklei- ι '· nern von frischen oder gelagerten Rüben nach deren Waschen hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rübenteile durch Zerkleinern getrockneter Rübenschnitzel, gegebenenfalls -" unter Zusetzung von Rübenpreßrückständen, hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feuchten Rübenmasse 25 bis 50% des Gesamtflüssigkeitsgewichts an orga- -"> nischen leichtflüchtigen Lösungsmitteln zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als leichtflüchtige Lösungsmittel Methanol und/oder Methylenchlorid verwen- i<> det werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Rübenschnitzeln zur Erhöhung der Naßfestigkeit Dialdehyde, wie Glyoxal, Dialdehydstärke und andere bivalente mit Hydro- r> xylgruppen reagierende Substanzen zugesetzt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Masse zur Herstellung der Folienbahn zusätzlich mit organischen m> Füllstoffen angereichert bzw. vermengt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Masse zur Herstellung der Folienbahn zusätzlich wasserlösliche Filmbildner wie Polyvinylpyrrolidon, Methylcel- -n Iulose, Carboxymethylcellulose, Guarmehl, Gummi arabicum und andere Bindemittel aus dem synthetischen, halbsynthetischen oder natürlichen Bereich zugesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- ,ο kennzeichnet, daß die wasserunlöslichen Filmbildner entweder über die organische Lösungsmittelphase oder in Form wäßriger Emulsionen zugemischt werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, ,5 dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zur Herstellung der Folienbahn Weichmacher enthält, beispielsweise Zuckeralkohole, Mono- und PoIyglykole, mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Zuckersirup und/oder hygroskopische Salze. e>o

11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wasser versetzte Rübenmasse vor der Weiterverarbeitung zur Folienbahn einer Reifungszeit unterworfen wird. _h5

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitshaltige Rübenmasse vor ihrer Verarbeitung zum

Zwecke der Farbevertiefung gelagert wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewalzte Folienbahn einer kurzzeitigen Wärmeeinwirkung in der Größenordnung von ca. 400° C unterworfen wird.