DE3150592A1

DE3150592A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines tierfutters aus ruebengut

Info

Publication number: DE3150592A1
Application number: DE19813150592
Authority: DE
Inventors: Rud Frik Madsen; Werner Kofod Nielsen; Bjarne 4900 Nakskov Winstroem-Olsen
Original assignee: Danske Sukkerfabrikker AS
Current assignee: Danske Sukkerfabrikker AS
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DK147291B; DK147291C; JPS57194754A; FI814139L; PL234377A1; ES8304769A1; ES508246A0; FR2496410A1; NL8105766A; IT1211152B; CH646584A5; PL130574B1; ATA552381A; YU42028B; FR2496410B1; GB2089640A; AT375246B; SE8107672L; YU305681A; BE891582A

Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN

If -" PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber 0930-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7 · D-8000 München

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

_den 21 . Dezember 1981

Unser Zeichen 360 01

krc Aktieselskabet De Danske, Sukkerfabrikker, Kopenhagen K., Dänemark

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Tierfutters aus

Rübengut

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her- · stellung eines Tierfutters aus Rübengut und insbesondere aus extrahierten Zuckerrübenschnitzeln und -rübenschalen.

Während der Zuckerherstellung aus Zuckerrüben werden die von den Anbauern an die Zuckerfabrik gelieferten Rüben zu-, erst gewaschen, um an ihrer Außenfläche anhaftendes Erdreich und andere Verunreinigungen zu entfernen und anschließend geschnitzelt.

Es ist bekannt, die äußere Schicht der gewaschenen Zucker- · rüben zu entfernen, bevor sie geschnitzelt werden, um eine im Vergleich zu dem oben erwähnten herkömmlichen Waschverfahren erhöhte Zuckerausbeute zu erhalten. Die geschnitzelten Zuckerrüben werden sodann mit Wasser extrahiert, um einen Zuckersaft zu bilden, der dann gewöhnlich in die Form von Kristallzucker verarbeitet wird.

Der Verfahrensschritt der Extraktion kann in einem Extraktionsapparat ausgeführt werden, der eine geneigte Rinne und zwei oder mehr in der Rinne derart angeordnete Förderschnecken aufweist, daß die an deren unterem Ende in die Rinne eingeführten Zückerrüberschnitzel im Gegenstrom zu Wasser zu deren oberem Ende befördert werden, wobei das Wasser in die Rinne an deren oberem Ende eingeleitet wird und nach Anreicherung mit Zucker aus der Rinne an deren unter esa. Ende in der Form von Zuckersaft abgezogen wird.

Die extrahierten Zuckerschnitzel, die als Rübenschnitzel oder -pulpe bezeichnet werden können und die den nach der Extraktion des Hauptbestandteiles .15 an löslichen Zuckern und Salzen verbleibenden Überrest darstellen, werden gewöhnlich komprimiert, um den Trokkensubstanzgehalt in Abhängigkeit von der verwendeten Presse auf einen Wert von ungefähr 11 bis 21 Gew.-%

zu erhöhen.
20

Durch Zusatz von Chemikalien, wie Al-(SO.).,

zu der Pulpe kann der Trockensubstanzgehalt um weitere 1 bis 2 % erhöht werden.

' .

Die komprimierte Rübenpulpe kann entweder unmittelbar oder nach Silieruhg als ein Wiederkäuerfutter verwendet werden.

3Q Da die komprimierte Rübenpulpe noch einen

verhältnismäßig hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, ist sie zum Versand über größere Entfernungen schlecht geeignet. Sofern sie daher an von der Zuckerfabrik entfernten Stellen verwendet werden soll, wird sie gewöhnlich getrocknet. Das solchermaßen erhaltene Er-

Zeugnis ist in einigen Ländern im Handel unter dem eingetragenen Warenzeichen "Pulpetter" erhältlich.

Es ist möglich, der ν getrockneten Rübenpulpe Melasse zuzusetzen, und das solchermaßen erhaltene Erzeugnis ist in einigen Ländern im Handel unter dem eingetragenennWarenzeichen "Kosetter" erhältlich. Beide Erzeugnisse sind als Wiederkäuerfutter geeignet.
10

Sowohl die Kompression als auch die Trocknung der komprimierten Pulpe ist energieaufwendig und es besteht infolge der ständig, steigenden Energiekosten ein stets zunehmendes Bedürfnis zur Schaffung eines Niederenergieverfahrens zur Herstellung eines einen niedrigen Wassergehalt aufweisenden Tierfutters aus Rüben.

Dieses Bedürfnis wird durch das erfindungsgemäße Verfahren befriedigt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rübengut einer sauren Hydrolyse bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck unterzogen wird, und daß das solchermaßen behandelte Gut in eine flüssige Fraktion, die dann neutralisiert _unä zur Bildung eines einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisenden Tierfutters eingedampft wird und .= eine Feststofffraktion aufgetrennt wird. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß Rübengut, wie Pulpe und Rübenschalen, mehrere Polymere, wie Pektin und Pentosane, enthalt^ , die bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck mit Säure zur Bildung eines flüssigen Hydrolysates hydrolysiert werden können, das leicht zur Bildung eines Erzeugnisses eingedampft werden kann, welches eine Ähnlichkeit zu Melasse besitzt und einen hohen Trockensubstanz-

-1-

gehalt, beispielsweise von ungefähr 60 %, aufweist.

Die Erfindung beruht ferner auf der Entdeckung, daß nach der Entfernung der hydrolysierten Produkte die FeststoSEraktion leicht komprimierbar ist, so daß ein Trockensubstanzgehalt von über 30 % erhalten wird, was beträchtlich höher ist als die 22 bis 23 %, die den durch das bekannte Verfahren einschließlich des Zusatzes von Chemikalien erreichbaren maximalen Trockensubstanzgehalt dar

stellen.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die

unkomprimierte Feststof£fraktion zur Herstellung ·

von Glukose durch Hydrolyse geeignet ist, da der

relative Gehalt von Zellulose in dem Ausgangsmaterial infolge der Entfernung der hydrolysierbaren Produkte beträchtlich erhöht worden ist.

Während des Verfahrensschrittes der sauren

Hydrolyse wird das Ausgangsmaterial vorzugsweise auf eine Temperatur von 100 bis 165°C aufgeheizt, wobei insbesondere ungefähr 130⁰C bevorzugt sind.

Das Aufheizen wird vorzugsweise durch Einblasen

von Dampf bewirkt.

Vorzugsweise wird die Hydrolyse bei einem Druck von 100 bis 920 kPa und insbesondere zwischen 300 und 510 kPa ausgeführt. 30

Die verwendete Säure besteht vorzugsweise in einer starken anorganischen Säure, wie Schwefelsäure, Phosphor säure und Salzsäure. Das Rübengut wird vorzugsweise mit der Säure bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck getränkt, d.h. vor seiner Aufheizung auf die erhöhte Temperatur und vor der Druckanwehdung.

·· 1

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen . Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mischer zur Bildung einer Mischung aus Rübengut und Säure aufweist, sowie einen mit dem Mischer verbundenen Hydrolysator, der mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines überatmosphärischen Druckes in dem Hydrolysator versehen ist sowie einer Einrichtung zur Aufheizung des Inhalts des Hydrolysators und einer Einrichtung zum Austrag des behandelten Gutes aus dem Hydrolysator, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur Abtrennung des behandelten Gutes in eine flüssige Fraktion und eine Feststofffraktion aufweist sowie eine Einrichtung zur Neutralisierung und Eindampfung der flüssigen Fraktion.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch einen Druckentlastungsbehälter aufweisen, der in einer den Hydrolysator mit der Einrichtung zur Auftrennung des Hydrolysators in eine flüssige Fraktion und eine Feststoff fraktion verbindenden Leitung angeordnet ist.

Die in dem Hydrolysator vorgesehene Einrichtung zur Erzeugung eines überatmosphärischen Druckes kann einen Düsenkegel aufweisen, der an der Stelle angebracht ist, wo die Mischung aus dem Ausgangsmaterial und der Säure in den unter Druck stehenden

Hydrolysator eingeleitet wird.-30

Der Mischer besteht vorzugsweise aus einer Rinne, in der zwei parallele Wellen angeordnet sind, die mit propellerartigen Flügeln versehen sind, welche gleichzeitig das Rübengut mit der Säure zu mischen 35

und die Mischung von einem Ende der Rinne zum entgegen-

gesetzten Ende hin zu fördern vermögen.

Im folgenden wird die Erfindung in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt ist.

Ί b U b y 2

- /fo -

■*· Die dargestellte Vorrichtung weist einen

Mischer 1 auf, der nach seiner Bauart eine Rinne aufweisen kann, in der zwei horizontale drehbare Wellen angeordnet sind, die Flügel aufweisen, welehe Rübenpulpe und Säure, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure zu mischen und die Mischung von einem Ende der Rinne zum entgegengesetzten Ende hin zu fördern vermögen. Einen Trockensubstanzgehalt von beispielsweise 12 bis 16 % aufweisende Rübenpulpe und erhitzte verdünnte Schwefelsäure werden in die Rinne 1 an derem Ende durch Zuleitungen 2 bzw. 3 eingebracht. Das getränkte Gut wird mittels eines Schneckenförderers 4 in einen Hydrolysator 5 eingeleitet. Das Gut wird gegen einen in dem Hydrolysator 5 angeordneten Düsenkegel 6 gepreßt, wobei der Düsenkegel einen Gegendruck ausübt, der geringfügig größer ist als der in dem Hydrolysator 5 aufrecht zu erhaltende überatmosphärische Druck. Die Hydrolyse wird vorzugsweise bei einem überatmosphärischen Druck von bis zu 810 kPa und über eine Zeitdauer von 10 Minuten bei hohem Druck und über eine längere Zeitdauer bei -einem niedrigeren Drück ausgeführt. Die in dem Hydrolysator 5 enthaltene Mischung wird aufgeheizt, indem durch Dampfeinblasleitungen 7 Dampf eingeblasen wird.

über ein geeignetes Ventil 8, beispielsweise ein drehbares Kugelventil von der Art, wie es in

der Zelluloseindustrie verwendet wird, wird das 30

hydrolysierte Gut in einen Druckentlastungsbehälter

9 eingeleitet, in welchem der Druck auf atmosphärischen Druck unter einer Erzeugung von Dampf herabgesetzt wiid, welcher durch eine Rohrleitung 10 entweicht und der wahlweise an einer anderen Stelle 35

- AA -

* der beschriebenen Vorrichtung verwendet wird»

Das druckentlastete, hydrolysierte Gut wird aus dem Druckentlastungsbehälter 9 durch eine Leitung 11 hindurch auf ein Filter 12, beispielsweise ein Filterband, geleitet, auf dem das hydrolysierte Erzeugnis zur Bildung einer Feststofffrraktion und einer flüssigen Fraktion gefiltert wird.

Die flüssige Fraktion wird durch·eine Leitung 13 hindurch zu einem Neutralisationsbehälter 14 überführt. Eine Base, beispielsweise eine CaCO--Lösung, Kalk, eine Na-CO.-Lösung oder eine NH₃~L8sung, wird durch eine Leitung 15 hindurch in den Neutralisationsbehälter 14 eingeleitet. Nach Neutralisation bis auf einen pH-Wert von ungefähr 6 wird das flüssige Gut durch eine Leitung 16 hindurch zu einem Filter 17 geleitet, auf dem Feststoffe entfernt werden. Anschließend wird das neutralisierte, gefilterte Hydrolysat durch eine Leitung 18 hindurch zu einem Vielstufenverdampfe'r 19 geleitet, in dem das Hydrolysat eingedampft-wird, um den Trockensubstanzgehalt, auf ungefähr 60 % zu erhöhen. Das solchermaßen erhaltene flüssige Erzeugnis wird durch eine Leitung 20 ausgetragen und

erweist sich als ein Wiederkäuerfutter als Ersatz für Melasse nützlich, die in der Herstellung von Zucker aus Zuckerrüben oder Zuckerrohr erhalten wird.

Die Feststoffraktion enthält gewöhnlich mehr

als 30 % organische Feststoffe und ist als Ausgangsmaterial in den folgenden /' Prozessen verwendbar. Demzufolge kann das extrahierte Gut wie unbehandelte Rübenpulpe neutralisiert und getrocknet werden.

Jedoch ist infolge des beträchtlich erhöhten Trocken-35

substanzgehaltes die je Kilo des Trockenerzeugnisses erforderliche Energie viel geringer als bei einem Ver-

.Λ-

fahren, bei dem eine unbehandelte Pulpe getrocknet wird. Alternativ kann die Feststoffraktion auf eine hohe Temperatur, d.h. zwischen 200 und 250⁰C, aufgeheizt werden.

Die in dem komprimierten Gut noch vorhandene Säure führt zu einer Umwandlung der Zellulose dös behandelten Rübengutes in Glukose. Die solchermaßen erhaltene Glukose kann durch Gärung in : Ethanol umgewandelt werden und das erzeugte Äthanol kann durch Destillation in Reinform gewonnen werden.

Einer weiteren Erläuterung der Erfindung dient das folgende Beispiel:

Beispiel

Extrahierte Rübenschnitzel· mit einem organischen Trockensubstanzgehalt von 15 % und einer Temperatur von 65⁰C wurden mit einem Durchsatz von 80 kg pro

Stunde in einen Mischer eingebracht. Eine Schwefelsäurelösung mit einer Konzentration von 25 % (w/w) und einer Temperatur von 90⁰C wurde mit einem Durchsatz von 3,55 kg/Stunde in den Mischer eingebracht.

Die beiden Substanzen wurden innig gemischt und die 25

Mischung wurde sodann in einen wärmeisolierten Hydrolysator eingebracht, in dem die Mischung auf 131 ⁰C aufgeheizt und 30 Minuten lang auf dieser Temperatur gehalten wurde. Die solchermaßen behandelte Mischung

wurde kontinuierlich in einen Druckentlastungsbehälter 30

eingeleitet, in welchem die Temperatur ungeführ 100⁰C herabgesetzt wurde. Die hydrolysierte Masse wurde sodann bei einem Durchsatz von 92 kg/Stunde auf ein Filterband aufgebracht, um den flüssigen Bestandteil der Masse zu entfernen. Die aus 92 kg der hydrolysierten Masse erhaltene Feststoiferaktion betrug ungefähr 17,6 kg mit einem Trockensubstanzgehalt von ungefähr

- η-

32%. Das abgetrennte flüssige Gut belief sich zusammen mit Waschwasser auf ungefähr 90 kg, wobei ungefähr 6,3 kg gelöste organische Substanz enthalten war. Diese Füssigkeit wurde neutralisiert, gefiltert und eingedampft. Das solchermaßen erhaltene flüssige Erzeugnis weist typisch die folgenden Daten auf:

Trockensubstanzgehalt, % 57,6

Asche bei 550⁰C, % 13,0

Asche bei 1050⁰C, % 11,8

Reduzierende Zucker

(Müller) %/100 Trockensubstanz 20,5

Uronsäuren und Pentosen, bestimmt durch Konversion in Furfurol, %/100 Trocken

substanz ungefähr 50

Hexosen(enzymatisch bestimmt)

%/100 Trockensubstanz ungefähr 2,5

Essigsäure (enzymatisch . bestimmt) %/100 Trockensubstanz 0,8

Ameisensäure (enzymatisch bestimmt) %/100 Trockensubstanz 0,03

-14-

Bezugszeichenaufsteilung

1	Mischer
2,	3 Zuleitungen
4	Schneckenförderer
5	Hydrolysator
6	Düsenkegel
7	Dampfeinblasleitungen
8	Ventil
9	Druckentlastungsbehälter
10	Rohrleitung
11	Leitung
12	Filter
13	Leitung
14	Neutralisationsbehälter
15	Leitung
16·	Leitung
17	Filter
18	Leitung
19	Vielstufenverdampfer
20	Leitung

Claims

Patentansprüc he :

1. Verfahren zur Herstellung eines Tierfutters aus Rübengut, dadurch gekennzeichnet, daß das Rübengut einer sauren Hydrolyse bei einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck unterzogen wird, und daß das hydrolysierte Erzeugnis in eine flüssige Fraktion, die dann neutralisiert und zur Bildung eines einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisenden Tierfutters eingedampft wird, und eine Feststofffraktion aufgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Hydrolyse bei einer Temperatur von 100 bis 165°C ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die saure Hydrolyse bei einem Druck von 100 bis 920 kPa ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rübengut mit der

Säure bei Raumtemperatur und unter atmosphärischem Druck getränkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung des

hydrolysieren Erzeugnisses in die FeststoHfraktion und die flüssige Fraktion durch Filtration auf einem Filterband ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Ausgangsmaterial aus einer aus extrahierten Zuckerrübenschnitzeln und Zuckerrübenschalen bestehenden Gruppe gewählt ist.

7. Vorrichtung zur Herstellung eines Tierfutters aus Rübengut, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mischer (1) zur Bildung einer Mischung aus Rübengut und Säure aufweist, sowie einen mit dem Mischer (1) verbundenen Hydrolysator (5), der mit einer Einrichtung (6) zur Erzeugung eines über-, atmosphärischen Druckes in dem Hydrolysator (5) versehen ist sowie einer Einrichtung (7) zur Aufheizung des Inhaltes des Hydrolysators (5) und einer Einrichtung (8) zum Austrag des behandelten Gutes aus dem Hydrolysator (5), wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung (12) zur Auftrennung des hydrolysierten Erzeugnisses in eine flüssige Fraktion und eine Feststoff raktion aufweist, sowie eine Einrichtung (14, 19) zur Neutralisierung und Eindampfung der flüssigen Fraktion zur Bildung eines einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisenden

flüssigen Erzeugnisses.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckentlastungsbehälter (9) vorgesehen ist, der in einer den Hydrolysator (5) mit der Einrichtung (12) zur Auftrennung des hydrolysier-

ten Erzeugnisses in die Feststoffraktion und die flüssige Fraktion verbindenden Leitung angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder .8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines überatmosphärischen Druckes in dem Hydrolysator (5) einen Düsenkegel (6) aufweist, der an der Stelle angeordnet ist, an der die Mischung aus

1 dem Rübengut und der Säure in' den Hydrolysator (5) eingeleitet wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche

5 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (1) eine Rinne aufweist, in der zwei parallele drehbare Wellen angeordnet sind, die propellerartige Flügel aufweisen, welche gleichzeitig das Rübengut mit der Säure zu mischen und die Mischung 10 von einem Ende der Rinne zum entgegengesetzten Ende zu fördern vermögen.