DE3246926C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfetten von Tierabfällen nach dem Gattungsteil des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Beseitigung und Aufbereitung von Tier­ abfällen, wie Tierkadavern, Schlachthofabfällen, aber auch verdorbenen Speisen, wie beispiels­ weise verdorbenen Tiefkühlhühnchen und der­ gleichen mehr, bereitet erhebliche Schwierig­ keiten, wobei in letzter Zeit verschärfte Auflagen für die Belastbarkeit der Umwelt und der geforderten Hygiene in wachsendem Maße hinzu­ kommen.

Es lassen sich grundsätzlich zwei unterschied­ liche Verfahrensweisen zur Aufbereitung der hier interessierenden Tierabfälle unter­ scheiden. Jedem der Verfahren ist dabei gemeinsam, daß der anfallende Rohstoff zunächst in einem Sterilisator unter Druck und er­ höhter Temperatur sterilisiert wird und anschließend das Sterilisat entspannt, also auf Atmosphärendruck gebracht wird, um nachfolgend in aller Regel vor der Weiter­ bearbeitung einem Zwischenbehälter zugeführt zu werden.

Für die Weiterbehandlung des Sterilisats unterscheidet man dann zwischen Naßverfahren und Trockenverfahren. Beim Naßverfahren (DE-AS 22 05 312) erfolgt die erforderliche Auftrennung des Sterilisates in eine Fett­ fraktion und eine proteinhaltige wäßrige Feststoff/Flüssigkeitsgemisch-Fraktion durch Zentrifugieren, beispielsweise unter Verwendung einer Schneckenzentrifuge, wobei es vorteilhaft ist, daß die Masse bei niedrigen Temperaturen aufgeschlossen wird, da hierdurch die Qualität des Fettanteiles, welches in Form einer Fettemulsion vorliegt, nicht nachteilig beeinträchtigt wird. Bei Anwendung zu hoher Temperaturen für das Aufschließen des Sterilisates würden darüber hinaus auch die proteinhaltigen Feststoffe leiden. Nachdem die Trennung in zwei Komponenten vorgenommen worden ist, und zwar derart, daß die Feststoff-Fraktion einen Trockensubstanzgehalt von etwa 40 bis 50% aufweist und die Fettemulsion eine Lösung darstellt, die ca. 2 bis 5% Trockensubstanz enthält, in der dann noch ein Anteil an gelöstem Leim­ wasser vorhanden ist, wird letztere in einem Separator zusätzlich in Fettemulsion und Leimwasser zerlegt, um das Leimwasser separat in einem Verdampfer konzentrieren zu können und es bei einem Trockensubstanzgehalt von ca. 40% der proteinhaltigen Feststoff- Fraktion, wie sie aus der Schneckenzentrifuge gewonnen wird, zuführen zu können. Die proteinhaltige Feststoff-Fraktion wird in eingetrockneter pellierter Form teilweise aber auch weitgehend homogenisiert als mehr oder weniger körnige Masse der Futter­ mittelindustrie zugeführt. Die gewonnene Fettfraktion ist beispielsweise für die Kosmetikindustrie, für die Herstellung von Seifen und dergleichen von Interesse.

Die neben dem Naßverfahren bisher noch ange­ wendete Trockenverfahrensweise unterscheidet sich dadurch, daß das im Sterilisator gewonnene Sterilisat gegebenenfalls über einen Zwischen­ behälter einem Trockner zugeführt wird, der das Feststoffflüssigkeitsgemisch auf einen Restfeuchtegehalt von 10% eintrocknet, wobei die Entfettung, also das Herausziehen der Fettfraktion aus dem Gesamtgemisch, auf mechanischem Wege unter Verwendung von Schnecken­ pressen oder chemisch durch Anwendung von Lösungsmitteln, wie Benzin, Hexan oder Tetra­ chloräthylen, vorgenommen wird.

Große Aufmerksamkeit muß bei allen Trennver­ fahren darauf gerichtet werden, daß die hier­ bei zu gewinnende Proteinfraktion möglichst geringen Fettanteil aufweist und umgekehrt, die erhaltene Fettemulsion weitgehend frei von Proteinanteilen ist und das bei gleich­ zeitiger Vermeidung der Qualitätsminderung sowohl der Protein- als auch der Fettfraktion.

Die Lösung dieser Problematik kennzeichnet sich in der Praxis durch einen erheblichen apparativen Aufwand und eine nicht uner­ hebliche Störanfälligkeit einer solchen Anlage. Die Qualität und eine Vielzahl von Eigen­ schaften des im Sterilisator aufgearbeiteten tierischen Rohmaterials, beispielsweise seine Homogenisierung mittels Zerkleinerungsmaschinen, ist abhängig von der Art und dem Zustand der meist chargenweise angelieferten Roh­ materialien, was der maschinellen Aufbereitung erhebliche Grenzen hinsichtlich der Kontinuität ihrer Arbeitsweise und der Qualität der anfallenden Endprodukte setzt.

Das beim Naßverfahren zur Trennung der Fett- Proteinkomponenten erforderliche Zentrifugieren führt bei den in der Praxis nicht vermeidbaren sehr heterogen angelieferten Rohmaterialchargen zu entsprechend heterogenen Zentrifugier­ ergebnissen und damit nicht nur zu hoher Störanfälligkeit der verwendeten Zentrifugen, sondern auch zu unterschiedlichen Schwankungs­ breiten des verbleibenden Fettanteils in der Proteinphase und umgekehrt.

Teilweise Abhilfe kann hier nur eine weitere Vergrößerung des apparativen Aufwandes schaffen, dem durch den Zwang der Wirtschaft­ lichkeit der Verfahrensweise jedoch enge Grenzen gesetzt sind.

Die Situation beim Trockenverfahren sieht nicht viel besser aus, denn auch hier führen die erheblichen Schwankungen in Art und Zustand des zu verarbeitenden Rohmaterials zu stark heterogenen Ergebnissen und hoher Störanfälligkeit der Schneckenpresse. Die beim Trockenverfahren zur Fraktionierung bzw. Aufteilung der genannten Komponenten erforderlichen hohen Temperaturen und langen Trockenzeiten und die dadurch bedingte Qualitätsminderung sowohl der Protein­ komponente als auch der Fettkomponente sorgen hier für zusätzliche unüberwindlich erscheinende Belastungen des Verfahrens.

Neben der Verwendung von Schneckenzentrifugen und Schneckenpressen zur Fraktionierung des Sterilisats in Fett- und Proteinkomponenten ist es auch schon bekannt, die Trennung in einem Sedimentationsbehälter vorzunehmen (DE-OS 29 42 191). Hierbei wird das in einen Kochbehälter eingegebene tierische Rohmaterial gekocht und nachfolgend in seiner Gesamtheit einem gesonderten Sedimentationsbehälter zugeführt, um unter Druck bei der erhöhten Kochtemperatur für eine jeweils erforderlich gehaltene Absetzzeit die Möglichkeit zu erhalten, sich in eine obere Fettfraktion und eine untere Proteinfraktion trennen zu können, die dann getrennt abgezogen werden können.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Verfahrens­ weise nicht nur zu nicht ausreichenden Reinheits­ graden bezüglich der Trennung von Protein und Fett führt, wenn die Absetzzeiten nicht unwirtschaftlich lange ausgedehnt werden sollen, sondern darüber hinaus hinsichtlich der ge­ wonnenen Endprodukte stark von Qualität und Quantität der jeweils angelieferten Rohmaterial­ chargen abhängig ist.

Weiterhin ist aus der US 24 43 274 ein Verfahren zum Auslassen von Fett aus tierischen Substanzen bekannt, das sich mehrerer hintereinandergeschalteter und in verschiedenen Höhen angeordneter Tanks bedient. Der Durchlauf der Substanzen einschließlich des bereits ausgelassenen Fetts erfolgt aufgrund der Schwerkraft vom am höchsten gelegenen bis zum am tiefsten gelegenen Tank. Das Auslassen des Fetts in den einzelnen drucklos betriebenen Tanks wird durch Erwärmung der Substanzen erzielt, indem Dampf in den Zwischenraum zwischen einem die Substanzen aufnehmenden Behälter und den Mantel des Tanks eingeführt wird. Das flüssige Fett wird durch eine Siebplatte im Boden des Behälters abgetrennt, während die Restsubstanzen in den nächsten Tank geleitet bzw. nach Verlassen des letzten Tanks abgeführt werden.

Ausgehend von der DE 29 42 191 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bei Erhaltung einer hohen Qualität der aufzubereitenden Fettfraktion gleichermaßen wie der Proteinfraktion dahingehend weiterzuentwickeln, daß es unabhängig von der Rohstoffmaterialart und seinem Zustand störungsfrei arbeiten kann, und zwar mit hohem Reinheitsgrad der zu gewinnenden Komponenten, sowie eine Vorrichtung vorzugeben, die die Durch­ führung einer solchen Verfahrensweise ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erfindungsgemäß erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen 2 und 3.

Die vorliegende Aufgabenlösung hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den weiteren Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Mehrstufigkeit des angewendeten Sedimenta­ tionsverfahrens führt zu dem hohen Reinheits­ grad der zu gewinnenden Fett- und Protein­ komponenten, wobei die Anwendung der Sedimentation selbst apparative Störungen, wie sie bei der Verwendung von Zentrifugen oder Schnecken­ pressen in der Vergangenheit als unvermeidlich hingenommen werden mußte, in gleicher Weise ausscheidet wie die Qualitätsminderung, die bei Hochtemperaturbeaufschlagung insbesondere die Fettfraktion benachteiligte.

Die Anwendung des Sedimentationsverfahrens für das aus dem Sterilisator zunächst einem Zwischenbehälter zugeführte Sterilisat in einer Mehrzahl hintereinandergeschalteter oder wahlweise auch parallel zu schaltender Absetzbehälter bietet nicht nur die Möglich­ keit der Schaffung praktisch beliebiger Reinheitsgrade sowohl für die Fettfraktion als auch die Proteinfraktion, sondern auch eine hohe Flexibilität im Verfahrensablauf, bei dem beispielsweise ein hoher Anfall von zufolge seines Qualitätszustandes leicht in Fett- und Protein-Komponente aufzutrennenden tierischen Rohmaterials in den Sedimentations­ behältern parallel gefahren werden kann, während schwierige, weil etwa bereits stark im Zersetzungsprozeß befindliche Rohmaterial­ chargen durch die Hintereinanderschaltung von drei, fünf oder gar mehr Sedimentations­ behältern auch hier zu äußerst vorteilhaften Ergebnissen führt.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in stark vereinfachter Form eine beispielsweise Aus­ führungsform der zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens zum Entfetten von tierischen Abfällen verwendeten Vorrichtung, die der näheren Erläuterung der vorliegenden Aufgabenlösung dient.

Die Sterilisation und Entspannung des Sterilisats ist nicht Gegenstand der vorliegenden Verfahrensweise und erfolgt wie an sich bekannt. Die Verfahrensweise setzt, wie die beiliegende Zeichnung zeigt, dort ein, wo bisher bei der Aufbereitung tierischen Rohmaterials die größten Probleme auftraten, nämlich bei der Entfettung, die, wie gezeigt, mittels Sedimenta­ tion durchgeführt wird, und zwar mittels Sedimentation in sehr spezieller Art und Weise. Danach wird das in einem Zwischenbehälter vorliegende Sterilisat zunächst nach erfolgter Entspannung, also Absenkung auf Atmosphären­ druck, vermittels Druckluft oder Dampf direkt oder indirekt wieder mit erhöhtem Druck beauf­ schlagt, und zwar vorzugsweise mit einem Druck, der zumindest 3bar übersteigt. Der Druckbe­ aufschlagung sind hier nur technische Grenzen gesetzt, die sich durch die praktisch wirt­ schaftlichste Ausführungsform der Apparatur und der dadurch bedingten Festigkeit ergeben.

Dem nicht dargestellten Zwischenbehälter oder gegebenenfalls auch direkt dem Sterilisator sind im Ausführungsbeispiel drei Sedimentations- oder Entfettungsstufen nachgeschaltet, die sich durch drei aufrecht stehende, im Quer­ schnitt runde Behälter 1, 2, 3 darstellen. Diese Behälter 1 bis 3 sind untereinander durch Ab- bzw. Zuleitungen L1 bis L3 ver­ bunden. Die Leitung L1 führt vom nicht dar­ gestellten Zwischenbehälter oder Sterilisator über ein Ventil V1 zum ersten Behälter 1. Die Ableitungen führen aus den Behältern in deren mittleren oder unteren Bereich heraus und leiten die Proteinphase, also die entfettete oder wenigstens vorentfettete Feststoffflüssigkeitsmasse, in Pfeilrichtung über jeweils eine Verwirbelungseinrichtung Z1 bis Z3, die dann als Zuleitung in den jeweils nächstfolgenden Behälter, etwa im mittleren Bereich vorteilhaft, jedoch oberhalb der Ausmündung der Ableitung einmündet. Im Aus­ führungsbeispiel sind die Verwirbelungsein­ richtungen Z1 bis Z3 Zyklone.

In jedem Behälter 1 bis 3 ist ein niedertourig umlaufendes Rührwerk R1 bis R3 vorgesehen, die der Homogenisierung des Feststoffflüssigkeits­ gemisches dienen und damit einem Absetzen von Feststoff auf dem Boden jedes Behälters entgegenwirken und gleichzeitig vorhandene oder sich bildende Fettstauungen auflösen und freigeben. Die oberen stirnseitigen Bereiche der Behälter 1 bis 3 tragen domartige Verlänge­ rungen, die in Auslässe einmünden, welche mittels Ventilen V3 bis V5 verschlossen sind.

Die Auslässe der Ventile V3 bis V5 wiederum sind über eine Sammelleitung S1, die zu einem Fettank führt, zusammengeschlossen. Der Auslaß für die Proteinfraktion des letzten Behälters 3 ist über ein Ventil V2 direkt mit dem Trockner verbunden, der die Proteinmasse zu Futtermehl oder dergleichen eindampft.

Durch diesen Aufbau der Apparatur ergibt sich folgender Verfahrensablauf:
Bei geschlossenen Ventilen V1 bis V5 und in ausreichender Höhe mit Sterilisat gefüllten Behältern B1 bis B3 wird durch Öffnen des Ventiles V1 die gesamte Anlage gleichmäßig mit dem Druck des Zwischenbehälters beauf­ schlagt. Durch das Öffnen des Ventils V2 am Auslaß der letzten Stufe der mehrstufigen Sedimentations­ anlage tritt dort die proteinangereicherte entfettete Feststoffflüssigkeitsmasse aus, die über dieses Ventil dosierbar gewählt werden kann. Durch den in der Gesamtheit der Behälter herrschenden konstanten Druck wird erreicht, daß diejenige Volumensmenge, die über das Ventil V2 entnommen wird, in den Behälter B3 auto­ matisch über den Zyklon Z3 vom Behälter B2 nachgeliefert wird und in diesen wieder die entsprechende Masse über den Zyklon Z2 aus dem Behälter B1 und in diesen hinein schließlich über den Zyklon Z1 und das Ventil V1 aus dem nicht dargestellten Zwischenbehälter oder Sterilisator die Nachlieferung erfolgt. Das Einströmen der jeweils nachgelieferten Masse in die jeweiligen Behälter 1 bis 3 erfolgt hierbei mit tangentialer Strömungsrichtung, nachdem sie im Bereich der Leitungen L1 bis L3 jeweils zusätzlich verwirbelt und damit nochmals durchhomogenisiert worden ist. Für die Sedimenta­ tion, also die Trennung in proteinhaltige Masse im unteren Bereich des Behälters und in fetthaltige Masse im oberen Bereich jedes Behälters, ergibt sich, daß sich in der ersten Sedimentationsstufe der Hauptanteil des Fettes ansammeln wird, während etwa in exponentieller Abnahme die nachfolgenden Sedimentationsstufen geringere Fettabscheidungen aufweisen werden. Im vorliegenden Ausführungs­ beispiel der Hintereinanderschaltung von drei Sedimentationsstufen hat sich gezeigt, daß sich der Anteil des Fett/Trockenstoffge­ haltes im Behälter 1 von 0,75 auf ca. 0,2 senken läßt, in der zweiten Stufe dann von 0,2 auf etwa 0,15 und in der dritten Stufe schließlich bis auf einen Wert von 0,1, wobei jedoch be­ tont werden muß, daß die Vorgabe solcher Werte stark von der Art der Zusammensetzung und beispielsweise auch dem Verwesungsgrad des angelieferten Rohmaterials abhängig sind.

Die jeweilige Höhe des Fettspiegels in den Behältern 1 und 2 läßt sich auf einfachste Weise durch Schaugläser bestimmen, kann jedoch auch durch hierfür geeignete Sensoren über­ wacht und über diese entsprechend die Anlage vollautomatisch gesteuert werden. Für das Ablassen der Fettfraktion über die Ventile V3 bis V5 gilt hinsichtlich des Nachlieferns von Sterilisat das für die Entnahme der Protein- Fraktion hinsichtlich der Bedienung des Ventils V2 oben bereits Gesagte.

Nachdem der die Entfettungseinrichtung ver­ sorgende Zwischenbehälter oder der Sterilisator entleert sind, kann auf einen zweiten Zwischen­ behälter umgeschaltet werden, so daß die Gesamtanlage kontinuierlich arbeitet oder die Ventile V1 bis V5 werden so lange geschlossen gehalten, bis der Zwischenbehälter wieder aufgefüllt ist, woraufhin dann der Verfahrens­ ablauf erneut beginnen kann.

Das Rührwerk R1 bis R3 in jedem der Behälter 1 bis 3 dient neben der Homogenisierung der im Behälter befindlichen Masse und der Lösung von Fettnestern auch der Trennung des Leimwassers vom Feststoffanteil, wofür die Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkes niedrig gehalten wird und zwischen 0,1 bis 0,5 Umdrehungen pro Minute liegt. Besonders vorteilhaft ist es, entsprechend der Qualität des jeweils anstehenden Sterilisats die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rührwerkes variierbar zu halten.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel be­ trägt die Gesamtdurchlaufzeit für die Ent­ fettung des Sterilisats zwei Stunden, wobei Aufenthaltszeiten in den einzelnen Stufen unterschiedlich sein können, was vorzugsweise abhängig vom Anfangsfettgehalt des Sterilisates ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Entfetten von Tierabfällen, bei dem der anfallende Rohstoff unter Überdruck sterilisiert, nachfolgend in einem Zwischenbehälter entspannt und letztlich der Feststoffanteil durch Eintrocknung konzentriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisat in dem Zwischenbehälter nach Entspannung auf Atmosphärendruck erneut unter Druck gesetzt wird, und daß nachfolgend unter Beibehaltung der Druckbeaufschlagung mehrstufig mittels Sedimentation das Feststoffflüssigkeits­ gemisch entfettet wird, wobei die jeweils einer Stufe entnommene Masse aus der jeweils vorhergehenden Stufe bei Entnahme aufgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Feststoffflüssigkeits­ gemisch zwischen jeder der Entfettungsstufen verwirbelt und in tangentialer Richtung in jede Entfettungsstufe eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsstufen wahlweise in Hintereinanderschaltung und/ oder in Parallelschaltung betrieben werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Entfettungsstufen aus einem aufrecht stehenden Behälter (1, 2, 3) be­ steht, die in ihrem mittleren bis unteren Bereich durch Ab- bzw. Zuleitungen (L1 bis L3) verbunden sind, in die Verwirbelungs­ einrichtungen (Z1 bis Z3) eingefügt sind, und daß die Behälter (1 bis 3) in ihrem oberen Bereich über ein jeweils zugeordnetes Ventil (V3 bis V5) zu öffnende Auslässe für die Fettentnahme aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verwirbelungseinrichtungen (Z1 bis Z3) Zyklone sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslässe für die Fett­ entnahme hinter den jeweils zugeordneten Ventilen (V3 bis V5) zu einer Sammel­ leitung (S1) zusammengefaßt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß niedertourig umlaufende Rührwerke (R1 bis R3) in jedem der Behälter (1 bis 3) vorgesehen sind.