DE3715953A1 - Cellulose-aufbereitungs- und sterilisationsverfahren fuer die weiterverarbeitung, zur alkoholherstellung, fuer pilzkulturen, fuer die papier- und chemische industrie od. dgl. und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Cellulose-aufbereitungs- und sterilisationsverfahren fuer die weiterverarbeitung, zur alkoholherstellung, fuer pilzkulturen, fuer die papier- und chemische industrie od. dgl. und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3715953A1 DE19873715953 DE3715953A DE3715953A1 DE 3715953 A1 DE3715953 A1 DE 3715953A1 DE 19873715953 DE19873715953 DE 19873715953 DE 3715953 A DE3715953 A DE 3715953A DE 3715953 A1 DE3715953 A1 DE 3715953A1
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • A61L11/00—Methods specially adapted for refuse
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Description

Die Erfindung betrifft ein Cellulose-Aufbereitungs- und Sterilisationsverfahren für die Weiterverarbeitung zur Alkoholherstellung, für Pilzkulturen, für die Papier- und Chemische Industrie od. dgl. und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Cellulose-enthaltende, als Abfall eines anderen Prozesses vorliegende Produkte, wie Holzfasern, Stroh od. dgl. werden bisher durch verschiedene Verfahren behandelt, um für neue Produkte verwendet zu werden. So kann aus cellulosehaltigem Material z. B. Papier hergestellt werden. Auch wird solches Material in der chemischen Industrie zu den verschiedensten Produkten weiter verwendet. Unter anderem kann aus solchen cellulose-enthaltenden Produkten Alkohol hergestellt werden.
Bisher ist es jedoch noch nicht möglich, solches Material zu einem vertretbaren Kostenaufwand möglichst rein herzustellen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Cellulose-Aufbereitungs- und Sterilisationsverfahren für die Weiterverarbeitung zur Alkoholherstellung, für Pilzkulturen, für die Papier-und Chemische Industrie od. dgl. und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches optimal und wirtschaftlich arbeitet, wobei insbesondere der Reinheitsgrad des Endproduktes erhöht wird und die Prozeßwärme voll ausgenutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Das neue Verfahren besteht im wesentlichen darin, aus dem zu verarbeitenden Produkt jeglichen Sauerstoff zu entfernen und während des gesamten Verfahrens ein Eindringen von Sauerstoff zu verhindern, d. h. zu verarbeitendes natürliches Produkt in einem geschlossenen Gesamtprozeß aufzuschließen, zu sterilisieren, nachreifen zu lassen und gegebenenfalls sofort weiterzuverarbeiten und dabei den Sauerstoff aus dem Gesamtprozeß zu entfernen.
Um das Entfernen von Sauerstoff zu fördern wird dem Produkt unmittelbar nach dem Aufschließungs- und Sterilisierungsprozeß Kohlendioxid zugeführt, wobei bevorzugt der gesamte Prozeß mindestens bis zum Weiterverarbeitungsprozeß in einer Kohlendioxid-Atmosphäre durchgeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird der gegenüber dem Kohlendioxid leichtere Rest-Sauerstoff aus dem Produkt insbesondere während des Nachreifungsprozesses abgezogen, wobei das Abziehen des Rest-Sauerstoffes unter Abscheidung und Rückführung von Feststoffteilchen durchgeführt wird.
In einer Schneckenpresse wird mechanisch das Aufschließen vorgenommen und durch die dabei entstehende Wärmeentwicklung thermisch das Sterilisieren durchgeführt. Diese Schneckenpresse wird von einem vorzugsweise mit Biogas betriebenen Gasmotor angetrieben, dessen Abgas nicht nur das für das weitere Verfahren benötigte Kohlendioxid, sondern auch zusätzliche Prozeßwärme und Überschußwärme liefert.
Das nachgereifte und gegebenenfalls mit Wasser versetzte Produkt wird vorzugsweise unmittelbar einem gentechnischen Prozeß, z. B. einer Bakterienanzucht, oder einem chemischen Prozeß, z. B. für die Papierherstellung zugeführt wird.
Ist in dem Ausgangsprodukt Kieselsäure enthalten und soll das der Weiterverarbeitung zuzuführende Produkt keine Kieselsäure enthalten, so wird diese in einem Zwischenprozeß vorzugsweise mittels Elektrophorese entfernt.
Als cellulose-haltiges Material wird insbesondere trockenes Stroh als Ausgangsprodukt verwendet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und einem im folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt
Fig. 1 den schematisch dargestellten Hauptteil einer Anlage zur Durchführung eines Cellulose-Aufbereitungs- und Sterilisationsverfahren für die Weiterverarbeitung zur Alkoholherstellung, für Pilzkulturen, für die Papier- und Chemische Industrie od. dgl. und Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 eine schematisch dargestellte Ergänzung der Anlage gemäß Fig. 1.
Eine Anlage zur Durchführung eines Cellulose-Aufbereitungs- und Sterilisationsverfahren für die Weiterverarbeitung zur Alkoholherstellung, für Pilzkulturen, für die Papier- und Chemische Industrie od. dgl. und Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist als wesentliche Bestandteile eine Schneckenpresse 1 und einen Nachreifebehälter 2 auf, die mittels einer Fördereinrichtung, z. B. eines Schneckenförderers 3, miteinander verbunden sind.
Eine solche Schneckenpresse 1 ist z. B. in der WO-A- 83/03 999 und speziell in der DE-A-37 14 509 und in der DE- A-37 14 518 beschrieben. Das aus der Schneckenpresse 1 austretende aufgeschlossene und sterilisierte Produkt gelangt in einen an einem Ende derselben angeordneten Austragsbehälter 4, der gegenüber der Umluft dicht abgeschlossen ist.
Eine solche Schneckenpresse wird von einem Gasmotor 5, der z. B. eine Leistung von 150 kW aufweist, angetrieben. Dieser Gasmotor 5 wird von einem Kühler, nämlich einem Wärmetauscher 6, gekühlt. Über ein Leitungspaar 7 ist dieser Wärmetauscher 6 mit einem "Sammel"-Wärmetauscher 8 verbunden.
Eine solche Schneckenpresse 1 besitzt Einrichtungen, z. B. einen Doppelmantel, wie in der DE-A-37 14 509 beschrieben, durch die das gepreßte Material gekühlt werden kann, indem durch diesen Doppelmantel eine Kühlflüssigkeit geführt wird. Ein solcher Doppelmantel ist hier über ein Leitungspaar 9 mit dem vorgenannten "Sammel"-Wärmetauscher 8 verbunden, der z. B. zusammen mit einer Umwälzpumpe od. dgl. der Wärmelieferant eines Heizungssystems sein kann. Dadurch wird die beim Aufschließen und Sterilisieren erzeugte Prozeßwärme ausgenutzt und einer Weiterverwendung zugeführt. Wird in die Schneckenpresse 1 durch den Mantel Luft eingepreßt, die in einem anderen Bereich des Mantels wieder entweichen kann, so erhöht sich die Temperatur in der Schneckenpresse 1.
Dieser Gasmotor 5 wird mit Biogas betrieben und erzeugt als Abgas Wasserdampf und Kohlendioxid. Dieses Abgas wird über eine Leitung 10 gedrosselt über ein Drosselventil 11 dem aus der Schneckenpresse 1 in den Austragsbehälter 4 eintretenden, hier z. B. hineinfallenden Produkt beigegeben.
Aus diesem Austragsbehälter 4 wird dann das Produkt mittels des Schneckenförderers 3 über den Nachreifebehälter 2 geführt und fällt von oben in diesen hinein. Dieser Nachreifebehälter weist oberhalb seines Daches einen Zyklon 12 auf, über den überschüssige Gase unter Abscheidung des Staubes aus dem System austreten. Da Sauerstoff leichter als Kohlendioxid ist, entweicht hier im wesentlichen der verbliebene Restsauerstoff und überschüssiger Wasserdampf. Auch hier kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, der das austretende Gas kühlt und die Wärme dem "Sammel"- Wärmetauscher zuführt.
Da das aus dem Gasmotor 5 austretende und dem Produkt im Ausgangsbehälter zugegebene Abgas noch Temperaturen von einigen hundert °C, z. B. 400°C, aufweist, wird das aufgeschlossene und sterilisierte Produkt noch weiter stark aufgeheizt, wodurch die Sterilisierung auch außerhalb der Schneckenpresse 1 stattfindet. Das im Nachreifebehälter nachreifende Produkt befindet sich allein durch die Zuführung der Abgase auf einer Verfahrenstemperatur, die bis zu 150°C betragen kann.
Das nachgereifte Produkt wird durch eine unten in dem Nachreifebehälter 2 angeordnete Austragsschnecke 13 ausgetragen und einem Weiterverarbeitungsprozeß zugeführt. Dazu wird das aus dem Nachreifebehälter 2 ausgetragene Produkt in einem geschlossenen Behälter 14 mit sterilem Frischwasser gemischt und über eine Leitung 15 mittels einer Pumpe 16 weitergefördert.
Wesentlich ist nun, daß das zu bearbeitende Produkt von seinem Einführen in die Schneckenpresse 1 bis zum Austragen aus dem Nachreifebehälter 2 oder sogar noch bis zur bzw. bei der Weiterverarbeitung von der Umluft abgeschlossen so geführt wird, daß der im Produkt enthaltene und der mitgeführte freie Sauerstoff aus dem System entfernt wird und verhindert wird, daß weiterer Sauerstoff in das System gelangt. Auf diese Art und Weise kann das zu bearbeitende Produkt äußerst steril gemacht und gewünschtermaßen auch gehalten werden.
Als Ausgangsprodukt kann z. B. Stroh verwendet werden, welches in einem Hächsler 17 zerkleinert und mittels einer Pumpe 18 über eine Leitung 19 einem Dosierer 20 zugeführt wird. Das aus dem Dosierer 20 austretende Produkt kann noch durch Zugabe von z. B. aus einem Behälter 21 zugeführter Säure vorbehandelt werden, bevor es in den Einfülltrichter 22 der Schneckenpresse 1 gelangt.
Die Fig. 2 zeigt nun eine Ergänzung zu der zuvor beschriebenen Anlage und dem zuvor beschriebenen Verfahren. In dieser Ergänzung wird eine bestimmte Weiterverarbeitung durchgeführt.
Enthält das zu verarbeitende Produkt Kieselsäure und ist diese bei der Weiterverarbeitung nicht erwünscht, so wird das aus dem Nachreifebehälter 2 austretende und mit Wasser gemischte Produkt über eine gestrichelt gezeichnete Leitung 23 einem Behälter 24 zugeführt, in dem ein Elektrophorese- Verfahren durchgeführt und die Kieselsäure abgeschieden wird. Diese wird über eine Leitung 25 einem Sammelbehälter 26 zugeführt. Das gereinigte Produkt wird mittels einer Pumpe 27 über eine Leitung 28 einem Anzuchtbehälter 29 zugeführt. Auch in diesem Verfahrensabschnitt wird der Zutritt von Sauerstoff verhindert.
Ist in dem aus dem Nachreifebehälter austretenden Produkt keine Kieselsäure enthalten oder soll diese in dem Produkt erhalten bleiben, so wird das Produkt direkt dem Anzuchtbehälter 29 zugeführt.
Das Produkt wird dem Anzuchtbehälter 29 über die Leitung 15 von oben zugeführt und unten mittels einer Leitung 30 und einer Pumpe 31 herausgeführt. Das herausgeführte Produkt wird in der Regel immer wieder in den Anzuchtbehälter 29 hineingeführt, wodurch eine innige Durchmischung erzielt wird. Dafür weist der Anzuchtbehälter 29 in verschiedenen Höhen Einsprühvorrichtungen 32 auf. Weiterhin kann das austretende Produkt auch wiederum von oben eingefüllt werden. Um dies zu steuern, sind verschiedene Absperrhähne oder -ventile 33 vorgesehen. Darüber hinaus kann das Produkt auch durch Öffnen eines Absperrhahnes oder -ventiles 34 aus diesem Kreislauf heraustreten und diskontinuierlich einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Von unten wird mittels eines Kompressors 35 Sauerstoff in den Anzuchtbehälter 29 eingeblasen, damit die in dem Anzuchtbehälter 29 befindlichen Bakterien in diesem wachsen können. Dieser Sauerstoff wird zuvor mittels eines Filters 36 gereinigt, damit das Produkt in dem Anzuchtbehälter 29 steril gehalten werden kann. Überschüssiges Gas wird über einen Lüfter 37 aus dem Anzuchtbehälter 29 abgeführt.
Bezugszeichenliste
 1 Schneckenpresse
 2 Nachreifebehälter
 3 Schneckenförderer
 4 Austragsbehälter
 5 Gasmotor
 6 Wärmetauscher
 7 Leitungspaar
 8 "Sammel"-Wärmetauscher
 9 Leitungspaar
10 Leitung
11 Drosselventil
12 Zyklon
13 Austragsschnecke
14 Behälter
15 Leitung
16 Pumpe
17 Hächsler
18 Pumpe
19 Leitung
20 Dosierer
21 Behälter
22 Einfülltrichter von 1
23 Leitung
24 Behälter
25 Leitung
26 Sammelbehälter
27 Pumpe
28 Leitung
29 Anzuchtbehälter
30 Leitung
31 Pumpe
32 Einsprühvorrichtung
33 Absperrhahn oder -ventil
34 Absperrhahn oder -ventil
35 Kompressor
36 Filter
37 Lüfter

Claims (20)

1. Cellulose-Aufbereitungs- und Sterilisationsverfahren für die Weiterverarbeitung zur Alkoholherstellung, für Pilzkulturen, für die Papier- und Chemische Industrie od. dgl., - bei dem das zu bearbeitende cellulose-haltige Ausgangsprodukt dosiert einem Aufschließungs- und Sterilisierungsprozeß unterworfen wird,
- das aufgeschlossene und sterilisierte Produkt einem Nachreifungsprozeß unterworfen wird, und
- das nachgereifte Produkt einem Weiterverarbeitungsprozeß zugeführt wird,wobei das Produkt in einem geschlossenen System geführt und insbesondere zwischen dem Aufschließungsprozeß und dem Weiterverarbeitungsprozeß die Zufuhr von Sauerstoff verhindert und dessen Abfuhr gefördert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Aufschließungs- und Sterilisierungsprozeß dem Produkt Kohlendioxid zugeführt wird.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Prozeß mindestens bis zum Weiterverarbeitungsprozeß in einer Kohlendioxid-Atmosphäre durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Produkt insbesondere während des Nachreifungsprozesses der gegenüber dem Kohlendioxid leichtere Rest-Sauerstoff abgezogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abziehen des Rest- Sauerstoffes unter Abscheidung und Rückführung von Feststoffteilchen durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem nachgereiften Produkt insbesondere gereinigtes Frischwasser zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgereifte und gegebenenfalls mit Wasser versetzte Produkt vorzugsweise unmittelbar einem gentechnischen Prozeß, z. B. einer Bakterienanzucht, zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgereifte und gegebenenfalls mit Wasser versetzte Produkt vorzugsweise unmittelbar einem chemischen Prozeß, z. B. für die Papierherstellung, zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem nachgereiften und gegebenenfalls mit Frischwasser versetzten Produkt vor dem Weiterverarbeitungsprozeß gegebenenfalls vorhandene Kieselsäure vorzugsweise mittels einem Elektrophoreseverfahren entzogen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsprodukt in eine Schneckenpresse eingegeben und dort mechanisch aufgeschlossen und dabei sterilisiert wird.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schneckenpresse beim Aufschließen und Sterilisieren entstehende Wärme einem Wärmetauscher zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor der Schneckenpresse mit Gas, vorzugsweise Biogas, betrieben wird und die entstehenden Abgase dem Prozeß-System zugeführt werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase dem zu verarbeitenden Produkt unmittelbar nach dem Aufschließungs- und Sterilisierungsprozeß zugeführt werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase dem zu verarbeitenden Produkt unmittelbar vor dem Weiterverarbeitungsprozeß, z. B. vor einer Bakterienanzucht, zugeführt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakterienanzucht Sauerstoff oder Stickstoff oder ein anderes gewünschtes Gas, insbesondere in Form von gereinigter Luft, zugeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme des Antriebsmotors der Schneckenpresse einem Wärmetauscher zugeführt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als cellulose-haltiges Material insbesondere trockenes Stroh als Ausgangsprodukt verwendet wird.
18. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß an dem Ausgang einer Schneckenpresse (1) ein geschlossener Förderer (3) angeordnet ist, der das zu verarbeitende Produkt in einen Nachreifebehälter (2) fördert,
- daß das Produkt aus dem Nachreifebehälter (2) mittels einer Austragseinrichtung (13) ausgetragen wird und mittels einer Fördereinrichtung einer Weiterverarbeitungsstation, z. B. einem Anzuchtbehälter (29), zugeführt wird,wobei der Produkt-Förderweg ab der Schneckenpresse (1) bis zur Weiterverarbeitungsstation ein gegenüber der Umluft abgedichtetes System bildet.
19. Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Förderer ein Schneckenförderer (3) ist.
20. Anlage nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung des Nachreifebehälters (2) eine Austragsschnecke (13) ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998041646A1 (de) * 1997-03-18 1998-09-24 2B Ag Verfahren zur verwertung von pflanzlicher biomasse und schneckenpresse zur durchführung dieses verfahrens

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WO1998041646A1 (de) * 1997-03-18 1998-09-24 2B Ag Verfahren zur verwertung von pflanzlicher biomasse und schneckenpresse zur durchführung dieses verfahrens
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