EP3467214A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerkleinern von küchenabfällen und/oder speiseresten - Google Patents

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EP3467214A1
EP3467214A1 EP17194956.3A EP17194956A EP3467214A1 EP 3467214 A1 EP3467214 A1 EP 3467214A1 EP 17194956 A EP17194956 A EP 17194956A EP 3467214 A1 EP3467214 A1 EP 3467214A1
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EP
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kitchen waste
hopper
grinder
food
funnel
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EP17194956.3A
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Fritz Schneider
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Meiko Green Waste Solutions AG
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Biotrans AG
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Definitions

  • organic kitchen waste systems For disposal and storage of organic kitchen waste systems are known in which the organic kitchen waste and food particles are placed in a disposal device in which they are crushed by means of a crushing device in the form of a grinder, partially with the addition of water so that they then in a largely homogenized form can be pumped into corresponding storage tanks. From these storage tanks, the then largely homogenized biomass is transported by means of a transport vehicle to a biogas plant, in which the biomass is fermented, wherein the fermentation resulting in fumigation gases, especially methane gas, is used to generate electrical energy and / or heat energy. In this way, organic kitchen waste can be recycled and recovered from it environmentally friendly renewable energy. In addition, the remaining, usually low-viscosity fermentation residue in agriculture can be utilized as fertilizer or soil conditioner.
  • a device in which to be crushed kitchen waste and food particles are placed in a funnel-shaped receptacle at the bottom of a grinder for crushing the kitchen waste is arranged, which is downstream of a pump.
  • the kitchen waste and food particles are crushed in the grinder and sucked by means of the grinder downstream pump.
  • sucking the pump creates a suction in the direction of the pump, so that a stream of crushed kitchen waste and food waste from the grinder is generated in the direction of the pump. Due to the pumping down of the shredded kitchen waste and leftovers, further kitchen waste and leftovers can get into the grinder so that successively substantially all kitchen waste and leftover food in the receptacle can be shredded and pumped out.
  • a method for comminuting kitchen waste and / or food waste preferably for homogenizing kitchen waste and / or food residues, comprising the step of feeding a hopper for receiving kitchen waste and / or food residues, which at a hopper floor with a grinder for crushing the Kitchen waste and / or leftovers provided and connected by the grinder via a product line with a pump for pumping out shredded kitchen waste and / or food particles, with shredded kitchen waste and / or food waste, and the step of pumping down the crushed by the grinder kitchen waste and / or food particles by means of the pump.
  • pre-shredding of the kitchen waste and / or leftovers located in the hopper is carried out by means of a pre-shredding unit projecting into the hopper.
  • the activated pre-shredding unit ensures that the kitchen waste and / or food remains are already cut and / or smashed in the hopper. Since during pre-shredding no pre-shredded kitchen waste and leftovers are pumped out by the pump switched off, the kitchen waste and / or food particles initially remain in the hopper and can be further comminuted there.
  • the pre-shredded kitchen waste and / or food particles or their homogenized suspension are sucked in before the grinder and sucked by the resulting current in the grinder, they can therefore be comminuted particularly efficient in it.
  • the occurrence of agglomeration in the grinder can be reduced or even completely avoided.
  • the resulting flow distribution in the grinder is more uniform.
  • the pre-crushing takes place for a determinable period of time before the pump is started.
  • the start of the pump down may also begin by a manual input or a control command.
  • a pre-shredding by the Vorzerklein mecanicsappel a circulating in the hopper mill stream is generated, the Vorzerklein ceremoniessappel preferably generated by a rotational movement about an axis of rotation of Vorzerklein ceremoniessappel the circulating Mahlstrom in the hopper.
  • the kitchen waste and / or food particles in the hopper consequently additionally experience stirring or mixing by the pre-shredding unit.
  • the kitchen waste and / or food particles rotate at different speeds depending on the position in the hopper.
  • the speed decreases, whereby the particles are braked in particular by friction on the funnel walls and with each other.
  • the differently fast moving parts or mass flows and the friction among each other cause a further crushing of kitchen waste and / or food particles in the maelstrom, thereby further intensifying pre-shredding or pre-homogenization of kitchen waste and / or food particles already done in the funnel.
  • a relatively homogeneous biomass thus forms in the funnel, with the entire content of the funnel gradually being moved and comminuted by the grinding stream.
  • the kitchen waste and food particles are preferably comminuted so finely that the cell structures of the substances are destroyed, the self-water is released and a homogeneous, flowable mass is formed.
  • a certain amount of process water is preferably introduced at least into the product line before the start of the pre-shredding.
  • the amount is such that the product line is completely filled, wherein preferably the filled process water reaches to the upper part of the grinder.
  • process water may be introduced into the product line that the water level rises above the top of the grinder rotor into the hopper.
  • this method of feeding water has the advantage that the substances, even in the lowest zone of the funnel, receive sufficient process water for the production of a mass with a pulp-like, pumpable consistency.
  • solid substances that settle between the knife rim and the rotor of the grinder and thereby possibly block the start of the processing cycle are flushed out.
  • process water is additionally introduced into the processing cycle, which although the water content of the mass produced by the pre-crushing slightly increased based on the pre-shredded kitchen waste and / or food waste, but significantly improves process reliability.
  • the water content of the mass in the hopper or in the product line is preferably measured by means of a water content sensor, preferably by means of an inductive measuring method, a microwave resonance method or a photometric method. Alternatively, however, other methods for determining the water content may also be used. Based on the results of the water content measurement, additional process water can be added accordingly, preferably until a predetermined water content is present, preferably during the preliminary comminution. Alternatively or additionally, the duration of the individual steps and / or the total cycle time can be set and / or adjusted on the basis of the determined water content.
  • precomminution separation of non-organic substances takes place, preferably by entanglement and / or winding of the non-organic substances on at least a projection, preferably a pre-comminuting knife, particularly preferably an at least partially blunt-edged pre-comminuting knife, of the pre-comminuting unit.
  • a pre-comminuting knife particularly preferably an at least partially blunt-edged pre-comminuting knife, of the pre-comminuting unit.
  • the pumped biomass used for biogas production is less interspersed with inorganic impurities.
  • ferromagnetic substances are rejected out of the kitchen waste and / or food residues, preferably at least during the preliminary comminution, by applying a magnetic force at least in a region of a funnel wall of the funnel, as provided in a preferred embodiment of the method, these substances can be prevented block the grinder and cause damage to the pre-shredding unit, grinder and / or pump.
  • any pumped biomass used for biogas production is less affected by inorganic impurities.
  • the rotational movement of the pre-shredding unit produces a flow, that is, the milling flow, which moves the relatively heavy ferromagnetic materials, such as cutlery parts, substantially towards the hopper wall due to a centrifugal force, at which they are held and fixed by the magnetic force.
  • the separated substances and / or the sorted substances are removed from the hopper after the crushing and pumping has been completed.
  • the entire funnel volume is available for refilling with kitchen waste and / or food waste to be shredded.
  • the funnel and / or a cover covering the funnel during operation are pre-cleaned by means of injected process water.
  • the injection of the process water in the last phase of the homogenization is carried out in an already largely emptied input hopper, wherein preferably the process water is supplied via a directed onto the lid of the input station nozzle.
  • the process water is sprayed widely over the biomass still in the hopper and the lid and the hopper area are roughly cleaned.
  • the pre-shredding unit and / or the grinder rotate at a speed of 700 to 2800 revolutions per minute, preferably at a speed of 1400 revolutions per minute, the pre-shredding unit and the grinder rotate preferably synchronously.
  • the speed can preferably be set or specified by a corresponding control.
  • the higher the rotational speed of the rotating grinder and of the rotating pre-shredding unit the smaller the particle size produced when shredding the kitchen waste and / or food particles.
  • the desired particle size of the shredded kitchen waste and leftovers can be adjusted.
  • a suspension is formed in which solids and liquid are bound.
  • the resulting mass is then particularly easy to pump and can flow due to gravity already in a slightly inclined pipe in the direction of gravity, which allows almost complete emptying of hopper, grinder and / or product line.
  • the speed of the pre-comminution unit and / or the grinder can be varied following a further preferred development and / or the rotation of the pre-comminution unit and / or the grinder can be interrupted and / or the direction of rotation of the pre-shredding unit and / or the grinder are reversed.
  • the varying of the rotational speed, the interruption of the rotation and / or the reversal of the rotational direction take place in accordance with a predetermined time sequence, wherein the sequence is preferably controlled / regulated by means of a controller.
  • the method may be at least partially automated, wherein preferably at least the beginning of the pre-crushing and / or the termination of the pumping out take place automatically, wherein a sensor signal preferably the beginning of pre-crushing and / or the beginning and / or termination of pumping triggers.
  • the determination of the level can be done by weight, inductively and / or optically. Alternatively, however, the measurement of the fill level can also be effected by other types of sensors already known per se. If the filling of the funnel corresponds to the preset value and / or exceeds it, the sensor emits a corresponding signal, which triggers a beginning of the pre-shredding.
  • a rotational speed and / or a torque and / or a rotational resistance of a drive driving at least the pre-comminution unit are determined at least in sections or intermittently, preferably continuously.
  • a temporal change of at least one of the determined values, preferably the time change of the torque or of the rotational resistance is compared with a predetermined limit value and / or default value.
  • the aforesaid temporal change can be used as a measure of the degree of homogenization of the kitchen waste and / or food residues, wherein if the time change is less than the limit and / or default value and / or within a predetermined range, that resulting from the pre-crushing Mass is sufficiently homogeneous, so that an effective pumping through the pump and a simultaneous crushing in the grinder is possible. This can be used as a trigger signal for a start of the pumping down.
  • a vacancy of the funnel and / or a liquid level in the product line can be detected, wherein upon reaching the vacancy and / or falling below a predetermined liquid level, injection or re-injection of process water are triggered or the pumping can be terminated.
  • the determination of the vacancy may be based on weight, inductively and / or optically.
  • a device for comminuting kitchen waste and / or food waste preferably for homogenizing kitchen waste and / or food waste, proposed, comprising a hopper for receiving kitchen waste and / or food waste, arranged on a funnel bottom of the hopper grinder for crushing, preferably homogenizing containing kitchen waste and / or leftovers and one over a product line the grinder connected pump for pumping shredded kitchen waste and / or food particles, wherein in the hopper is arranged from the hopper floor into the interior of the hopper Vorzerklein ceremoniessaku for pre-shredding the kitchen waste and / or food residues located in the hopper.
  • a controller is provided, which is set up to control pre-shredding by means of the pre-shredding unit and subsequently switching on the pump for pumping shredded kitchen waste and / or food particles.
  • Control is understood here to mean a device which makes it possible to influence the behavior of technical systems by specifying a default value as well as by adapting the default value as a result of a feedback comparison signal or measuring signal or measuring element.
  • the controller is therefore set up to control and / or regulate the device.
  • At least one funnel wall preferably all funnel walls, has an inclination of at least 45 °, preferably at least 50 °, more preferably at least 55 °, and most preferably at least 60 ° to the horizontal.
  • the funnel wall and the direction of gravitational acceleration include an angle of at most 45 °, preferably at most 40 °, more preferably at most 35 °, and most preferably at most 30 °. Due to the high pitch of the funnel wall, it is possible that the solids and liquids or their suspension located in the funnel gravitationally flow or move essentially independently in the direction of the funnel floor.
  • the hopper floor has an inclination of at least 60 ° relative to the horizontal.
  • the pump is connected via a transport line to a tank for receiving and / or storing the shredded kitchen waste and / or food particles.
  • At least one sensor for detecting a fill level in the funnel and / or in the product line is provided, wherein the controller is adapted to receive a sensor signal of the sensor. It is preferably determined by means of the sensor, if or if the funnel and / or the product line completely or is filled to a predetermined value. The determination of the level can be done by weight or visually. Alternatively, the level can also be determined by other types of sensors already known per se. If the filling of the funnel corresponds to the preset value and / or exceeds it, the sensor sends a corresponding signal to the controller, which preferably triggers a start of the pre-comminution by the controller.
  • At least two sensors are provided, wherein a first sensor for detecting a vacancy of the funnel and is provided and a second sensor for detecting a predetermined level, preferably an operating start level, is provided, wherein the controller is adapted to To receive sensor signals of the first and second sensor.
  • a predetermined level preferably an operating start level
  • a further sensor for detecting a liquid level in the product line is provided, wherein the controller is adapted to receive a sensor signal of the further sensor.
  • a fluid level in the product line can be further detected, wherein upon reaching or falling below a predetermined liquid level injection or re-injection of process water can be ended or triggered via the controller or the pumping can be stopped.
  • the controller is set up to detect a torque and / or rotational resistance of a drive driving the grinder and / or the pre-shredding unit, preferably an electric motor, wherein the controller is preferably further configured to fall below a predetermined threshold value a time change of the torque and / or the rotational resistance of the drive to turn on the pump. Furthermore, preferably, during the pre-comminution, a rotational speed and / or a torque and / or a rotational resistance of a drive driving at least the pre-comminution unit are determined at least in sections or intermittently, preferably continuously.
  • a temporal change of at least one of the determined values is compared with a predetermined limit value and / or default value.
  • the aforementioned temporal change can be used as a measure of the degree of homogenization of Kitchen waste and / or food residues are used, wherein, if the time change is less than the limit and / or default value and / or within a predetermined range, the resulting by the pre-crushing mass is sufficiently homogeneous, so that an effective pumping by the pump and a simultaneous crushing in the grinder is possible.
  • This can be used as a trigger signal for a start the pumping down step.
  • the controller is connected to at least one sensor for detecting the rotational speed, the torque and / or the rotational resistance.
  • At least one of the sensors is designed as an inductively measuring sensor, as a weight sensor or as an optical sensor.
  • a rotor of the grinder on its underside at least one pumping element, preferably in the form of a web, for introducing a motion impulse on a mass located below the grinder in the direction of the pump.
  • FIG. 1 shows in a perspective schematic representation of a device 1, which serves for the comminution of kitchen waste and / or food waste.
  • the device 1 comprises a receiving device in the form of a funnel 2, which initially serves to receive the uncut organic kitchen waste and food particles.
  • the funnel 2 is in FIG. 1 shown in the form of a funnel 2 with a rectangular cross-section.
  • other cross sections may also be used, such as square cross sections, round cross sections, or oval cross sections.
  • the funnel 2 may also have non-funnel-shaped gates, for example cylindrical sections.
  • a grinder 3 is provided, which are supplied via the hopper 2 organic kitchen waste and food and rice.
  • the grinder 3 is used for crushing the supplied via the hopper 2 organic kitchen waste and food particles.
  • the grinder 3 can, for example, in the in FIG. 3 be shown and described below.
  • a pre-shredding unit 4 is arranged, which projects from the grinder 3 from at least partially into the hopper 2.
  • the pre-shredding unit 4 protrudes at least partially into the volume V defined by the dimensions of the funnel 2 (see also FIG FIG. 2 ) into it.
  • the pre-shredding unit 4 serves on the one hand for improved feeding of kitchen waste and leftovers to the grinder 3.
  • feeding is understood here both the actual conveying of organic kitchen waste and food particles, for example by means of a screw conveyor, as well as the conveyance of organic kitchen waste by pre-crushing or mechanical shaking
  • the pre-shredding unit 4 thus prepares the organic kitchen waste and / or moves it so that they are fed to the grinder 3 or slip into it.
  • the pre-shredding unit 4 may be provided with pre-shredding blades 46 to pre-shred the kitchen waste and food particles.
  • the device 1 further comprises a lid 10, by means of which the funnel 2 can be covered.
  • the hopper 2 must be covered with the lid 10 before the grinder 3 and the pre-shredding unit 4 are put into operation and begin to rotate.
  • the lid 10 prevents splashing out of the crushed or crushed mass from the device 1 during operation.
  • the lid 10 is to prevent users from reaching into the hopper 2 when the grinder 3 and / or the pre-shredding unit 4 are operated.
  • the lid 10 is advantageously connected to a controller, not shown in this view, which is equipped such that the grinder 3 and the pre-shredding unit 4 can only be operated when the lid 10 is closed.
  • the controller further comprises a control unit 80, shown schematically, by means of which a user can make inputs to the controller and obtain information from it.
  • a nozzle 14 for feeding process water into the hopper 2 is provided on a hopper wall 20 of the hopper 2 in order to produce sufficient water content in dry organic kitchen waste to allow subsequent pumping of the crushed by the mill 3 biomass.
  • a correspondingly sized pump 5 is provided, for example, in FIG. 2 is shown.
  • the nozzle 14 can also be used for cleaning the hopper 2 and the grinder 3, the pre-shredding unit 4 and / or the lid 10.
  • at least one further nozzle may also be provided at another point in the hopper 2 and / or in a product line described later.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the device 1 in a schematic sectional view. It can be clearly seen in this figure that the pre-shredding unit 4 extends partly, though not completely, into the hopper 2 and in particular extends into the volume V formed in the interior of the hopper 2.
  • the volume V is defined here by the volume located between the cover 10, the funnel bottom 22 and the funnel walls 20 of the funnel 2.
  • the depth by which the pre-shredding unit 4 extends into the hopper 2 depends, among other things, on which organic kitchen waste and leftovers are to be treated. Furthermore, the depth in this embodiment depends on how far the pre-reduction blades 46 of the driver 4 are removed from the funnel wall of the funnel 2. This distance D must be dimensioned so that even larger light kitchen waste can still slip between the rapidly rotating Vorzemlei Vietnamesesmessern 46 and the wall of the hopper 2, and in particular that a later described in detail further milling current in the hopper 2 can be generated.
  • the mill 3 arranged on the funnel bottom 22 is connected via a product line 7 to a pump 5 for pumping out the comminuted biomass via a transport line 15 into a tank 6 for receiving the pumped biomass.
  • the product line 7 has a water inlet 16, through which process water can be introduced into the product line 7.
  • the lateral funnel walls 20 have an angle of inclination ⁇ of 60 ° with respect to the horizontal 13.
  • the funnel wall and the direction of gravitational acceleration 12 include an angle ⁇ of 30 °. Due to the high inclination or inclination of the funnel wall 20, it is possible for the solids and liquids or their suspension contained in the funnel 1 to flow or move in a substantially autonomous manner in the direction of the funnel bottom 22, as a result of gravity.
  • a magnetic element 9 is arranged, by means of which ferromagnetic substances can be sorted out by applying a magnetic force from the kitchen waste and / or food waste.
  • a first sensor 81 for detecting a vacancy of the funnel 2 and a second sensor 82 for detecting a predetermined operating start level in the funnel 2 are arranged on the funnel wall 20.
  • the sensors 81, 82 are optically measuring sensors.
  • the level can also be determined via a weight sensor or at least one acceleration sensor, wherein the level is determined by weight.
  • the controller 8 is configured to receive sensor signals of the first and second sensors 81, 82.
  • the controller 8 is adapted to detect a rotational resistance of a drive driving the grinder 3 and the pre-shredding unit 4.
  • a sensor 84 for detecting the rotational resistance is arranged on the grinder 3.
  • a pump 5 is connected via a product line 7 to the output of the grinder 3.
  • the pump 5 is adapted to pump out pumped shredded kitchen waste and food particles via the transport line 15 into a tank 6.
  • the crushed kitchen waste and food particles are conveyed by the pressure of the pump 5 a certain distance in the transport line 15. Then the crushed kitchen waste and food particles flow by gravity into the tank 6.
  • FIG. 3 shows in a schematic perspective view of the grinder 3.
  • the grinder 3 comprises a rotor 30 which rotates about a rotation axis 300 around and is driven by a drive 32 in the form of an electric motor, with the motor shaft of the rotor 30 is connected accordingly.
  • the drive 32 is advantageously provided with a strong brake, which at an opening of the lid 10 during operation of the drive 3 stops this immediately.
  • the rotor 30 includes differently shaped drivers 34, which carry the organic kitchen waste and food particles to be crushed and correspondingly can set in a rotational movement.
  • a knife ring 36 is provided which surrounds the rotor 30 and which serves as a stator.
  • the organic kitchen waste and food particles, which are rotated by the rotor 30 in a rotational movement, are accordingly pressed against the knife ring 36 by centrifugal forces and guided along the knife ring 36 in such a way that comminution takes place in the corresponding spaces between the knives.
  • the drivers 34 in turn strike along the blade ring 36 so that organic kitchen waste and food particles extending through the intermediate spaces between the blades 36 can be sheared off by the catch 34.
  • Other versions of the grinder 3 are also conceivable.
  • the sensor 84 detects the rotational speed, the torque and the rotational resistance of the drive 32.
  • FIG. 4 schematically is a perspective side view of a detail of the rotor 30 of the grinder 3 can be seen.
  • the rotor 30 has on its underside 37 a plurality of pumping elements in the form of webs 38 extending downwards from the underside 37, which webs are arranged to introduce a motion impulse to a mass located below the grinder 3 in the direction of the pump 5.
  • a pulse can be transmitted, which supports a conveying of the aforementioned mass in the direction of the pump 5.
  • a first step to be crushed kitchen waste and food particles are introduced into the hopper 2 and then the lid 10 is closed. After the lid 10 has been brought into the closed state, the controller 8 receives a corresponding signal and starts the processing cycle through the device. 1
  • a certain amount of process water is introduced into the product line 7 via the water inlet 16 provided in the product line 7.
  • the controller 8 receives a corresponding signal and terminates the introduction of the process water into the product line 7.
  • the controller 8 starts the drive 32 the rotor 30 and the pre-shredding unit 4 attached thereto are set in rotation.
  • the pre-shredding unit 4 it begins to comminute or pre-shred the kitchen waste and food particles present in the hopper 2, in which the pre-shredding knives 46 cut and smash the kitchen waste and food particles.
  • the pump 5 Since the pump 5 is in the off state, the kitchen waste and food particles are not sucked through the grinder 4 through, but remain in the hopper 2 and are further crushed there.
  • the cell structures of biowaste are already so largely shattered in the hopper 2 that already in the hopper 2 contained in the kitchen waste and food waste water is triggered, which is made usable by the kitchen waste and / or food particles in the Grinder 3 to be crushed.
  • an aqueous suspension having a mushy consistency is formed in the funnel 2 from the shredded kitchen waste and food residues and the knocked out own water.
  • the so pre-shredded kitchen waste and / or food particles facilitate a later crushing by the grinder 3, if they are sucked out due to an insertion of the pump 5 from the hopper 2 through the grinder 3 therethrough.
  • process water can be added via the nozzle 14.
  • the pre-shredding unit 4 in the hopper 2 Due to the rotation of the pre-shredding unit 4 in addition to the effect of crushing energy is also transferred to the kitchen waste and food particles and these are set in the hopper 2 in rotation. As a result, the pre-shredding unit 4 in the hopper 2 generates a circulating grinding stream 13.
  • the kitchen waste and / or food particles in the hopper consequently undergo mixing or mixing by the pre-shredding unit 4.
  • the kitchen waste and / or food particles turn at different speeds depending on the position in the hopper 2.
  • a relatively homogeneous biomass is thus formed in the funnel 2, with the entire content of the funnel 2 gradually being moved and comminuted by the grinding stream 13.
  • FIG. 5 schematically shows a sectional view of the hopper 2.
  • Mahlstrom is indicated by the numbered by the reference numeral 13 arrows.
  • the thickness or thickness of the arrows is a measure of the speed.
  • FIG. 5 can be found in the hopper 2 substances during the pre-crushing in the middle of the hopper a strong acceleration in the direction of the hopper floor 22 and are deflected outwards and upwards, being slowed down substantially due to the friction on the hopper wall 20 and each other. Once at the top, they are again detected by the suction of the pre-shredding unit 4 (not shown here) and again accelerated downwards. At the same time, the substances are further comminuted.
  • FIG. 6 schematically shows a perspective side view of the device 1. Again, the maelstrom is indicated by the numbered by the reference numeral 13 arrows. The thickness or thickness of the arrows is again a measure of the velocity of the moving substances.
  • the pre-shredding unit 4 in the hopper 2 forms a maelstrom 13 in the horizontal and at the same time in the vertical direction.
  • Non-organic substances such as textiles, plastic articles such as films or gloves are caught and wound on the pre-shredding knives 46 during pre-shredding and thus separated from the organic constituents.
  • ferromagnetic substances such as knives or forks, are sorted out of the milling stream 13 by applying a magnetic force by means of the magnetic element 9. Due to the magnetic force in the region of the magnetic element 9, the ferromagnetic substances remain adhered to the funnel wall 20.
  • the funnel 2 and the cover 10 are sprayed through the nozzle 14 by means of injected process water.
  • the process water is sprayed widely over the biomass still in the hopper and the lid and the hopper area are roughly cleaned.
  • the following describes a method for comminuting kitchen waste and / or food residues, preferably for homogenizing kitchen waste and / or food residues, according to an alternative embodiment.
  • the method according to the alternative embodiment essentially corresponds to the method described above, wherein the operating cycle has a higher degree of automation.
  • the speed of the pre-shredding unit 4 is varied during the pre-crushing between a speed of 700 and 2800 revolutions per minute in order to achieve an improved mixing ratio and a good comminution of different substances.
  • the direction of rotation of the pre-shredding unit 4 is changed several times during the pre-shredding.
  • the injection of the process water for pre-cleaning is further triggered by a signal of the first sensor 81 when it determines a predetermined vacancy in the hopper 2.
  • a signal of the first sensor 81 when it determines a predetermined vacancy in the hopper 2.
  • water is again passed through the nozzle 14 into the hopper 2 until the first sensor 81 detects that the water level is above the grinder 3. This prevents 4 residues of minced kitchen waste and food particles from drying and crusting in the grinder.
  • the present description also relates to a method for comminuting kitchen waste and / or food residues, preferably for homogenizing kitchen waste and / or food residues, comprising the step of feeding a hopper 2 for receiving kitchen waste and / or food waste which is deposited on a hopper floor 22 with a grinder 3 for crushing, preferably homogenizing, the kitchen waste and / or leftovers provided and connected by the grinder 3 via a product line 7 with a pump 5 for pumping shredded kitchen waste and / or food waste, to be shredded kitchen waste and / or food waste, and the step of pumping down the comminuted by the grinder 3 kitchen waste and / or food particles by means of the pump 5, wherein ferromagnetic substances by applying a magnetic force at least in a region of a hopper wall 20 of the hopper 2 from the kitchen waste and / or food residues, preferably/2017i ndest during the pre-shredding, to be sorted out.
  • the device 1 accordingly preferably has a magnetic device by means of which the magnetic force is applied in at least one region of the funnel wall 20 of the funnel 2 can be.
  • the magnetic device may be provided, for example, in the form of an electromagnet or a permanent magnet.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, umfassend den Schritt des Beschickens eines Trichters (2) zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, welcher an einem Trichterboden (22) mit einem Mahlwerk (3) zum Zerkleinern, bevorzugt Homogenisieren, der Küchenabfälle und/oder Speisereste versehen und von dem Mahlwerk (3) über eine Produktleitung (7) mit einer Pumpe (5) zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste verbunden ist, mit zu zerkleinernden Küchenabfällen und/oder Speiseresten, und den Schritt des Abpumpens der durch das Mahlwerk (3) zerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels der Pumpe (5), wobei vor dem Schritt des Abpumpens in dem Trichter (2) ein Vorzerkleinern der in dem Trichter (2) befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels einer in den Trichter (2) ragenden Vorzerkleinerungseinheit (4) durchgeführt wird, und eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten.
    • Technischer Hintergrund
  • Organische Küchenabfälle, wie Rüst- und Putzabfälle, und Speisereste fallen beispielsweise in Großküchen, Kantinen, Hotels, Gemeinschaftsverpflegungseinrichtungen, der übrigen Gastronomie und in Supermärkten täglich in großen Mengen an. Diese organischen Küchenabfälle und Speisereste können als Grundstoff für die Erzeugung regenerativer Energie in Biogasreaktoren und zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden. Hierzu ist es notwendig, die organischen Küchenabfälle und Speisereste so zu behandeln, dass sie lagerfähig und transportfähig sind.
  • Zur Entsorgung und Lagerung der organischen Küchenabfälle sind Systeme bekannt, bei welchen die organischen Küchenabfälle und Speisereste in eine Entsorgungsvorrichtung gegeben werden, in welcher sie mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung in Form eines Mahlwerks, teilweise unter Zugabe von Wasser, so zerkleinert werden, dass sie anschließend in einer weitgehend homogenisierten Form in entsprechende Lagertanks abgepumpt werden können. Von diesen Lagertanks aus wird die dann weitgehend homogenisierte Biomasse mittels eines Transportfahrzeuges zu einer Biogasanlage transportiert, in welcher die Biomasse fermentiert wird, wobei die bei der Fermentierung entstehenden Faulgase, insbesondere Methangas, zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Wärmeenergie verwendet wird. Auf diese Weise können organische Küchenabfälle recycelt werden und aus diesen umweltfreundlich erneuerbare Energie gewonnen werden. Zudem kann der verbleibende, meist dünnflüssige Gärrest im Landbau als Dünge- oder Bodenverbesserungsmittel verwertet werden.
  • Aus der EP 2492405 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher zu zerkleinernde Küchenabfälle und Speisereste in eine trichterförmige Aufnahme gegeben werden, an deren Boden ein Mahlwerk zum Zerkleinern der Küchenabfälle angeordnet ist, der eine Pumpe nachgelagert ist. Im Betrieb der Vorrichtung, mithin bei drehendem Mahlwerk und gleichzeitig laufender Pumpe, werden die Küchenabfälle und Speisereste im Mahlwerk zerkleinert und mittels der dem Mahlwerk nachgelagerten Pumpe angesaugt. Durch das Ansaugen der Pumpe entsteht ein Sog in Richtung der Pumpe, so dass ein Strom aus zerkleinerten Küchenabfällen und Speiseresten aus dem Mahlwerk in Richtung der Pumpe erzeugt wird. Aufgrund des Abpumpens der zerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste können weitere Küchenabfälle und Speisereste in das Mahlwerk gelangen, so dass sukzessive im Wesentlichen alle in der Aufnahme befindlichen Küchenabfälle und Speisereste zerkleinert und abgepumpt werden können.
  • Um während des Zerkleinerns und Abpumpens ein verbessertes Zuführen der Küchenabfälle und Speisereste in der Aufnahme zum Mahlwerk hin zu erzielen, ist an einem Rotor des Mahlwerks eine in die Aufnahme ragende Vorzerkleinerungseinheit in Form eines mit Zerkleinerungsmessern versehenen Mitnehmers befestigt, welche sich bei einer Drehung des Rotors synchron mit diesem mitdreht. Dadurch werden die Speisereste und Küchenabfälle zum Teil bereits vor dem Auftreffen auf das Mahlwerk vorzerkleinert. Aufgrund des Volumenstroms aus dem Mahlwerk in Richtung der Pumpe gelangen unzerkleinerte sowie klebrige und faserige Materialien in das Mahlwerk und weiter in die das Mahlwerk und die Pumpe verbindende Produktleitung, was zu Agglomerationen der vorgenannten Materialien und/oder zu Verstopfungen im Mahlwerk, der Produktleitung und/oder der Pumpe führen kann. Um dies zu vermeiden, wird während des Betriebs der Vorrichtung stets eine mehr oder minder große Menge an Prozesswasser zugeführt, um Agglomerationen zu verhindern.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten vorgeschlagen, umfassend den Schritt des Beschickens eines Trichters zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, welcher an einem Trichterboden mit einem Mahlwerk zum Zerkleinern der Küchenabfälle und/oder Speisereste versehen und von dem Mahlwerk über eine Produktleitung mit einer Pumpe zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste verbunden ist, mit zu zerkleinernden Küchenabfällen und/oder Speiseresten, und den Schritt des Abpumpens der durch das Mahlwerk zerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels der Pumpe. Erfindungsgemäß wird vor dem Schritt des Abpumpens in dem Trichter ein Vorzerkleinern der in dem Trichter befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels einer in den Trichter ragenden Vorzerkleinerungseinheit durchgeführt.
  • Dadurch, dass vor dem Schritt des Abpumpens in dem Trichter ein Vorzerkleinern der in dem Trichter befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels einer in den Trichter ragenden Vorzerkleinerungseinheit durchgeführt wird, kann ein verbessertes Zerkleinerungsergebnis erzielt und der Wartungsaufwand einer Vorrichtung, welche gemäß dem Verfahren betrieben wird, verringert werden. Die aktivierte Vorzerkleinerungseinheit sorgt dafür, dass die Küchenabfälle und/oder Speisereste bereits im Trichter zerschnitten und/oder zerschlagen werden. Da während des Vorzerkleinerns kein Abpumpen der vorzerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste durch die ausgeschaltete Pumpe erfolgt, verbleiben die Küchenabfälle und/oder Speisereste zunächst im Trichter und können dort weiter zerkleinert werden.
  • Durch das Vorzerkleinern der Küchenabfälle und/oder Speisereste werden die Zellstrukturen dieser Bioabfälle bereits im Trichter derart weitgehend zertrümmert, dass bereits im Trichter das in den Küchenabfällen und Speiseresten enthaltene Wasser ausgelöst wird. Viele Küchenabfälle und Speisereste haben einen hohen Gehalt an Eigenwasser, welches durch den Schritt des Vorzerkleinerns nutzbar gemacht wird, bevor die Küchenabfälle und/oder Speisereste im Mahlwerk zerkleinert werden. Durch diese Nutzbarmachung des in den Küchenabfällen und Speiseresten enthaltenen Eigenwassers verringert sich der Bedarf an extern zugegebenem Prozesswasser, was wiederum das Volumen der zu entsorgenden Biomasse verringert und damit die Entsorgungskosten senkt.
  • Zudem werden die im Trichter befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste bereits im Trichter homogenisiert. Folglich wird bereits im Trichter durch das dem Abpumpen und mithin dem Zerkleinern durch das Mahlwerk zeitlich vorgelagerte Vorzerkleinern eine homogenisierte Masse, bevorzugt eine wässrige Suspension mit einer bevorzugt breiartigen Konsistenz, welche sich aus den vorzerkleinerten Küchenabfällen und/oder Speiseresten sowie dem herausgelösten Eigenwasser zusammensetzt, gebildet. Die so vorzerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste erleichtern ein späteres Zerkleinern durch das Mahlwerk, wenn diese aufgrund eines Einsetzens der Pumpwirkung der Pumpe aus dem Trichter durch das Mahlwerk hindurch abgesaugt werden.
  • Bevorzugt werden die Küchenabfälle und/oder Speisereste beim Schritt des Vorzerkleinerns bereits derart zerkleinert, dass eine abpumpfähige Masse entsteht. Mit anderen Worten ist die durch das Vorzerkleinern der Küchenabfälle und/oder Speisereste entstandene Masse hinreichend wässrig und homogen, dass sie den Trichterboden zumindest im Bereich des Mahlwerks im Wesentlichen derart dicht abdeckt, dass sich ein durch die Pumpe erzeugter Sog in Richtung der Pumpe bis in den Trichterbereich, in dem die wässrige Suspension vorliegt, mithin in den Bodenbereich des Trichters, erstreckt. Dadurch werden die vorzerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste beziehungsweise deren homogenisierte Suspension bereits vor dem Mahlwerk angesaugt und durch den so entstehenden Strom in das Mahlwerk gesaugt, sie können darin mithin besonders effizient weiterzerkleinert werden. Zudem kann durch den bereits im Trichter beginnenden Strom das Auftreten von Agglomerationen im Mahlwerk reduziert oder sogar gänzlich vermieden werden. Insbesondere ist dadurch die im Mahlwerk entstehende Strömungsverteilung gleichmäßiger.
  • Bevorzugt erfolgt das Vorzerkleinern für eine bestimmbare Zeitspanne, bevor die Pumpe gestartet wird. Alternativ kann der Beginn des Abpumpens auch durch eine manuelle Eingabe oder einen Steuerbefehl beginnen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung des Verfahrens wird beim Vorzerkleinern durch die Vorzerkleinerungseinheit ein im Trichter zirkulierender Mahlstrom erzeugt, wobei die Vorzerkleinerungseinheit bevorzugt durch eine Drehbewegung um eine Drehachse der Vorzerkleinerungseinheit den zirkulierenden Mahlstrom im Trichter erzeugt. Die Küchenabfälle und/oder Speisereste im Trichter erfahren folglich durch die Vorzerkleinerungseinheit zusätzlich ein Verrühren beziehungsweise Vermischen. Im Trichter entsteht dadurch ein Mahlstrom, der bevorzugt in horizontaler und gleichzeitig auch in vertikaler Richtung das Material im Trichter zirkuliert.
  • Im durch die Vorzerkleinerungseinheit erzeugten zirkulierenden Mahlstrom drehen die Küchenabfälle und/oder Speisereste je nach Position im Trichter mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Je näher sich Küchenabfälle und/oder Speisereste an der Vorzerkleinerungseinheit befinden, desto höher ist deren Geschwindigkeit. Mit zunehmendem Abstand zur Vorzerkleinerungseinheit und abnehmenden Abstand zur Trichterwand nimmt die Geschwindigkeit ab, wobei die Teilchen insbesondere durch Reibung an den Trichterwänden und untereinander gebremst werden. Die unterschiedlich schnell bewegten Teile beziehungsweise Masseströme sowie die Reibung untereinander bewirken ein weiteres Zerkleinern der Küchenabfälle und/oder Speisereste im Mahlstrom, wodurch eine nochmals verstärkte Vorzerkleinerung beziehungsweise Vorhomogenisierung der Küchenabfälle und/oder Speisereste bereits im Trichter erfolgt. Durch die Vorzerkleinerung beziehungsweise Vorhomogenisierung bildet sich im Trichter mithin eine relativ homogene Biomasse aus, wobei nach und nach der gesamte Inhalt des Trichters durch den Mahlstrom bewegt und zerkleinert wird.
  • In diesem Verfahren werden die Küchenabfälle und Speisereste bevorzugt so fein zerkleinert, dass die Zellstrukturen der Stoffe zerstört werden, deren Eigenwasser freigesetzt wird und eine homogene, fließfähige Masse entsteht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird vor und/oder während des Vorzerkleinerns eine vorgegebene Menge an Prozesswasser in den Trichter und/oder in die Produktleitung eingeleitet, bevorzugt über eine im Trichter und/oder in der Produktleitung angeordnete Düse und/oder einen Wassereinlass. Dadurch kann die Homogenisierung der vorzerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste verstärkt werden. Zudem kann so der Wassergehalt der aus den Küchenabfällen und/oder Speiseresten durch das Vorzerkleinern entstehenden Masse erhöht beziehungsweise angepasst werden, um eine für das anschließende Zerkleinern im Mahlwerk und Abpumpen über die Pumpe günstige Konsistenz zu erzielen.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird eine bestimmte Menge an Prozesswasser bevorzugt vor dem Beginn des Vorzerkleinerns zumindest in die Produktleitung eingeleitet. Bevorzugt ist die Menge derart bemessen, dass die Produktleitung komplett gefüllt wird, wobei bevorzugt das eingefüllte Prozesswasser bis zum oberen Bereich des Mahlwerks reicht. Dadurch ist zum einen bereitgestellt, dass die am Ende der Produktleitung angeordnete Pumpe unmittelbar Fluid pumpen kann, und nicht erst durch ein Verdrängen von Luft ein Unterdruck erzeugt werden muss. Zum anderen können dadurch Agglomerationen im Mahlwerk und in der Produktleitung sowie der Pumpe aufgrund von Anhaften pulverförmiger, klebriger und/oder faserförmiger Materialien vermieden werden. Alternativ kann in die Produktleitung auch eine derartige Menge an Prozesswasser eingeführt werden, dass der Wasserpegel über die Oberkante des Mahlwerk-Rotors in den Trichter hinein steigt. Insbesondere bei pulverförmigen und/oder trockenen Stoffen hat diese Methode der Wasserzuführung den Vorteil, dass die Stoffe auch in der untersten Zone des Trichters genügend Prozesswasser für die Herstellung einer Masse mit breiförmiger, pumpfähiger Konsistenz erhält. Zudem werden feste Stoffe, die sich zwischen Messerkranz und Rotor des Mahlwerks ablagern und dadurch möglicherweise das Anfahren des Verarbeitungszyklus blockieren, ausgeschwemmt. In diesem Fall wird zusätzlich Prozesswasser in den Verarbeitungszyklus eingebracht, welches zwar den Wasseranteil der durch das Vorzerkleinern erzeugten Masse basierend auf den vorzerkleinerten Küchenabfällen und/oder Speiseresten etwas erhöht, jedoch die Prozesssicherheit deutlich verbessert.
  • Bevorzugt wird der Wassergehalt des sich im Trichter oder in der Produktleitung befindlichen Masse mittels eines Wassergehalt-Sensors, bevorzugt mittels eines induktiven Messverfahrens, eines Mikrowellenresonanz-Verfahrens oder eines photometrischen Verfahrens gemessen. Alternativ können aber auch andere Verfahren zum Bestimmen des Wassergehalts Anwendung finden. Basierend auf den Ergebnissen der Wassergehaltsmessung kann entsprechend zusätzliches Prozesswasser zugegeben werden, bevorzugt bis ein vorgegebener Wassergehalt, bevorzugt während des Vorzerkleinerns, vorliegt. Alternativ oder zusätzlich können basierend auf den ermittelten Wassergehalt der Verfahrensablauf, die Dauer der einzelnen Schritte und/oder die Gesamtzykluszeit eingestellt und/oder angepasst werden.
  • Um zu verhindern, dass nichtorganische Stoffe, wie Textilien, Kunststoffartikel wie Folien und/oder Handschuhe in das Mahlwerk gelangen, erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung während des Vorzerkleinerns ein Separieren von nichtorganischen Stoffen, bevorzugt durch Verfangen und/oder Aufwickeln der nichtorganischen Stoffe an zumindest einem Vorsprung, bevorzugt einem Vorzerkleinerungsmesser, besonders bevorzugt einem zumindest teilweise stumpfkantiges Vorzerkleinerungsmesser, der Vorzerkleinerungseinheit. Zudem ist die etwaige für die Biogaserzeugung genutzte abgepumpte Biomasse dadurch weniger mit anorganischen Störstoffen durchsetzt.
  • Wenn ferromagnetische Stoffe durch ein Aufbringen einer magnetischen Kraft zumindest in einem Bereich einer Trichterwand des Trichters aus den Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zumindest während des Vorzerkleinerns, aussortiert werden, wie in einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens vorgesehen, kann verhindert werden, dass diese Stoffe das Mahlwerk blockieren und Schäden an der Vorzerkleinerungseinheit, dem Mahlwerk und/oder der Pumpe verursachen. Zudem ist die etwaige für die Biogaserzeugung genutzte abgepumpte Biomasse dadurch weniger mit anorganischen Verunreinigungen durchsetzt. Durch die Drehbewegung der Vorzerkleinerungseinheit entsteht eine Strömung, mithin der Mahlstrom, der die relativ schweren ferromagnetische Stoffe, wie Besteckteile, im Wesentlichen aufgrund einer Zentrifugalkraft in Richtung der Trichterwand bewegt, an welcher sie durch die magnetische Kraft gehalten und fixiert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterführung werden die separierten Stoffe und/oder die aussortierten Stoffe nach Beendigung des Zerkleinerns und Abpumpens aus dem Trichter entnommen. So steht das gesamte Trichtervolumen einem erneuten Befüllen mit zu zerkleinernden Küchenabfällen und/oder Speiseresten zur Verfügung.
  • Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird in einer Schlussphase des Abpumpens der Trichter und/oder ein den Trichter während des Betriebs bedeckender Deckel mittels eingespritzten Prozesswassers vorgereinigt. Bevorzugt erfolgt das Einspritzen des Prozesswassers in der letzten Phase der Homogenisierung bei schon weitgehend geleertem Eingabetrichter, wobei bevorzugt das Prozesswasser über eine auf den Deckel der Eingabestation gerichtete Düse zugeführt wird. Das hat zur Folge, dass das Prozesswasser breit über die noch im Trichter befindliche Biomasse versprüht wird und der Deckel und der Trichterbereich grob gereinigt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung rotieren die Vorzerkleinerungseinheit und/oder das Mahlwerk mit einer Drehzahl von 700 bis 2800 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt mit einer Drehzahl von 1400 Umdrehungen pro Minute, wobei die Vorzerkleinerungseinheit und das Mahlwerk bevorzugt synchron rotieren. Die Drehzahl kann bevorzugt an einer entsprechenden Steuerung eingestellt oder durch diese vorgegeben werden. Je höher die Drehzahl des rotierenden Mahlwerks sowie der rotierenden Vorzerkleinerungseinheit ist, desto kleiner wird die beim Zerkleinern der Küchenabfälle und/oder Speisereste entstehende Partikelgröße. Mit der Steuerung/Regelung der Drehzahl lässt sich die gewünschte Partikelgröße der zerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste einstellen. Bei sehr kleiner Partikelgröße bildet sich eine Suspension, in der Feststoffe und Flüssigkeit gebunden sind. Die so entstandene Masse ist dann besonders leicht zu pumpen und kann aufgrund der Gravitation bereits in einer leicht geneigten Rohrleitung in Gravitationsrichtung abfließen, was ein nahezu vollständiges Entleeren von Trichter, Mahlwerk und/oder Produktleitung ermöglicht.
  • Um ein verbessertes Zerkleinerungs- und/oder Durchmischungsverhältnis beziehungsweise einen höheren Grad an Homogenisierung zu erzielen, kann die Drehzahl der Vorzerkleinerungseinheit und/oder des Mahlwerks einer weiteren bevorzugten Weiterbildung folgend variiert werden und/oder die Drehung der Vorzerkleinerungseinheit und/oder des Mahlwerks unterbrochen werden und/oder der Drehsinn der Vorzerkleinerungseinheit und/oder des Mahlwerks umgekehrt werden. Bevorzugt erfolgen das Variieren der Drehzahl, das Unterbrechen der Drehung und/oder die Umkehrung des Drehsinns gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf, wobei der Ablauf bevorzugt mittels einer Steuerung gesteuert/geregelt wird.
  • Um die Effizienz des Verfahrens zu erhöhen und das Verletzungsrisiko für Bedienpersonal zu reduzieren, kann das Verfahren zumindest teilweise automatisiert sein, wobei bevorzugt zumindest der Beginn des Vorzerkleinerns und/oder das Beenden des Abpumpens automatisch erfolgen, wobei bevorzugt ein Sensorsignal den Beginn des Vorzerkleinern und/oder den Beginn und/oder die Beendigung des Abpumpens auslöst.
  • Bevorzugt wird mittels eines Sensors ermittelt, wenn der Trichter vollständig beziehungsweise bis zu einem vorgegebenen Wert gefüllt ist. Die Ermittlung des Füllstands kann gewichtsbezogen, induktiv und/oder optisch erfolgen. Alternativ kann die Messung des Füllstandes aber auch durch an sich bereits bekannte andere Arten von Sensoren erfolgen. Entspricht die Befüllung des Trichters dem Vorgabewert und/oder überschreitet diesen, gibt der Sensor ein entsprechendes Signal ab, welches einen Beginn des Vorzerkleinerns auslöst.
  • Weiterhin werden bevorzugt während des Vorzerkleinerns eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment und/oder ein Drehwiderstand eines zumindest die Vorzerkleinerungseinheit antreibenden Antriebs zumindest abschnittsweise oder intermittierend, bevorzugt kontinuierlich ermittelt. In einer Weiterführung wird eine zeitliche Änderung zumindest eines der ermittelten Werte, bevorzugt die zeitliche Änderung des Drehmoments beziehungsweise des Drehwiderstands, mit einem vorgegebenen Grenzwert und/oder Vorgabewert verglichen. Die vorgenannte zeitliche Änderung kann als Maß für den Grad der Homogenisierung der Küchenabfälle und/oder Speisereste genutzt werden, wobei, wenn die zeitliche Änderung geringer ist als der Grenzwert und/oder Vorgabewert und/oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, die durch das Vorzerkleinern entstandene Masse hinreichend homogen ist, so dass ein effektives Abpumpen durch die Pumpe und ein gleichzeitig erfolgendes Zerkleinern im Mahlwerk möglich ist. Dies kann als Auslösesignal für einen Beginn des Abpumpens genutzt werden.
  • Ferner kann entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausbildung ein Leerstand des Trichters und/oder ein Flüssigkeitsstand in der Produktleitung erfasst werden, wobei bei Erreichen des Leerstandes und oder Unterschreiten eines vorgegebenen Flüssigkeitsstands ein Einspritzen beziehungsweise Nachspritzen von Prozesswasser ausgelöst werden oder das Abpumpen beendet werden kann. Die Ermittlung des Leerstandes kann gewichtsbezogen, induktiv und/oder optisch erfolgen.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, vorgeschlagen, umfassend einen Trichter zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, ein an einem Trichterboden des Trichters angeordnetes Mahlwerk zum Zerkleinern, bevorzugt Homogenisieren, der Küchenabfälle und/oder Speisereste und eine über eine Produktleitung mit dem Mahlwerk verbundene Pumpe zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste, wobei in dem Trichter eine sich von dem Trichterboden in das Innere des Trichters erstreckende Vorzerkleinerungseinheit zum Vorzerkleinern der in dem Trichter befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist eine Steuerung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, ein Vorzerkleinern mittels der Vorzerkleinerungseinheit und anschließend ein Einschalten der Pumpe zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste zu steuern.
  • Unter "Steuerung" wird hier eine Einrichtung verstanden, die die gerichtete Beeinflussung des Verhaltens technischer Systeme sowohl durch Vorgabe eines Vorgabewertes als auch durch Anpassung des Vorgabewertes infolge eines rückgeführten Vergleichssignals oder Messsignals beziehungsweise Messgliedes ermöglicht. Die Steuerung ist mithin zum Steuern und/oder Regeln der Vorrichtung eingerichtet.
  • Dadurch, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, ein Vorzerkleinern mittels der Vorzerkleinerungseinheit und anschließend ein Einschalten der Pumpe zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste zu steuern, können die hinsichtlich des Verfahrens beschriebenen Vorteile analog erzielt werden.
  • Bevorzugt weist zumindest eine Trichterwand, bevorzugt alle Trichterwände, eine Neigung von zumindest 45°, bevorzugt zumindest 50°, besonders bevorzugt zumindest 55° und ganz besonders bevorzugt von zumindest 60° gegenüber der Horizontalen auf. Mit anderen Worten schließen die Trichterwand und die Richtung der Erdbeschleunigung einen Winkel von maximal 45°, bevorzugt maximal 40°, besonders bevorzugt maximal 35° und ganz besonders bevorzugt von maximal 30° ein. Durch die hohe Steigung der Trichterwand ist ermöglicht, dass die sich im Trichter befindlichen Festkörper und Flüssigkeiten beziehungsweise deren Suspension gravitationsbedingt im Wesentlichen selbstständig in Richtung zum Trichterboden hin fließen beziehungsweise sich bewegen. Um den Selbstfluss der vorgenannten Stoffe besonders sicher gewährleisten zu können, weist der Trichterboden eine Neigung von zumindest 60° gegenüber der Horizontalen auf.
  • Bevorzugt ist die Pumpe über eine Transportleitung mit einem Tank zum Aufnehmen und/oder Lagern der zerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste verbunden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Sensor zum Erfassen eines Füllstands in dem Trichter und/oder in der Produktleitung vorgesehen, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal des Sensors zu empfangen. Bevorzugt wird mittels des Sensors ermittelt, wenn beziehungsweise ob der Trichter und/oder die Produktleitung vollständig beziehungsweise zu einem vorgegebenen Wert gefüllt ist. Die Ermittlung des Füllstands kann gewichtsbezogen oder optisch erfolgen. Alternativ kann der Füllstand aber auch durch an sich bereits bekannte andere Arten von Sensoren ermittelt werden. Entspricht die Befüllung des Trichters dem Vorgabewert und/oder überschreitet diesen, gibt der Sensor ein entsprechendes Signal an die Steuerung ab, welches bevorzugt einen Beginn des Vorzerkleinerns durch die Steuerung auslöst.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei Sensoren vorgesehen, wobei ein erster Sensor zum Erfassen eines Leerstandes des Trichters und vorgesehen ist und ein zweiter Sensor zum Erfassen eines vorgegebenen Füllstands, bevorzugt eines Betriebsbeginn-Füllstands, vorgesehen ist, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, Sensorsignale des ersten und zweiten Sensors zu empfangen. Neben dem oben genannten Ermitteln des Füllstandes kann so ferner ein Leerstand des Trichters erfasst werden, wobei bei Erreichen des Leerstandes durch die Steuerung bevorzugt ein Einspritzen beziehungsweise Nachspritzen von Prozesswasser ausgelöst oder das Abpumpen beendet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein weiterer Sensor zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands in der Produktleitung vorgesehen, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal des weiteren Sensors zu empfangen. Neben dem oben genannten Ermitteln des Füllstandes kann so ferner ein Flüssigkeitsstand in der Produktleitung erfasst werden, wobei bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Flüssigkeitsstands ein Einspritzen beziehungsweise Nachspritzen von Prozesswasser via der Steuerung beendet oder ausgelöst werden oder das Abpumpen beendet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung dazu eingerichtet, ein Drehmoment und/oder einen Drehwiderstand eines das Mahlwerk und/oder die Vorzerkleinerungseinheit antreibenden Antriebs, bevorzugt eines Elektromotors, zu erfassen, wobei die Steuerung bevorzugt ferner dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts einer zeitlichen Änderung des Drehmoments und/oder des Drehwiderstands des Antriebs die Pumpe einzuschalten. Weiterhin werden bevorzugt während des Vorzerkleinerns eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment und/oder ein Drehwiderstand eines zumindest die Vorzerkleinerungseinheit antreibenden Antriebs zumindest abschnittsweise oder intermittierend, bevorzugt kontinuierlich ermittelt. In einer Weiterführung wird eine zeitliche Änderung zumindest eines der ermittelten Werte, bevorzugt die zeitliche Änderung des Drehmoments beziehungsweise des Drehwiderstands mit einem vorgegebenen Grenzwert und/oder Vorgabewert verglichen. Die vorgenannte zeitliche Änderung kann als Maß für den Grad der Homogenisierung der Küchenabfälle und/oder Speisereste genutzt werden, wobei, wenn die zeitliche Änderung geringer ist als der Grenzwert und/oder Vorgabewert und/oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, die durch das Vorzerkleinern entstandene Masse hinreichend homogen ist, so dass ein effektives Abpumpen durch die Pumpe und ein gleichzeitig erfolgendes Zerkleinern im Mahlwerk möglich ist. Dies kann als Auslösesignal für einen Beginn den Schritt des Abpumpens genutzt werden. Bevorzugt ist die Steuerung mit zumindest einem Sensor zum Erfassen der Drehzahl, des Drehmoments und/oder des Drehwiderstands verbunden.
  • Bevorzugt ist zumindest einer der Sensoren als induktiv messender Sensor, als Gewichtssensor oder als optischer Sensor ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Rotor des Mahlwerks an seiner Unterseite zumindest ein Pumpelement, bevorzugt in Form eines Steges, zum Einbringen eines Bewegungsimpulses auf eine unterhalb des Mahlwerks befindliche Masse in Richtung der Pumpe auf. Dadurch kann den mittels des Mahlwerks homogenisierten Küchenabfällen und Speiseresten ein Impuls übertragen werden, welcher ein Fördern der vorgenannten Masse in Richtung der Pumpe unterstützt.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch eine perspektivische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten;
    Figur 2
    schematisch eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus Figur 1;
    Figur 3
    schematisch eine perspektivische Seitenansicht eines Mahlwerks der Vorrichtung aus Figur 1;
    Figur 4
    schematisch eine perspektivische Seitenansicht eines Details eines Rotors des Mahlwerks aus Figur 3;
    Figur 5
    schematisch eine Schnittansicht eines Trichters der Vorrichtung aus Figur 1 mit einem angedeuteten Mahlstrom; und
    Figur 6
    schematisch eine perspektivische Seitenansicht der Vorrichtung aus Figur 1 mit einem angedeuteten Mahlstrom.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1, welche zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, dient. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Aufnahmevorrichtung in Form eines Trichters 2, welcher zunächst zur Aufnahme der unzerkleinerten organischen Küchenabfälle und Speisereste dient. Der Trichter 2 ist in Figur 1 in Form eines Trichters 2 mit rechteckigem Querschnitt gezeigt. Andere Querschnitte können jedoch selbstverständlich ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise quadratische Querschnitte, runde Querschnitte oder ovale Querschnitte. Ferner kann der Trichter 2 auch nichttrichterförmige Anschnitte, beispielsweise zylinderförmige Abschnitte, aufweisen.
  • Am unteren Ende des Trichters 2 ist ein Mahlwerk 3 vorgesehen, welchem über den Trichter 2 organische Küchenabfälle und Speisereise und zugeführt werden. Das Mahlwerk 3 dient zur Zerkleinerung der über den Trichter 2 zugeführten organischen Küchenabfälle und Speisereste. Das Mahlwerk 3 kann beispielsweise in der in Figur 3 gezeigten und weiter unten beschriebenen Form vorgesehen sein.
  • An dem Mahlwerk 3 ist eine Vorzerkleinerungseinheit 4 angeordnet, welche von dem Mahlwerk 3 aus zumindest teilweise in den Trichter 2 hereinragt. Mit anderen Worten ragt die Vorzerkleinerungseinheit 4 zumindest teilweise in das durch die Dimensionen des Trichters 2 definierte Volumen V (siehe auch Figur 2) hinein.
  • Die Vorzerkleinerungseinheit 4 dient einerseits zum verbesserten Zuführen von Küchenabfällen und Speiseresten zu dem Mahlwerk 3. Unter Zuführen wird hier sowohl das tatsächliche Fördern der organischen Küchenabfälle und Speisereste beispielsweise mittels einer Förderschnecke, als auch das Förderbarmachen des organischen Küchenabfalls durch ein Vorzerkleinern oder ein mechanisches Rütteln verstanden, um entsprechend auch leichte, lockere, faserförmige und/oder trockene Küchenabfälle und Speisereste, die bisher im Trichter 2 verklemmten, zum Mahlwerk 3 zuführen zu können. Die Vorzerkleinerungseinheit 4 bereitet also die organischen Küchenabfälle so auf und/oder bewegt sie derart, dass sie dem Mahlwerk 3 zugeführt werden beziehungsweise in dieses hereinrutschen. Die Vorzerkleinerungseinheit 4 kann mit Vorzerkleinerungsmessern 46 versehen ein, um die Küchenabfälle und Speisereste vorzuzerkleinern.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin einen Deckel 10, mittels welchem der Trichter 2 abgedeckt werden kann. Vorteilhaft muss der Trichter 2 mit dem Deckel 10 abgedeckt werden, bevor das Mahlwerk 3 und die Vorzerkleinerungseinheit 4 in Betrieb versetzt werden und zu rotieren beginnen. Der Deckel 10 verhindert ein Herausspritzen der zerkleinerten oder zu zerkleinernden Masse aus der Vorrichtung 1 während des Betriebs. Weiterhin ist der Deckel 10 dazu da, zu vermeiden, dass Nutzer in den Trichter 2 herein greifen, wenn das Mahlwerk 3 und/oder die Vorzerkleinerungseinheit 4 betrieben wird. Der Deckel 10 ist vorteilhaft mit einer in dieser Ansicht nicht gezeigten Steuerung verbunden, welche derart ausgerüstet ist, dass das Mahlwerk 3 sowie die Vorzerkleinerungseinheit 4 nur dann betrieben werden können, wenn der Deckel 10 geschlossen ist.
  • Die Steuerung weist ferner eine schematisch gezeigte Bedieneinheit 80 auf, mittels welcher ein Nutzer Eingaben an die Steuerung machen und Informationen von dieser erhalten kann.
  • Eine Düse 14 zum Einspeisen von Prozesswasser in den Trichter 2 ist an einer Trichterwand 20 des Trichters 2 vorgesehen, um bei trockenen organischen Küchenabfällen hinreichend viel Wassergehalt herstellen zu können, um ein nachfolgendes Abpumpen der durch das Mahlwerk 3 zerkleinerten Biomasse zu ermöglichen. Zum Abpumpen der durch das Mahlwerk 3 zerkleinerten, feuchten und weitgehend homogenisierten Biomasse ist nach dem Mahlwerk 3 eine entsprechend dimensionierte Pumpe 5 vorgesehen, die beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist.
  • Die Düse 14 kann weiterhin auch zur Reinigung des Trichters 2 sowie des Mahlwerks 3, der Vorzerkleinerungseinheit 4 und/oder des Deckels 10 verwendet werden. Zur Reinigung oder zur Zuführung von Prozesswasser kann aber auch mindestens eine weitere Düse an einer anderen Stelle im Trichter 2 und/oder in einer später beschriebenen Produktleitung vorgesehen sein.
  • Wie sich beispielsweise aus Figur 1 ergibt, ist die Vorzerkleinerungseinheit 4 koaxial zum Mahlwerk 3 angeordnet, wobei sich die Drehachse 400 der Vorzerkleinerungseinheit 4 koaxial entlang der Drehachse 300 des Mahlwerks 3 erstreckt beziehungsweise beide Drehachsen 300, 400 fallen zusammen.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. In dieser Figur ist deutlich zu erkennen, dass sich die Vorzerkleinerungseinheit 4 teilweise, wenn auch nicht vollständig, in den Trichter 2 herein erstreckt und sich insbesondere in das im Inneren des Trichters 2 gebildete Volumen V hinein erstreckt. Das Volumen V definiert sich hier durch das zwischen dem Deckel 10, dem Trichterboden 22 und den Trichterwänden 20 des Trichters 2 befindliche Volumen.
  • Die Tiefe, um welche sich die Vorzerkleinerungseinheit 4 in den Trichter 2 herein erstreckt, ist unter anderem abhängig davon, welche organischen Küchenabfälle und Speisereste behandelt werden sollen. Weiterhin ist die Tiefe in dieser Ausführungsvariante abhängig davon, wie weit die Vorzerkleinerungsmesser 46 des Mitnehmers 4 von der Trichterwand des Trichters 2 entfernt sind. Dieser Abstand D muss so bemessen sein, dass auch größere leichte Küchenabfälle noch zwischen den schnell rotierenden Vorzerkleinerungsmessern 46 und der Wand des Trichters 2 hindurchrutschen können, sowie insbesondere, dass ein später noch eingehender beschriebener Mahlstrom im Trichter 2 erzeugt werden kann.
  • Das am Trichterboden 22 angeordnete Mahlwerk 3 ist über eine Produktleitung 7 mit einer Pumpe 5 zum Abpumpen der zerkleinerten Biomasse über eine Transportleitung 15 in einen Tank 6 zur Aufnahme der abgepumpten Biomasse verbunden.
  • Die Produktleitung 7 weist einen Wassereinlass 16 auf, durch welchen Prozesswasser in die Produktleitung 7 eingeleitet werden kann.
  • Die seitlichen Trichterwände 20 weisen einen Neigungswinkel α von 60° gegenüber der Horizontalen 13 auf. Mit anderen Worten schließen die Trichterwand und die Richtung der Erdbeschleunigung 12 einen Winkel β von 30° ein. Durch die hohe Neigung beziehungsweise Steigung der Trichterwand 20 ist ermöglicht, dass die im Trichter 1 befindlichen Festkörper und Flüssigkeiten beziehungsweise deren Suspension gravitationsbedingt im Wesentlichen selbstständig in Richtung zum Trichterboden 22 hin fließen beziehungsweise sich bewegen.
  • An der Trichterwand 20 ist ein Magnetelement 9 angeordnet, mittels welchem ferromagnetische Stoffe durch ein Aufbringen einer magnetischen Kraft aus den Küchenabfällen und/oder Speiseresten aussortiert werden können.
  • Ferner sind ein erster Sensor 81 zum Erfassen eines Leerstandes des Trichters 2 und ein zweiter Sensor 82 zum Erfassen eines vorgegebenen Betriebsbeginn-Füllstands in dem Trichter 2 an der Trichterwand 20 angeordnet. Die Sensoren 81, 82 sind optisch messende Sensoren. Alternativ kann der Füllstand auch über einen Gewichtssensor beziehungsweise zumindest einen Beschleunigungssensor ermittelt werden, wobei der Füllstand gewichtsbezogen ermittelt wird. Die Steuerung 8 ist dazu eingerichtet, Sensorsignale der ersten und zweiten Sensoren 81, 82 zu empfangen.
  • Zudem ist die Steuerung 8 dazu eingerichtet, einen Drehwiderstand eines das Mahlwerk 3 und die Vorzerkleinerungseinheit 4 antreibenden Antriebs zu erfassen. Hierzu ist an dem Mahlwerk 3 ein Sensor 84 zum Erfassen des Drehwiderstands angeordnet.
  • Eine Pumpe 5 ist über eine Produktleitung 7 mit dem Ausgang des Mahlwerks 3 verbunden. Die Pumpe 5 ist dazu eingerichtet, abgepumpte zerkleinerte Küchenabfälle und Speisereste über die Transportleitung 15 in einen Tank 6 abzupumpen. Bevorzugt werden die zerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste durch den Druck der Pumpe 5 eine gewisse Strecke in der Transportleitung 15 gefördert. Anschließend fließen die zerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste schwerkraftbedingt weiter in den Tank 6.
  • Figur 3 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht das Mahlwerk 3. Das Mahlwerk 3 umfasst einen Rotor 30, welcher um eine Drehachse 300 herum rotiert und von einem Antrieb 32 in Form eines Elektromotors angetrieben wird, mit dessen Motorwelle der Rotor 30 entsprechend verbunden ist. Der Antrieb 32 ist vorteilhaft mit einer starken Bremse versehen, welche bei einer Öffnung des Deckels 10 während des Betriebs des Antriebs 3 diesen sofort anhält.
  • Der Rotor 30 umfasst unterschiedlich geformte Mitnehmer 34, welche die zu zerkleinernden organischen Küchenabfälle und Speisereste mitführen und entsprechend in eine Rotationsbewegung versetzen kann. Ein Messerkranz 36 ist vorgesehen, welcher den Rotor 30 umgibt und welcher als Stator dient. Die von dem Rotor 30 in eine Rotationsbewegung versetzten organischen Küchenabfälle und Speisereste werden entsprechend durch Zentrifugalkräfte an den Messerkranz 36 gedrückt und an diesem so entlang geführt, dass eine Zerkleinerung in den entsprechenden Zwischenräumen zwischen den Messern stattfindet. Die Mitnehmer 34 streichen ihrerseits an dem Messerkranz 36 entlang, so dass sich durch die zwischen den Messern 36 befindlichen Zwischenräume hindurch erstreckende organische Küchenabfälle und Speisereste durch den Mitnehmer 34 abgeschert werden können. Andere Ausführungen des Mahlwerks 3 sind ebenfalls denkbar. Der Sensor 84 erfasst die Drehzahl, das Drehmoment und den Drehwiderstand des Antriebs 32.
  • Figur 4 ist schematisch eine perspektivische Seitenansicht eines Details des Rotors 30 des Mahlwerks 3 zu entnehmen. Der Rotor 30 weist an seiner Unterseite 37 eine Mehrzahl von Pumpelementen in Form von sich von der Unterseite 37 nach unten erstreckenden Stegen 38 auf, welche zum Einbringen eines Bewegungsimpulses auf eine unterhalb des Mahlwerks 3 befindliche Masse in Richtung zur Pumpe 5 eingerichtet sind. Dadurch kann den mittels des Mahlwerks 3 homogenisierten Küchenabfällen und Speiseresten ein Impuls übertragen werden, welcher ein Fördern der vorgenannten Masse in Richtung der Pumpe 5 unterstützt.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten beispielhaft anhand der vorgenannten Vorrichtung 1 beschrieben, und in den Figuren 5 und 6 gezeigt, welche einen unten im Detail beschriebenen Mahlstrom 13 im Trichter 2 zeigen.
  • In einem ersten Schritt werden zu zerkleinernde Küchenabfälle und Speisereste in den Trichter 2 eingebracht und anschließend der Deckel 10 geschlossen. Nachdem der Deckel 10 in den geschlossenen Zustand gebracht wurde, erhält die Steuerung 8 ein entsprechendes Signal und startet den Bearbeitungszyklus durch die Vorrichtung 1.
  • Zunächst wird eine bestimmte Menge an Prozesswasser über den in der Produktleitung 7 vorgesehenen Wassereinlass 16 in die Produktleitung 7 eingebracht. Wenn der dritte Sensor 83 detektiert, dass die Produktleitung 7 bis zu einem bestimmten Niveau mit Wasser gefüllt ist, erhält die Steuerung 8 ein entsprechendes Signal und beendet das Einleiten des Prozesswassers in die Produktleitung 7. Zudem startet die Steuerung 8 den Antrieb 32. Dadurch werden der Rotor 30 und die daran befestigte Vorzerkleinerungseinheit 4 in Rotation versetzt. Durch die Drehung der Vorzerkleinerungseinheit 4 beginnt diese, die im Trichter 2 befindlichen Küchenabfälle und Speisereste zu zerkleinern beziehungsweise vorzuzerkleinern, im Wesentlichen, in dem die Vorzerkleinerungsmesser 46 die Küchenabfälle und Speisereste zerschneiden und zerschlagen.
  • Da die Pumpe 5 sich im ausgeschalteten Zustand befindet, werden die Küchenabfälle und Speisereste nicht durch das Mahlwerk 4 hindurch abgesaugt, sondern verbleiben im Trichter 2 und werden dort weiter zerkleinert. Durch das Vorzerkleinern der Küchenabfälle und Speisereste werden die Zellstrukturen der Bioabfälle bereits im Trichter 2 derart weitgehend zertrümmert, dass bereits im Trichter 2 das in den Küchenabfällen und Speiseresten enthaltene Wasser ausgelöst wird, welches dadurch nutzbar gemacht wird, bevor die Küchenabfälle und/oder Speisereste im Mahlwerk 3 zerkleinert werden.
  • Aus den zerkleinerten Küchenabfällen und Speiseresten und dem herausgeschlagenen Eigenwasser bildet sich im Trichter 2 aufgrund der Drehbewegung der Vorzerkleinerungseinheit 4 eine wässrige Suspension mit einer breiartigen Konsistenz. Die so vorzerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste erleichtern ein späteres Zerkleinern durch das Mahlwerk 3, wenn diese aufgrund eines Einsetzens der Pumpe 5 aus dem Trichter 2 durch das Mahlwerk 3 hindurch abgesaugt werden. Um den Wasseranteil dieser Suspension zu erhöhen, kann über die Düse 14 Prozesswasser hinzugegeben werden.
  • Aufgrund der Rotation der Vorzerkleinerungseinheit 4 wird neben dem Effekt des Zerkleinerns zudem Energie auf die Küchenabfälle und Speisereste übertragen und diese im Trichter 2 in Rotation versetzt. Dadurch erzeugt die Vorzerkleinerungseinheit 4 im Trichter 2 einen zirkulierenden Mahlstrom 13. Die Küchenabfälle und/oder Speisereste im Trichter erfahren folglich durch die Vorzerkleinerungseinheit 4 zusätzlich ein Verrühren beziehungsweise Vermischen. Im Trichter 2 entsteht dadurch der Mahlstrom 13, der in horizontaler und gleichzeitig in vertikaler Richtung das Material im Trichter 2 zirkulieren lässt. Im durch die Vorzerkleinerungseinheit 4 erzeugten zirkulierenden Mahlstrom 13 drehen die Küchenabfälle und/oder Speisereste je nach Position im Trichter 2 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Je näher sich Küchenabfälle und Speisereste an der Vorzerkleinerungseinheit 4 befinden, desto höher ist deren Geschwindigkeit. Mit zunehmenden Abstand zur Vorzerkleinerungseinheit 4 und abnehmenden Abstand zur Trichterwand 20 nimmt die Geschwindigkeit ab, wobei die Teilchen insbesondere durch Reibung an den Trichterwänden 20 und untereinander gebremst werden. Die unterschiedlich schnell bewegten Teile beziehungsweise Masseströme sowie deren Reibung untereinander bewirken ein weiteres Zerkleinern der Küchenabfälle und Speisereste im Mahlstrom 13, wodurch eine nochmals verstärkte Vorhomogenisierung der Küchenabfälle und Speisereste bereits im Trichter 2 erfolgt. Durch die Vorzerkleinerung bildet sich im Trichter 2 mithin eine relativ homogene Biomasse aus, wobei nach und nach der gesamte Inhalt des Trichters 2 durch den Mahlstrom 13 bewegt und zerkleinert wird.
  • Figur 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Trichters 2. Der Mahlstrom ist mittels der mit dem Bezugszeichen 13 bezifferten Pfeile angedeutet. Die Stärke beziehungsweise Dicke der Pfeile ist dabei ein Maß für die Geschwindigkeit. Wie Figur 5 zu entnehmen, erfahren die im Trichter 2 befindlichen Stoffe während des Vorzerkleinerns im Bereich der Trichtermitte eine starke Beschleunigung in Richtung des Trichterbodens 22 und werden dort nach außen und oben abgelenkt, wobei sie im Wesentlichen aufgrund der Reibung an der Trichterwand 20 und untereinander verlangsamt werden. Oben angekommen werden sie wieder vom Sog der (hier nicht gezeigten) Vorzerkleinerungseinheit 4 erfasst und erneut nach unten beschleunigt. Gleichzeitig werden die Stoffe weiter zerkleinert.
  • Figur 6 zeigt schematisch eine perspektivische Seitenansicht der Vorrichtung 1. Erneut ist der Mahlstrom mittels der mit dem Bezugszeichen 13 bezifferten Pfeile angedeutet. Die Stärke beziehungsweise Dicke der Pfeile ist dabei wiederum ein Maß für die Geschwindigkeit der bewegten Stoffe.
  • Wie aus den Figuren 5 und 6 zu entnehmen, bildet die Vorzerkleinerungseinheit 4 im Trichter 2 einen Mahlstrom 13 in horizontaler und gleichzeitig in vertikaler Richtung aus.
  • Nichtorganische Stoffe, wie Textilien, Kunststoffartikel wie Folien oder Handschuhe werden während des Vorzerkleinerns an den Vorzerkleinerungsmessern 46 gefangen und aufgewickelt und so von den organischen Bestandteilen separiert.
  • Ferner werden ferromagnetische Stoffe, wie Messer oder Gabeln, durch ein Aufbringen einer magnetischen Kraft mittels des Magnetelements 9 aus dem Mahlstrom 13 aussortiert. Die ferromagnetischen Stoffe bleiben dabei aufgrund der magnetischen Kraft im Bereich des Magnetelements 9 an der Trichterwand 20 haften.
  • Um den Wassergehalt der Suspension aus den vorzerkleinerten Küchenabfällen und Speiseresten zu erhöhen, kann über die Düse 14 zusätzlich Prozesswasser beigemengt werden.
  • Das Vorzerkleinern erfolgt für die Dauer einer zuvor an der Bedieneinheit 80 gewählten Zeitspanne, bevor die Pumpe 5 gestartet und so das Abpumpen der vorzerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste aus dem Trichter 2 und somit das Zerkleinern durch das Mahlwerk 3 gestartet wird.
  • Nach einer vorgegebenen Zeitspanne des Abpumpens wird durch die Düse 14 der Trichter 2 und der Deckel 10 mittels eingespritzten Prozesswassers bespritzt. Das hat zur Folge, dass das Prozesswasser breit über die noch im Trichter befindliche Biomasse versprüht wird und der Deckel und der Trichterbereich grob gereinigt werden.
  • Während des Abpumpens wird der Flüssigkeitsstand in der Produktleitung erfasst, wobei bei Unterschreiten eines vorgegebenen Flüssigkeitsstands das Abpumpen beendet wird.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, gemäß einer alternativen Ausbildung beschrieben. Das Verfahren gemäß der alternativen Ausbildung entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei der Betriebszyklus einen höheren Automatisierungsgrad aufweist.
  • Das Vorzerkleinern wird hier nicht bereits bei geschlossenem Deckel 10 gestartet, sondern erst, wenn zusätzlich der zweite Sensor 82 erkennt, dass ein vorgegebener Füllstand erreicht ist. Der zweite Sensor 82 übermittelt dann ein entsprechendes Signal an die Steuerung 8, welche darauf die Vorzerkleinerung 4 startet.
  • Die Drehzahl der Vorzerkleinerungseinheit 4 wird während des Vorzerkleinerns zwischen einer Drehzahl von 700 und 2800 Umdrehungen pro Minute variiert, um ein verbessertes Durchmischungsverhältnis und eine gute Zerkleinerung unterschiedlicher Stoffe zu erzielen. Zudem wird der Drehsinn der Vorzerkleinerungseinheit 4 während des Vorzerkleinerns mehrfach gewechselt.
  • Ferner wird die Vorzerkleinerung nicht für eine vorgegebene Zeitspanne betrieben, sondern beginnt, wenn eine durch den Sensor 84 und die Steuerung 8 ermittelte Änderung des Drehwiderstands des Antriebs 32 in einem vorgegebenen Drehzahlbereich unterhalb eines bestimmten Grenzwerts beziehungsweise Grenzbetrags liegt. Die vorgenannte zeitliche Änderung wird hier als Maß für den Grad der Homogenisierung der Küchenabfälle und/oder Speisereste genutzt, wobei, wenn die zeitliche Änderung geringer ist als der Grenzwert, die durch das Vorzerkleinern entstandene Masse hinreichend homogen ist, so dass ein effektives Abpumpen durch die Pumpe und ein gleichzeitig erfolgendes Zerkleinern im Mahlwerk möglich ist.
  • Das Einspritzen des Prozesswassers zum Vorreinigen wird ferner ausgelöst durch ein Signal des ersten Sensors 81, wenn dieser einen vorgegebenen Leerstand im Trichter 2 ermittelt. Nach dem Beendigen des Abpumpens wird zudem erneut Prozesswasser durch die Düse 14 in den Trichter 2 geleitet, bis der erste Sensor 81 detektiert, dass der Wasserpegel oberhalb des Mahlwerks 3 ist. Dadurch wird verhindert, dass im Mahlwerk 4 Reste der zerkleinerten Küchenabfälle und Speisereste antrocknen und verkrusten.
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, umfassend den Schritt des Beschickens eines Trichters 2 zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, welcher an einem Trichterboden 22 mit einem Mahlwerk 3 zum Zerkleinern, bevorzugt Homogenisieren, der Küchenabfälle und/oder Speisereste versehen und von dem Mahlwerk 3 über eine Produktleitung 7 mit einer Pumpe 5 zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste verbunden ist, mit zu zerkleinernden Küchenabfällen und/oder Speiseresten, und den Schritt des Abpumpens der durch das Mahlwerk 3 zerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels der Pumpe 5, wobei ferromagnetische Stoffe durch ein Aufbringen einer magnetischen Kraft zumindest in einem Bereich einer Trichterwand 20 des Trichters 2 aus den Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zumindest während des Vorzerkleinerns, aussortiert werden.
  • Die Vorrichtung 1 weist entsprechend bevorzugt eine Magnetvorrichtung auf, mittels welcher die magnetische Kraft in zumindest einem Bereich der Trichterwand 20 des Trichters 2 aufgebracht werden kann. Die Magnetvorrichtung kann beispielsweise in Form eines Elektromagneten oder eines Permanentmagneten vorgesehen sein.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Trichter
    20
    Trichterwand
    22
    Trichterboden
    3
    Mahlwerk
    30
    Rotor
    32
    Antrieb
    34
    Mitnehmer
    36
    Messerkranz
    37
    Unterseite
    38
    Steg
    300
    Drehachse
    4
    Vorzerkleinerungseinheit
    46
    Vorzerkleinerungsmesser
    400
    Drehachse
    5
    Pumpe
    6
    Tank
    7
    Produktleitung
    8
    Steuerung
    80
    Bedieneinheit
    81
    Sensor
    82
    Sensor
    83
    Sensor
    84
    Sensor
    9
    Magnet
    10
    Deckel
    11
    Horizontale
    12
    Erdbeschleunigungsrichtung
    13
    Mahlstrom
    14
    Düse
    15
    Transportleitung
    16
    Wassereinlass
    α
    Neigungswinkel
    β
    Winkel

Claims (15)

  1. Verfahren zum Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, umfassend den Schritt des Beschickens eines Trichters (2) zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, welcher an einem Trichterboden (22) mit einem Mahlwerk (3) zum Zerkleinern, bevorzugt Homogenisieren, der Küchenabfälle und/oder Speisereste versehen und von dem Mahlwerk (3) über eine Produktleitung (7) mit einer Pumpe (5) zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste verbunden ist, mit zu zerkleinernden Küchenabfällen und/oder Speiseresten, und
    den Schritt des Abpumpens der durch das Mahlwerk (3) zerkleinerten Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels der Pumpe (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vor dem Schritt des Abpumpens in dem Trichter (2) ein Vorzerkleinern der in dem Trichter (2) befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste mittels einer in den Trichter (2) ragenden Vorzerkleinerungseinheit (4) durchgeführt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorzerkleinern durch die Vorzerkleinerungseinheit (4) ein im Trichter (2) zirkulierender Mahlstrom (13) erzeugt wird, wobei die Vorzerkleinerungseinheit (4) bevorzugt durch eine Drehbewegung um eine Drehachse (400) der Vorzerkleinerungseinheit (4) den zirkulierenden Mahlstrom (13) im Trichter (2) erzeugt.
  3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Vorzerkleinerns eine vorgegebene Menge an Prozesswasser in den Trichter (2) und/oder in die Produktleitung (7) eingeleitet wird, bevorzugt über eine im Trichter (2) und/oder in der Produktleitung (7) angeordnete Düse (14) und/oder einen Wassereinlass (16).
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vorzerkleinerns ein Separieren von nichtorganischen Stoffen erfolgt, bevorzugt durch Verfangen und/oder Aufwickeln der nichtorganischen Stoffe an zumindest einem Vorsprung, bevorzugt einem Vorzerkleinerungsmesser (46), besonders bevorzugt einem zumindest teilweise stumpfkantiges Vorzerkleinerungsmesser (46), der Vorzerkleinerungseinheit (4).
  5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferromagnetische Stoffe durch ein Aufbringen einer magnetischen Kraft zumindest in einem Bereich einer Trichterwand (20) des Trichters (2) aus den Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zumindest während des Vorzerkleinerns, aussortiert werden.
  6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Schlussphase des Abpumpens der Trichter (2) und/oder ein den Trichter (2) während des Betriebs bedeckender Deckel (10) mittels eingespritzten Prozesswassers vorgereinigt wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorzerkleinerungseinheit (4) und/oder das Mahlwerk (3) mit einer Drehzahl von 700 bis 2800 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt mit einer Drehzahl von 1400 Umdrehungen pro Minute rotieren, wobei die Vorzerkleinerungseinheit (4) und das Mahlwerk (3) bevorzugt synchron rotieren.
  8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Vorzerkleinerungseinheit (4) und/oder des Mahlwerks (3) variiert wird und/oder die Drehung der Vorzerkleinerungseinheit (4) und/oder des Mahlwerks (3) unterbrochen wird und/oder der Drehsinn der Vorzerkleinerungseinheit (4) und/oder des Mahlwerks (3) umgekehrt wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest teilweise automatisiert ist, wobei bevorzugt zumindest der Beginn des Vorzerkleinerns und/oder das Beenden des Abpumpens automatisch erfolgen, wobei bevorzugt ein Sensorsignal den Beginn des Vorzerkleinern und/oder den Beginn und/oder die Beendigung des Abpumpens auslöst.
  10. Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Zerkleinern von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, bevorzugt zum Homogenisieren von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, umfassend einen Trichter (2) zum Aufnehmen von Küchenabfällen und/oder Speiseresten, ein an einem Trichterboden (22) des Trichters (2) angeordnetes Mahlwerk (3) zum Zerkleinern, bevorzugt Homogenisieren, der Küchenabfälle und/oder Speisereste und eine über eine Produktleitung (7) mit dem Mahlwerk (3) verbundene Pumpe (5) zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste, wobei in dem Trichter (2) eine sich von dem Trichterboden (22) in das Innere des Trichters (2) erstreckende Vorzerkleinerungseinheit (4) zum Vorzerkleinern der in dem Trichter (2) befindlichen Küchenabfälle und/oder Speisereste angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Steuerung (8) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, ein Vorzerkleinern mittels der Vorzerkleinerungseinheit (4) und anschließend ein Einschalten der Pumpe (5) zum Abpumpen zerkleinerter Küchenabfälle und/oder Speisereste zu steuern.
  11. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (81, 82, 83) zum Erfassen eines Füllstands in dem Trichter (2) und/oder in der Produktleitung vorgesehen ist, wobei die Steuerung (8) dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal des Sensors zu empfangen.
  12. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sensoren (81, 82) vorgesehen sind, wobei ein erster Sensor (81) zum Erfassen eines Leerstandes des Trichters (2) vorgesehen ist und ein zweiter Sensor (82) zum Erfassen eines vorgegebenen Füllstands, bevorzugt eines Betriebsbeginn-Füllstands, vorgesehen ist, wobei die Steuerung (8) dazu eingerichtet ist, Sensorsignale des ersten und zweiten Sensors (81, 82) zu empfangen.
  13. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Sensor (83) zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands in der Produktleitung vorgesehen ist, wobei die Steuerung (8) dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal des weiteren Sensors (83) zu empfangen.
  14. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment und/oder einen Drehwiderstand eines das Mahlwerk (3) und/oder die Vorzerkleinerungseinheit (4) antreibenden Antriebs (23), bevorzugt eines Elektromotors, zu erfassen, wobei die Steuerung (8) bevorzugt ferner dazu eingerichtet ist, bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts einer zeitlichen Änderung des Drehmoments und/oder des Drehwiderstands des Antriebs (32) die Pumpe (5) einzuschalten.
  15. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (30) des Mahlwerks (3) an seiner Unterseite (37) zumindest ein Pumpelement, bevorzugt in Form eines Steges (38), zum Einbringen eines Bewegungsimpulses auf eine unterhalb des Mahlwerks (3) befindliche Masse in Richtung der Pumpe (5) aufweist.
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