FI56925C - Foerfarande foer att foerhindra agglomereringen av lignosulfonathaltigt bindemedel foer granulering av foderblandningar - Google Patents

Description

RSSf^l [B] (11)KUULUTUSjULKAISU rf-Q^r l J K ' UTLÄGGN INGSSKRIFT 3034 0 c (45) PTtr-r.tti sy-I-nr.·. tty iZ )5 1939 Patent aeddelat V v (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* A 23 K 1/20 SUOMI — FINLAND (21) '’«•"«Ih.k.imJ»-Pit.«it*f»5knlnj 790288 (22) Htkemlspilvl —Anteknlnpdtg 29.01.79 (23) Alkuplivl — GlltlfhMsdaf 29.01.79 (41) Tullut julklMkd — Bllvlt offentllj

Patentti· ja rekisterihän itua .... ... . . ,. , _ ' . (44) Nihtivlkilpanon ja kuul.|ulkaltun pvm. —

Patent· och registarstyralsan An*öktn utiigd och uti.<krift«n publkend 31.01.80 (32)(33)(31) Pyydetty «tuolkaua —Begird prloritet (71) G.A. Serlachius Oy, Mänttä, FI; PL H 36, 33101 Tampere 10,

Suomi-Finland(FI) (72) Th. Ashorn, Tampere, Suomi-Finland(FI) (7^) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5*0 Menetelmä lignosulfonaattipitoisen rehuseosten rakeistamiseksi käytettävän sideaineen paakkuuntumisen estämiseksi - Förfarande för att förhindra agglomereringen av lignosulfonathaltigt binde-medel för granulering av foderblandningar Tämä keksintö koskee menetelmää lignosulfonaattipitoisen rehuseosten rakeistamiseksi käytettävän sideaineen paakkuuntumisen estämiseksi .

Viime vuosina on paljon yritetty yhdistää eri tyyppisiä rehu-aineksia rakeiksi ja muiksi keinotekoisesti kootuiksi rehuvalmisteiksi mahdollisimman maittavien ja käsittelyltään helppojen tuot teiden valmistamiseksi. Suuremmassa mittakaavassa on sideaineina käytetty erilaisia savia ja kuivattua sulfiittijätelientä, vrt. US-pa-tenttia 3 035 920. On ehdotettu myös monimutkaisempia sideainekoos-tumuksia, vrt. FI-patentteja 40 509 ja 51 035.

Nykyisin käytössä olevat sulfiittijäteliemiperustäiset tai lig-nosulfonaattipitoiset sideaineet ovat hygroskooppisia aineita joilla on selvä taipumus paakkuuntua, mikä aiheuttaa vakavia ongelmia sekä tuottajille että kuluttajille. Koska paakkuuntumisen aste on .suoraan verrannollinen kosteuspitoisuuteen ja kasvaa lämpötilan ja paineen myötä, ovat tuottajat pakotetut - valmistamaan tuotteita, joiden kosteuspitoisuus on erittäin alhainen ja jotka sen johdosta ovat tilaa vieviä ja kalliita kuljettaa, 56925 - käyttämään erittäin tehokasta ja kallista jäähdytystä ennen kuivatun aineen varastoimista säiliöihin, ja - välttämään suurien ja sen johdosta taloudellisten varastosäiliöiden käyttämistä paineen rajoittamiseksi.

Eräs kuluttajien kannalta sulfiittijäteliemivalmisteisiin liittyvä epäkohta, joka rajoittaa niiden käyttöä rehujen sideaineina, on että nämä aineet eivät ainoastaan paakkuunnu vaan myös nesteytyvät tahmeiksi siirappimaisiksi tuotteiksi kosketuksessa ilmakehän kanssa. Näitä tuotteita on näin ollen pakattava, varastoitava ja kuljetettava tiiviissä säkeissä. Koska säkkien käsittely on hankala ja pakkaus-aineiden hävittäminen aiheuttaa lisäkustannuksia, ovat nykyaikaiset rehujen suurvalmistajat yhä enemmän luopumassa pussitettujen tuotteiden käytöstä.

Edellä selitettyjen epäkohtien johdosta on sulfiittijäteliemipe-rustaisten sideaineiden paakkuuntumisominaisuuksia pyritty vähentämään tai jopa eliminoimaan, toistaiseksi kuitenkin pääasiassa tuloksetta. Eräs tunnettu menetelmä käsittää sen, että sideaineeseen yhdistetään noin 5-15 paino-% kiinteitä savia (SE-patentti 320 568) tai pääasiassa vastaavia määriä mineraalityyppistä rehulisäainetta (DE-OS 2 749 108). Nämä lisäykset toimivat lignosulfonaatin laimennus-aineina vähentäen partikkeleiden tehokasta kosketuspintaa ja siten niiden paakkuuntumista. Epäkohtana SE-patentin 320 568 mukaisessa menetelmässä on kuitenkin, että savi vähentää sideaineen ravintoarvoa korvaamalla osan siitä inertillä aineella, kun taas sideaineen sekoittaminen etukäteen muiden rehukomponenttien kanssa rajoittaa rehu-koostumusten muuntelumahdollisuuksia. Toinen käytössä oleva, mutta myös teholtaan rajoitettu menetelmä käsittää kalkin lisäämisen sul-fiittijäteliemeen ennen tämän kuivaamista. Asiantuntijalle lienee selvää että tällainen lisäys on vaikea suorittaa koska se johtaa emäksisen kalsiumlignosulfonaatin muodostumiseen, joka haittaa jäljempänä seuraavaa kuivaamista. Toinen, ennen sulfiittijäteliemen kuivaamista suoritettavaan kalkkikäsittelyyn liittyvä epäkohta on, että lisätty aine reagoi sulfiittijäteliemessä olevien ravintorikkaiden hiilihydraattien kanssa hajottaen ne happamiksi tuotteiksi ja vähentäen täten sideaineen ravintoarvoa kalkkipitoisuuden kasvaessa ja hygroskooppisuuden vähetessä.

DE-patentissa 538 885 on puolestaan ehdotettu menetelmää vesipitoisella kloorivetyliuoksella hydrolysoimalla valmistetun puusokerin (glukoosin) käsittelemiseksi kuivana lisäämällä siihen joko kalsium- 3 56925 oksidia tai kalsiumkarbonaattia.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetulla rehukomponentilia voidaan edellämainitut lignosulfonaattisideaineen paakkuuntumiseen liittyvät epäkohdat poistaa, tai voidaan vaihtoehtoisesti oleellisesti parantaa paakkuuntumiselle erittäin alttiiden tuotteiden käsittelyominaisuuksia. Keksinnön mukainen menetelmä tunnetaan siitä, että puun sulfiittikeitosta saatuun, kuivattuun kalsium-, magnesium- tai natrium-perustaiseen jäteliemeen tai näiden seoksiin lisätään kaIsiumhydroksidi- ja/tai kalsiumoksidipitoista yhdistettä sellainen määrä, että sekoitteen 5 %:sen vesiliuoksen pH-arvoksi tulee yli 5 huoneen lämpötilassa mitattuna. Menettelemällä tällä tavalla varmistetaan siis riittävän alkaliset olosuhteet partikkeleiden välisillä pinnoilla, jotta keksinnön mukaisesti valmistetun sideaineen ainutlaatuiset ja arvokkaat ominaisuudet pääsisivät täysin esille.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä lisätään kuitenkin mieluimmin riittävä määrä emäksistä kalsiumyhdistettä pH:n saattamiseksi arvoon 6-9, 5 %:sessa vesiliuoksessa mittattuna ja lisätty määrä, CaO:na laskettuna, on edullisesti n. 1-3 paino-%, vaikka lisättävä määrä voi nousta huomattavasti suurempiinkin arvoihin, esimerkiksi noin 10 %:iin, mikäli pölytys suoritetaan käyttämällä karkeata kalsiumyhdistettä tai mikäli esiintyy emäksisyyden ja liukenevan kalsiumin häviöitä johtuen kalsiumkarbonaatin muodostumisesta, esimerkiksi pölytettäessä kuivaus-laitteen poistokaasujen läsnäollessa. Muita olosuhteita joissa tarvittava CaO-lisäys voi olla suurempi kuin edulliset 1-3 paino-%, esiintyy silloin, kun käsiteltävän kuivatun lignosulfonaattia sisältävän aineen pH on erittäin alhainen, esimerkisi alle pH 3. Vastaavasti voi myös tuotteen pH olla yli edulliset pH 6-9, esimerkiksi käsiteltäessä tietyntyyppisiä alempimolekylaarisia lignosulfonaatteja.

Keksinnön mukaisesti valmistettu sideaine-rehukomponentti säilyy vapaasti juoksevassa muodossa myös korkeissa suhteellisissa kosteuspitoisuuksissa ja se sisältää käytännöllisesti kaiken alkuperäisen aineen ravintoarvosta. Rehuseoksen rakeistamisen yhteydessä se muodostaa yhä kovemman ja joustavamman rakeen pH:n kasvamisen myötä.

Periaatteessa voidaan keksinnön tarkoituksia varten käyttää mitä tahansa massakeiton sulfiittijätelientä, edellyttäen vain että sen sisältämä määrä sidottua SC^ta keiton joka vaiheessa on noin 50 % tai vähemmän kokonaismäärästä SC^. Keksintö ei myöskään ole rajoittunut mihinkään erikoiseen keittotapaan tai puulaatuun. Samoin voidaan keksinnön tarkoituksia varten käyttää mitä tahansa kalsiumhydroksidi-tai kalsiumoksidipitoista yhdistettä, mutta alan asiantuntijalle on 4 5G926 ilmeistä että edullisinta on käyttää suhteellisen puhdasta kalsium-hydroksidia.

Vaikkakin kuivattu jäteliemi ja kalsiumyhdiste voidaan yhdistää monella eri tavalla, kuten sekoittamalla kuivana ja jauhamalla, on edullista lisätä kalsiumyhdiste pölynä sulfiittijäteliemen sumutuskui-vauksen yhteydessä ruuvisyöttämällä erittäin hienojakoista yhdistettä suoraan kuivatuskammioon tai pneumaattiseen kuljetussysteemiin, joka syöttää kuivattua sulfiittijätelientä kuivatuskammiosta keräyssyklo-neihin ja sieltä edelleen varastointisäiliöihin.

Keksinnön mukainen tuote eroaa nestemäisessä tilassa kalkilla käsitellyistä tuotteista siinä, että kuivakäsiteltyjen tuotteiden hygroskooppisuus on käytännöllisesti katsoen muuttumaton. Vaikkakaan ei varmuudella voida sanoa mistä kalsiumpitoisen yhdisteen edullinen vaikutus jauhemaiseen kuivattuun sulfiittijäteliemeen johtuu, oletetaan että kuivasekoitus tai pölytys johtaa suojapäällysteen muodostumiseen jäteliemipartikkeleiden ympärille. Kosteuspitoisuuden kasvaessa emäksinen kalsiumyhdiste muodostaa paikallisen suojaavan, liukenemattomasta kalsiumlignosulfonaatista ja kalsium-sokeri-kompleksista koostuvan, faasien välisen kalvon> joka vastustaa partikkeleiden agglome-roitumista. Rakeistamisen yhteydessä, ts. höyryn vaikutuksesta, suojakerros häviää ja tuote toimii normaalin tavoin sideaineena, samalla kun kohonnut pH nostaa lignosulfonaatin ja sokerin neutralointiastet-ta ja aikaansaa vastaavasti huomattavasti kovemman rakeen.

Ifivainnollartme , että muodostuu sitä joustavampi ja kovempi rae mitä korkeampi tuotteen pH on, on käytännön merkitystä siinä,että se sallii sideainepitoisuuden alentamisen rehussa. Tämä vaikutus voi olla seuraus sulfiittijäteliemikomponenttien todetusta pienentyneestä liukoisuudesta kalkkikonsentraation kasvaessa. Aikaisemmin käytetyillä matalaemäksisillä tuotteilla, joutuessaan kosketukseen höyryn kanssa rakeistamisen yhteydessä, on suurempi taipumus liueta kuin keksinnön mukaisesti valmistettavilla emäksisemmillä tuotteilla. Liuennut sideaine tunkeutuu kuitenkin rehurakeisiin eikä näin ollen enää ota osaa rakeiden sitornistapahtumaan.

Keksintömme perustuu siis siihen aikaisemmin tuntemattomaan tosiasiaan, että kuivan lignosulfonaattiaineksen paakkuuntumattomuut-ta, ja täten sen varastointi-, käsittely- ja kuljetusominaisuuksia voidaan oleellisesti parantaa käyttämällä pölyttämiseen emäksistä kalsiumyhdistettä, ja että mainittu pölytys mitä yllättävimmin, ei huononna, vaan parantaa jopa oleellisesti lignosulfonaatin sideomi-naisuuksia rehuaineen rakeistamisolosuhteissa.

5 56925

Keksintöä havainnollistetaan seuraavalla esimerkillä, jossa osoitetaan kuinka keksinnön mukaisten sideaineiden paakkuuntumista voidaan vähentää.

Esimerkki:

Niro-Atomizer-mallisen sumutuskuivauslaitteen pneumaattiseen kuljetusosaan, joka laite tuotti tunnissa 7,2 tonnia kuivattua kal-siumperustaista koivusulfiittijätelipeää tai vaihtoehtoisesti alkoholi-käymisen kautta kulkenutta kalsiumperustaista kuusisulfiittijätelipeää (rayonlaatua), jotka sisälsivät 6 % kosteutta ja joiden pH-arvot olivat noin 4,3, ruiskutettiin välittömästi kuivauskammion jälkeen riittävät määrä kalsiumhydroksidia (99 % läpisee 0,09 mesh'in seulan, 72 % CaO) molempien koe-erien CaO-pitoisuuksien nostamiseksi 0,75, 1,5, 2,25 ja 3,0 %:lla. Tällöin myös 5 %:sen liuoksen pH kasvaa arvosta yli 5 arvoon lähelle 9.

Molemmat edellämainitut raaka-aineet edustavat tätä nykyä paak-kuuntumistalpumukseltaan äärimmäistapauksia. Koivuperustäinen aine sisältää lähes 50 paino-% hiilihydraattiaineita eikä sitä voida normaalisti varastoida tai käyttää käsittelemättömässä muodossa. Tällä aineella on kuitenkin erinomainen ravintoarvo vaikkakaan sen sideaine-ominaisuudet eivät ole täysin tyydyttävät. pH-arvon kasvaessa yli 5 se kuitenkin muuttuu myös hyväksi sideaineeksi samalla kun sen ravintoarvo säilyy ennallaan.

Käytetty kuusiperustainen aine sisältää sitävastoin vain noin 25 paino-% hiilihydraattiaineita ja sitä voidaan varastoida pitempiä aikoja ilman sen kokoonpuristumista siiloissa.

Sammutetulla kalkilla suoritetun käsittelyn seurauksena koivu-perustaisen aineen paakkuuntumis- ja sideaineominaisuudet paranivat suhteessa CaO-pitoisuuteen lähestyen käsittelemättömän kuusiperustai-sen aineen ominaisuuksia, jolloin kuitenkin tuotteen pH-arvon on oltava noin 2 yksikköä vastaavan kuusiperustaisen tuotteen pH-arvoa suurempi paakkuuntumis- ja sideominaisuuksiltaan samanarvoisten tuotteiden saamiseksi. Kuusiperustaisen aineen ominaisuudet paranivat puolestaan siinä määrin, että aine muuttui käytännöllisesti katsoen paak-kuuntumattomaksi kaikissa käsittelyolosuhteissa. Tällä aineella on ehkä vähemmän tyydyttävä ravintoarvo, mutta käsiteltyjen tuotteiden suuremman emäksisyyden ansiosta rehussa käytettävää sideainemäärää voidaan vähentää ja sillä on myös se lisäetu, että se sallii huomattavasti suuremman melassipitoisuuden käyttämisen kuin käsittelemätön aine; melassihan on edullinen energialähde märehtijöiden rehuissa, 6 5 G 3 2 5 mutta sen annostusta rajoittaa sen taipumus muodostaa pehmeitä ja tahmeita rakeita.

Sideaineiden paakkuuntumisominaisuudet on esitetty graafisesti oheisessa kuviossa 1, joka esittää näytteen paakkuuntumista kosteuspitoisuuden ja pH:n (tai CaO-lisäyksen) funktiona. Näytteet pidettiin kaksi viikkoa eksikkaattorissa 23°C:ssa, 21 %:sen rikkihappoliuok-sen päällä, jolloin suhteellinen kosteus oli 89 %. Paakkuuntumista katsottiin esiintyvän kun näytteiden pintaan muodostui kova kuori. Kuviosta 1 nähdään että näytteiden kyky pidättää kosteutta kasvoi huomattavasti hydratun kalkin lisäyksen myötä.

Eräs tärkeä keksintöön liittyvä näkökohta on, että voidaan eliminoida lignosulfonaattijäteliemen pH-säätö nestemäisessä tilassa. Aikaisemmin tunnetuissa menetelmissä oli nimittäin pakko säätää jäteliemen pH-arvo ennen kuivatusta minimiarvoon 4,3. Nyt on todettu että tällainen jäteliemen pH-säätö vähentää sumutuskuivatun tuotteen tiheyttä. Niinpä koivusulfiittijäteliemelle (rayonlaatu) saatiin tiheydeksi 680 g/1 kuivattuna pH-arvossa 3,1, kun taas muuntyyppisille aineille, jotka lisäksi sisälsivät 1,2 % CaO:ta ja joiden pH oli 4,3, tiheydeksi saatiin vastaavasti vain 510 g/1. Kun molempia tuotteita pölytettiin kalsiumhydroksidilla niiden CaO-pitoisuuksien nostamiseksi 4,2, vastaavasti 3,0 %:lla (pH-arvoon 9,1, vastaavasti 8,8) tiheys kasvoi molemmissa tapauksissa 60 g/1:11a. Mitään merkittävää paakkuuntumista ei voitu havaita kummassakaan tapauksessa.

Rakeistamistarkoituksessa rehuainekset sekoitetaan tasaisesti, jolloin sideainetta voidaan lisätä rehuun noin 3/4-12 % kuivapainosta. Mieluimmin sideaine kuitenkin yhdistetään rehuseokseen määrinä, jotka vaihtelevat 1 1/2-6 % kuivapainosta.

Varsinainen rakeistaminen voidaan suorittaa missä tahansa tavallisessa rakeistamislaitteessa tai muita puristusmenetelmiä käyttäen, kuularummuissa, rouheseuloissa jne.

Keksintö ei ole sovellettavissa ainoastaan rehuseosten laajaan valikoimaan, vaan sitä voidaan menestyksellisesti käyttää heinä-, ruoho-, ruohojauhe- ja alfalfarakeiden valmistukseen.