DE102008000945A1

DE102008000945A1 - Verfahren zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen

Info

Publication number: DE102008000945A1
Application number: DE200810000945
Authority: DE
Inventors: Markus Kratzer; Matthias Franke
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-08
Also published as: WO2009121195A8; WO2009121195A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen wie Holz, Stroh, Torf oder dergleichen, die auch als nachwachsende Rohstoffe bezeichnet werden. Um gut verpresste Produkte herzustellen, werden faserhaltige Rohstoffe mit Wasser, Dampf und ggf. weiteren Zusätzen unter Erwärmung der Roh- und Zusatzstoffe gemischt, wobei das Gemisch vor einem Verpressen über längere Zeit auf hoher Temperatur in einem Zwischenbehälter (4) gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen wie Holz, Stroh, Torf, Mischfutter oder dergleichen, die auch als nachwachsende Rohstoffe bezeichnet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens.
Würfelpressen oder Futterwürfelpressen bzw. Pelletpressen sind seit vielen Jahren in der praktischen Anwendung in der Futter- und Lebensmittelindustrie oder auch im Nonfoodbereich. Verpresst werden körnige, pulverförmige und/oder pastöse Materialien mit unterschiedlichsten Feuchtegehalten und Zusammensetzungen.
Sie weisen Pressformen und Abstreifer auf, um Würfel bzw. Pellets in gewünschter Grösse herzustellen. Eine solche Würfelpresse ist z. B. in der EP-A-371519 offenbart. Das zu verpressende Material gelangt aus einem Einfülltrichter in einen Förder- und Dosierapparat und von dort in einen Mischer. Beide Apparate sind an der Oberseite des Gehäuses der eigentlichen Presse angeordnet, wobei der Ausgang des Mischers in einen abgeknickten Einfüllkasten (und in einen Formdeckel) fördert, der darunter angeordnet aber nicht starr mit dem Mischer verbunden ist. Vom Formdeckel aus gelangt das Material in die Pressform.
Eine Pressform ist mit einem rotierenden Pressformhalter fest verbunden. Fest angeordnet ist ebenfalls ein Rollenträger mit einem daran befestigten Rollensteg. Zwei Rollen sind mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit verstellbar angeordnet, so dass verschiedene Spalte und Pressdrücke an der Formmatrize einstellbar sind.
Eine weitere Pelletierpresse zeigt die EP-B-489046 , bei der die Form und mindestens eine Pressrolle mit veränderlicher Geschwindigkeit und in Abhängigkeit von der Spalthöhe antreibbar sind.
Bekannt sind verschiedene Lösungen um die Formen in einer Würfelpresse zu befestigen. Die eingangs genannte feste Anordnung, die eine einfache Verschraubung der Form beinhaltet, ist zwar kostengünstig bedingt aber einen zeitaufwendigen Formwechsel. Bekannt sind aber auch Lösungen für einen schnellen Wechsel z. B. nach US P 4979887 , bei denen z. B. die einzelnen Klemmsegmente durch Kurzhub-Hydraulikzylinder am Umfang eines Schleissringes betätigt werden. Zum Formwechsel werden die Hydraulikzylinder an eine externe Hydraulikpumpe angeschlossen.
Nach der DE-OS 2108326 ist es auch bekannt, zwecks besserer Montage die Klemmsegmente mittels Federelementen in der die Matrize klemmenden Stellung zu halten, wobei Stellmittel vorgesehen sind, die Klemmsegmente entgegen der Federwirkung zu lösen. Durch Überwindung der Federspannkräfte soll die Matrize einfach von der Säule belöst oder wieder befestigt werden können. Als Stellmittel werden hydraulische Winden verwendet. Eine ähnliche Lösung zeigt die DE-OS 2756647 , bei der zur Befestigung der Matrize ein konischer Ring zur Anwendung kommt.
Mischaggregate sind zum Beispiel aus den EP-B-231764 und EP-B-610789 bekannt. Einem derartigen Mischer ist eine Dosiereinrichtung vorgeschaltet und aus dem Mischer wiederum wird eine Pressform oder ein Expander gespeist. Das Mischaggregat ist mit einem Heizmantel versehen und enthält eine rotierende Welle, die mit Misch- und Förderelementen bestückt ist.
Derartige Aggregate sind dabei entweder auf den Einsatz in Press- oder Expanderanlagen zugeschnitten oder nur solitär verwendbar, da der Anpassungsaufwand hoch ist.
Press- oder Expanderanlagen werden vorrangig zur Herstellung von Lebens- oder Futtermitteln eingesetzt, bekannt ist aber auch die Herstellung von Pellets aus Holz oder Abfällen der Getreidevermahlung, zum Beispiel aus Weizenkleie. In der DE-A-10205105 ist ein Verfahren zur Herstellung von Pellets aus Holz offenbart, bei dem Holzgut mit einer voreingestellten Feuchte in einer Pelletierpresse verpresst wird, wobei das Gut mit höherer Feuchte unter Wärmeentwicklung vorpelletiert wird und anschliessend Feuchte abgeführt wird. Aus der DE-A-10010414 ist es bekannt, Holzfasern o. dgl. mit bis zu 50 Gew.-% eines wärmehärtbaren Harzes zu mischen und die Mischung zu extrudieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen zu entwickeln, welches zum Beispiel die Herstellung von Pellets aus Holz, Stroh, Torf oder Papier, Kunststoffgemische, oder jegliche Art von nachwachsenden Rohstoffen die zur Energiegewinnung pelletiert werden können) ermöglicht. Das Verfahren soll aber auch zur Herstellung von Mischfutter u. a. Futtermitteln geeignet sein. Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine längere Verweilzeit (Langzeitkonditionierung) bei hoher Temperatur nach dem einmischen von Wasser, Dampf und ggf. weiteren Zusätzen (zum Beispiel Fett oder Lignin). Das Verweilen ist dem Verpressen vorgelagert. Die Konditionierungstemperatur beträgt bis zu 200°C und die Konditionierung kann drucklos oder unter Druck ausgeführt werden.
Unter Langzeitkonditionierung ist als eine oberhalb der normalen Mischzeit von ca. 15–20 Sekunden (je Mischer, ggf. auch zwei nacheinander geschaltete Mischer) liegende Prozess-, bzw. Verweilzeit zu verstehen. Hinzu kommt eine zusätzliche Verweilzeit in einem Pufferdepot. Die gesamte Verweilzeit ist bevorzugt grösser eine Minute.
Bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen offenbart. Diese betreffen definierte Temperatur- und/oder Feuchtebereiche sowie eine definierte Produktübergabe vom Verweiler//Zwischenbehälter in eine Presse. Letzteres ermöglicht eine Vergleichmässigung des Produktflusses und Leistungssteigerungen von ca. 30–40%.
Der Erfindung liegt als weitere Aufgabe die Schaffung einer Einrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis zugrunde. Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Die Einrichtung weist einen, einem Mischer nachgeordneten Zwischenbehälter auf, in dem das gemischte Vorprodukt längere Zeit bei hoher Temperatur verweilt, so dass eingemischte Zusätze in ausreichender Weise in den Rohstoff eindringen können um ein gutes Verpressen zu gewährleisten.
Zudem kann durch den Zwischenbehälter und eine Dosiereinrichtung ein pulsierender Produkteintrag in eine Presse oder einen Expander vermieden werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Pelletieranlage in einer Prinzipdarstellung.
Eine Pressenanlage beinhaltet einen Mischer 2 und einen Verweiler 3 (Langzeitkonditionierer), die übereinander angeordnet sind. Der Mischer 2 und die Verweiler 3 weisen jeweils gleichartige Stirnplatten auf.
Die Produktführung vom Mischer 2 in den Verweiler 3 erfolgt über die entsprechenden Produktzuführöffnung 7. Über die Produktabführöffnung 8 des Verweilers 3 erfolgt die Übergabe des Produkts in den Zwischenbehälter 4 und von diesem über eine Doppelschnecke 9 und eine nachgelagerte Dosiereinrichtung 5 in eine Würfelpresse 1.
Aus dem Zwischenbehälter 4 wird mittels der Doppelschnecke 9, deren Schneckengänge mechanisch um 180° zueinander versetzt gekoppelt sind, die Presse pulsationsminimiert mit dem zu verpressenden Produkt gespeist.
Der weiteren Vergleichmässigung des Produktflusses dient die Dosiereinrichtung 5, die in einem Kanal 6 angeordnet ist. Die Dosiereinrichtung 5 weist einen, um eine Lagerstelle 51 schwenkbaren Dosierschieber 52 und ein walzenförmig gebogenes Walmblech 53 auf. Das Walmblech 53 ist mittels eines frequenzgesteuerten Antriebes drehbar. Während mit dem Dosierschieber 52 eine Grobdosierung des Produktes erfolgt, dient das Walmblech 53 auch der Feindosierung. Der Dosierschieber 52 wird mittels eines Hubzylinders 54 (z. B. elektrisch oder pneumatisch betätigt) bewegt. Der Kanal 6 ist so gestaltet, dass er vollständig durch den Dosierschieber 52 und das Walmblech 53 verschliessbar ist.
Somit wird das Produkt beim Zuführen immer bewegt und es erfolgt zugleich eine Feindosierung.
Der Mischer 2 weist einen schnelllaufenden Rotor zur intensiven Produktdurchmischung mit Dampf, Gasen und/oder Flüssigkeiten auf. Der Verweiler 3 ist hingegen mit einem langsam laufenden Rotor versehen. Im Verweiler 3 wird das erhitzte, gemischte Produkt bereits über eine vorbestimmte Zeit auf einer definierten Temperatur gehalten.
Im Mischer (2) wird das Gemisch mittels Dampf oder anderer Energieträger bis auf max. 100°C erhitzt. Ferner werden im Mischer 2 Wasser zum Erreichen des optimalen Pelletierwassergehaltes sowie andere Additive zur Pelletierprozessoptimierung beigegeben.
Dem Verweiler 3 ist ein Zwischenbehälter 4 (Pufferdepot) nachgeordnet.
Nachdem das Produkt im Mischer 2 auf Temperatur und den optimalen Wassergehalt gebracht wurde verweilt das Produkt über eine definierte Verweilzeit im Verweiler 3, wobei die Konditioniertemperatur über die zuvor definierte Verweilzeit gehalten wird. Dies wird über eine Isolation bzw. externe Heizmatten am Verweiler 3 erzielt. Dabei gilt First In-First Out.
Der Zwischenbehälter 4 verlängert die Verweilzeit und wirkt einem pulsierenden Speisen der Presse entgegen bzw. kompensiert dieses.
Die Wandungen des Zwischenbehälters 4 sind isoliert bzw. mit externen Heizmatten bestückt.
Mischer 3 und Verweiler 4 weisen dicht verschliessbare Öffnungen im jeweiligen Mantel auf. Mäntel und Übergabeöffnungen sowie die Stirnplatten 5, 6 können bei Bedarf vollständig mit Heizmatten und Isolationsmitteln belegt werden. Bevorzugt sind die Innenflächen der Mäntel, einschliesslich der Produktübergabeöffnungen (7 und 8) vollkommen glatt.
Mischer 2 und Verweiler 3 enthalten Rotoren mit Arbeitselementen. Diese sind im Verweiler 3 schneckenförmig (Vollschnecke) und im Mischer 2 paddelförmig ausgebildet.
Sämtliche Bauteile sind bevorzugt kompatibel und kombinierbar.
Der Verweiler 3 weist gegenüber dem Mischer 2 geringere Drehzahlen des Rotors auf, so dass für einen kontinuierlichen Betrieb das Fassungsvermögen der Einzelaggregate abzustimmen ist.
Die Pellets werden nach verlassen der Würfelpresse 1 in einem Kühler gekühlt und anschliessend in üblicher Weise weiteren Stationen zugeführt.
Vorteile einer solchen Langzeitkonditionierung sind:

– ruhiger, optimierter Pelletierprozess
– höherer Durchsatz
– weniger Energieaufwand pro Tonne Pellets
– höhere Standzeiten der Maschinen-, und Schleissteile
– bessere Pelletierbarkeit, von schlecht pelletierbarem Produkten

1: Würfelpresse
2: Mischer
3: Verweiler
4: Zwischenbehälter
5: Dosiereinrichtung
6: Kanal
7: Produktzuführöffnung
8: Produktabführöffnung
9: Doppelschnecke
51: Lagerstelle
52: Dosierschieber
53: Walmblech
54: Hubzylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 371519 A [0004]
- EP 489046 B [0006]
- US 4979887 P [0007]
- DE 2108326 [0008]
- DE 2756647 A [0008]
- EP 231764 B [0009]
- EP 610789 B [0009]
- DE 10205105 A [0011]
- DE 10010414 A [0011]

Claims

Verfahren zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen wie Mischfutter, Holz, Stroh, Torf oder dergleichen in einer Press- oder Expanderanlage durch Mischen faserhaltiger Rohstoffe mit Wasser, Dampf und ggf. weiteren Zusätzen unter Erwärmung der Roh- und Zusatzstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch vor einem Verpressen über längere Zeit auf hoher Temperatur und definierter Feuchte gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in einem Zwischenbehälter (4) gehalten und aus diesem gleichmässig dosiert in eine Presse o. dgl. ausgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch bevorzugt bei einer Temperatur von bis zu 200°C gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch bevorzugt bei einer Temperatur von bis zu 150°C gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Rohstoffen zusätzlich Fett und/oder Lignin beigemischt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung drucklos oder bei Überdruck erfolgt.
Einrichtung zur Herstellung von gepressten Produkten aus faserhaltigen Rohstoffen wie Holz, Stroh, Torf oder dergleichen in einer Press- oder Expanderanlage unter Ausführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem, auf einen Mischer (2) folgenden Verweiler (2) ein Zwischenbehälter (4) nachgeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zwischenbehälter (4) eine Dosiereinrichtung (5) nachgeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbehälter (4) einer Würfelpresse (1) oder einem Expander vorgelagert ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zwischenbehälter (4) eine Doppelschnecke (9) nachgeordnet ist, deren Schneckengänge mechanisch um 180° zueinander versetzt gekoppelt sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Zwischenbehälter (4) thermisch isoliert ist.