Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer
organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs sowie die entsprechende Vorrichtung
zur Implementierung des Verfahrens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Entsorgung der Proteinmehle und/oder der Tierschlachtungsabfälle,
die meistens aus Gerippen von zum Menschennahrung geschlachteten Tieren bestehen,
und die entsprechende Vorrichtung zur Implementierung des Verfahrens.
Nach einigen bekannten Behandlungsverfahren wird die organische Proteinmasse
tierischen Ursprungs aus Tierschlachtungsabfällen durch einen ersten Zerkleinerungsschritt
behandelt, um eine uniforme Masse zu erhalten.
Die zerkleinerte (vermahlene) Masse wird einem Fettauszugschritt unter
Verwendung von Druck und Temperatur unterworfen, z.B. im Autoklav oder mit geeigneten
Lösungsmitteln (Trocknungs-Auszugsverfahren). Alternativ kann die zerkleinerte und
getrocknete Masse bei hohen Drücken ausgepresst werden (Auspressensverfahren).
Mit dem Auspressensverfahren erhält man Endprodukte, die etwa 8 Gew.
% von Fetten, etwa 10 Gew. % von H2O und etwa 35 Gew. % von mit etwa
35 Gew. % von Mineralsalzen gemischten Proteinen enthalten.
Im Auspressensverfahren ist der erfolgte Auszug des in der organischen
Proteinmasse enthaltenden Fettes nur partiell. Zudem bedingt eine langzeitige Verwendung
von hohen Drückwerten im Auspressensschritt eine Abbauung des erhaltenen Fettmaterials,
das zu Nahrungszwecken nicht mehr verwendbar ist.
Das Verfahren zur Trocknung und zum Auszug mit geeigneten Lösungsmitteln
führt dagegen zu einem fast kompletten Auszug von Tierfett. Das erhaltene Fett besitzt
eine gute Qualität und kann deshalb zu gewerblichen Zwecken oder Nahrungszwecken
verwendet werden.
Zudem erhält man vom Trocknungs-Auszugsverfahren ein Produkt enthaltend
etwa 40 Gew. % von Proteinen, die mit etwa 30 Gew. % von Salzen gemischten sind,
wobei diese Salze in den Knochen der geschlachteten Tiere enthalten sind (Proteinmehl).
Bekanntenweise wurde Tierproteinmehl damals für Viehnahrung verwendet,
jedoch nach der Verbreitung der Kuhwahnsinnskrankheit kann es jetzt bei der Viehzucht
nicht mehr verwendet werden und muß deshalb vollständig entsorgt werden.
Eine der Methoden zur Entsorgung eines Produktes, das wie oben genannt
etwa 30–40 Gew. % von mit etwa 30–40 Gew. % von Mineralsalzen (und einer
schwankenden Menge von Fettmasse) gekneteten oder gemischten Proteinen enthält,
ist die Verbrennung im Ofen.
Diese Methode weist jedoch einige Nachteile auf.
Ein erster Nachteil besteht darin, daß das der Verbrennung unterworfene
Produkt hohe Temperaturen zur Verbrennung erfordert. Diese hohen Temperaturen können
mit einem hohen Energieaufwand erreicht werden.
Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß das der Verbrennung unterworfene
Produkt Reste von unverbrannten Verbindungen (Aschen) verlasst, die aus Mineralsalzen
in einer Menge von 30 bis 40 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktes,
bestehen.
Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Rückgewinnung von Energie
aus der Produktverbrennung gering ist, was die Entwicklung dieser Entsorgungsmethode
behindert.
Zudem sind die aus der Verbrennung erhaltenen Aschen als rückgewonnenes
Rohmaterial nicht mehr verwendbar, z.B. als Düngemittel.
Schließlich sollte es erwähnt werden, daß im Trocknungs-Auszugsverfahren
die hohen Temperaturen zum ersten Trocknungsschritt, und gegebenenfalls zum folgenden
Dampfauszug, zu einer Denaturierung der Proteinen im Tierabfallmaterial führen,
wobei sich Proteinpolymere, die eine vollständige Verbrennung der erhaltenen Produkten
auch bei Temperaturen über 1.000°C nicht ermöglichen, auch in Proteinmehlen
entwickeln. Arbeitet man bei diesen Temperaturen, ist deshalb die
Energiemenge zur Verbrennung der Proteinpolymere – wobei unter diesen Bedingungen
die Verbrennung niemals vollständig sein kann – mindestens identisch zu oder
hoher als die Energie, die aus der Verbrennung in Wärmekraftwerken oder aus Dampf
rückgewinnbar ist; das gesamte Verfahren ist deshalb wirtschaftlich nicht vorteilhaft,
weil es energetisch negativ ist.
Aus diesem Grund sind mehr als 400.000 Tonnen von Tierproteinmehlen
nur in Italien angehäuft.
Tierproteinmehle sind auch Substrate, die sehr günstig für Bakterienfermentation
und Pilzen- und Schimmelentwicklung sind; sie sind deshalb potentiell umweltschädlich
und pathogen für Menschen.
Es ist allgemein bekannt, daß die organische Proteinmasse tierischen
Ursprungs aus Tierschlachtung wesentlich zwei Fraktionen umfasst.
Eine erste Fraktion, die als „feuchte" Fraktion bezeichnet
wird, umfasst die Gerippen der geschlachteten Tiere, Innereien (Eingeweide), Knorpel,
Blut usw.
Eine zweite Fraktion, die als „trockene" Fraktion bezeichnet
wird, umfasst Tiermehle, insbesondere Proteinmehle Die Forschung auf dem Gebiet
der Entsorgung von Tierabfällen bemüht sich seit langem um ein Verfahren, das eine
vollständige Entsorgung der Tierschlachtungsabfälle und/oder der Tiermehle ermöglicht.
Einige bekannte Methoden erlauben eine Abscheidung der unterschiedlichen
Bestandteile (Fette, Proteine, Salze). Andere bekannten Methoden ermöglichen Endprodukte,
die nur zu einigen gewerblichen Zwecken verwendbar sind.
Das Dokument IT 01244401 betrifft ein Verfahren, bei dem eine organische
Proteinmasse tierischen Ursprungs in einer wässrigen Lösung mit proteolytischen
Enzymen hydrolysiert wird. Eine proteolytische Enzyme enthaltende wässrige Lösung
wird einer zuvor vermahlenen organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs zugegeben.
Dieser Schritt wird in einer Trichter unter Mischung durchgeführt. Dann wird die
zu erzeugende Masse in einen unter Vakuum arbeitenden Reaktor übertragen. Die Übertragung
erfolgt durch das Vakuum innerhalb des Reaktors. In diesem Reaktor erfolgt die Abscheidung
der die organische Proteinmasse bildenden Bestandteile. Die abgeschiedenen Bestandteile
sind: Fette, Proteine und ein Knochenrest mit einer kleinen Menge von Fetten und
Proteinen.
Das Dokument EP 1021958 A1
betrifft ein chemisches Hydrolyseverfahren, das in der Proteinbrühe, im Tierabfallmaterial
und im Abfallmaterial aus Tierorganen durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst die
simultane Durchführung von zwei Behandlungen: eine chemische Hydrolyse und eine
Wärmebehandlung unter Druck. Die chemische Hydrolysebehandlung unter Druck kann
durch Säuren oder Basen durchgeführt werden, z.B. unter Verwendung von Schwefelsäure
oder Chlorwasserstoff, Natriumkarbonat oder Kalk. Die Wärmebehandlung baut die Proteine
ab, sie kann bei 140°C, 3 Bar, pH > 11 durchgeführt werden und dauert mindestens
30 Minuten.
Daher ist es notwendig, eine Methode zur Behandlung und Entsorgung
einer organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs ohne die Nachteile der bekannten
Technik zu finden.
Nun hat man überraschenderweise ein industrielles Verfahren zur Behandlung
einer organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs gefunden, das eine Abscheidung
des Proteinbestandteiles und des Fettbestandteils von den in der organischen Proteinmasse
enthaltenden Mineralsalzen ermöglicht.
Vorteilhaftweise verlasst die Verbrennung des erhaltenen Proteinbestandteils
und/oder des erhaltenen Fettbestandteils Reste von unverbrannten Verbindungen (Aschen),
die aus Mineralsalzen in einer Menge unter 1 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht
des verbrannten Proteinbestandteiles, bestehen.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Behandlung einer organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs, deren Merkmale
im beigefügten Hauptanspruch beschrieben sind.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Implementierung des Verfahrens, deren Merkmale im beigefügten Hauptanspruch
beschrieben sind.
Vorteilhaftweise umfasst das Verfahren die Bearbeitung der organischen
Proteinmasse unter Verwendung von Temperatur, Druck und Hydrolyse in einer wässrigen
Lösung, die die Entwicklung von Makromolekülen (z.B. hochmolekularen
Proteinpolymeren) behindert, wobei ein verbrennbarer Proteinbestandteil (ohne Salze)
und ein verbrennbarer Fettbestandteil (ohne Salze) erzeugen werden, mit einem positiven
Energiegewinn am Ende des Entsorgungsverfahren in einem Brenner.
Nur beispielhaft umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden
Schritte:
a) Hydrolyse der organischen Proteinmasse zum Erhalten einer ersten Abscheidung
des Proteinbestandteils, des Fettbestandteils und des Salzbestandteils, die die
organische Proteinmasse bilden;
b) physikalische Abscheidung des Proteinbestandteils, des Fettbestandteils,
des Salzbestandteils und des Wasserbestandteils;
c) Behandlung des Proteinbestandteils umfassend eine Proteinmasse, Reste von
Fettmasse und Reste von Mineralsalzen;
d) Rückgewinnung der Proteinmasse;
e) Behandlung des Fettbestandteils umfassend eine Fettmasse, Reste von Proteinmasse
und Reste von Mineralsalzen;
f) Rückgewinnung der Fettmasse;
g) Behandlung des Salzbestandteils umfassend Reste von Proteinmasse und Reste
von Fettmasse;
h) Rückgewinnung der Mineralsalze;
i) Behandlung und Rückgewinnung der Wasserphase umfassend Reste von Proteinmasse,
Reste von Fettmasse und Reste von Mineralsalzen;
j) Verbrennung der Emulsion, die aus einem Gemisch von in d) und f) rückgewonnener
Proteinmasse und/oder Fettmasse.
Nun wird das erfindungsgemäße Verfahren ausführlich nur beispielhaft
mit Bezug auf den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in den:
1 ist eine schematische Darstellung
zum Erhalten des Proteinbestandteils, des Fettbestandteils, des Salzbestandteils
und des Wasserbestandteils;
2 ist eine schematische Darstellung
zur Behandlung des Proteinbestandteils;
3 ist eine schematische Darstellung
zur Behandlung des Fettbestandteils;
4 ist eine schematische Darstellung
zur Behandlung des Salzbestandteils.
Mit Bezug auf 1 werden die folgenden
Teile der Vorrichtung aufgelistet:
– Mittel zur Aufnahme einer sauren wässrigen Lösung 10;
– Prozesswasser 11;
– Pumpmittel 12, 13, 14, 15,
16, 17, 18 und 19;
– Wärmeaustauschmittel 20, 21, 22,
23, 24;
– Behälter 25, 26 e 27;
– Mischmittel 28, 29 und 30;
– Vermahlungs-/Zerkleinerungsmittel 31 und 32;
– Mittel zum Verdauen der organischen Proteinmasse 33 und
34 (Schmelz-/Spaltungssystem);
– Abscheidungsmittel 35;
– Mittel zur Aufnahme des Proteinbestandteils 36;
– Mittel zur Aufnahme des Fettbestandteils 37;
– Mittel zur Aufnahme des Salzbestandteils 38;
– Mittel zur Aufnahme des Wasserbestandteils 39.
Bevorzugt werden die Tierschlachtungsabfälle „feuchte Fraktion"
einem Ersten Zerkleinerungs- oder Vermahlungsschritt unter Verwendung der Vermahlungsmittel
31 unterworfen, wobei man eine Knochenzerkleinerung und eine Fleischvermahlung
erhält. Von dem Mahlgerät 31 wird eine uniforme „feuchte" Versorgungsmasse
erhalten.
Von den Vermahlungsmittel 31 wird die erhaltene uniforme
Masse zu einer Verdünnungsvorrichtung 28 übertragen. Zum
Beispiel umfasst die Verdünnungsvorrichtung 28 einen Behälter
28a, eine wässrige Lösung und Rührelemente 28b.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Tierproteinmehle
8 zu einer Verdünnungsvorrichtung 28 übertragen.
Die Verdünnungsvorrichtung 28 ist mit Rührmitteln
28b und einer Dampfheizung 20 versehen. Dann wird eine geeignete
Menge von H2O zugegeben, das aus einem Tank 25 durch eine Pumpe
12 entnommen wird und im Wärmeaustauscher 20 erhitzt wird. Danach
wird die uniforme wässrige Masse, die auch Knochenfragmente enthält, gemischt, bis
ein homogenes Gemisch erhalten wird (Homogenisierungsschritt). Natürlich hängt das
H2O-Volumen, das für diesen Prozessschritt der vorliegenden Erfindung
notwendig ist, vom Anfangsschlachtungsprodukt ab, das auch nur eine „trockene"
Fraktion umfassen kann (Proteinmehl). Bei einer Behandlung des Proteinmehles
18 kann dieses natürlich direkt in die Verdünnungsvorrichtung
28 zugegeben werden, weil es keine Vermahlung erfordert.
Alternativ kann das Proteinmehl 8 in die Mischmittel
30 zugegeben werden.
Das so erhaltene homogene Gemisch wird von der Verdünnungsvorrichtung
28 durch eine Pumpe 17 entnommen und bei Prozessdruck in das Schmelz-Spaltungssystem
33 und 34 geschoben, in das eine geeignete Menge von H2O
durch eine Hochdruckpumpe 13 im Gegenstrom zugegeben wird. Die zugegebene
Wassermenge ist etwa 10 Vol. % bezogen auf die Menge des behandelten Gemisch. Die
zugegebene Wassermenge wird zweckmäßig zu einer Temperatur von 110 bis 160°C
erhitzt. In diesem Schmelz-Spaltungssystem 33 und 34 erfolgt die
Abscheidung von mindestens einem Proteinbestandteil, von mindestens einem Fettbestandteil
und von mindestens einem Salzbestandteil. Der Salzbestandteil besteht hauptsächlich
aus in Knochen vorliegenden Kalziumphosphaten, wobei diese Salze mehr oder weniger
homogen im Prozesswasser dispergiert sind.
Vorteilhaftweise führt die Erhitzung des Gemisch im Gegenstrom bei
hohem Druck zu keiner Entwicklung von unbrennbaren Proteinpolymeren und zu keiner
Veränderung der Qualität des erhältlichen Fettes aufgrund der hohen Geschwindigkeit,
mit der die Erhitzung erfolgt. Zudem kann das erhaltene Gemisch durch den Druck,
der einen Wert von 20 bis 30 Bar erreichen kann, in den Expander 30 hineingehen,
wo eine adiabatische Abkühlung mit entsprechender Reduktion der Massentemperatur
und Verdampfung des Wassers stattfindet, wobei das Wasser kann durch Kondensation
im Kondensator 22 teilweise rückgewonnen werden und in den Mischer
32 wieder zugegeben werden, worin auch das Gemisch ankommt.
Dieser letztere Feinmischer (Homogenisator) 32 bewirkt eine
sehr feine Fragmentierung der Bestandteile des behandelten Gemisches und deshalb
eine vollständige Homogenisierung des Gemisches, das dann mit einer Lösung enthaltend
ein saures Stoff behandelt wird.
Bevorzugt werden die sauren Stoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassend
organische und/oder anorganische Säuren wie z.B. Zitronensäure, Essigsäure, Oxalsäure
und Phosphorsäure. Vorteilhaftweise wird die saure Lösung erhitzt und hat einen
pH-Wert von 4 bis 6,5, bevorzugter von 5 bis 6.
Zum Beispiel wird die saure Lösung in einem Mischer 29 hergestellt,
von einer Pumpe 14 entnommen und in einem Wärmeaustauscher 23
erhitzt. Die Zugebung der warmen sauren wässrigen Lösung sollte den Proteinbestandteil,
den Fettbestandteil und den Salzbestandteil, die die organische Proteinmasse bilden,
in Wasser dispergiert und abgeschieden zu halten (Demulsifikation). Zudem führt
die Zugebung der sauren wässrigen Lösung zu einer Fragmentierung der Polymerenketten,
wobei die Entwicklung von unbrennbaren Proteinpolymeren verhindert wird.
Eine Pumpe entnimmt das demulsifierte (hydrolysierte) Gemisch aus
dem Mischer 32 und übertragt es zu einem Abscheider 35, vorzüglich
einem Dekanter-ähnlichen Zentrifugalabscheider, der die physikalische Abtrennung
der folgenden Bestandteile durchführen kann:
a) eines Proteinbestandteiles umfassend eine Proteinmasse, Reste von Fettmasse
und Reste von Mineralsalzen;
b) eines Fettbestandteiles umfassend eine Fettmasse, Reste von Proteinmasse
und Reste von Mineralsalzen;
c) eines Salzbestandteiles umfassend Mineralsalze wie z.B. Phosphatsalzen;
d) eines Wasserbestandteiles umfassend Reste von Proteinmasse, Reste von Fettmasse
und Reste von Mineralsalzen.
Bevorzugt umfasst die Proteinmasse Proteine und Wasser in einem Gewichtsverhältnis
von 1:10 bis 10:1, bevorzugter von 1:5 und 5:1.
Bevorzugt umfasst die Fettmasse Fette und Wasser in einem Gewichtsverhältnis
von 1:10 bis 10:1, bevorzugter von 1:5 und 5:1.
Bevorzugt umfassen die Mineralsalze Phosphatsalze in einer Mischung
mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1:5 bis 5:1, bevorzugter von 1:3 und
3:1.
Vorteilhaftweise sind die oben erwähnten Bestandteile a), b), c) und
d) für die folgenden Reinigungsbehandlungen bestimmt, die sich nach den Einzelbestandteilen
unterscheiden.
Vorteilhaftweise kann das oben beschriebene Verfahren zur Behandlung
eines Gemisches umfassend Tierschlachtungsabfälle und Tierproteinmehle in einem
beliebigen Verhältnis zueinander verwendet werden.
Mit Bezug auf 2 werden die folgenden
Teile der Vorrichtung aufgelistet:
– Wasser aus einer Versorgung 5;
– Wasser zu einem Speicherquelle 6;
– zu behandelnder Proteinbestandteil 36;
– Dampfquelle 9;
– Mittel zur Aufnahme einer Quelle einer sauren wässrigen Lösung
10;
– Prozesswasser 11;
– Wärmeaustauschmittel 40, 41 und 41;
– Pumpmittel 43, 44 und 45;
– Vakuumpumpmittel 46;
– Mischmittel 47;
– Gegenstromwaschvorrichtung 48;
– Abscheidungsmittel 49;
– Trocknungsmittel 50;
– Prozesswasser zur biologischen Reinigung 52;
– Proteinmasse 53;
– Reste von Mineralsalzen 54.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Behandlung des Proteinbestandteiles
36 in einem geeigneten Mischer 47, in den der Proteinbestandteil
aus dem Zentrifugalabscheider 35 zugegeben wird.
In den Mischer 47 wird auch eine Lösung umfassend ein von
dem Behälter 10 entnommenes saures Stoff eingeführt. Bevorzugt wird Zitronensäure
verwendet, um einen pH-Wert von 4 bis 6,5, bevorzugter von 5 bis 6 zu erreichen.
Die saure Lösung 10 wird durch einen Wärmeaustauscher
40 vorerhitzt.
Schneckenfördermittel 48a übertragen die so erhalten angesäuerte
homogene Paste zum Waschsystem mit einer geeigneten Menge von heißem Wasser im Gegenstrom
48. Das Waschen erfolgt in der Waschvorrichtung 48 durch das von
dem Tank 25 entnommene Wasser, das mit einem Wärmeaustauscher
41 erhitzt wird und im Waschsystem 48 durch die Pumpe
43 wiederzirkuliert wird. Während die Waschwässer nach einer gewissen Anzahl
von Wiederzirkulationen zur Reinigungsvorrichtung übertragen werden, wird der so
erhaltene Proteinbestandteil umfassend eine Proteinlösung in wässriger Phase durch
eine Pumpe 44 zu einem Abscheider 49 übertragen; es handelt sich
bevorzugt um einen Dekanter-ähnlichen Zentrifugalabscheider, der die gewaschene
Proteinmasse von den restlichen (in die Proteine eingeführten) Phosphatsalzen
45 und von den Abwässer 52 abscheiden kann. Die Abwässer
52 können nach biologischer Reinigung wiederverwendet werden.
Die Proteinmasse enthält Wasser in einer Gewichtsmenge von 20 bis
40%, bevorzugt in einer Menge von 25 bis 35%.
Die Mineralsalze enthalten Wasser in einer Gewichtsmenge von 15 bis
40%, bevorzugt in einer Menge von 20 bis 30%.
Die erhaltenen Phosphatsalze 54 werden durch Schneckenförderung
zusammen mit den Salzen aus dem ersten Zentrifugalabscheider 35 zu einem
Vakuumtrocknungssystem übertragen (3), wobei die vollständige
Trocknung der Mineralsalze erhalten wird, und vom Trockner 67 können sie
zum Speicherbehälter 69 übertragen werden (3).
Vorteilhaftweise können die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
Salze als Rohmaterial verkauft werden, weil sie chemisch rein und nicht abgebaut
(kalziniert) sind. Praktisch erfahren die erhaltenen Salze keine thermische Kalzination.
Bei den Behandlungsmethoden der bekannten Technik waren dagegen die
erhaltenen Mineralsalze, etwa 27 Gew. %, mit den Fetten und den Proteinen vermischt.
Wenn verbrannt, entwickelt ein solches Produkt Aschen, die in einer Deponie entsorgt
werden müssen.
Die Proteinphase wird in einen Vakuumtrockner 50 eingeführt,
um das enthaltene Wasser vollständig zu eliminieren.
Vorteilhaftweise wird die Proteinphase vom Trockner 50 zu
einer Vorrichtung zur Herstellung des Brennstoffs zugegeben, denn die von dem erfindungsgemäßen
Verfahren enthaltene Proteinmasse ist fast völlig ohne unbrennbare Produkte (praktisch
ohne Salze und Proteinpolymere). Das die Proteinmasse und/oder die Fettmasse umfassende
Brennstoff kann vorteilhaftweise in einem Brenner zur Stromerzeugung verwendet werden,
wobei man eine eigentliche Entsorgung der behandelten organischen. Proteinmasse
erreicht.
Mit Bezug auf 3 werden die folgenden
Teile der Vorrichtung aufgelistet:
– Wasser aus einer Versorgung 5;
– Wasser zu einem Speicherquelle 6;
– zu behandelnder Fettbestandteil 37;
– Dampfquelle 9;
– Mittel zur Aufnahme einer sauren wässrigen Lösung 10;
– Mischmittel 55, 58;
– Wärmeaustauschmittel 56, 59;
– Abstellmittel 57;
– Zentrifugalabscheidungsmittel 60;
– Pumpmittel 65 und 66;
– Mittel zur Herstellung einer brennbaren Emulsion 67.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Fettbestandteil
37 aus dem Zentrifugalabscheider 35 und aus dem Tank
26 durch die Pumpe 15 zum Mischer 55 übertragen. Vorzüglich
wird der Fettbestandteil im Wärmeaustauscher 56 vorerhitzt. In denselben
Mischer 55 kommt auch die vom Behälter 10 entnommene saure Lösung
10 an.
Das so erhaltene Gemisch besteht aus dem Fettbestandteil und der sauren
Lösung. Nachdem das Gemisch in einen Absteller 57 eingeführt worden ist,
wird es zu einem zweiten Mischer 58 gerichtet, in den etwa 10 Gew. % von
H2O aus dem Tank 5 mündet, und in einem Wärmeaustauscher erhitzt
59.
Die so bearbeitete Masse wird in einen Zentrifugalabscheider
60 hineingegossen, in dem die Fettmasse vom Wasser abgeschieden wird. Die
gewaschene Fettmasse wird im Tank 61 gesammelt und durch die Pumpe
62 zur Herstellung des Brennstoffs 67 gefordert. Daher erhält
man eine brennbare Emulsion umfassend die Fettmasse und die Proteinmasse in einem
Gewichtsverhältnis von 1:10 bis 10:1.
Vorteilhaftweise kann das erfindungsgemäß erhaltene Brennstoff in
einem sehr kostengünstigen Flüssigbrennstoffofen verbrannt werden.
Zudem kann die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene brennbare
Emulsion thermisch vorteilhaft zur Stromerzeugung verwendet werden, denn sie kann
entwickeln etwa 5.700 Kcal/Kg bei deren Verbrennung. Daher stellt das erfindungsgemäße
Verfahren ein eigentliches System zur Entsorgung von Tierabfällen und/oder Tiermehlen
dar.
Die Wasserphase aus dem Zentrifugalabscheider 60 und die
Abwasserphase, die im ersten Zentrifugalabscheider 35 erhalten wird, werden
schließlich in den Phasenabscheider 63 eingeführt, in dem eine Abscheidung
durch Dekantieren und Überlauf des vom Waschwasser mitgenommenen Fettes erfolgt.
Während das Wasser in die Reinigungsvorrichtung 52 eingeführt
wird, wird das Überlauffettmaterial in den Sammeltank
64 wiedereingeführt.
Mit Bezug auf 4 werden die folgenden
Teile aufgelistet:
– Wasser aus einer Versorgung 5;
– Wasser zu einem Speicherquelle 6;
– zu behandelnder Salzbestandteil 38;
– Reste von Mineralsalzen 54;
– Dampfquelle 9;
– Trocknungssystem 68;
– Mittel zur Herstellung einer brennbaren Emulsion 69;
– Wärmeaustauschmittel 70;
– Pumpmittel 71;
– Aufnahmemittel 72.
Der zu behandelnde Salzbestandteil 38, bevorzugt zusammen
mit den Resten von Mineralsalzen 54, wird ins Trocknungssystem
68 eingeführt. Vorzüglich erfolgt die Trocknung unter Vakuum.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung
des Verfahrens zur Entsorgung der organischen Proteinmasse zur Stromerzeugung.
Sämtliche Vorrichtungen, die zur Implementierung des erfindungsgemäßen
Verfahren notwendig sind, werden üblicherweise verwendet und sind dem Fachmann bekannt,
so daß sie im folgenden ausführlich nicht beschrieben werden sollen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Vorrichtung
zur Verwendung des Verfahrens, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben
und angesprochen wird.
Die Vorrichtung zur Behandlung einer organischen Proteinmasse tierischen
Ursprungs ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfasst:
– Mischmittel 30 zum Mischen der organischen Proteinmasse;
– Mahlmittel 32 zum Vermahlen des organischen Proteinmasse, um
eine Hydrolyse der organischen Proteinmasse zu erhalten;
– Abscheidungsmittel 35 zum Abscheiden der die organische Proteinmasse
bildenden Bestandteile;
– eine Vielzahl von Behältern 36, 37, 38,
39, wobei jeder einen entsprechenden die organische Proteinmasse bildenden
Bestandteil enthält.
Bevorzugt umfassen die Mischmittel 30 einen Behälter
30a, der die organische Proteinmasse enthält, und einen im Behälter
30a drehbaren Propeller 30b zum Mischen der organischen Proteinmasse.
Bevorzugt umfassen die Mahlmittel 32 einen Behälter
32a für die organische Proteinmasse, eine in den Behälter eingeführte saure
Lösung und mindestens ein im Behälter drehbares Schneckenelement 32b.
Bevorzugt umfassen die Abscheidungsmittel 35 einen drehbaren
Behälter 35a. Bevorzugt umfassen die Abscheidungsmittel 35 einen,
Dekanter-ähnlichen Zentrifugalabscheider.
Nun werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
nur beispielhaft beschrieben.
BEISPIEL 1 – Abscheidung der Bestandteile, die Tierschlachtungsabfälle
bilden
Im folgenden wird ein Verfahren zur Behandlung von Tierschlachtungsabfällen
beschrieben, die die folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen (T/J bedeutet Tonnen/Jahr):
Proteine 32.000 T/J (25%);
Fette 21.760 T/J (17%);
Lösliche Salze 19.160 T/J (2%);
Phosphatsalze 19.160 T/J (15%);
Wasser 52.480 T/J (41%).
Die Zusammensetzung ist auf 128.000 T/J (100%) bezogen.
Diese Tierschlachtungsabfälle werden im Mahlgerät 31 vermahlt
und einer Schmelzung-Spaltung in der Vorrichtung 33 und
34 mit 6.400 T/J von heißem Wasser unterworfen, dann werden sie im Mahlgerät
32 fein vermahlt, in das Zitronensäure in wässriger Lösung 4.000 T/J zugegeben
wird.
Die vier Bestandteile werden im Abscheider 35 abgeschieden,
wobei die Einzelbestandteile erhalten werden.
1. Proteinbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (2.350 T/J; 44%) teilen sich in lösliche Salze
850 T/J (1,6%) und Phosphatsalze 1.500 T/J (2,8%). Insgesamt beträgt die Salzmenge
4,4%.
2. Fettbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (39 T/J; 0,2%) teilen sich in lösliche Salze
18 T/J (0,1%) und Phosphatsalze 21 T/J (0,1%).
3. Salzbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (18.021 T/J; 59,5%) teilen sich in lösliche Salze
480 T/J (1,6%) und Phosphatsalze 17.621 T/J (57,9%).
4. Wasserbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (1.270 T/J 4%) teilen sich in lösliche Salze
1.252 T/J (3,9%) und Phosphatsalze 18 T/J (0,1%).
BEISPIEL 2 – Abscheidung der Bestandteile eines Gemisches
aus Tierschlachtungsabfällen und Tiermehlen
Man arbeitet unter den Bedingungen wie im Beispiel 1 und verwendet
als Rohmaterial ein Gemisch aus 2/3 von Tierschlachtungsabfällen und aus 1/3 von
Tiermehlen mit der folgenden Zusammensetzung:
– Proteine 42.240 T/J (32%);
– Fette 18.480 T/J (14%);
– Salze 28.600 t/a (21,7%);
– Wasser 42.680 T/J (32,3%).
Dieses Gemisch aus Tierschlachtungsabfällen und Tiermehlen wird im
Mahlgerät 31 vermahlt und einer Schmelzung-Spaltung in 33 und
34 mit 8.120 T/J von Wasser unterworfen, dann wird es im Mahlgerät
32 fein wiedervermahlt, in das Zitronensäure in gesättigter wässriger Lösung
5.080 T/J zugegeben wird.
Die vier Bestandteile werden im Abscheider (35) abgeschieden,
wobei man die Einzelbestandteile erhält.
1. Proteinbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (3.110 T/J; 43%) teilen sich in lösliche Salze
1.150 T/J (1,6%) und Phosphatsalze 1.960 T/J (2,7%).
2. Fettbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (47 T/J; 0,2%) teilen sich in lösliche Salze
22 T/J (0,1%) und Phosphatsalze 25 T/J (0,1%).
3. Salzbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (23.720 T/J; 58%) teilen sich in lösliche Salze
650 T/J (1,610 und Phosphatsalze 23.070 T/J (58,1%).
4. Wasserbestandteil mit der folgenden Zusammensetzung
Bemerkung: Die Salze (1.723 T/J; 11,4%) teilen sich in lösliche Salze1.698
T/J (11,2%) und Phosphatsalze 25 T/J (0,2%).
BEISPIEL 3 – Behandlung der Einzelbestandteile der
Tierschlachtungsabfälle
Die wie im Beispiel 1 beschrieben erhaltenen Einzelbestandteile können
weiter behandelt werden und dann zur Verbrennung (Proteinphase und Fettphase) zur
Energierückgewinnung geschickt oder verkauft (Salzphase) werden.
Insbesondere wird der Proteinbestandteil mit der Zusammensetzung wie
im Beispiel 1 mit heißem Wasser 16.000 T/J und Zitronensäure in gesättigter wässriger
Lösung 1.500 T/J behandelt, um drei Bestandteilephasen wie im folgenden zu erhalten.
Die Proteinmasse wird getrocknet, um eine trockene Proteinmasse mit
der folgenden Zusammensetzung zu erhalten:
Der wie im Beispiel 1 beschrieben erhaltene Fettestandteil wird in
einer Zentrifuge mit 2.170 T/J von Wasser gewaschen, um die gewaschene Fettmasse
mit der folgenden Zusammensetzung zu erhalten:
Der im Beispiel 1 beschriebene Salzbestandteil wird mit den Salzen
wie oben beschrieben kombiniert und dann getrocknet, um verkäufliche Salze mit der
folgenden Zusammensetzung zu erhalten:
BEISPIEL 4 – Herstellung des Brenngemisches
Die „trockene Proteinmasse" und die „gewaschene Fettmasse",
die im Beispiel 3 beschrieben werden, werden vermischt, um ein Brenngemisch mit
der folgenden Zusammensetzung zu erhalten:
Das oben beschriebene Gemisch wird zur Verbrennung geschickt.
BEISPIEL 5 – Weiterbehandlung der Einzelbestandteile
des Gemisches aus Tierschlachtungsabfällen und Proteinmehlen
Man arbeitet wie im Beispiel 3, jedoch unter Verwendung von den wie
im Beispiel 2 beschrieben erhaltenen Bestandteilen als Rohmaterial, wobei man „verkäufliche"
Salze mit der folgenden Zusammensetzung erhält.
BEISPIEL 6 – Weiterbehandlung der Einzelbestandteile
des Gemisches aus Tierschlachtungsabfällen und Proteinmehlen
Man arbeitet wie im Beispiel 3 und 4, jedoch unter Verwendung von
den wie im Beispiel 2 beschrieben erhaltenen Bestandteilen als Rohmaterial, wobei
man ein „Brenngemisch" mit der folgenden Zusammensetzung erhält:
Anspruch[de]
Verfahren zur Behandlung und Entsorgung einer organischen Proteinmasse
tierischen Ursprungs umfassend Tierschlachtungsabfälle oder ein Gemisch enthaltend
Tierschlachtungsabfälle und Tierproteinmehle oder Tierproteinmehle, wobei dieses
Verfahren die folgende Schritte umfasst:
– Vermahlung der Tierschlachtungsabfälle oder des Gemisches umfassend Tierschlachtungsabfälle
und Tierproteinmehle zu einer uniformen Masse;
– Mischen der uniformen Masse in einem wässrigen Medium zu einer suspendierten
organischen Proteinmasse;
– Hydrolysieren der suspendierten organischen Proteinmasse tierischen Ursprungs,
um mindestens eine erste Abscheidung der die organische Proteinmasse bildenden Bestandteile
zu erhalten;
– Abscheiden der aus dem vorhergehenden Schritt erhaltenen Bestandteile;
dadurch gekennzeichnet, daß die suspendierte organische Proteinmasse tierischen
Ursprungs in einer wässrigen Lösung hydrolysiert wird, wobei diese Lösung ein saures
Stoff mit einem pH-Wert von 4 bis 6,5 umfasst, und daß diese Abscheidung der Bestandteile
aus dem Hydrolysenschritt in einem Dekanter oder in einem Abscheider durchgeführt
wird, woraus mindestens ein Proteinbestandteil, mindestens ein Fettbestandteil,
mindestens ein Salzbestandteil und ein wässriger Bestandteil erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der mindestens
einer ersten Abscheidung der die organische Proteinmasse bildenden Bestandteile
das Verfahren einen Mahlschritt weiter umfasst, bevor der mindestens ein Proteinbestandteil,
der mindestens ein Fettbestandteil, der mindestens ein Salzbestandteil und ein wässriger
Bestandteil abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens
ein Proteinbestandteil, der mindestens ein Fettbestandteil, der mindestens ein Salzbestandteil
weiter verarbeitet werden, um darin enthaltende Unreinheiten zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Proteinmasse,
Reste von Fettmasse und Reste von Mineralsalzen enthaltende Proteinbestandteil durch
die folgenden Schritte danach behandelt wird:
– Hydrolysieren des Proteinbestandteils in einer wässrigen Lösung enthaltend
ein saueres Stoff, um eine zweite Abscheidung der Proteinmasse aus den Fettmassenresten
und Mineralsalzresten zu erhalten;
– Entfernen der Fettmassenresten und Mineralsalzresten von der Proteinmasse,
um eine Proteinmasse mit einem Gehalt an Mineralsalzen unter 2 Gew. % in bezug auf
das Gewicht der erhaltenen Proteinmasse zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Hydrolyse
des Proteinbestandteils ein Spülschritt des Proteinbestandteils in Wasser durchgeführt
wird, um das Gehalt an Mineralsalzresten zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Fettmasse,
Reste von Proteinmasse und Reste von Mineralsalzen enthaltende Fettbestandteil durch
die folgenden Schritte danach behandelt wird:
– Hydrolysieren des Fettbestandteils in einer wässrigen Lösung enthaltend
ein saueres Stoff, um eine zweite Abscheidung der Fettmasse aus den Proteinmassenresten
und Mineralsalzresten zu erhalten;
– Entfernen der Proteinmassenresten und Mineralsalzresten von der Fettmasse,
um eine Fettmasse mit einem Gehalt an Mineralsalzen unter 0,1 Gew. % in bezug auf
das Gewicht der erhaltenen Fettmasse zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Salzbestandteil
zum Entfernen der darin enthaltenen Unreinheiten mit einer wässrigen Lösung behandelt
wird und dann die erhaltenen Mineralsalze getrocknet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Proteinbestandteil und den Fettbestandteil in einem Gewichtverhältnis
von 1:10 bis 10:1 enthaltendes Brenngemisch in einem Brenner gebrannt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein die Proteinmasse und die Fettmasse in einem Gewichtverhältnis von 1:10 bis
10:1 enthaltendes Brenngemisch in einem Brenner gebrannt wird.
Verwendung des Verfahren nach den Ansprüchen 1 zu 9 zur Elektrizitätserzeugung.
Vorrichtung zur Behandlung einer organischen Proteinmasse tierischen
Ursprungs umfassend Tierschlachtungsabfälle oder ein Gemisch enthaltend Tierschlachtungsabfälle
und Tierproteinmehle oder Tierproteinmehle, wobei diese Vorrichtung umfasst:
– Mahlmittel (31) zur Vermahlung der Tierschlachtungsabfälle oder
der Mischung umfassend Tierschlachtungsabfälle und Tierproteinmehle zu einer uniformen
Masse;
– Mischmittel (28, 30) zum Mischen der uniformen Masse in
einem wässrigen Medium bei vorgegebenen Temperatur- und Druckwerten zu einer suspendierten
organischen Proteinmasse;
– einen Behälter (32a) zur Aufnahme der suspendierten organischen
Proteinmasse tierischen Ursprungs und eines Hydrolysierstoffes zum Hydrolysieren
der suspendierten Masse, um mindestens eine erste Abscheidung der die organische
Proteinmasse bildenden Bestandteile zu erhalten;
– Abscheidungsmittel (35) zum Abscheiden der die organische Proteinmasse
bildenden Bestandteile;
– eine Vielzahl von Behältern (36, 37, 38,
39), wobei jeder Behälter einen entsprechenden die organische Proteinmasse
bildenden Bestandteil aufnimmt.
dadurch gekennzeichnet, daß die suspendierte organische Proteinmasse tierischen
Ursprungs in einer wässrigen Lösung hydrolysiert wird, wobei diese Lösung ein saures
Stoff mit einem pH-Wert von 4 bis 6,5 umfasst, und daß diese Abscheidungsmittel
(35) einen Dekanter-ähnlichen Zentrifugalabscheider umfassen, zum Abscheiden
der aus der mit dem Hydrolysierstoff durchgeführten Hydrolyse erhaltenen Bestandteile
in den folgenden: mindestens einem Proteinbestandteil, mindestens einem Fettbestandteil,
mindestens einem Salzbestandteil und einem wässrigen Bestandteil.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischmittel
(30) einen die organische Proteinmasse aufnehmenden Behälter (30a)
und einen im Behälter (30a) drehbaren Propeller (30b) zum Mischen
der organischen Proteinmasse umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mahlmittel (32) einen Behälter (32a) für die organische
Proteinmasse, eine in den Behälter eingeführte saure Lösung und mindestens ein im
Behälter drehbares Schneckenelement (32b) umfassen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 zu 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abscheidungsmittel (35) einen drehbaren Behälter
(35a) umfassen.