Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Verarbeitung von Kartoffeln zu Halb- und Fertigprodukten erfolgt gegenw\u00e4rtig mit einem hohen Anteil als Abgang, der bis zu 50% betragen kann. Die Zielstellung des Projektes besteht in der Wassereinsparung f\u00fcr den Prozess der Kartoffelaufbereitung, in der Energieeinsparung f\u00fcr den Transport und die Verteilung der Abw\u00e4sser, in der Verbesserung der Effektivit\u00e4t der landwirtschaftlichen Kartoffelproduktion und in der Bereitstellung kosteng\u00fcnstiger St\u00e4rke f\u00fcr biologisch abbaubare Materialien. Au\u00dfer diesen betriebswirtschaftlichen Problemen ist die Verminderung der Geruchsbel\u00e4stigung und die Verbesserung der Abwasserqualit\u00e4t zu erreichen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeitsschritte des Projektes konzentrieren sich auf die Gewinnung, Aufbereitung und Verwertung aller kartoffelst\u00e4rkehaltigen Abg\u00e4nge. Am Lehrstuhl Landmaschinen der TU Dresden werden dazu angewandte Forschungsarbeiten zur Zerkleinerung von Kartoffelreibseln und Kartoffelst\u00fcckchen und Untersuchungen zur Fest-Fl\u00fcssig-Trennung der Suspension mittels Dekantierzentrifuge durchgef\u00fchrt. Weiterhin werden die Schaumbildung bei der Fest-Fl\u00fcssig-Trennung und deren Eind\u00e4mmung sowie L\u00f6sungen f\u00fcr die tempor\u00e4re Stabilisierung des feuchten St\u00e4rke-Faser-Substrates untersucht. Im Hinblick auf umweltrelevante Auswirkungen werden Analysen des Zentrifugenwassers, des Waschwassers und der Suspension sowie Keimuntersuchungen und Geruchsmessungen vorgenommen. Als potentieller erster Nutzer der neuen Technologie wird der Kartoffel-Verarbeitungsbetrieb GROKAR Gro\u00dfenhain Ver-suchsmaterial bereitstellen, die Analysent\u00e4tigkeit unterst\u00fctzen, Marktanalyse und betriebswirtschaftliche Datenanalyse durchf\u00fchren. Die Firma M\u00fchlenmontagen Dresden beteiligt sich an der Gewinnung anlagentechnischer Prozessdaten und legt ein Grobprojekt zur St\u00e4rker\u00fcckgewinnung und zur Aufbereitung des St\u00e4rke-Substrates in der Papierfabrik vor. Von der Papiertechnischen Stiftung Heidenau wird die Verwertung des St\u00e4rke-Substrates in der Papierindustrie untersucht.
\nIn Zusammenarbeit mit allen Kooperationspartnern wird ein Anlagenkonzept zur St\u00e4rkegewinnung aus den Sch\u00e4labg\u00e4ngen und zur Verbesserung der Abwasserentsorgung erarbeitet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die gegenw\u00e4rtige Situation in den Kartoffelprodukte herstellenden Unternehmen ist durch den hohen Anfall an Sch\u00e4labgang, der zwischen 45 und 50 % der eingesetzten Rohware liegt, gekennzeichnet. Der aus dem Sch\u00e4lprozess resultierende Kartoffelverlust ist auch in absehbarer Zukunft nicht deutlich zu reduzieren. Das hier bearbeitete Projekt hatte das Ziel, die mit dieser hohen Fracht an organischer Substanz belasteten Sp\u00fcl- und Waschw\u00e4sser der Sch\u00e4lanlagen so zu entlasten, dass eine teilweise Wiederverwendung und die Voraussetzungen f\u00fcr eine weitere Kl\u00e4rung sowie letztlich eine R\u00fcckf\u00fchrung in den nat\u00fcrlichen Kreislauf erm\u00f6glicht wird.
\nDas umfangreiche und vielschichtige Projekt hat die Realisierbarkeit dieser Zielstellung nachgewiesen. Es wurde eine Technologie aufgezeigt, die es erm\u00f6glicht, alle Feststoffe, die aus Kartoffelst\u00e4rke, Kartoffelschalen und -gewebest\u00fcckchen und Kartoffelh\u00e4lften bestehen, auszuschleusen. Dazu wurden neue und auch bew\u00e4hrte technische L\u00f6sungen zur Vorbehandlung der Suspension durch mechanische Zerkleinerung der Kartoffelreibsel und Kartoffelh\u00e4lften, zur anschlie\u00dfenden Fest-Fl\u00fcssig-Trennung und zur thermischen Vorbehandlung (Verkleisterung der St\u00e4rke) entwickelt und unter Labor- und Praxisbedingungen untersucht. Die Ergebnisse aus diesen umfangreichen Messungen und Erprobungen zur Mahlwalze mit Reibboden als Nachzerkleinerer, einem Schr\u00e4gkl\u00e4rer zur Vorabscheidung der Feststoffe und einer Schneckenzentrifuge sind in die Arbeiten f\u00fcr ein Anlagenprojekt eingeflossen.
\nAnhand eines Vorprojektes (Angebotsprojekt) f\u00fcr eine 10.000 t-Verarbeitungskapazit\u00e4t ist mit einem Investitionsaufwand von 320.000 DM und einer R\u00fcckflussdauer von 5 Jahren nur eine Belastung von 0,25 DM\/kg nutzbarer St\u00e4rke (atro) zu verzeichnen (Anlage 11). Dagegen liegt der subventionierte Marktpreis (atro) f\u00fcr native Kartoffelst\u00e4rke bei 0,96 DM\/kg.
\nDie erreichbare Reduzierung der hohen Frachten an organischer Substanz im Abwasser der Sch\u00e4lanlagen erm\u00f6glicht jetzt den weiteren biologischen Abbau der gel\u00f6sten Bestandteile und eine umweltfreundli-che Technologie der Abwasserbehandlung. Damit kann im Realisierungsfall auf Standardl\u00f6sungen zur\u00fcckgegriffen werden.
\nUmfangreiche Labor- und Technikumuntersuchungen sowie zwei mehrst\u00fcndige Praxistests zur Wirkung der Kartoffelst\u00e4rke aus Sch\u00e4labgang im Papierbildungsprozess zeigen deutliche Steigerungen der Festigkeit der gefertigten Pappen. So erh\u00f6hten sich der mittlere Bruchwiderstand der Pappen von 2200 N auf 2350 N und der mittlere Berstwiderstand von 460 kPa auf 490 kPa. Damit k\u00f6nnen bessere Qualit\u00e4ten oder dieselben Qualit\u00e4ten mit weniger Papierstoff hergestellt werden. Das St\u00e4rkesubstrat wurde in unver\u00e4nderter Form und aus verfahrenstechnischen Gr\u00fcnden in verkleisterter Form in die Papierslurry zudosiert. Diese Aufbereitung der St\u00e4rke in Form der Verkleisterung kann auch schon im Kartoffelverarbeitungsbetrieb angesiedelt werden. Neben der Verwertung im Papierherstellungsprozess sind dann, nach einer Trocknung des Kartoffelst\u00e4rke-Substrates, der Einsatz als biologisch abbaubares Biopolymer oder als biologisch basierte Bindemittel in vielf\u00e4ltigen Verwendungsgebieten, wie D\u00e4mmstoffen, Verpackungs-hilfsmitteln, Kartonagen und Holzwerkstoffen, m\u00f6glich.
\nWie die Verwertung des Feststoffes aus dem Kartoffel-Sch\u00e4labgang in den verschiedenen, zur Zeit noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium befindlichen Anwendungsgebieten erfordert auch der Einsatz in der Papierindustrie weitere wissenschaftliche Arbeiten und praxisnahe Untersuchungen. Insbesondere sollte die Modifikation des Kartoffel-Sch\u00e4labganges so erfolgen, dass nur ganz geringe Mengen von St\u00e4rke im Prozesswasser der Papier- und Pappenherstellung verbleiben, d.h. alle St\u00e4rkemolek\u00fcle an die Papierfaser angelagert und somit im Papier festgehalten werden. Auch die Erweiterung des Einsatzes dieses preiswerten Rohstoffes in qualitativ h\u00f6herwertigen Papieren, z.B. wei\u00dfen Verpackungspapieren, durch eine chemisch-biologische Modifikation der Gewebe- und Schalenpartikel ist als Forschungsgegenstand \u00e4u\u00dferst interessant und noch nicht gel\u00f6st.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Der Stand der Untersuchungen und der Forschungsergebnisse wird in der Fachpresse ver\u00f6ffentlicht und speziell im Verband der Kartoffelaufbereitungs- und Sch\u00e4lbetriebe ausgewertet. Erste Ergebnisse wurden im Rahmen eines Vortrages und einer Posterpr\u00e4sentation anl\u00e4sslich der Internationalen Tagung Naturstofftechnik am 15. und 16. Februar 2001 in Dresden vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Einsatz von Kartoffel-Sch\u00e4labgang in der Papierindustrie erfordert weitere wissenschaftliche Arbeiten und praxisnahe Untersuchungen. Zur Fortf\u00fchrung der erfolgreich begonnenen praxisorientierten Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde eine Projektskizze mit dem Titel Biotechnologischer Aufschluss und Verwertung von Kartoffelsch\u00e4labgang bei der Verpackungspapierherstellung zu neuen Zielstellungen und Bearbeitungsinhalten erarbeitet.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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