Eine Kurzanleitung zur Verwendung eines Doppelschneckenextruders für organischen Dünger

Die Doppelschneckenextrusion ist für die Herstellung von ... unverzichtbar geworden. organische DüngemittelDieses Verfahren, das kontinuierliches Mischen, Erhitzen und Formen umfasst, wandelt tierische Abfälle, Pflanzenreste und Lebensmittelabfälle in stabile, hochwertige Düngemittelpellets um. Doppelschneckenextruder stellen einen bedeutenden Fortschritt gegenüber älteren Techniken wie dem Chargenmischen und einfachen Pelletierpressen dar. Sie bieten überlegene Materialmischfähigkeiten, eine höhere Anpassungsfähigkeit an verschiedene Rohstoffe und eine gesteigerte Effizienz. Das Ergebnis ist ein deutlich besseres Endprodukt.

Struktur und Funktionsweise

A Doppelschneckenextruder hat normalerweise:

• Fütterungssystem: Ein Trichter und eine Dosieranlage führen Rohstoffe wie Mist, Strohpulver und Lebensmittelabfälle zu. Zusätzlich können Seitendosierer für flüssige Nährstoffe oder mikrobielle Zusätze vorhanden sein.
• Doppelschnecken bestehen aus zwei ineinandergreifenden Schnecken, die sich entweder in die gleiche oder in entgegengesetzte Richtung drehen können. Sie werden zum Bewegen, Mischen, Kneten und Verdichten verschiedener Materialien eingesetzt – ein Prozess, der durch modulare Schneckenelemente ermöglicht wird.
• Ein Fass: eine segmentierte Stahlhülle. Innen ist sie mit widerstandsfähigen Materialien ausgekleidet. Diese Hülle ist in verschiedene Zonen unterteilt, die jeweils auf einer sorgfältig kontrollierten Temperatur gehalten werden.
• Die Temperaturkontrolle ist unerlässlich. Elektrische Heizungen oder Dampfmäntel werden eingesetzt, um den Zylinder zu erwärmen. Dies trägt zur Abtötung von Bakterien und zur Aktivierung der Bindemittel bei. Anschließend verhindern wassergekühlte Kanäle eine Überhitzung in Bereichen mit hoher Scherkraft. Antrieb: Ein Motor und ein Getriebe liefern das Drehmoment und synchronisieren die Schnecken; Frequenzumrichter passen die Schneckendrehzahl an unterschiedliche Rezepturen an.
• Bedienfeld: Eine industrielle Steuerung oder SPS regelt Temperaturen, Drehzahlen, Fördermengen und Drücke. Sie verfügt außerdem über automatische Alarme und Sicherheitsverriegelungen.
• Matrize und Schneideinheit: Am Auslauf formt eine Matrizenplatte das Material zu Strängen, die von einem rotierenden Schneidwerk zu Pellets geschnitten werden. Anschließend werden die Pellets gekühlt und gesiebt.

Ablauf des Prozesses

• Nach der Vorbehandlung der Rohstoffe werden diese abgemessen und anschließend in das Fass gefüllt.
  Anschließend werden die einzelnen Bestandteile weiterbefördert und im ersten Abschnitt des Förderbandes sanft vermischt.
  3. In den Kompressions- und Knetzonen erhöht die Form der Schnecke den Druck, entfernt Luft, verdichtet das Material und erzeugt durch Reibung Wärme.
  4. Kontrollierte Fasstemperaturen (in der Regel zwischen 60 und 150 °C, je nach Rezeptur) töten Keime ab, senken die Feuchtigkeit und sorgen dafür, dass die Pellets besser zusammenkleben.
  5. Bei der Verarbeitung von sehr feuchten Eingangsmaterialien können aus den Entlüftungsöffnungen leicht entzündliche Dämpfe und Gase austreten.
  6. Die plastifizierte, homogenisierte Masse wird durch die Matrize gepresst und zu Pellets geschnitten.
  7. Die Pellets werden gekühlt und gesiebt, und zu große oder zu kleine Partikel werden recycelt.

Haupttypen von Doppelschneckenextrudern

Gleichläufige vs. gegenläufige Rotation

Zwei Schrauben, die sich zusammen drehen

• Die Schrauben drehen sich in die gleiche Richtung.
• Sorgt für eine sehr starke Durchmischung, eine selbstreinigende Wirkung und einen hohen Durchsatz.
• Ideal für komplizierte Rezepturen mit mehr als einer Komponente, wie z. B. mineralreiche organische Düngemittel und Biodünger mit nützlichen Mikroben.
• Durch das intensive Mischen wird in der Regel mehr Energie benötigt, das Produkt ist aber gleichmäßiger.

Zwei Schrauben, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen

• Die Schrauben drehen sich in entgegengesetzte Richtungen.
• Erzeugen Sie hohen Druck im Bereich, wo die beiden Teile ineinandergreifen, und reduzieren Sie die Scherkräfte.
• Eignet sich gut für sehr dicke und feuchte Materialien sowie für einfache Mistpellets, die nicht gründlich vermischt werden müssen.
• Oft wird für einfache Pelletieraufgaben weniger Energie benötigt.

Parallele vs. konische Schrauben

Zwei Schrauben, die parallel zueinander verlaufen.

• Der Durchmesser bleibt über die gesamte Länge konstant.
• Sorgen Sie für eine gleichbleibende Bearbeitungsintensität und leicht veränderbare Schraubenkonfigurationen.
• Ermöglicht die genaue Steuerung der Verweilzeit und der Prozessbedingungen, was insbesondere in der Forschung und Entwicklung sowie in Mehrproduktanlagen von Vorteil ist.

Konische Doppelschrauben

• Konische Doppelschnecken sind so konstruiert, dass das Einlaufende einen größeren Durchmesser aufweist als das Auslaufende.
• Bessere Futteraufnahme und natürliche Verdichtung, was insbesondere bei großen oder feuchten Materialien wie frischem Mist oder Stroh von Vorteil ist.
• Nicht so modular wie Parallelkonstruktionen, aber sie funktionieren sehr gut, wenn die Zuführung das Hauptproblem darstellt.

Vorteile der organischen Düngemittelproduktion

Verbessertes Mischen und Homogenisieren

Ein wesentlicher Vorteil organischer Düngemittel ist ihre gleichmäßige Nährstoffverteilung. Doppelschneckenextruder erreichen dies durch zwei Hauptprozesse: das Aufbrechen von Klumpen in Bereichen hoher Scherkräfte sowie die Teilung und Wiedervereinigung des Materials zwischen den Schnecken. Dieses achtförmige Strömungsmuster fördert eine schnelle Schichtung und trägt so zur Stabilität der Nährstoffe bei.

Dadurch enthält jedes Pellet gleichbleibende Mengen an Nährstoffen und Mikroorganismen. Dies fördert ein besseres Pflanzenwachstum und stärkt das Vertrauen der Verbraucher in die Wirksamkeit des Produkts.

Optimierte Produktion

Doppelschneckenextruder arbeiten kontinuierlich und eliminieren so die Ausfallzeiten, die beim Be- und Entladen von Chargen entstehen. Der Durchsatz variiert erheblich: Kleine Laboranlagen verarbeiten zwischen 50 und 100 kg/h, während industrielle Anlagen 3,000 bis 6,000 kg/h übersteigen können.
Automatisierte Zuführung, integrierte Misch- und Pelletieranlage sowie die optionale Inline-Überwachung von Temperatur, Druck und Pelletgröße reduzieren den Bedarf an menschlichen Eingriffen und gewährleisten eine gleichbleibende Qualität. In herkömmlichen Anlagen kann eine komplette Produktionslinie mit nur ein oder zwei Mitarbeitern betrieben werden.

Bessere Pellet-Eigenschaften

Pellets, die mit gut konzipierten Doppelschneckenverfahren hergestellt werden, sind:

• Dicht: Die Schüttdichte der Pellets beträgt typischerweise 1.0-1.4 g/cm³, was die Lager- und Transportkosten reduziert und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.
• Robust: Hohe Druckfestigkeit minimiert Staubentwicklung und Bruchgefahr bei Handhabung und Gebrauch.
• Gleichförmig: Eine enge Korngrößenverteilung ermöglicht eine präzise mechanische Ausbringung und gleichmäßige Nährstoffzufuhr.
• Langlebig: Die Pellets weisen einen hohen Haltbarkeitsindex auf, was bedeutet, dass sie lange Lager- und Transportzeiten überstehen können.

Diese Verbesserungen steigern den Marktwert und reduzieren Verluste entlang der gesamten Lieferkette.

Kosten- und Energieeffizienz

Die Extrusion vereint Mahlen (teilweise), Mischen, Desinfizieren, Vortrocknen und Pelletieren in einer einzigen Maschine. Dadurch ist der Gesamtenergieverbrauch pro Tonne Fertigdünger deutlich geringer als bei herkömmlichen, mehrstufigen Anlagen. Die Reibungswärme im Inneren des Extrusionszylinders macht eine externe Beheizung überflüssig, und der kontinuierliche Betrieb reduziert die Leerlaufzeiten. Die Gesamtbetriebskosten pro Tonne sind in der Regel deutlich niedriger, da weniger Arbeitskräfte benötigt werden und weniger Produktverlust entsteht. Dies beschleunigt die Amortisation der Anlagenkosten.

Weitgehende Kompatibilität mit Rohstoffen

Doppelschneckenextruder können mit folgenden Geräten verwendet werden:

• Mist von Hühnern, Kühen und Schweinen mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt.
• Erntereste wie Mais-, Reis- und Weizenstroh (nach dem Abschneiden).
• Überschüssige Champignons und andere landwirtschaftliche Nebenprodukte.
• Lebensmittelabfälle und andere organische Abfälle aus der Stadt, nachdem sie getrocknet und von Verunreinigungen gereinigt wurden.

Eine einzige Produktionslinie kann durch Änderung der Schneckenkonfiguration, des Feuchtigkeitsgehalts und der Temperatur unterschiedliche Rohstoffe und Rezepturen verarbeiten.

Technische Spezifikationen und Geräteauswahl

Wesentliche Spezifikationen

Mehrere wichtige Spezifikationen verdienen Beachtung:

• Schraubendurchmesser: Häufig anzutreffende Abmessungen sind 50 mm (geeignet für Labore und Pilotanlagen), 65 mm (geeignet für kleine Unternehmen), 95 mm (für mittelständische Unternehmen), 135 mm (für Großanlagen) und 180 mm oder mehr für industrielle Anwendungen.
• L/D-Verhältnis (Länge zu Durchmesser): Dieses liegt üblicherweise zwischen 28:1 und 56:1. Höhere Verhältnisse ermöglichen mehr Zeit zum Verweilen an einem Ort, mehr Verarbeitungszonen und mehr Möglichkeiten zur Herstellung komplexer Formulierungen.
• Kapazität und Leistung: Beispielsweise kann eine 65-mm-Maschine etwa 100–300 kg/h, eine 95-mm-Maschine 500–1,000 kg/h und eine 135-mm-Maschine 1,500–3,000 kg/h bewegen. Die Motorleistungen reichen von einigen zehn bis zu mehreren hundert Kilowatt.

Schritte zur Auswahl

1. Setzen Sie sich Produktionsziele: Legen Sie die angestrebte jährliche Tonnage, die Anzahl der Betriebstage und -stunden sowie die gewünschte Kapazität pro Stunde fest (mit etwas zusätzlicher Zeit für Ausfallzeiten).
   Prüfen Sie die Rohstoffe – Der Bedarf an Entwässerung, Mahlung und verschleißfesten Teilen hängt vom Feuchtigkeitsgehalt, der Partikelgröße, dem Faseranteil, der Abrasivität und dem Vorhandensein von Verunreinigungen ab.
   3. Machen Sie die Produktspezifikationen deutlich: Welche Größe, Festigkeit, welchen Feuchtigkeitsgehalt und welche Nährstoffwerte müssen die Pellets haben, und ob nützliche Mikroben den Prozess überleben müssen.
   4. Prüfen Sie die Gegebenheiten vor Ort: die verfügbare Bodenfläche, die Tragfähigkeit des Fundaments, die Stromversorgung, die Belüftung und die Möglichkeiten zum Materialtransport.
   5. Halten Sie sich an Budget- und Wachstumspläne: Finden Sie ein Modell, das Ihren aktuellen Bedürfnissen entspricht und gleichzeitig Raum für zukünftige Kapazitätserweiterungen lässt.

Installation, Betrieb und Wartung

Installationsvoraussetzungen

Für einen stabilen Betrieb des Extruders ist ein massives, geerdetes Betonfundament unerlässlich, das übermäßige Spannungen und Vibrationen auf die Maschine verhindert und exakt nivelliert ist. Ein großzügiger Freiraum um den Extruder herum gewährleistet einen reibungslosen Betrieb sowie einfache Wartung und Materialzufuhr. Aus Sicherheits- und Hygienegründen wird die Verwendung von Drehstrom in Industriequalität empfohlen, verbunden mit ausreichender Belüftung und Luftreinigung.

Bedienung

Vorbereitung für den Betrieb: Maschine, Schmierung und Versorgungseinrichtungen, Temperaturreglereinstellungen und Rohmaterialspezifikationen prüfen.

Inbetriebnahme: Heizgerät vorwärmen und die Schnecken mit niedriger Drehzahl drehen; Drehzahl und Fördermenge langsam erhöhen und dabei die Motorlast und den Pelletqualitätszustand überwachen.

Normalbetrieb: Motorstrom, Temperaturen, Zuführung, Austragsdruck und Aussehen des Materials sind permanent zu überwachen. Bei Bedarf sind die Prozessparameter anzupassen.

Abschaltung: Zuerst die Zufuhr stoppen, die Schnecken weiterlaufen lassen, um das Material zu entfernen, optional ein neutrales Spülmittel zuführen, die Temperatur senken und den Antrieb vor der Reinigung und Kühlung abstellen.

Instandhaltung

Die routinemäßige Wartung umfasst in der Regel Folgendes:

Die Schrauben, den Laufeinlass und die Matrize sollten täglich gereinigt werden, um Ablagerungen zu vermeiden.

Wöchentlich Schmierstoffstände, Riemen und Kupplungen prüfen.

Bitte testen Sie regelmäßig die Funktionen der Heizung, der Sensoren und der Sicherheitsvorrichtungen.

Die Förderschneckenelemente und Laufbuchsen müssen in regelmäßigen Abständen, abhängig von den Betriebsstunden, ausgetauscht werden.

Richten Sie ein Wartungsprogramm ein, um die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern, eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten und ungeplante Ausfallzeiten zu minimieren.

Inwiefern sind Doppelschneckenextruder nützlich und umweltfreundlich?

Doppelschneckenextruder werden eingesetzt in:

Umgang mit Tierkot zum Beispiel: Verarbeitung von Exkrementen von Hühnern, Kühen und Schweinen zu sterilisierten und anwenderfreundlichen Pellets, die üble Gerüche und das Risiko von Krankheitsausbrüchen auf dem Bauernhof verringern.

Durch die Verwertung von Ernterückständen könnten die verfügbaren Mengen reduziert werden, indem Stroh mit stickstoffreichen Ausgangsmaterialien angereichert wird, um kohlenstoffbasierte organische Düngemittel herzustellen. Dadurch würden die Wasserspeicherkapazität und die Bodenfruchtbarkeit verbessert.

Bei einer solchen kommunalen Ressourcenaufbereitung werden Lebensmittelabfälle, Grünabfälle und ähnliche Gegenstände in Fäkalienprodukte umgewandelt, anstatt sie als Abfall zu entsorgen.

Bio-Dünger-Schuppen/Pellets: Diese enthalten lebende Mikroorganismen und einige mineralische Nährstoffe separat. Die Temperaturkontrolle ist entscheidend, um ein Absterben der lebenden Mikroorganismen zu vermeiden.

Nachhaltige landwirtschaftliche Methoden, die Abfälle in Mehrwertprodukte umwandeln, gelten weithin als Schlüssel zur Weiterentwicklung nachhaltiger Systeme. Sie versprechen geringere Treibhausgasemissionen, reduzierten Nährstoffverlust ins Wasser und die gute Verwendbarkeit von aus Pflanzenresten gewonnenen organischen Stoffen in landwirtschaftlichen Betrieben.