Creapaper GmbH Reisertstraße 14, 53773 Hennef (DE)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Grasfasern, insbesondere ein mechanisches Verfahren zur Aufbereitung von Grasfasern, wobei der Anteil an Protein in den Grasfasern verringert wird.

Auf bereitungsverfahren von Grasfasern sind im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel wird hierzu im Stand der Technik üblicherweise in einem ersten Schritt Süß- und/oder Sauergras geerntet, getrocknet, gereinigt und auf eine bestimmte Größe geschnitten; danach wird das geschnittene Gras gemahlen.

Natürliches Gras enthält verschiedene Stoffe, wie z.B. wasserlösliche Kohlenhydrate, Rohfaser, Mineralstoffe und insbesondere auch Eiweiß bzw. Proteine; dabei enthält eine Tonne Wiesengras durchschnittlich u.a. circa 500 kg Zellulosefasern und 90 kg Proteine, was einem Prozentsatz von 9% entspricht. Junges Sommergras hingegen kann sogar einen Proteinanteil von bis zu 25% aufweisen.

Es hat sich bei der Produktion von Fasern herausgestellt, dass die im Gras vorhandenen Proteine Probleme in den Aufbereitungsprozessen von Grasfasern verursachen können: Proteine können z.B. teilweise das Entwässerungsverfahren erschweren und führen öfter zu einer erhöhten Schaumbildung während der Aufbereitung der Grasfasern. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Geruchsbelästigung durch die verschiedenen Reaktionen der Proteine, sowohl in den Produktionsprozessen als auch in den aufbereiteten Grasfasern. Außerdem können die im Gras vorhandenen Proteine zu einer niedrigeren Bindungsfestigkeit führen, so dass sich die Festigkeit bzw. die Steifheit der aufbereiteten Grasfasern reduziert.

Um den oben genannten Nachteilen entgegenzuwirken, werden im Stand der Technik die Proteine üblicherweise mittels eines enzymatischen Verfahrens aus den Grasfasern getrennt; dabei wird eine bestimmte Menge an Enzymen in einer Suspension von Wasser und Gras hinzugefügt, damit die Zellwände„zerbrechen" und die Proteine freigesetzt werden können.

Nachteilig bei einer enzymatischen Behandlung ist die Notwendigkeit spezifischer Enzyme, sowie die damit verbundenen Kosten und spezifischen Verfahren; weiterhin ist der Aufwand komplizierter im Gegensatz zur mechanischen Aufbereitung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu beheben.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Grasfasern gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Grasfasern umfasst die Schritte:

Bereitstellen von natürlichen Grasfasern aus frischem Gras, mechanisches Quetschen der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das im Gras enthaltene Wasser und mechanisches Trennen der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser.

Das zur Ausführung des erfinderischen Verfahrens bereitgestellte Gras kann beispielweise mittels Schneiden und Ernten von Wiesengras, Sport- und/oder Gebrauchsrasen erhalten werden. Das Quetschen der Fasern ist wichtig für die Freisetzung von Proteinen in das in den Grasfasern enthaltene Wasser. Grasfasern weisen eine Hohlstruktur mit einer relativ dicken Wandstruktur auf. Um die Proteine freizusetzten, müssen diese Wände mindestens teilweise zerstört bzw. geöffnet werden. Durch ein Quetschen und ein gegenseitiges Reiben der Grasfasern werden diese Wände beschädigt und die Proteine können sich mit dem in den Fasern natürlich enthaltenen Wasser vermischen. Dabei entsteht eine Mischung aus gequetschten (aber nicht

gebrochenen/geschnittenen) Grasfasern und proteinhaltigem Wasser. Um dieses Wasser von den Grasfasern zu entfernen erfolgt ein Pressen dieser Mischung. Das protein haltige Wasser wird hierbei auch aus den Grasfasern ausgepresst und proteinarme Grasfasern, die weiterbearbeitet werden können, bleiben übrig.

Das für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellte Gras kann vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, aus einer Gruppe ausgewählt werden die Ährengräser, Rispengräser und Ährenrispengräser, sowie Riedgrasgewächse der Gattungen Poaceae, und Cyperaceae, insbesondere Gräser der Unterfamilien Anomochlooideae, Pharoideae, Puelioideae, Bambusoideae, Ehrhartoideae, Pooideae, wie zum Beispiel Tribus Aveneae, Tribus Poeae, Tribus Triticeae, Aristidoideae, Danthonioideae, Arundinoideae, Chloridoideae, Centothecoideae, Panicoideae, wie zum Beispiel Saccharum officinarum und Micrairoideae und insbesondere Agrostis canina - Hunds-Straußgras; Agrostis capillaris - Rotes Straußgras; Agrostis stolonifera - Weißes Straußgras; Agrostis vinealis - Sand-Straußgras; Aira caryophyllea - Nelken- Haferschmiele; Aira praecox - Frühe Haferschmiele; Alopecurus geniculatus - Knick- Fuchsschwanzgras; Alopecurus myosuroides - Acker-Fuchsschwanz; Alopecurus pratensis - Wiesen-Fuchschwanzgras; Ammophila arenaria - Strandhafer; Anthoxanthum aristatum - Grannen-Ruchgras; Anthoxanthum odoratum - Gewöhnliches Ruchgras; Apera spica-venti - Gewöhnlicher Windhalm; Arrhenatherum elatius - Glatthafer; Avena fatua - Flug-Hafer; Avena sativa - Saat-Hafer; Brachypodium pinnatum - Fieder-Zwenke; Brachypodium sylvaticum - Wald- Zwenke; Briza maxima - Großes Zittergras; Briza media - Gewöhnliches Zittergras; Bromus arvensis - Acker-Trespe; Bromus benekenii - Raue Trespe; Bromus carinatus - Plattährige Trespe Bromus commutatus - Wiesen-Trespe; Bromus erectus - Aufrechte Trespe; Bromus hordeaceus - Weiche Trespe; Bromus inermis - Grannenlose Trespe; Bromus madritensis - Mittelmeer-Trespe; Bromus secalinus - Roggen-Trespe; Bromus sterilis - Taube Trespe; Bromus tectorum - Dach- Trespe; Calamagrostis arundinacea - Wald-Reitgras; Calamagrostis epigejos - Land-Reitgras; Catapodium rigidum - Steifgras; Coix lacryma-jobi - Hiobsträne; Cortaderia selloana - Pampasgras; Corynephorus canescens - Silbergras; Cynodon dactylon - Hundszahngras;

Cynosurus cristatus - Kammgras; Dactylis glomerata - Wiesen-Knäuelgras; Danthonia decumbens - Dreizahn; Deschampsia cespitosa - Rasen-Schmiele; Deschampsia flexuosa - Draht-Schmiele; Deschampsia setacea - Moor-Schmiele; Digitaria ischaemum - Faden-Fingerhirse; Digitaria sanguinalis - Blutrote Fingerhirse; Echinochloa crus-galli - Gewöhnliche Hühnerhirse;

Echinochloa muricata - Borstige Hühnerhirse; Elymus caninus - Hunds-Quecke; Elymus repens - Kriechende Quecke; Eragrostis albensis - Elbe-Liebesgras; Eragrostis curvula - Gebogenes Liebesgras; Eragrostis minor - Kleines Liebesgras; Eragrostis multicaulis - Japanisches

Liebesgras; Festuca arundinacea - Rohr-Schwingel; Festuca filiformis - Haar-Schwafschwingel; Festuca gigantea - Riesen-Schwingel; Festuca pratensis - Wiesen-Schwingel; Festuca rubra - Rot- Schwingel; Glyceria fluitans - Flutender Schwaden; Glyceria maxima - Großer Schwaden; Glyceria maxima - Großer Schwaden; Helictotrichon pratense - Echter Wiesenhafer; Helictotrichon pubescens - Flaumhafer; Helictotrichon pubescens - Flaumhafer; Holcus lanatus - Wolliges Honiggras; Hordelymus europaeus - Wald-Haargerste; Hordeum jubatum - Mähnen-Gerste; Hordeum murinum - Mäuse-Gerste; Hordeum vulgare - Saat-Gerste; Koeleria macrantha - Zierliches Schillergras; Koeleria pyramidata - Pyramiden-Schillergras; Lolium multiflorum - Vielblütiges Weidelgras; Lolium perenne - Ausdauerndes Weidelgras; Lolium remotum - Lein- Lolch; Lolium temulentum - Taumel-Lolch; Melica ciliata - Wimper-Perlgras; Melica nutans - Nickendes Perlgras; Melica uniflora - Einblütiges Perlgras; Milium effusum - Flattergras;

Miscanthus floridulus - Riesen-Chinaschilf; Miscanthus sacchariflorus - Silberfahnengras;

Miscanthus sinensis - Chinaschilf; Miscanthus sinensis 'Variegatus' - Chinaschilf; Miscanthus sinensis 'Variegatus' - Chinaschilf; Molinia arundinacea - Rohr-Pfeifengras; Molinia caerulea - Gewöhnliches Pfeifengras; Nardus stricta - Borstgras; Panicum capillare - Haarästige Hirse; Panicum miliaceum - Rispen-Hirse; Panicum riparia - Flussufer-Rispenhirse; Pennisetum setaceum - Rotes Lampenputzergras; Pennisetum villosum - Federborstengras; Phalaris arundinacea - Rohr-Glanzgras; Phalaris canariensis - Kanariengras; Phleum phleoides - Steppen- Lieschgras; Phleum pratense - Wiesen-Lieschgras; Phragmites australis - Schilf; Poa annua - Einjähriges Rispengras; Poa bulbosa - Knolliges Rispengras Poa chaixii - Wald-Rispengras; Poa compressa - Platthalm-Rispengras; Poa nemoralis - Hain-Rispengras; Poa palustris - Sumpf- Rispengras; Poa pratensis - Wiesen-Rispengras; Poa trivialis - Gewöhnliches Rispengras;

Polypogon monspeliensis - Bürstengras; Puccinellia distans - Gewöhnlicher Salzschwaden; Seeale cereale - Roggen; Sclerochloa dura - Hartgras; Setaria italica - Kolbenhirse; Setaria pumila - Fuchsrote Borstenhirse; Setaria verticillata - Quirlige Borstenhirse ; Setaria viridis - Grüne Borstenhirse; Sorghum bicolor - Mohrenhirse; Sorghum halepense - Wilde Mohrenhirse; Trisetum flavescens - Goldhafer; Triticale; Triticum aestivum - SaatWeizen; Triticum dicoecon - Emmer; Triticum durum - Hartweizen; Triticum monoecocum - Einkorn; Triticum spelta - Dinkel; Vulpia myuros - Mäuseschwanz-Federschwingel; Zea mays - Mais, Wiesengras, Sport- und

Gebrauchsgras, wie zum Beispiel Festuca, Lolium perenne, Poa pratensis, Agrosti, Sauergräser der Gattung Carex, Kombinationen hiervon und dergleichen enthält.

Es ist dabei wesentlich, dass die bereitgestellten Grasfasern natürlicher Art sind und nicht chemisch vorbehandelt werden, z.B. mittels chemischer Lignifizierung. Insbesondere ist es für die erfindungsgemäße Ausführung des Verfahrens ausschlaggebend, dass beim Bereitstellen der Grasfasern diese vorher nicht chemisch gemahlen worden sind, da es für die erfindungsgemäße Abtrennung der Proteine entscheidend ist eine rein mechanische Trennung durchzuführen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das bereitgestellte natürliche frische Gras auch erstmals teilweise getrocknet bzw. angetrocknet werden. Vorteilhaft bei einer teilweisen Trocknung des Grases ist insbesondere sowohl dessen erleichterte Aufbewahrung als auch die Minimierung des Risikos eines Gärens des Grases.

Weiterhin wird mit geringer Restfeuchtigkeit in den Fasern eine reduzierte Grüneinfärbung in einem aus den mittels des erfinderischen Verfahrens aufbereiteten Grasfasern hergestellten Endprodukt erzielt.

Dabei ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn das bereitgestellte Gras einen Trockengehalt in einem Bereich zwischen kleiner 100% und 60%, vorzugsweise zwischen 98% und 70%, und insbesondere zwischen 95% und 80% aufweist.

Mit dem Begriff Trockenmasse ist jener Bestandteil einer Substanz gemeint, der nach Abzug der Masse des enthaltenen Wassers übrigbleibt, wobei der„Trockengehalt" dem Prozentsatz der Trockenmasse entspricht. Der Trockengehalt wird üblicherweise und auch in der vorliegenden Erfindung nach ISO 287 (2017-10) ermittelt. Der Schritt des mechanischen Quetschens ist dabei wesentlich für die erfolgreiche Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Als„mechanisches Quetschen " (auch Quetschmahlung, fibrillierendes Mahlen oder einfach nur„Fibrillieren" genannt) wird das Offnen der Fasern in Fibrillen und Mikrofibrillen durch ein Quetschen und Reiben der Fasern untereinander bezeichnet. Durch ein Quetschen wird die nicht quellfähige Primärwand der Fasern teilweise zerstört und die Sekundärwand beschädigt; somit wird die Faserwandschicht freigelegt und für Wasser zugänglich.

Insbesondere bietet das mechanische Quetschen den Vorteil, dass nicht die Länge des

Faserstoffs substantiell verändert wird, sondern vorzugsweise die Oberfläche des Faserstoffes vergrößert, bevorzugt deutlich vergrößert wird, womit sich eine Freisetzung der Proteine aus den Grasfasern in das Wasser verbessert und eine erhöhte Menge an Proteinen im Wasser freigesetzt wird.

Es war in der Vergangenheit üblich, eine solche Quetschung/Mahlung z.B. mittels eines

Stampfwerks durchzuführen, später wurden auch sogenannte Holländer dafür verwendet. Heutzutage werden beispielweise hingegen Refiner und insbesondere Kegelrefiner, insbesondere mit entsprechenden Garniturwerkzeugen, verwendet.

Erfindungsgemäß erfolgt nach dem Quetschen der Grasfasern die mechanische Trennung des proteinreichen Wassers und der Grasfasern. Das mechanische Trennen bringt mehrere Vorteile mit sich im Gegensatz zu anderweitigen Trennmethoden; z.B. werden im Gegensatz zum enzymatischen Verfahren keine Enzyme benötigt, was zu einer Minimierung sowohl der Kosten als auch des nötigen Aufwands und Know-Hows führt.

Mit„mechanischer Trennung" ist u.a. im Folgenden eine Trennung mittels Pressen gemeint. Die Maschinen, die eine solche mechanische Trennung durchführen können, werden üblicherweise auch für andere Funktionen verwendet und sind öfters in einem Unternehmen schon vorhanden. Somit wird eine weitere Kostenersparnis erreicht, da keine neuen Maschinen gebraucht werden. Weiterhin ist eine mechanische Trennung aus qualitative Sicht sicherer und wirkt weniger intensiv auf die Grasfasern als ein chemisch durchgeführtes Verfahren.

Die mechanische Trennung der Grasfasern von dem proteinreichen Wasser kann gemäß weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren mittels einer Eindickschnecke, einer Presswalze, einer Doppelsiebpresse, einer Schneckenpresse oder dergleichen erfolgen.

Vorteilhaft bei der Verwendung solcher Maschinen ist, dass die Grasfasern durch die Pressen nicht geschnitten und verkürzt werden, sondern aneinandergedrückt und gequetscht werden, so dass sich die Fasern weiterhin öffnen und das in den Fasern enthaltene Wasser herausgepresst wird.

Das Einsetzen solcher Maschinen ist weiterhin vorteilhaft, weil sie üblicherweise in einer Herstellungseinrichtung schon zur Verfügung stehen und Teil der Produktionskette sind; somit sind keine neuen Maschinen notwendig und der Prozess erweist sich als wirtschaftlicher.

Dabei beträgt der Trockengehalt der Grasfasern nach dem Eindicken, also nach der

mechanischen Trennung, erfindungsgemäß vorzugsweise zwischen 20% und 52%, besonders bevorzugt zwischen 30% und 45% und insbesondere zwischen 35% und 40%. Mechanisch ist es meist nicht, möglich einen Trockengehalt im Wesentlichen über ca. 52% zu erreichen. Bei einem Trockengehalt von insbesondere zwischen 35% und 40% hat sich erwiesen, dass eine relativ große Menge an proteinreichem Wasser ausgepresst wird, um die obenerwähnten Nachteile der Proteine, wie z.B. Geruchsbildung und Schaumbildung, zu minimieren.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Gras vor der Verarbeitung und insbesondere vor einem möglichen Trocknen gewaschen werden. Dies kann ein- oder mehrstufig erfolgen, wobei vorzugsweise Wasser verwendet wird, dessen Temperatur zwischen 10° C und 95° C liegt. Gute Ergebnisse werden mit mehrfachen Waschungen im Bereich zwischen einem und sechs Waschzyklen erzielt. Nach dem nassen Reinigen der Grasfasern ist eine zumindest teilweise Trocknung der gereinigten Grasfasern notwendig; wurde jedoch trockenes Gras, z.B. Heu, verwendet und z.B. Trockengewaschen, fällt dieser zusätzliche Trocknungsschritt aus.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von Grasfasern sieht vor, dass entweder nach der Bereitstellung der natürlichen Grasfasern aus frischem (evtl. angetrocknetem) Gras oder nach dem Schritt des Quetschens der Grasfasern folgende zusätzliche Schritte ausgeführt werden: Bereitstellen von Wasser, Erzeugen einer wässrigen Grasfasersuspension aus Gras und Wasser bzw. aus dem angetrockneten Gras und Wasser, und Quellen der Grasfasersuspension.

Das bereitgestellte Wasser kann vorzugsweise Frischwasser und besonders bevorzugt gereinigtes Wasser sein. Das bereitgestellte Wasser kann auch eine oder mehrere spezifische weitere vorteilhafte Parameter aufweisen, wie z.B. einen pH-Wert von 5 bis 9, eine Temperatur von 8-25 °C oder ähnliches.

Der Schritt der Suspendierung erfolgt nach der obigen beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform durch Mischen der getrockneten natürlichen Grasfasern mit dem

bereitgestellten Wasser. Entscheidend ist es dabei, eine ausreichende Bewegung in der

Suspension zu gewährleisten, z.B. durch ein Rührwerk in einer Bütte. Wird keine Rührung vorgenommen, setzt sich bei einem stehenden Stoffwassergemisch der schwerere Faserstoff nach unten ab und es kommt zu Entmischungserscheinungen, die sich negativ auf das Fördern der Suspension auswirken.

Für diese beispielhafte Ausführungsform ist es insbesondere für die erfindungsgemäße

Aufbereitung der Grasfasern vorteilhaft, wenn die Stoffdichte der suspendierten Grasfasern zwischen 0.1 % und 50 %, vorzugsweise zwischen 1 % und 20 %, und insbesondere zwischen 2 % und 10 % liegt. Eine Stoffdichte im Bereich von 2 % und 10 % erweist sich als optimal für eine spätere Quellung der Fasern.

Ein Maß für die Stoffdichte ist der Gewichtsanteil an Trockensubstanz, wobei zwischen lufttrocken (% lutro) und ofentrocken (% otro) unterschieden wird. In der vorliegenden Erfindung wird die Stoffdichte gemäß ISO 4119:1995 ermittelt, wobei diese Norm sich auf ofentrocken (otro) bezieht.

Während der Suspendierung der Grasfasern beginnt deren Quellung. Als„Quellung" wird ein physikalischerVorgang bezeichnet, bei dem ein Stoff (in diesem Fall eine Flüssigkeit) in einen Festkörper eindringt und eine Volumenvergrößerung des Letzteren bewirkt. Durch Quellung können beispielweise Grasfasern eine Zunahme ihrer Dicke von 10% bis zu 200% und insbesondere von 30% bis zu 100% aufweisen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Quellung der Fasern in der Grasfasersuspension für mindestens 30 Sekunden bis maximal 30 Minuten, vorzugsweise für mindestens 2 Minuten bis maximal 15 Minuten, und besonders bevorzugt für mindestens 4 Minuten bis maximal 10 Minuten. Eine zu lange Quellung, d.h. z.B. im Bereich einer Stunde, wäre eine Zeitverschwendung und würde zu einer Kostensteigerung führen. Das maximale Wasserrückhaltevermögen der Grasfasern wird Üblicherweise schon vor einer Stunde erreicht und somit würde der Rest der Zeit, in der die Grasfasern suspendiert werden, keinen zusätzlichen Nutzen hervorbringen. Bei zu kurzem Quellenlassen der Grasfasern wird hingegen nicht die maximale Kapazität an Wasser aufgenommen, was in späteren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens, besonders bei der Freisetzung von Proteinen, zu schlechteren Ergebnissen führt.

Es ist bekannt, dass sich bei der Suspendierung die Fasern voneinander lösen, während nach der Quellung zusätzliche Bindungsfähigkeit der Fasern hervortritt. Weiterhin sind gequollene Fasern beweglicher und flexibler, wodurch sie den Messerkanten bei einem späteren Mahlen besser ausweichen und der Faserkürzungseffekt nicht so stark in Erscheinung tritt. Eine Quellzeit der Faserstoffe nach der Suspendierung bringt bei gleichem Mahlgrad nach den Mahlen und demselben spezifischen Mahlarbeitsbedarf gegenüber einem nicht vorgequollenen Stoff eine Steigerung der Zugfestigkeit von bis zu 15%. Des Weiterem wird durch ausreichende Quellung der Grasfasern der spezifische Mahlarbeitsbedarf verringert. Der Mahlgrad ist ein Maß für die Entwässerungsgeschwindigkeit einer Suspension aus Wasser und Faserstoffen. Darüber hinaus hat der Mahlgrad eine direkte Korrelation mit einigen anderen Eigenschaften des Papiers, wie Festigkeit, Transparenz und Formung, Reißfestigkeit. Der Mahlgrad wird gemäß ISO 5267/1:1999 und mit Hilfe eines Schopper-Riegler-Geräts bestimmt und in Grad Shopper Riegler angegeben.

Es ist im Sinne einer bevorzugten erfinderischen Ausführungsform die Grasfasern nach dem Quellen in der Art mechanisch zu quetschen, dass das Wasserrückhaltevermögen einen Wert zwischen 50% und 200%, vorzugsweise zwischen 75% und 150%, besonders bevorzugt zwischen 90% und 125%, und insbesondere zwischen 95% und 110% aufweist. Zur Bestimmung des Wasserrückhaltevermögens (WRV) wird die Faserstoffsuspension in

Siebröhrchen gefüllt und das freie Wasser unter definierten Bedingungen abzentrifugiert. Der WRV-Wert gibt an, wieviel Wasser im Faserkuchen gebunden wird (Angabe %-Wasser bezogen auf das Trockengewicht der Fasern). Das Wasserrückhaltevermögen für Fasern wird gemäß SNV 98592 (1963) ermittelt. Das Bereitstellen von Wasser in Kombination mit dem Suspendieren und Quellen der Grasfasern bietet vorteilhafte Effekte unabhängig davon, in welchem Schritt diese ausgeführt werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens könnte z.B.

folgende Schritte umfassen: Bereitstellen von natürlichen Grasfasern aus frischem (evtl.

angetrocknetem) Gras, Bereitstellen von Wasser, Erzeugen einer wässrigen Grasfasersuspension aus dem bereitgestellten Gras und Wasser, Quellen der Grasfasersuspension, mechanisches Quetschen der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das bereitgestellte Wasser und mechanisches Trennen der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser.

In dieser besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine substantielle Ausschüttung der Proteine während dem Quetschen in das bereitgestellte Wasser erreicht, die dann durch den Schritt des mechanischen Trennens aus den Grasfasern entfernt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst die Schritte: Bereitstellen von natürlichen Grasfasern aus frischem (evtl. angetrocknetem) Gras, mechanisches Quetschen der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das im Gras enthaltene Wasser, Bereitstellen von Wasser, Erzeugen einer wässrigen Grasfasersuspension aus dem bereitgestellten Gras und Wasser, Quellen der Grasfasersuspension und mechanisches Trennen der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser.

In diesem Fall werden durch das vorzeitige Quetschen der Grasfasern deren Primärwände schon anfänglich beschädigt/geöffnet und die Proteine vermischen sich mit dem im Gras bereits vorhandenen Wasser. Durch die spätere Suspendierung der Grasfasern erhöht sich der

Wassergehalt der Grasfasern und eine erneute Freisetzung der Proteine in das Wasser wird erzielt.

Ferner kann eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende Schritte umfassen: Bereitstellen von natürlichen Grasfasern aus frischem (evtl.

angetrocknetem) Gras, mechanisches Quetschen der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das im Gras enthaltene Wasser, mechanisches Trennen der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser, Bereitstellen von Wasser, Erzeugen einer wässrigen Grasfasersuspension aus dem bereitgestellten Gras und Wasser, Quellen der Grasfasersuspension, erneutes mechanisches Quetschen der Grasfasern zur weiteren Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das bereitgestellte Wasser und erneutes mechanisches Trennen der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser.

Diese bevorzugte Ausführungsform ermöglicht eine zweifache Trennung der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser. Die erste kann direkt nach dem Ernten ausgeführt werden und z.B. in kleineren Maße erfolgen, so dass das in den Fasern auf natürliche Weise enthaltene

protein haltige Wasser zügig getrennt wird. Anschließend erfolgt die Suspendierung und Quellung in einer kontrollierten Umgebung, bei der die Quantität und physischen Eigenschaften des bereitgestellten Wassers, sowie die Zeit der Quellung bekannt und stets überprüft werden. Nach dem erneuten Quetschen und Trennen wird somit eine determinierte Menge an Proteine freigesetzt und aus den Grasfasern getrennt. Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform werden, nach der

mechanischen Trennung der Grasfasern, unabhängig davon in welchen Schritt diese stattfindet, die Proteine aus dem proteinhaltigen Wasser mittels eines Scheibenfilters, eines Membranfilters, eines Sandfilters, eines Kerzenfilters, einer Zentrifugation, einer Tangentialflussfiltration und/oder dergleichen abgetrennt. Insbesondere werden erfindungsgemäß zwischen 50% und 99%, besonders bevorzugt zwischen 60% und 95%, und insbesondere zwischen 70% und 90% der Proteine aus dem proteinhaltigen Wasser abgetrennt. [Das von den Proteinen gereinigte, insbesondere filtrierte Wasser kann anschließend zur Erzeugung einer wässrigen

Grasfasersuspension oder für weitere Prozessketten wiederverwendet werden. Die

Wiederverwendung von dem proteingereinigten Wasser ist wirtschaftlich und ökologisch vorteilhaft und anstrebenswert.

Der vorliegenden Anmeldung liegt auch das Ziel zu Grunde eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15 für das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Grasfasern bereitzustellen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Unteransprüche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von Grasfasern gemäß den oben beschriebenen erfinderischen Verfahren umfasst: eine Vorrichtung zum Einbringen von frischem Gras in die Vorrichtung und eine Bearbeitungseinrichtung zum Quetschen und/oder Pressen zur Trennung des proteinhaltigen Wassers aus den Grasfasern. Dabei kann das Einbringen des frischen Grases mittels eines Saugers, eines Rechens, eines Transportbands oder dergleichen erfolgen. Vorteilhaft dabei ist es, wenn das Einbringen direkt nach dem Mähen erfolgt, so dass eine Zeitersparnis eintritt und das Gras noch frisch verarbeitet wird.

Die Bearbeitungseinrichtung zum Quetschen und/oder Pressen kann gemäß dem erfinderischen Verfahren eine Eindickschnecke, eine Presswalze, eine Doppelsiebpresse, eine Schneckenpresse oder dergleichen sein. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße

Vorrichtung weiterhin einen Behälter zur Aufbewahrung des ausgeschiedenen proteinhaltigen Wassers. Das Wasser kann anschließend gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen

Ausführungsform, von den Proteinen abgetrennt werden und somit beispielweise dann als proteinarmes Wasser für weitere Prozessverfahren wiederverwendet werden. Die Abtrennung kann z.B. mittels Filtration erfolgen, wobei üblicherweise Filter, wie z.B. Scheibenfilter,

Membranfilter, Sandfilter, Kerzenfilter verwendet werden, oder mittels Zentrifugation, mittels Tangentialflussfiltration und/oder ähnlichem.

Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen der ausgepressten proteinarmen Grasfasern; dies kann z.B. mittels Heißlufttrocknern erfolgen. Die durch die Trocknung aufgewärmte Luft kann anschließend gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform entweder im gleichen Prozess oder in unterschiedlichen Prozessketten wiederverwendet werden. Die warme Luft kann beispielweise verwendet werden, um das frisch gemähte Gras beim Ansaugen schon leicht anzutrocknen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung umfasst ferner eine

Einrichtung zum Ballenpressen der proteinarmen Grasfasern. Somit werden die fertig aufbereiteten erfinderischen Grasfasern platzsparend gelagert und können leicht für weitere anschließende Anwendungen transportiert werden. Alternativ zur Ballenpresse kann gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform derVorrichtung, eine Einrichtung zum Pelletpressen der proteinarmen Grasfasern vorhanden sein. Somit werden die fertig aufbereiteten erfinderischen Grasfasern komprimiert und platzsparender gelagert, damit sie anschließend für weiteren Anwendungen leichter

transportiert werden können. Eine besonders bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass diese mobil ist. Die Vorrichtung könnte z.B. Teil eines Traktors sein oder als Anhänger an einem Traktor hängen. Eine mobile Aufbereitungsanlage für Grasfasern wäre in vielerlei Hinsichten vorteilhaft; z.B. wäre das erfindungsgemäße Verfahren mit einer mobilen Vorrichtung mindestens teilweise witterungsunabhängig. Bei z.B. starkem Niederschlag ist es durch eine mobile Vorrichtung möglich, das nasse Gras nach dem Mähen sofort zu bearbeiten, d.h. ohne einen

Trocknungsschritt anzuwenden Bei einer nicht mobilen Vorrichtung würde das nasse Gras schon beim Transport in derVorrichtung zu gären anfangen und Schimmel würde sich bilden; um dem entgegenzuwirken wäre ein Trocknungsschritt direkt nach dem Mähen notwendig und unentbehrlich. Weiterhin könnte die mobile Vorrichtung in Verbindung mit einem Mäher immer die gleich lange einstellbare Faserlänge produzieren, so dass eine gewisse Homogenität in der Qualität und im Proteingehalt der Fasern erreicht wird.

Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung sowie den Ansprüchen. Es wird darauf hingewiesen, dass durch dieses Beispiel Abwandlungen

beziehungsweise Ergänzungen, wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben, mit umfasst sind. Darüber hinaus stellen die bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung dar, so dass auch Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von Grasfasern.

Figur 2 zeigt eine erweiterte beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens aus Figur 1.

Figur 3 zeigt eine weitere erweiterte beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens aus Figur 2. Figur 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer mobilen Vorrichtung zur

erfindungsgemäßen Aufbereitung von Grasfasern.

Figur 5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer mobilen Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Aufbereitung von Grasfasern.

Das erfindungsgemäße Verfahren, wie aus Figur 1 ersichtlich, umfasst mehrere Schritte. Als erstes wird frisches Gras 10 bereitgestellt. Dabei kann als Gras 10 entweder Süßgras oder

Sauergras, oder eine Kombination der beiden verwendet werden. Das Gras 10 wird natürlich bereitgestellt und ist chemisch nicht vorbehandelt. Das Gras 10 ist in dem vorliegenden erfindungsgemäßen Beispiel frisch geerntetes Gras 10, das z.B. aus einem landwirtschaftlichen Unternehmen stammt. Das Gras kann auch noch gewaschen und von groben Verunreinigungen gesäubert werden. Weiterhin könnte das Gras auch wenigstens teilweise getrocknet werden; entweder einfach durch die Trocknung, die während des Transports des Grases auftritt, oder mittels Trocknungsvorrichtungen. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass weder das Waschen noch das Trocknen des frischen Grases nötig ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Nach der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Grasfasern mechanisch gequetscht 11, so dass sie beispielweise ein

Wasserrückhaltevermögen von 100% aufweisen; dabei hängen die von den Grasfasern teilweise getrennten Fibrillen fransenartig an den Grasfasern. Die erfindungsgemäße mechanische Trennung bzw. Eindickung 12 erfolgt erfindungsgemäß nach dem Schritt des mechanischen Quetschen 11. Dabei wurde in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Eindickschnecke verwendet, welche die Grasfasern 13 bis auf einen Trockengehalt von 35% von dem proteinreichen Wasser 14 trennt. Somit werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens proteinarme Grasfasern 13 bereitgestellt, die anschließend z.B. für ein Papierherstellungsverfahren verwendet werden können. Als Überschuss bleibt das abgetrennte proteinhaltige Wasser 14, das in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederverwendet werden kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 1.

Eine zweite in Fig. 2 vorgestellte Ausführungsform beinhaltet anfänglich die gleichen Schritte wie das Verfahren aus Fig. 1. Insbesondere umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Grasfasern aus Fig. 2 die Schritte: Bereitstellen von natürlichen Grasfasern aus frischem Gras 20; mechanisches Quetschen 21 der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das im Gras enthaltene Wasser und mechanisches Trennen 22 der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser. Durch die Trennung erhält man auf einer Seite proteinhaltiges Wasser 24, auf der anderen proteinarme Grasfasern 23. Das Gras ist auch im Beispiel der Fig. 2 frisch geerntetes Gras 20. Die proteinarmen Grasfasern 23, die durch die beispielhafte Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 1 erhalten worden sind, werden gemäß der beispielhaften Ausführungsform von Fig. 2 mit Wasser 25 in einer Grasfasersuspension 26 gemischt.

Das bereitgestellte Wasser 20 ist in diesem nicht einschränkenden Beispiel Frischwasser mit einer Temperatur von 8 bis 25 Grad und einen pH-Wert von ca. 7 und vorzugsweise zwischen 6 und 8.

Für die Grasfasersuspension 26 werden die Grasfasern 23 und das Wasser 25 in einer Bütte bei einer Stoffdichte von 45% suspendiert. Die Grasfasersuspension 26 wird kontinuierlich leicht gerührt, um zu verhindern, dass sich der schwerere Faserstoff nach unten absenkt und es zu Entmischungserscheinungen kommt.

Das Suspendieren der Grasfasern führt zu deren Quellung 27. Dabei ist es für die nächsten beispielhaften Verfahrensschritte wichtig, dass den Grasfasern genügend Zeit gelassen wird, eine ausreichende Menge an Wasser aufzunehmen; im vorliegendem Beispiel wurden die Grasfasern für 5 Minuten gequollen.

Die Grasfasersuspension 26 wird anschließend mechanisch gequetscht 21', in diesem Fall fibrillierend gemahlen, so dass die Fibrillen, die sich bei ersten Quetschen 21 nicht„geöffnet" haben, öffnen und weitere Proteine sich mit dem Suspendierungswasser vermischen. Es bedarf dementsprechend anschließend wieder eines mechanischen Trennungsschrittes 22', in dem das proteinhaltige Wasser 24', z.B. wieder durch eine Eindickschnecke, aus den Grasfasern 23' herausgepresst wird.

Die erhaltenen Grasfasern 23' weisen eine niedrigere Menge an Protein auf im Gegensatz zu den Grasfasern 23. Das proteinhaltige Wasser 24' kann gemäß weiteren beispielhaften

Ausführungsformen wiederverwendet werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die dritte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weitere Erweiterung des Verfahrens aus Fig. 2.

Insbesondere umfasst das Verfahren aus Fig. 3 die Schritte: Bereitstellen von natürliche

Grasfasern aus frischem (evtl. angetrocknetem) Gras 20, mechanisches Quetschen 21 der Grasfasern zur Freisetzung von Proteinen aus dem Gras in das im Gras enthaltene Wasser, mechanisches Trennen 22 der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser, Bereitstellen von Wasser 25, Erzeugen einer wässrigen Grasfasersuspension 26 aus den Grasfasern 23 und Wasser 25, Quellen 27 der Grasfasersuspension 26, erneutes mechanisches Quetschen 21' der Grasfasern zur weiteren Freisetzung von Proteinen aus den Grasfasern in das bereitgestellte Wasser und erneutes mechanisches Trennen 22' der Grasfasern von dem proteinhaltigen Wasser 24'. Wie in der Beschreibung der Fig. 2 erwähnt, ergeben sich auf einer Seite die proteinarmen Grasfasern 23' und auf der anderen das proteinhaltige Wasser 24'. In dieser beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das getrennte proteinhaltige Wasser (24, 24') anschließend durch z.B. einen Scheibenfilter von den Proteinen filtriert 30. Im Sinne der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens sind zwischen 70% und 90% der Proteine 31 aus den

proteinhaltigen Wasser (24, 24') abzutrennen. Das von den Proteinen filtrierte Wasser kann dann in dem Verfahrenszyklus wieder zurückgeführt werden und z.B. als Supendierungswasser 25 für eine weitere Aufbereitung der erfindungsgemäßen Grasfasern wiederverwendet werden.

Alternativ kann das Wasser auch für unterschiedliche Prozesse in der Herstellungsfabrik verwendet werden. Figur 4 zeigt hingegen eine besonders bevorzugte, nicht einschränkenden und beispielhafte

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen mobilen Vorrichtung.

Wie aus der Figur 4 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Traktor eingerichtet bzw. ist die Vorrichtung ein Traktor mit verschiedenen Bearbeitungsstationen. In diesem nicht einschränkenden Beispiel wird das Gras direkt aus einem Feld mittels einem im Traktor eingebauten Mäher gemäht und durch Ansaugen in dem Bearbeitungsabschnitt des Traktors transportiert.

Dabei wird, wie von Fig. 4 ersichtlich, das gemähte frische Gras direkt durch eine

Schneckenpresse geführt. Die Schneckenpresse quetscht die Fasern, damit die in den Grasfasern enthaltenen Proteine sich in das in den Grasfasern enthaltene Wasser freisetzen; gleichzeitig werden von der Schneckenpresse die Grasfasern gepresst, so dass das proteinhaltige Wasser (hier als Grassaft bezeichnet) von den Grasfasern getrennt wird. In dieser beispielhaften

Vorrichtung wird das proteinhaltige Wasser in einem Behälter gesammelt und zu einer eventuellen Filtrierung in einer weiteren nicht gezeigten Vorrichtung gebracht. Die herausgepressten proteinarmen Grasfasern werden gemäß der beispielhaften

Ausführungsform zu einer im Traktor vorhandenen Trocknungsvorrichtung für eine

anschließende Resttrocknung gebracht. Die durch die Trocknung aufgewärmte Luft kann z.B. zur Aufwärmung des Ansaugrohrs benutzt werden, um somit eine erste Antrocknung des frisch gemähten Grases zu gewährleisten (nicht gezeigt). Anschließend werden die getrockneten proteinarmen Grasfasern mittels einer Ballenpresse zum Beispiel zu Ballen gepresst, damit sie leichter zu weiteren Bearbeitungsvorrichtungen transportierbar sind.

Wie in Fig. 5 ersichtlich, kann die beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 4, alternativ eine Pelletpresse anstatt einer Ballenpresse aufweisen, so dass nach der Trocknung der proteinarmen Grasfasern, diese bevorzugt sofort zu Pellets verarbeitet werden können und somit leichter zu einer Bearbeitungsvorrichtung transportierbar sind.