DE102020004957A1

DE102020004957A1 - Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl

Info

Publication number: DE102020004957A1
Application number: DE102020004957.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Katz; Heinrich Katz; Matthias Poeschke; Ivonne Rieth
Original assignee: Hermetia Baruth GmbH
Current assignee: Hermetia Baruth GmbH
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Es wird ein Verfahren zur industriellen Zucht der schwarzen Soldatenfliege und zur Weiterverarbeitung derer Larven zu Insektenmehl offenbart. Dieses kann bspw. als Futtermittel für Lebewesen diesen, insbesondere für Tiere, die wiederum zum menschlichen Verzehr gehalten werden. Das hier offenbarte Verfahren erreicht insbesondere besonders niedrige Herstellungskosten bei hoher Produktqualität. Dies wird zum einen durch die offenbarte Substratauswahl, als durch die offenbarten Produktionsparameter erreicht. Trotz mittlerem Feuchtigkeitseintrag wird ein niedriger Energieverbrauch in der Prozesskette durch in Nasssiebverfahren erreicht. Durch Verzicht auf hermetisch abgeschlossene Bioreaktoren wird eine deutlich weniger kostenintensive Produktion erreicht.

Description

Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Um dem Proteinbedarf einer wachsenden Erdbevölkerung Rechnung zu tragen, wird die industrielle Zucht von Insekten, insbesondere von der schwarzen Soldatenfliege (Hermetia illucens, im Folgenden Hermetia genannt) diskutiert (siehe bspw. https://www.brandeins.de/magazine/brand-eins-wirtschaftsmagazin/2016/das-neueverkaufen/fliegen-fuer-die-welt). Dem Fachmann sind sowohl Verfahren bekannt, die zum Ziel haben, Larven zum menschlichen Verzehr zu gewinnen, als auch Larven zu gewinnen, die als Futtermittel für Tiere dienen, die wiederum zum menschlichen Verzehr gehalten werden. Die Larven der Hermetia haben für diese Anwendung die folgenden wünschenswerten Eigenschaften: sie wachsen extrem schnell und sie haben eine hohe Konversionsrate von Biomasse, insbesondere Biomüll, zu hochwertigen Proteinen.
CN 201610721560 offenbart ein Zuchtverfahren für Hermetia-Puppen zum Zweck der Proteingewinnung, bei dem 200-300 Larven in einer Petrischale auf einem Substrat aus Fischabfällen, Maismehl, Haferflocken, Reisstroh und Magermilchpulver bei 25-30°C innerhalb von 5-7 Tagen bis zum Erreichen des Praepuppenstadiums herangezogen wurden.
KR100952085 offenbart außerdem einen besonders geeigneten Käfig für die Haltung adulter Hermetia.
Ein weiterer Käfig für die Haltung und Reproduktion adulter Hermetia wird in der US 201261343728 offenbart.
Die Lebensweise des Insekts ist ebenfalls für eine Wertschöpfung einsetzbar, indem Abfallstoffe in Volumen und Gewicht reduziert werden und dabei verwertbare Stoffe wie Humus und hochwertiger Kompost entstehen. Dem Fachmann ist beispielsweise aus der US 6391620 bekannt, die Larven der Hermetia nicht zum Zwecke der Nahrungsgewinnung, sondern zum Zwecke der Behandlung von Bioabfällen (durch Larvenfraß) zu züchten. US 6579713 offenbart einen Bioreaktor, um teilautomatisiert Abfall zu behandeln. US 20040089241 legt nahe, Hermetia sowohl zur Abfallbeseitigung und gleichzeitig als Nahrungsquelle im Weltall zu nutzen.
US 20110081452 offenbart die Aufzucht von Hermetia-Larven zur Nutzung als Lebendfutter für Aquarienfische. Das Verfahren legt wenig Wert auf große Ausbeuten, der gesamte Lebenszyklus der Hermetia findet auf demselben Substrat statt.
US 5618574 offenbart die Aufzucht von Fliegen und unter anderem Hermetia-Larven zur Nutzung als Lebendfutter für Aquarienfische. Es wird vor allem der positive Effekt auf die Färbung von Koi hervorgehoben.
Darüber hinaus produziert der Organismus während des Fressvorgangs Wärme, die mittels Wärmetauscher abgeleitet und verwertet werden kann.
WO2015013826A1 offenbart die Nutzung von Hermetia zum biologischen Pflanzenschutz.
Nachteile des Standes der Technik
Die dem Fachmann bekannten Verfahren und Einrichtungen hierfür

- sind meist für die Nutzung im Labormaßstab ausgelegt und können nicht ohne Weiteres auf die industrielle Produktion übertragen werden
- sind nicht geeignet, Insektenmehl zu einem wettbewerbsfähigen Preis zu erzielen (d.h. niedrigerer Preis als Fischmehl) und verfehlen dadurch die Aufgabe, die menschliche Ernährung (und insbesondere die Versorgung mit Proteinen) wirtschaftlich sicherzustellen. Dies liegt begründet
- ◯ im schlechten Wirkungsgrad der Konversion von Biomasse in Insektenmehl
- ◯ in der mangelnden Automatisierbarkeit
- ◯ in der Tatsache, dass biologische Prozesse und technisch-mechanische Prozesse nicht im Verhältnis zueinander optimiert sind.

Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch Verwendung von Einrichtungen nach den Ansprüchen 7 bis 12 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Der Vorteil des hier offenbarten Verfahrens und der hier offenbarten Vorrichtung hierfür ist, dass beides die Erreichung einer optimalen Wirtschaftlichkeit erlaubt.
Dies liegt zum einen am verwendeten Nass-Siebverfahren. Dadurch kann die Trennung von Larven und Substrat vor der Trocknung erfolgen, was in deutlich geringerem Energieaufwand bei der Trocknung resultiert.
Weiterhin sorgen die in dieser Schrift offenbarten Rezepturen für das Substrat und die hier offenbarten Klima-Bedingungen für ein optimales Larvenwachstum, was die Wirtschaftlichkeit weiter steigert.
Der Verzicht auf Bioreaktoren ergibt eine deutlich wirtschaftlichere Produktion.
Und die Verwendung eines Puffers sorgt nicht nur für eine effizientere Auslastung der Vorrichtung, sondern auch für eine verbesserte Produktqualität durch Verringerung von Anlauf- und Auslaufmengen.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen

1: ein Flussdiagramm zum Verfahren in der Übersicht mit dem verfahrensgemäßen Lebenszyklus des ersten Teils der Hermetia und dem erfindungsgemäßen Produktionsverfahren
2: die gesamte Vorrichtung zur Gewinnung von Insektenmehl
3: die Insektenzucht als Teil der gesamten Vorrichtung zur Gewinnung von Insektenmehl
4: eine Reihe von Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung der geernteten Larven (Back-End-of-Line) als Teil der gesamten Vorrichtung zur Gewinnung von Insektenmehl
5: eine Vorrichtung für Schritt 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens (einen Schlupfbehälter)
6: eine weitere Vorrichtung für Schritt 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens (Förderband)
7: eine Vorrichtung für Schritt 6 und 7 des erfindungsgemäßen Verfahrens, einen Flugkäfig mit Entpuppungsbereichen
8: ein Segment einer Vorrichtung für die industrielle Larvenproduktion in Schrägansicht
9:: ein Segment einer Vorrichtung für die industrielle Larvenproduktion im Querschnitt
10: mehrere Vorrichtungen für die industrielle Larvenproduktion in der Seitenansicht von der Stirnseite
11: Eine Vorrichtung für Schritt 10 und 11 des erfindungsgemäßen Verfahrens (Abtöten und Trocknen von Insektenlarven)
12: Eine Vorrichtung für Schritt 12 des erfindungsgemäßen Verfahrens (Vorwärmer)
13: Eine Vorrichtung für Schritt 12 des erfindungsgemäßen Verfahrens (Schneckenpresse)

Es zeigt ferner:

Tabelle I: eine Zusammenfassung der optimalen Klimabedingungen während des Verfahrens

Das gesamte erfindungsgemäße Verfahren ist in 1 dargestellt. Die Eier werden zum Larvenschlupf (1) gebracht, die Junglarven werden aufgezogen (2), und diese in 2 Entwicklungslinien geteilt. Eine Linie (20) unterläuft den natürlichen Lebenszyklus (22) der Hermetia illucens, die andere Linie (21) durchläuft die industrielle Altlarvenentwicklung (23) und den zweiten Teil des Produktionsverfahrens (24)
Der Lebenszyklus (22) der Hermetia illucens stellt sich im Ablauf wie folgt dar:

Larvenschlupf (1)
Junglarvenentwicklung (2)
Altlarvenentwicklung (3)
Präpuppenstadium (4)
Puppenentwicklung (5)
Entpuppung Adulte (6)
Adultes Leben (Fortpflanzung / Begattung) (7)
Eiablage / Eigewinnung (8)

Im Lebenszyklus der Hermetia finden 2 Schlupfvorgänge statt. Im Englischen sind diese klar zu unterscheiden: Schlüpfen aus dem Ei wird als to hatch bezeichnet, schlüpfen aus der Puppe als to emerge. Zur besseren Unterscheidbarkeit benutzen wir die Verben schlüpfen (mit den zugehörigen Substantiven Schlupf und Larvenschlupf) und entpuppen (mit dem zugehörigen Substantiv Entpuppung).
Der zweite Teil (21) durchläuft die Altlarvenentwicklung in einer auf Larvenwachstum orientierten Vorrichtung. Dieser Verfahrensschritt wird im Folgenden „industrielle Altlarvenentwicklung“ (23) genannt. Er ist aus biologischer Sicht zwar der Altlarvenentwicklung (3) gleich, findet jedoch möglicherweise in einer anderen Vorrichtung statt. Nach der Ernte der Larven unmittelbar vor deren Verpuppung schließt sich der zweite Teil des Produktionsverfahrens (24) an, bestehend aus den Schritten:

Trennen (9)
Abtöten (10)
Trocknen (11)
Entfetten (12)
Mahlen des Presskuchens (13)
Filtrierung des Öls (14)
Entfetten des Filterkuchens (15)
Mischung Filterkuchen mit Presskuchen (16)

Im Folgenden beschreiben wir das Verfahren im Detail.
Larvenschlupf (1)
Eine Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden kann, ist in 5 dargestellt.
Ein Abschlupfkörper (31), der beispielsweise als eine wabenförmige Pappe ausgebildet werden kann, und welcher die Insekteneier beinhaltet, wird auf einer Erhöhung (32) auf den Boden eines Schlupfbehälters (33) eingebracht.
Der Schlupfbehälter (33) wird mit Deckel (34) verschlossen, und es wird eine Temperatur von ca. 25°C eingestellt. Eine tägliche Kontrolle auf Larvenschlupf wird durchgeführt. Erst bei sichtbarer Schlupfaktivität (Larven sichtbar auf Boden und Wände der Box) erfolgt Futtergabe. Abschlupfkörper (31) und Erhöhung (32) werden zu diesem Zeitpunkt entnommen.
Es wird Weizenkleie eingestreut und damit die geschlüpften Larven aufgenommen. Es ist besonders vorteilhaft, den Schlupfbehälter (33) leicht zu schütteln und Weizenkleie mit Hand, Pinsel o.ä. an den Boxenrand zu schieben. Als nächstes wird Futterbei in die Mitte gegossen (ca. 11 - bei 20g Eier; entsprechend weniger bei geringerer Menge; der Boden sollte dabei mit Futterbrei bedeckt sein). Als Futter hat sich sehr dünnflüssiger Brei aus Legehennenmehl (75%) und warmem Wasser als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Wände des Schlupfbehälters (33) werden außerdem mit Weizenkleie bestreut. Sollten Larven die Wände erklimmen, wird erneut Weizenkleie eingestreut, um dies zu verhindern, denn Weizenkleie ist hygroskopisch und trocknet die Wände. An trockenen Wänden können die Larven nicht hochklettern.
Danach erfolgt eine tägliche Kontrolle der Box: Futter sollte nicht austrocknen; sollten Larven die Wände hoch laufen, dann Weizenkleie an die Wand des Schlupfbehälters (33) streuen.
Die bestimmenden Parameter für die Beurteilung eines guten Larvenschlupfs, also der Anteil der aus einem Ei geschlüpften Larven im Verhältnis zu toten Eiern, sind wie folgt: Temperatur 25°C, Luftfeuchtigkeit 75-80%. Es wird ein Larvenschlupf von größer als 70% angestrebt, sehr gut sind Schlupfraten von größer als 90%.
In einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schlupf mit wesentlich geringerem Arbeitsaufwand. Hierzu erfolgt der Schlupf der Larven (1) am Ort der Eiablage. d.h. im Flugkäfig (72). Stehen die Weibchen unter Eiablagedruck, werden Ecken, Kanten und Nähte der Flugkäfige (72) zur Eiablage genutzt. Dies bedeutet, dass nach dem Eischlupf die Larven herabfallen. Über einen Trichter werden diese Larven auf eine kleinere Fläche konzentriert. Unter dem Trichter wird ein Sammelbehälter angeordnet, um die Larven aufzufangen, welche dann durch Abwiegen dosiert werden. Alternativ kann der Abtransport der losen Larven über ein Sammelband erfolgen. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt der Abtransport der losen Larven über ein erstes Transportband (42). Die zahlenmäßige Erfassung der Junglarven auf dem ersten Transportband erfolgt über eine Kamera mit einem Bilderkennungsverfahren . Diese Junglarven werden dann portioniert, beispielsweise in Mengen von ca. 10.000 Junglarven, indem ein zweites Transportband (44) jeweils einen leeren Sammelbehälter (43) ans Ende des ersten Transportbandes positioniert.
Nach Erreichen einer vorgegebenen Menge, beispielsweise von ca. 10.000 Junglarven, wird der befüllte Sammelbehälter (43) durch einen leeren Sammelbehälter (43) ersetzt.
Durch die Nutzung gleichzeitig abschlüpfender Larven wird ein hohes Maß an Synchronisation erreicht. Zu erwarten ist, dass sich dies bis zum Ende der Junglarvenentwicklung fortsetzt und die Größe und das Gewicht der in den Bioreaktor eingesetzten Junglarven sehr homogen sind. Dazu bedarf es auch einer genetischen Homogenität und einer exakten Erfassung der angesetzten Anzahl an Junglarven. Diese exakte Erfassung ist wiederrum notwendig, um ein optimales Larven/Substratverhältnis einzustellen. Dieses Verhältnis bestimmt die Größe der Larven am Ende dieses Produktionsschrittes.
Junglarvenentwicklung (2)
Als Junglarven bezeichnet der Fachmann die Larvenstadien L1 und L2, als Altlarven die Stadien L3 und L4. Dabei wird jedes Larvenstadium durch eine Häutung gekennzeichnet.
Die Dauer des Junglarvenstadiums nach dem Schlupf aus dem Ei beträgt 6-9 Tage. Damit ist das zweite Larvenstadium erreicht. Die Vitalität der Junglarven ist abhängig von der Qualität der ersten Nahrung, die sie erhalten. Dazu wird ein spezielles Futter verabreicht, das hauptsächlich aus Legehennenmehl und Weizenkleie besteht. Es ist besonders vorteilhaft eine Mischung aus 65 % gekochtem Legehennenmehl, 34 % Weizenkleie und 1 % Honig zu verwenden. Das Legehennenmehl wird zunächst angefeuchtet und dann aufgekocht. Anschließend wird die Weizenkleie eingemischt. Alternativ kann auch die Erstnahrung aus Legehennenmehl (75%) und warmem Wasser verwendet werden. Für die optimale Entwicklung der Junglarven wird eine Temperatur 25-30°C und Luftfeuchtigkeit 80% eingestellt.
Die Junglarven werden in Einheiten von ca. 400.000 Stück dosiert, falls sie sofort weiterverwendet werden oder in Einheiten von ca. 400.000 Stück verpackt.
Die Menge von 400.000 Larven hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie die richtige Größe für 300 I Substrat, darstellt. Dies wiederum ist die richtige Einheit für 1 Schublade einer Vorrichtung für die industrielle Larvenproduktion (230) mit der Grundfläche 1,65 x 4,50 m. (siehe unten)
Als besonders verteilhaft hat es sich herausgestellt, die Zählung über das Volumen durchzuführen. Dies geschieht, indem die Menge an Junglarven in einem mm³ durch Auszählen ermittelt wird. Basierend auf diesem Wert wird ein Volumen errechnet, welches 400.000 Larven enthält. Zum Beispiel würde sich bei ermittelten 100 Junglarven in 1ml ein benötigtes Volumen von 4 I ergeben um die 400.000 Junglarven für eine Schublade im Bioreaktor zu erhalten.
Es ist besonders vorteilhaft, aus der Junglarvenproduktion ca. 10% der größten Larven (in 1 der erste Teil der Junglarven (20)) nach dem Junglarvenstadium auszusondern.
Dieser erste Teil der Junglarven (20) durchläuft im weiteren Verfahren den natürlichen Lebenszyklus der Hermetia (22), um für die nächste Generation an eierlegenden Fliegen zu sorgen, da die vorherige Generation von adulten Hermetia nach der Eiablage verendet. Ein Prozentsatz von 10% ist bei dem hier beschriebenen Verfahren ideal um die Population konstant zu halten. Bei kleineren Änderungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind aber auch 5%-20% denkbar und erfindungsgemäß.
Der zweite Teil der Junglarven (21) - also ca 90% im erfindungsgemäßen Verfahren - wird für die industrielle Altlarvenentwicklung (23) in Vorrichtungen für die industrielle Larvenproduktion (230) verbracht.
Altlarvenentwicklung (3)
Der zur Zucht bestimmte Teil der Larven wird in Vorrichtungen zur Altlarvenzucht (38) verbracht.
Als Nahrung kann dasselbe Substrat wie für die Altlarvenentwicklung in den Vorrichtungen für die industrielle Larvenproduktion (230) verwendet werden. Ebenfalls möglich ist ein spezielles Altlarvenzuchtfutter. Dabei handelt es sich um ein Schweinemastfutter wobei transgenes Sojabohnenmehl durch andere Eiweißquellen wie Rapspresskuchen, Erbsenprotein und Getreideprotein ersetzt worden sind.
Zunächst werden in die oben genannten Vorrichtungen zur Altlarvenzucht (38) 10 I eines Breies aus dem Schweinfutter (18-27% Trockensubstanz) eingebracht worauf 10.000 Junglarven ausgebracht werden. Eine Nachfütterung mit ca. 5I dieses Breies erfolgt in der Regel am Tag 5, 8 und 10. Haben sich Praepuppen gebildet und ist das Substrat abgetrocknet und rieselfähig kommt ein Trommelsieb zum Einsatz welches Praepuppen und Substrat trennt.
Es ist in Hinblick auf den Verfahrensschritt „adultes Leben“ (7) besonders vorteilhaft, ein Verhältnis von männlichen zu weiblichen Larven von (30:70) zu bewirken.
Praepuppenstadium (4)
Das Präpuppenstadium ist gekennzeichnet durch die Verfärbung der Larve ins Schwarze, wobei sie jedoch immer noch beweglich bleiben. Nach Bildung der ersten Puppen werden die unbeweglichen Puppen von den beweglichen Praepuppen getrennt. Dies ist durch verschiedene Verfahrensschritte (4) möglich:

In einer ersten Variante -für spezielle Anwendungen und bei genügend großem Platzangebotwird das biologische Verhalten der Präpuppen für das Trennen ausgenutzt. Die Präpuppen wandern während ihres Umwandlungsprozesses von der Larve zur Puppe aus dem Substrat aus.
Sie gehen dabei nach außen und möglichst nach oben. Es wird ein trockener, dunkler Platz für die Verpuppung gesucht. Mit entsprechenden Abwanderungsvorrichtungen können die Präpuppen aufgesammelt werden.

In einer zweiten Variante werden die Praepuppen auf ein Sieb mit Maschenweite 1 cm gegeben, die beweglichen Praepuppen kriechen durch die Maschen in ein Auffangbehältnis, unbewegliche Puppen verbleiben auf dem Sieb und werden abgekippt und auf die Entpuppungsbehälter verteilt. Praepuppen, die sich noch nicht zu Puppen entwickelt haben verbleiben einen Tag in einer Box bei 25 bis 32 °C wo dann diese Umwandlung eintritt. Am Folgetag wird der Vorgang der Trennung von beweglichem und unbeweglichem Stadium wiederholt.
In einer dritten Variante werden die Praepuppen mit Hilfe von Wind getrennt. Praepuppen sind schwerer als Puppen, so dass in einer Windsichtung durch Ausblasen der Puppen aus einem Fallstrom eine Trennung erfolgt.
Weitere Trennmechanismen sind dem Fachmann geläufig.
Puppenentwicklung (5)
Die Puppen werden in die Vorrichtungen für Puppenentwicklung (50) verbracht. Optimale Klimabedingungen für die Puppenlagerung sind eine Temperatur von 25°C +/- 2°C, eine Luftfeuchtigkeit von 50% und kein Licht. Um Störungen bei der Entpuppung zu vermeiden, darf die Schichtdicke der geschütteten Puppen in den Behältern nicht größer als 5 cm sein.
Entpuppung Adulte (6)
Es ist in Hinblick auf den Verfahrensschritt „adultes Leben“ (7) besonders vorteilhaft, ein Verhältnis von männlichen zu weiblichen Larven von (30:70) zu bewirken. Das Geschlecht der Fliegen, welche sich aus den Puppen entwickeln werden, zu bestimmen ist schwierig, aber die Aufgabe kann statistisch gelöst werden, da sich unter den 20% schwersten und größten Puppen 80% Weibchen befinden (vorausgesetzt, alle Puppen befinden sich im selben Entwicklungsstadium). Daher ist es vorteilhaft, aus den zur Zucht bestimmten Puppen die 20-40% größten Puppen auszusortieren.
Die Entpuppungsbehälter (61) werden mit bis zu vier Lagen mit den Puppen gefüllt. Die Entpuppungsbehälter (61) werden in den Entpuppungsbereich 62 eingebracht. Dabei werden bis zu 15 Entpuppungsbehälter (61) übereinander aufgestapelt. Jeweils zwei dieser Stapel können in einen Entpuppungsbereich (62) eingebracht werden.
Bei Vollauslastung befinden sich also 30 Entpuppungsbehälter (61) in jedem Entpuppungsbereich (62). Aus 100 Puppen sollten mindestens 80 adulte Fliegen schlüpfen.
An den Entpuppungsbereich (62) wird über die Verbindung (74) ein Flugkäfig (72) angekoppelt. Da nach dem Entpuppen die Hermetia zum Licht strebt, ist sie bestrebt über die Verbindung (74) in den Flugkäfig (72) zu gelangen.
Sobald sich 50.000 Fliegen im Flugkäfig (72) befinden, wird der Flugkäfig 72 abgekoppelt und ein neuer Flugkäfig (72) angekoppelt. Die 30 Entpuppungsbehälter (61), die sich bei Vollauslastung in jedem Entpuppungsbereich (62) befinden, reichen aus, um insgesamt Fliegen für 3 nacheinander zu populierende Flugkäfige (72) zu liefern.
Adultes Leben (7)
In den Flugkäfigen (72) wird eine Temperatur von 25-30°C eingestellt und eine Luftfeuchtigkeit von 60 bis 80%, dazu hat sich eine Lichtintensität von mindestens 10.000 Lux als vorteilhaft herausgestellt.
Die Luftfeuchtigkeit wird vorzugsweise durch die Nebeldüsen (75) geregelt, die über und unter den Gazekäfigen angebracht sind.
Auf dem Boden wird faulende Biomasse (z.B. Fleisch, verfaulende Früchte oder Reste aus der Larvenproduktion) eingebracht, da der Fäulnisgeruch die Eiablage stimuliert. Als besonders erfolgreich hat sich eine Masse aus toten adulten Hermetia herausgestellt.
Eiablage / Eigewinnung (8)
Für die Eiablage werden von außen als Waben aus Pappdeckel ausgebildete Abschlupfkörper (31) an die Flugkäfige (72) angebracht. Unmittelbar vor der Montage werden die Abschlupfkörper (31) gewogen. Jeder Abschlupfkörper (31) wird vorteilhafterweise mit dem Taragewicht bezeichnet. Die Montage an der Außenseite hat den Vorteil, dass die Waben aus Pappdeckel einfach montiert werden können und sie auch leicht wieder abgenommen werden können. Auch ein Entweichen der Fliegen während der Montage der Abschlupfkörper (31) ist unmöglich. Bevorzugt legen die Weibchen die Eier in den Ecken der Abschlupfkörper (31) durch die Löcher in der Gaze hindurch ab. Dort bleiben die Eier haften. Die durchschnittliche Eiablageleistung beträgt circa 500 Eier pro Weibchen während ihres 12-tägigen adulten Lebens.
Unmittelbar nach der Eigewinnung werden die Abschlupfkörper (31) mit Eiern mit Hilfe einer Präzisionswaage gewogen. Da Jeder Abschlupfkörper (31) vor der Montage an den Flugkäfig (72) vorteilhafterweise mit dem Taragewicht bezeichnet wurde, wird nun das gesamte Gewicht der Eier auf der Pappe ermittelt. Durch Division durch das Durchschnittsgewicht eines Eis wird anschließend die Gesamtzahl der Eier auf diesem Abschlupfkörper (31) ermittelt.
Eine Lagerung ohne Verluste, also ohne Absterben der Eier bzw. ohne verminderte Schlupfrate, ist maximal für einen Tag bei +10°C möglich. Deshalb sollte eine Lagerung der Eier vermieden werden.
Dieser Verfahrensschritt kann ausgelassen werden, wenn bei dem Verfahrensschritt Larvenschlupf (1) die alternative Ausführungsform gewählt wird und die zur alternativen Ausführungsform gehörige Vorrichtung aus 6 benutzt wird.
Industrielle Altlarvenentwicklung (23)
Der zweite Teil der Junglarven (21) - also ca. 90% im erfindungsgemäßen Verfahren- wird für die industrielle Altlarvenentwicklung (23) in Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230), verbracht.
Ein erstes Beispiel für eine Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung ist in 8 dargestellt.
Allen Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) gemeinsam ist das Heranwachsen der Larven auf einem Substrat. In der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) fressen die Altlarven das verabreichte Substrat und wachsen bis sie das Praepuppenstadium erreicht haben und zur Weiterverarbeitung geerntet werden.
Wichtig ist das Verhältnis von Larven zur Substratmenge in der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230). Basismenge sind 400.000 Larven auf 300 I Substrat. In Abhängigkeit vom Substrat kann dies variieren. Werden zu viele Junglarven eingebracht, muss entweder nachgefüttert werden, oder die Larven kommen in Futterstress und die Gewichtsausbeute an Larven ist zu gering. Werden zu wenige Larven eingebracht, wird das Substrat nicht komplett ungesetzt, was zu Problemen bei der Trennung führt.
Als Substrat wird Schweinefutter in Wasser angerührt. Transgenes Soja soll hierbei vermieden werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird Substrat aus altem Brot unter Zugabe von geringen Mengen an Wasser hergestellt.
Ein weiteres Beispiel für ein Substrat besteht aus Bioethanolschlempe mit Anteil von Fruchtschälresten, Zuckerrübenschnitzel gemahlen. Diese ist ein Kuppelprodukt bei der Produktion von Bioethanol (Zusatz zu Benzin / E10). Die Schlempe eignet sich als Grundstoff für die Larvenfütterung, alleine gegeben führt sie allerdings zu einer geringen Larvenausbeute. Deshalb muss sie mit anderen Futterstoffen kombiniert werden wie gemahlene Hackschnitzel (Rückstand aus der Zuckerproduktion), Schälreste aus der Obstsalatproduktion, Weizenkleie, Erbsenschlempe (Rückstand aus der Eiweißgewinnung aus Erbsen)
Ein mögliches Rezept ist: 70 -95 % Bioethanolschlempe, 1-10 % Zuckerrübenhackschnitzel gemahlen, 4-20 % Obstschälreste, wobei 75 % Bioethanolschlempe, 20 % Zuckerrübenhackschnitzel gemahlen, 5% Obstschälreste eine besonders vorteilhafte Mischung darstellen.
Ein Problem bei der Bioethanolschlempe kann sein, dass ganze Tankzüge abgenommen werden müssen. Innerhalb weniger Tage finden bei diesem Substrat Umsetzungsprozesse (Gärprozesse) statt, die es unbrauchbar machen. Erst wenn genügend Produktionskapazität, also die Verarbeitung von ca. 30 t pro Tag, zur Verfügung steht, kann dieses Substrat eingesetzt werden.
Ein weiteres Beispiel für ein Substrat besteht aus Roggenschrot mit Weizenkleie, welches nach folgender Rezeptur aufbereitet wird: Mischen im 1.000 I-Behälter 175 kg Roggenschrot, 50 kg Weizenkleie, Auffüllen mit Wasser. Danach Rühren bis eine konsistente aber flüssige Masse entsteht.
Ein Problem dieses Substrats ist die unterschiedliche Qualität des angelieferten Roggenschrots insbesondere wenn auf preisgünstigeren Futterroggen zurückgegriffen wird. Eine zu hohe Fallzahl des Roggenschrots führt zu einer für Hermetia ungünstigen Struktur (Substrat wird zu klebrig) d.h. die Larvenentwicklung verläuft nicht optimal. In der Praxis hat es sich als unmöglich herausgestellt die Qualität des Futterroggens vor dem Einsatz zu bestimmen.
Ein weiteres Beispiel für ein Substrat besteht aus 70 -100 % Biertreber, einem Restprodukt aus der Bierherstellung, ergänzt mit der entsprechenden Menge an Weizenkleie. Um das schnell einsetzende Verderben des Substrates zu verhindern, kann eine Behandlung mit Milchsäurebakterien zur Konservierung erfolgen. Ein Problem dieses Substrates ist, dass sich die leichteren Bestandteile v.a. die Schalen oben absetzen und damit ein Abtrocknen des Futterbreies verhindern, wodurch der Erntezeitpunkt deutlich später eintritt.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Okara, das als Nebenprodukt bei der Tofuherstellung anfällt. Das Produkt enthält 80 % Wasser, so dass bei Verfütterung des reinen Substrates kein Wasser zugesetzt werden muss.
Ein weiteres mögliches Substrat ist die Mischung von Resten aus der Produktion von löslichem Kaffee mit fermentiertem Biertreber. Das Mischungsverhältnis ist 1:1
Ein weiteres mögliches Substrat ist Kaffeesatz in Verbindung mit Hähnchenmastfutter. Als vorteilhaft hat sich ein Verhältnis von 1 (Hähnchenmastfutter) : 1,3 (Kaffee-Staub) : 2,59 (Wasser) : 0,1 (Weizenkleie) herausgestellt.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Weizenkeim - Ölkuchen vermischt mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Weizenkeim - Ölkuchen und 3 Teile Wasser.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Kürbiskern - Ölkuchen mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Kürbiskern - Ölkuchen zu 4 Teile Wasser.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Kokos - Ölkuchen mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Kokos - Ölkuchen zu 2 Teile Wasser.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Leinsamen - Ölkuchen mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Leinsamen - Ölkuchen zu 2 Teile Wasser.
Ein weiteres mögliches Substrat ist Hähnchenmastfutter mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Hähnchenmastfutter zu 2 Teilen Wasser.
Geeignete Futtersubstrate sind alle Kombinationen aus Getreidepressrückständen, Brot und einer weiteren Substratkomponente. Getreidepressrückstände und Brot sind sowohl als Alleinfutter als auch als Kombinationsfutter geeignet. Bei Zugabe einer dritten Komponente (Hefe, Tabak, Gurke....) ist die Larvenentwicklung (bis zur Präpuppe) jedoch schneller.
Die Substrate werden mit wenig oder ganz ohne Zugabe von Wasser zubereitet. Ziel ist eine Verkrustung des Substrates zu vermeiden, ein weiteres Ziel ist, dass das Substrat abgetrocknet ist zum Zeitpunkt der Larvenernte. Zwar sollen die Larven einfach zu ernten sein (gelöst durch Vermeidung der Verkrustung) aber die Trocknung der Larven sollte energieeffizient möglich sein (gelöst durch trockenes Substrat zum Erntezeitpunkt).
Unabhängig von der Wahl des Substrats empfiehlt sich eine Sterilisierung des Substrats mit Heißdampf (95°C) - insbesondere bei Substanzen von hygienisch bedenklicher Herkunft. Es muss gewährleistet sein, dass keine Krankheitserreger (Viren, Bakterien, Sporen) in den Produktionsprozess eingeschleust werden. Ein besonderes Augenmerk muss auf Salmonellen gerichtet werden. Die Salmonellenfreiheit ist regelmäßig nachzuweisen.
Eine Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) enthält mehrere Schubladen mit Substrat und Larven.
Die Altlarvenentwicklung läuft in einem Zeitraum von 10-20 Tagen ab, je nach Temperatur, Futterangebot und Futterqualität. Es sind grundsätzlich zwei verschiedene Fütterungsstrategien geeignet. Zum einen kann ein Behälter mit so viel Futtersubstrat gefüllt werden, dass der ganze Lebenszyklus abgedeckt ist, zum anderen können dünne Schichten Substrat vorgegeben und jeweils nachgefüttert werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) wird die einmalige Fütterung bevorzugt, wobei dies nicht erfindungsrelevant sein soll.
Die Produktionsbedingungen werden laufend überwacht. Die Geruchsentwicklung wird durch geeignete Maßnahmen wie Luftabsaugung, saure Luftwäschen und Bio-Luftfilter in Grenzen gehalten. Arbeitsschutzmaßnahmen in Bezug auf das Tragen einer Atemschutzmaske sind in gekennzeichneten Bereichen vorzuschreiben.
Für die industrielle Larvenproduktion gilt: Es sollte eine konstante Temperatur von 26 bis 32°C an der Substratoberfläche herrschen. Im Substrat kann die Temperatur durch die Eigenbewegung der Larven und wegen der Kompostierungseffekte nach zwei bis drei Tagen deutlich höher liegen. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, dass auf keinen Fall 50°C überschritten werden, da sonst die Gefahr des Absterbens der Larven besteht. Zur Kühlung wird gegen Ende des Prozesses kühlere Luft zugeführt.
Der Erntezeitpunkt ist erreicht, wenn sich die ersten Larven schwarz verfärben, d.h. vom Larvenstadium in das Präpuppenstadium übergehen. Das Substrat sollte dann vollständig umgesetzt und in möglichst kleinteiliger Form (Pulverform) vorliegen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung der hier vorgestellten Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) besteht darin, dass für jede Gruppe von Larven das jeweils individuell nötige Kleinklima eingestellt werden kann. Die Notwendigkeit kann sich sowohl ergeben, wenn die Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) zu unterschiedlichen Zeiten beladen wurde, aber auch wenn Insekten unterschiedlicher Stämme genutzt werden oder auch, wenn beabsichtigt oder unbeabsichtigt verschiedene Substrate benutzt werden.
Die Feuchte des Substrats zu Beginn des industriellen Altlarvenwachstums (23) und die Prozessparameter werden so ausgelegt, dass die Restfeuchte des Substrats zum Ende des industriellen Altlarvenwachstums (23) unter 35%, idealerweise 15% beträgt. Diese Feuchte ermöglicht die weiteren Verfahrensschritte. Ist die Restfeuchte zu hoch, werden die weiteren Verfahrensschritte unmöglich und es muss nachgetrocknet werden oder es müssen andere weniger vorteilhafte Vorrichtungen für die folgenden Verfahrensschritte, insbesondere Trennung, Abtötung, Pressung zum Einsatz kommen.
Weitertransport
Um die Larven der weiteren Verarbeitung zuzuführen ist es auch denkbar, diese zur nächsten Station herauszuschwemmen. Dadurch werden die Larven jedoch zu feucht und müssen aufwendig getrocknet werden. Außerdem wird die Trennung (9) erschwert.
Besonders vorteilhaft sind der Weitertransport durch Herausnehmen der Schubladen (148) aus der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) mit einem Kran und der Transport auf einer Rollenbahn.
Danach wird das Fahrgestell mit den im Fahrgestell befindlichen Schubladen zu einer Vorrichtung (80) transportiert, in welcher die Schubladen aus dem Fahrgestell (140) entnommen werden, horizontal weiterbewegt werden. Dann um eine horizontale Achse um etwa 100° rotiert werden damit die Mischung aus Substrat und Larven aus der Schublade fällt und dann über einen Trichter und geeignete Transportmittel (Förderband, Förderschnecke) zur Weiterverarbeitung transportiert werden. Der Transport könnte auch durch Schwemmen in einer Pipeline erfolgen; dies ist jedoch nicht vorteilhaft, da es vermieden werden soll, der Mischung aus Substrat und Larven zusätzliche Feuchtigkeit zuzuführen.
Die entleerten einzelnen Schubladen werden um wenigstens eine Schubladenlänge weitertransportiert, und um einen Winkel zwischen 100 und 300 Grad (gemessen bezüglich der ursprünglichen Lage im Fahrgestell) um eine horizontale Achse rotiert. In dieser Position werden die Schubladen mit Sprühwasser gereinigt.
Die gereinigten Schubladen werden erneut um wenigstens eine Schubladenlänge weitertransportiert, und wieder in die ursprüngliche Lage rotiert. Sie werden dann weitergeschoben um zu einer erneuten Befüllung mit Substrat und Junglarven bereitzustehen.
Trennen (9)
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt die physikalische Trennung von Substrat und Larven. Bei den großen Mengen, die gleichzeitig geerntet werden sollen, und bei den vorliegenden Feuchtegraden ist ein Nass-Siebeverfahren besonders vorteilhaft.
Für das Nass-Siebeverfahren werden zwei übereinanderliegende Siebkästen verwendet, welche in gegenläufige öder querlaufende Bewegungen versetzt werden. In den Siebkästen befindet sich jeweils ein Siebeinsatz aus Kunststoff, welcher wechselweise gedehnt und wird und der Kontraktion durch seine ihm innewohnende Elastizität überlassen wird. Es sind sowohl aperiodische als auch periodische Dehnungen und Kontraktionen vorgesehen; dabei stehen die Dehnungsrichtungen des oberen und des unteren Siebeinsatzes senkrecht oder schräg zueinander. Alle Dehn- und Kontraktionsbewegungen erfolgen näherungsweise in der Ebene des Siebeinsatzes.
Die Siebeerinrichtung (d.h. die Kombination aus den beiden Siebekästen) kann geneigt oder waagerecht betrieben werden.
Der Vorteil des Nass-Siebeverfahrens im Allgemeinen besteht darin, dass die Larven etwas früher geerntet werden können als bei Prozessen mit geringerer Restfeuchte und dadurch ein Zeit- und Qualitätsgewinn erzielt wird. Der Vorteil des hier geschilderten Verfahrens besteht darin, dass sich nur geringe Anhaftungen von Substrat an den Siebeinsätzen bilden.
Abtöten (10)
Das anschließende Abtöten kann mechanisch (zerquetschen, zerhacken), durch Ersticken in einem Kohlenstoffdioxidbad oder durch Hitze- oder Kälteeinwirkung erfolgen.
Als effektivste Methode hat sich das Abtöten mittels direkter Hitze herausgestellt. Die Larven werden in einen Trocknungsofen bei Lufttemperaturen von größer 60°C eingebracht, wobei sich Temperaturen von 80-130°C als besonders effektiv und schonend für das Zielprodukt herausgestellt haben. Der Prozess ist nach maximal 10 Minuten abgeschlossen. Der Prozess ist nach maximal 5 Minuten bei 80°C und bei 130°C in weniger als 3 Minuten abgeschlossen.
Jedoch stehen auch alternative Verfahrensschritte zur Verfügung:

Beim Gefrierverfahren werden die Larven bei -20°C eingefroren. Die Abtötungszeit ist abhängig von der Schichtdicke der eingelagerten Larven. Je größer die Schichtdicke, desto länger dauert dieser Prozess. Bei einer Schichtdicke von 20 cm dauert es einen Tag, bis alle Larven abgetötet sind, bei 10 cm einen halben Tag. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass keine Qualitätsverschlechterung eintritt und dass es mit einer Kühllagerung kombiniert werden kann. Nachteil ist der hohe Energieaufwand.

In einem Hochgeschwindigkeitshacker können die Larven im Bruchteil einer Sekunde abgetötet werden. Eine weitere mechanische Möglichkeit ist die Larven in einer Presse zu zerquetschen. Nachteil beider Vorgehensweisen ist, dass unmittelbar nach der Abtötung Abbauprozesse, insbesondere Oxidationsprozesse stattfinden können, die die Qualität des Produkts reduzieren.
Die dritte Möglichkeit ist die Abtötung im Kohlendioxidbad. Die exakte Dauer der Einwirkung des Kohlendioxids bis zur Abtötung ist noch zu bestimmen. Dieses Verfahren ist jedoch aufwändig und führt zu den gleichen Nachteilen wie die Zerquetschung im lebenden Zustand.
Die Abtötung in der Mikrowelle hat energetische Vorteile ist jedoch nicht so dosiert und gezielt einsetzbar wie andere Methoden der Hitzeeinwirkung.
Die Abtötung mittels Blanchieren erfolgt in einem 90°C heißen Wasserbad. Die benötigte Zeit beträgt 10 Minuten.
Die Weiterverarbeitung sollte dann unmittelbar erfolgen, da nach dem Abtöten biologische Prozesse einsetzen, die die Produktqualität mindern.
Trocknen (11)
Das Trocknen der Larven hat zwei Zielsetzungen. Erstens wird durch Reduktion des Wassergehalts von ca. 60% der Larve auf 0 - 10% das Produkt haltbar gemacht. Das Einsetzen von Fäulnis- und Verpilzungsprozessen wird verhindert. Zweitens werden die Zellwände der Fettzellen der Larve durch eine schnelle Trocknung mit Temperaturen von mehr als 80° C bis 130° C (je höher desto schneller von 1 Stunde bis zu 14 Stunden) spröde und für die anschließende mechanische Entfettung vorbereitet.
Als vorteilhaft hat sich die Trocknung in einer hierfür speziell hergestellten Einrichtung (100) mittels erhitzter Luft bei gleichzeitiger Bewegung des Trocknungsguts herausgestellt. Die Bewegung und Umschichtung des Trocknungsguts wird mittels eingeblasener heißer Luft erzielt. Diese Trocknung bezeichnet man auch als Wirbelstromtrocknung.
In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Abtöten (10) und das Trocknen (11) in einem Schritt und in einer Einrichtung kombiniert.
Grundsätzlich gilt: Je höher die Anfangstemperatur desto schneller die Abtötung, je höher die Trocknungstemperatur desto schneller die Trocknung. Allerdings gibt es Grenzen. Bei insgesamt zu hohen Temperaturen (> 150°C) wird der Larvenkörper so verändert, dass es im Folgeprozess nicht mehr möglich ist Öl abzupressen. Ein weiterer negativer Effekt ist, dass zu bei zu hohen Temperaturen infolge der Maillard-Reaktion toxische Substanzen entstehen können. So wird z.B. die Aminosäure Asparagin bei Temperaturen von über 130 °C teilweise zu Acrylamid umgesetzt, welches toxische Eigenschaften aufweist. Ein optimaler Temperaturverlauf liegt deshalb bei 100 bis 130°C zu Beginn dieses Prozesses (rasches Abtöten der Larven) und bei 80-90°C im weiteren Trocknungsverlauf.
Es ist daher besonders vorteilhaft, die Abtötung und Trocknung bei drei verschiedenen Temperaturen durchzuführen, damit einerseits die Abtötung möglichst schnell geschieht und andererseits die Produktqualität möglichst hoch bleibt.
Die getöteten und getrockneten Larven werden mittels eines kalten Luftstroms abgekühlt, um die Lagerfähigkeit zu erhalten. Der Luftstrom wird so eingerichtet, dass die Luft möglicherweise vorhandenes Restsubstrat und die abgetöteten Larven weitestgehend trennen. Zusätzlich wird der Abluftstrom durch einen Filter geführt, um die letzten verbleibenden abgetöteten Larven aus dem Luftstrom zu filtern und dem Produktionsprozess zuzuführen.
In einem Pufferspeicher (130) werden die getrockneten Larven weiter abgekühlt und zwischengelagert. Der Speicher ist als Silo ausgelegt und wird automatisch be- und entladen. Die Zwischenspeicherung erlaubt, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen, obwohl das Abkippen der Schubladen kein kontinuierlicher Prozess ist, und diesen kontinuierlichen Prozess aufrechtzuerhalten, selbst wenn eine Teilvorrichtung gewartet werden muss oder defekt ist. Es ist besonders vorteilhaft, die Zwischenlagerung nach diesem Prozessschritt durchzuführen, da abgetötete, getrocknete und gekühlte Larven besonders einfach und preiswert zwischenzulagern sind.
Es sei an dieser Stelle nochmals hervorgehoben, dass es besonders vorteilhaft ist, zuerst Substrat und Larven zu trennen und dann erst die Larven zu Trocknen, da sich hierdurch extreme Energieeinsparungen ergeben mit positiven Folgen für die Produktionskosten aber auch für die Umwelt. Dies wiederum ist aber nur möglich, wenn das hier beschriebene Nass-Siebeverfahren eingesetzt wird.
Entfetten (12)
Für die Entfettung werden die getrockneten Larven auf eine Temperatur von 50 - 70° C vorgewärmt. Hierfür wird ein doppelwandiger, senkrechter, zylinderförmiger Kessel verwendet. In der Doppelwand zirkuliert heißes Wasser. Der Durchmesser ist 1 m bis 2 m. Er besteht aus drei Etagen übereinander, Mit einem Besen wird das Vorwärmgut (getrocknete Larven) im Kreis herumgestrichen, bis sie auf die Etagenöffnung kommen und dann eine Etage nach unten fallen. Die Verweildauer ist 20 bis 40 min. Am Ende dieses Verfahrensschritts zeigen sich die Larven fettglänzend, was ein Zeichen für bereits austretendes Fett ist. Bei dem ganzen Vorgang wird die Schwerkraft ausgenutzt. Die Larven fallen von oben nach unten und letztendlich in einen Trichter, der direkt in die Presse führt. In dem Trichter sind ein grobes Sieb und ein Magnet angebracht. Insbesondere der Magnet soll Metallteilteile herausfischen, damit die Presse nicht beschädigt wird. Das Sieb soll Steine und andere nicht magnetische Fremdkörper zurückhalten und verhindern, dass in die Presse manuell eingegriffen wird. Alternativ können Fremdkörper auch vor dem Erwärmen entfernt werden.
Die mechanische Entfettung findet in einer modifizierten Schneckenpresse statt, die bei der Gewinnung von Rapsöl eingesetzt wird. Die Spindel ist auf die Bedürfnisse der Larvenpressung modifiziert. Es treten Drücke von bis zu 500 bar auf. Der Presskuchen wird aufgefangen und auf einer Ablagefläche zur Abkühlung für ca. 4 h abgelegt. Die Schichtdicke für die Abkühlung wird auf nicht mehr als 10 cm eingestellt (bei passiver Kühlung), bei aktiver Abkühlung mittels Gebläseeinrichtungen sind höhere Schichtdicken möglich. Alternativ kann die Abkühlung in einem Silo stattfinden. Bei der Abkühlung muss darauf geachtet werden, dass keine Kontamination des Pressguts mit Sporen und Bakterien stattfindet. Die Umgebung ist sauber (Schlachthofbedinungen) und der menschliche Eingriff wird minimiert durch geschlossene Transporte zwischen den einzelnen Maschinen.
Der Presskuchen weist Restfettgehalte von 1% bis 10% auf.
Das Fett wird mittels eines Schlauchs in einen lebensmittelechten Container (z.B. IBC Intermediate Bulk Container) abgeleitet.
Beim Anfahren und Abfahren des Pressvorgangs entstehen nicht verwendbare Produkte (Makulatur). Ein möglichst kontinuierlicher Prozess wird daher angestrebt. Die Vermeidung der Makulatur ist ein weiterer Vorteil der sich durch das Einfügen einer Pufferung in das Verfahren ergibt. Die Pufferung erfolgt wie oben beschrieben im Eingangspuffer nach der Trocknung.
Mahlen des Presskuchens (13)
Der abgekühlte Presskuchen wird in einem geschlossenen System zum Mahlen transportiert. Gemahlen wird mit einer Hammermühle unter Ausnutzung der Schwerkraft. Das Mahlgut wird oben eingefüllt und fällt durch die Mühle. Es können Korngrößen von bis zu 5 Mikrometer erzielt werden. Wichtig ist die geforderte Korngröße für eine mögliche anschließende Pelletierung. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl abgeschlossen.
Filtrierung des Öls (14)
Das unter hohem Druck von bis zu 500 bar ausgepresste Öl weist Bestandteile an Protein und anderen Trübstoffen aus. Die Qualität des Öls steigt mit der Reinheit. Es wird deshalb eine Filtrierung mittels Papierfilter durchgeführt. Die Papierfilter sind in insgesamt 6 Lagen hintereinander aufgebaut. Die Durchlassgröße der Filter ist durch die Porengröße von 10 bis 250 µm bestimmt. Somit kann sichergestellt werden, dass sich keinerlei Protein und Restpartikel im Öl befinden. Diese Reinheit ist für anschließende Prozesse zur weiteren Aufarbeitung mit Hilfe von Katalysatoren notwendig. Die Katalysatoren würden andernfalls sehr schnell verschmutzen und unbrauchbar werden. Das so gewonnene Öl kann für Kosmetika, Treibstoff, Futtermittel Schmiermittel, insbesondere biologisch abbaubare Schmiermittel, verwendet werden. Die Weiterverarbeitung hierfür soll jedoch nicht mehr Gegenstand dieser Erfindung sein.
Entfetten des Filterkuchens (15)
Der gewonnene Filterkuchen besteht zu 30% aus Fett und sonst aus Protein, sowie Trübstoffen. Der Filterkuchen wird zur Schneckenpresse zurückgeführt, um dort zusammen mit den getrockneten Larven als Pressgut eingebracht zu werden. Somit wird möglichst viel möglichst reines Protein gewonnen.
Mischung Filterkuchen mit Presskuchen (16)
Je nach Einsatz des gewonnen Proteins (Insektenmehls) werden Restfettgehalte von 5% bis 15% für die Eigenschaften des Endprodukts gefordert. Der Filterkuchen kann also proportional dem Presskuchen vor dem Mahlen zugemischt werden und damit der geforderte Ölanteil / Fettanteil erzielt werden.
Im Folgenden beschreiben wir die Vorrichtung für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 2 dargestellt. Die gesamte Vorrichtung ist in einer Fabrikhalle (264) untergebracht. Vorab sei darauf hingewiesen, dass die Bestandteile der Vorrichtung und nicht deren Anordnung erfindungsrelevant sein sollen.
Auf der linken Seite der Fabrikhalle (264) befindet sich die Insektenzucht (191) Rechts neben der Insektenzucht(191) befindet sich eine Beladeanlage (261), welche als Kran ausgebildet ist. In der Mitte der Fabrikhalle (264) befinden sich mehrere Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230), In 4 sind nur 28 Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) exemplarisch dargestellt, wobei die tatsächliche Zahl der verwendeten Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) nicht erfindungsrelevant ist und natürlich sowohl von der Ausführung und Dimensionierung eines einzelnen Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) abhängt als auch von der geplanten Produktionsmenge der gesamten Vorrichtung zur Produktion von Insektenmehl.
Es ist auch eine andere Anordnung von mehreren Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) denkbar, wobei Anordnungen besonders vorteilhaft sind, bei denen jede einzelne Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) gut erreichbar ist, jedoch die Wege zwischen ihnen kurz sind.
Zwischen je 2 Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) sind Gänge angeordnet, wo bei der Gang zwischen der 14. und der 15. Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) als breiterer Korridor ausgebildet ist. In diesem befindet sich eine Abkippvorrichtung (83). Dort werden die Larven aus den Behältern, in denen sie gemästet wurden, entnommen und in den Weiterverarbeitungsprozess gegeben.
Rechts der Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) befindet sich eine Entladevorrichtung (260), welche als Kran ausgebildet ist. Rechts der Entladevorrichtung befindet sich eine Reihe von Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung der geernteten Larven, welche unter dem Begriff Back-End-of-Line (190) zusammengefasst ist.
In 3 ist die Insektenzucht (191) dargestellt. Vorab sei wiederum darauf hingewiesen, dass die Bestandteile der Vorrichtung und nicht deren Anordnung erfindungsrelevant sein sollen. Im Hintergrund links ist eine Vorrichtung zum Schlupf (30), eine Vorrichtung zur Junglarvenzucht (37) eine Vorrichtung zur Altlarvenzucht (38), eine Vorrichtung zur Puppenentwicklung (50), eine Vorrichtung zur Entpuppung (60) und eine Vorrichtung zur Haltung adulter Fliegen (70) angeordnet.
Die Vorrichtung zur Entpuppung (60) und die Vorrichtung zur Haltung adulter Fliegen (70) sind durch eine Verbindung (74) verbunden.
Die Vorrichtung zum Schlupf (30), die Vorrichtung zur Junglarvenzucht (37), die Vorrichtung zur Altlarvenzucht (38), die Vorrichtung zur Puppenentwicklung (50), die Vorrichtung zur Entpuppung (60) und die Vorrichtung zur Haltung adulter Fliegen (70) werden im Folgenden unter dem Begriff Insektenzucht (191) zusammengefasst.
In 4 ist das Back-End-of-Line (190) dargestellt. Vorab sei erneut darauf hingewiesen, dass die Bestandteile der Vorrichtung und nicht deren Anordnung erfindungsrelevant sein sollen. Im Vordergrund links befindet sich eine erste Sortiereinrichtung (90), welche als Nass-Siebeeinrichtung ausgebildet ist. Parallel dazu ist eine zweite Sortiereinrichtung (160), welche als Rütteltischsichter ausgebildet ist, angebracht. Zwischen der ersten Sortiereinrichtung (90) und der zweiten Sortiereinrichtung (160) befindet sich die Vorrichtung zum Abtöten und Trocknen (100) der Larven, welche die Form eines liegenden Zylinders aufweist.
Rechts der miteinander verbundenen ersten Sortiereinrichtung (90), zweiten Sortiereinrichtung (160), und der Vorrichtung zum Abtöten und Trocknen (100) befindet sich ein Pufferspeicher (130), welcher im hier gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von 3 Silos ausgebildet ist.
Rechts des Pufferspeichers (130), und mit diesem durch einen Schneckenförderer (131) verbunden, befindet sich auf einem Podest die Vorrichtung zum Vorwärmen der getrockneten Larven (170). Unter der Vorrichtung zum Vorwärmen der Larven (170) befindet sich die Vorrichtung zum Entfetten der Larven (180), eine Presse.
Die Vorrichtung zum Entfetten der Larven (180) ist zum einen über ein Rohr mit dem Filter (187) verbunden, zum anderen ist sie über eine Fördereinrichtung (189) mit der Vorrichtung zum Mahlen des Presskuchens (188) verbunden. Der Filter (187) und die Vorrichtung zum Mahlen des Presskuchens (188) sind im hier gezeigten Ausführungsbeispiel rechts von dem Pufferspeicher (130) angeordnet.
Am rechten Rand befinden sich die Vorrichtung zum Lagern des Insektenöls (194) und ein Regal zum Lagern des Insektenmehls (195). Im Regal zum Lagern des Insektenmehls (195) wird das Insektenmehl gelagert welches aus der Vorrichtung zum Mahlen des Presskuchens (188) kommend direkt in Bigpacks verpackt wird.
Der Transport der Larven zwischen den einzelnen Stationen der Vorrichtung erfolgt mittels geeigneter Vorrichtungen, die dem Fachmann geläufig sind und auf deren Darstellung in 4 der besseren Übersichtlichkeit halber weitestgehend verzichtet wurde.
Die erste Sortiereinrichtung (90), zweite Sortiereinrichtung (160), die Vorrichtung zum Abtöten und Trocknen (100) der Larven, Pufferspeicher (130), die Vorrichtung zum Vorwärmen der Larven (170), die Vorrichtung zum Entfetten der Larven (180), der Filter (187), die Vorrichtung zum Mahlen des Presskuchens (188) werden im Folgenden auch mit dem Sammelbegriff Back-End-of-Line (190) zusammengefasst.
Im Folgenden beschreiben wir die Einzelvorrichtungen im Detail.
Vorrichtung zum Schlupf (30)
Eine Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden kann, ist in 5 dargestellt.
Die Vorrichtung zum Schlupf (30) weist einen Schlupfbehälter (33) und einen Deckel (34) auf. Ein Abschlupfkörper (31), der beispielsweise als eine wabenförmige Pappe ausgebildet werden kann, befindet sich auf einer Erhöhung (32) im Innern auf dem Boden eines Schlupfbehälters (33).
Vorrichtung zum Larvenschlupf - alternatives Ausführungsbeispiel
Eine alternative Vorrichtung zum Larvenschlupf und zum Sammeln der Larven ist in 6 dargestellt.
Unter dem Flugkäfig (72) wird ein Trichter (41) angeordnet. Unter dem Trichter ist ein Sammelbehälter (43) angebracht. Der Behälter kann manuell ausgetauscht werden wenn er voll ist. In einer ersten Abwandlung dieser alternativen Vorrichtung befindet sich anstelle des Sammelbehälters (43) ein erstes Transportband (42), durch welches die Larven zur Weiterverarbeitung transportierbar sind.
In einer zweiten Abwandlung dieser alternativen Vorrichtung befindet sich am Ende des ersten Transportbands (42), ein Sammelbehälter (43) welcher seinerseits auf einem zweiten Transportband (44) angeordnet ist. Über dem ersten Transportband (42) befindet sich eine Kamera, welche mit Mitteln zur Bilderkennung versehen ist. Sie ist so ausgestaltet, dass sie nach einer festzulegenden Menge, beispielsweise von ca 10.000 Junglarven, den gefüllten Sammelbehälter (43) durch eine leere Sammelbox ersetzt, indem das zweite Transportband (44) an- und wieder ausgeschaltet wird.
Vorrichtung zur Junglarvenzucht (37)
Als Zuchteinrichtungen für die Junglarven werden handelsübliche weiße Plastikboxen mit einer Abmessung von 30 x 40 cm x 25 cm (Länge x Breite x Höhe) verwendet. Diese Dimensionierung ist besonders vorteilhaft, da sie für ca. 400.000 Larven ausreicht, was wiederum die geeignete Menge für eine Ebene im Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) darstellt. Dem Fachmann ist damit die Skalierung für den Fall dass seine Ebenen im Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) in anderer Weise dimensioniert sind, naheliegend. Es ist vorteilhaft einen luftdichten Deckel zu verwenden, da äußere Einflüsse abgeschirmt werden und die in der verschlossenen Vorrichtung vorhandene Luft für die Larven ausreichend ist.
Vorrichtung zur Altlarvenzucht (38)
Als Zuchtbehälter haben sich handelsübliche Kunststoffboxen mit einer Größe von ungefähr 400x600x300 mm LXBXH als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie stapelbar und preiswert sind. Dazuhin bieten sie genug Raum für 6000 -10.000 Larven.
Vorrichtung zur Puppenentwicklung (50)
Die Behälter für die Puppenentwicklung müssen leicht stapelbar, einfach zu entleeren und leicht zu reinigen sein. Da die Puppen nicht mobil sind gibt es keine sonstigen Anforderungen.
Vorrichtung zur Entpuppung (60)
Eine Einrichtung, die zur Ausführung des Schritts Entpuppung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden kann, ist zusammen mit einer Vorrichtung zur Haltung der adulten Fliegen (60) und einer Vorrichtung zur Eiablage in 7 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Entpuppung (60) besteht aus einem Entpuppungsbereich (62), in welchem sich einer oder mehrere Entpuppungsbehälter (61) befinden. Der Entpuppungsbereich (62) ist ein Flugkäfig aus Gaze ca. 1 m³ groß und an drei Seiten sowie oben mit schwarzem Bändchengewebe (67)abgedunkelt. In jedem Entpuppungsbehälter (61) befinden sich bis zu 15 Lagen von Entpuppungsbehältern (61). Jeweils zwei dieser Stapel können in einen Gazekäfig eingebracht sein. Bei Vollauslastung befinden sich also 30 Entpuppungsbehälter (61) im Entpuppungsbereich (62).
An der nicht abgedunkelten Seite ist eine Verbindung (74) aus Gaze zu den eigentlichen Flugkäfigen (72) andockbar. Im hier gewählten Ausführungsbeispiel ist ein Entpuppungsbereich (62) an einen Flugkäfig (72) angedockt.
Vorrichtung zur Haltung adulter Fliegen (70)
Eine als Flugkäfig (72) ausgebildete Einrichtung zur Haltung adulter Fliegen (70) ist zusammen mit einer Vorrichtung zur Entpuppung (60) und einer Vorrichtung zur Eiablage in 7 dargestellt.
Als Flugkäfig (72) ist ein Gazekäfig mit einem Volumen von ca. 1 m³ geeignet, der auf den Rollmobiltischen aufgebaut ist. Er besteht aus einer Drahtrahmenkonstruktion und der daran aufgehängten Gaze. Die Größe von 1m³ hat sich als optimal für die Flugkäfige (72) herausgestellt, denn sie ist geeignet, etwa 50.000 Fliegen zu beherbergen. In größeren Käfigen sinkt die Eiablage deutlich, in kleineren ist die Gefahr für ein nicht optimales Geschlechterverhältnis zu groß.
Die Wasserversorgung findet durch ein Filztuch statt, das in einen Wasserbehälter hineinragt, und damit dauernd feucht gehalten wird. Alternativ können die Tiere auch durch feuchtes Papier, das in Wannen liegt, mit Wasser versorgt werden.
Oberhalb des Flugkäfigs befindet sich eine Lampe, welche eine Lichtintensität von mindestens 10.000 Lux liefert. Die Montage außerhalb des Käfigs kostet zwar etwas Lichtintensität; dafür ist die Lampe jedoch einfacher zu wechseln.
In den Flugkäfigen (72) soll eine Temperatur von 25-30°C herrschen und eine Luftfeuchtigkeit von 60% bis 80%. Da es schwierig ist, die Flugkäfige aus Gaze zu klimatisieren, ist es vorteilhaft, die Flugkäfige (72) und die Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230)en in getrennten Räumen zu betreiben. In diesem Fall ist die Klimatisierung des ganzen Raums, in dem sich die Flugkäfige befinden auch nicht sonderlich energie-ineffizient, denn die Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230)en brauchen ein Vielfaches des Raums, den die Flugkäfige beanspruchen.
Die Luftfeuchtigkeit wird vorzugsweise durch die Nebeldüsen (75) (unten, über Auffangbehälter) geregelt, die über und unter den Gazekäfigen angebracht sind.
Unter den Gazekäfigen befinden sich Kunststoffwannen (76), die das Wasser aus den Nebeldüsen auffangen. An den Flugkäfigen sind außen Abschlupfkörper (31) angebracht, die in diesem Ausführungsbeispiel als Waben aus Pappdeckel ausgebildet sind. Die Montage an der Außenseite hat den Vorteil, dass die Waben aus Pappdeckel einfach montiert werden können und sie auch leicht wieder abgenommen werden können. Auch ein Entweichen der Fliegen während der Montage der Abschlupfkörper (31) ist unmöglich.
Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230)
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die zur industriellen Altlarvenentwicklung benutzt werden kann, ist in 8 in Schrägansicht (nur ein Segment) und in 9 im Querschnitt (nur ein Segment) dargestellt.
Der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) ist im Wesentlichen ein Gerüst, mit Vertikalträgern (142), Horizontalträgern (144) und Diagonalstreben (143), in welchem auf 16 übereinanderliegenden Etagen Schubladen (237) auf Rollen (238) gelagert und entlang der Längsachse beweglich sind. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Lagerung aus Schienen mit einem Linearlager welches im Gerüst befestigt ist. Es sind aber auch andere Formen von Lagern und andere Formen von Halterungen denkbar und bekannt.
Die Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) besteht aus so vielen hintereinander angeordneten Segmenten, dass die Schubladen genau so viel Zeit zum Durchlaufen aller Segmente benötigen, wie die Junglarven zur Entwicklung bis kurz vor der Verpuppung benötigen (siehe auch 4).
Bei der Anordnung der Schubladen (237) im Gerüst ist darauf zu achten, dass der Raum gut und effektiv ausgenutzt wird, dass jedoch ein Mindestmaß an Luftzirkulation zwischen den Schubladen möglich ist. Es ist bei der Dimensionierung außerdem darauf zu achten, dass der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) während der Benutzung nicht verschmutzt, bspw. weil die Höhe der Ränder der Schubladen nicht auf die optimale Füllmenge an Larven und Substrat abgestimmt wurde.
Die Form und die Größe der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) sollen nicht erfindungsrelevant sein. Wie diese an den jeweiligen Einsatz anzupassen sind, ist dem Fachmann geläufig.
In 10 zeigen wir insgesamt 5 Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) in Ansicht von der Stirnseite.
Zwischen den Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) gibt es Zwischenräume ersten Typs (240) und Zwischenräume zweiten Typs (241). Die Zwischenräume ersten Typs (240) sind als begehbare Zwischenräume vorgesehen. Die Seitenteile der der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) sind offen. Und die Zwischenräume sind nach oben offen. Die Zwischenräume zweiten Typs (241) sind als im Normalfall nicht begehbare Zwischenräume vorgesehen. Die Seitenteile der der Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) sind mit einem Lochblech (244) versehen. Und die Zwischenräume sind nach oben mit einem Deckel (242) versehen, welcher einen Ventilator (243) beinhaltet.
Die Zwischenräume ersten Typs (240) sind also zur Entlüftung vorgesehen, die Zwischenräume zweiten Typs (241) sind also zur Belüftung vorgesehen .
Ebenfalls sichtbar in 10 ist eine 100°-Kippeinrichtung (83). Wenn die Schuladen mit der Larven-Substratmischung die Vorrichtungen zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) durchlaufen haben, werden sie mithilfe einer Entladeanlage auf ein Fahrgestell gehoben und durch den breiten Korridor zwischen der 14. und der 15. Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung (230) in Richtung der Beladezone bis zur 100°-Kippeinrichtung (83) befördert. Neben der Kippeinrichtung ist ein Trichter (85) angeordnet, so dass die Mischung aus Substrat und Larven, welche nach dem Kippen aus der Schublade fällt, aufzufangen und einer Fördereinrichtung (beispielsweise Fließband, Förderschnecke oder ähnliches) zuzuführen. Die geleerte Schublade steht dann zur Reinigung und Wiederverwendung zur Verfügung.
Vorrichtung zum Trennen von Substrat und Larven (90)
Zur physikalischen Trennung von Substrat und Larven ist eine Nass-Siebeeinrichtung vorgesehen. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist diese als Liwell^®-Siebanlage ausgebildet. Zwei übereinanderliegende Siebkästen sind über einen Exzenterantrieb e in gegenläufige öder querlaufende Bewegungen versetzbar. In den Siebkästen befindet sich jeweils ein Siebeinsatz aus Kunststoff, welcher über einen weiteren Antrieb gedehnt werden kann. Es sind sowohl aperiodische als auch periodische Dehnungen und Kontraktionen vorgesehen; dabei stehen die Dehnungsrichtungen des oberen und des unteren Siebeinsatzes senkrecht oder schräg zueinander.
Die Siebeerinrichtung (also die Kombination aus den beiden Siebekästen) ist geneigt oder waagerecht betreibbar. Der Vorteil dieser Einrichtung ist, dass die Siebplatten auch bei nassem Siebegut nicht anhaften.
Vorrichtung zum Abtöten und Trocknen der Larven (100)
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die zum Abtöten und Trocknen der Larven benutzt wird, ist in 11 dargestellt.
Ein grob zylinderförmiger Behälter (101) bspw. aus Stahl oder Edelstahl ist an der Ober- und Unterseite mit je 4 Zuluftkanälen (121,122,123,115) und 4 Abluftkanälen (124) versehen, dazu ist an der Oberseite eine Einfüllöffnung (107) angebracht. Die Abluftkanäle (124) an der Oberseite münden in einen Filter (121), welcher als ersten Ausgang einen Filter-Feststoff-Kanal (112) aufweist und als zweiten Ausgang einen Abluftkanal (110). Drei der 4 Heißluftkanäle (121,122,123) sind mit einem Lufterhitzer (127) verbunden, welcher einen Lufteinlass (116) aufweist.
Der Lufterhitzer (127) ist über den einen Lufteinlass (116) mit Frischluft (117) versorgbar, welche im Innern des Lufterhitzers erhitzt und in einen ersten Heißluftstrom mit einer ersten Temperatur(118), einen zweiten Heißluftstrom mit einer zweiten Temperatur (119) und einen dritten Heißluftstrom mit einer dritten Temperatur (120), aufgeteilt mit welchen jeweils der erste Heißluftkanal (121), der zweite Heißluftkanal (122) und der dritte Heißluftkanal (123) beaufschlagt werden, so dass sich im Inneren drei Heißluftzonen verschiedener Temperatur bilden. Der vierte Zuluftkanal ist als Kühlluftkanal (115) ausgebildet, welcher Luft mit näherungsweise Umgebungstemperatur ansaugt und zur Schaffung einer Abkühlzone (106) in Innern des grob zylinderförmigen Behälters (101) dient.
Durch die Einfüllöffnung (107) werden die Larven (108) eingebracht. Der Luftstrom im Inneren des grob zylinderförmigen Behälters (101) ist dabei so eingestellt, dass er die Larven permanent dreht und axial weiterbewegt. Dadurch wird nicht nur ein Anhaften an den Wänden des grob zylinderförmigen Behälters (101) verhindert, es werden auch die Larven gedreht und dadurch gleichmäßig erhitzt. Dabei durchlaufen die Larven (108) eine erste Temperaturzone (103), eine zweite Temperaturzone (104) eine dritte Temperaturzone (105), sowie eine Abkühlzone (106).
Durch das erste Leitblech (125) und das zweite Leitblech (126) werden die abgetöteten und getrockneten Larven (114) aus dem Luftstrom gelenkt und dem nächsten Produktionsschritt zugeführt.
Die Abluftkanäle (124) führen nicht direkt in die Umgebung, sondern in einen Filter (111). Dort werden die letzten abgetöteten und getrockneten Larven (113) vom Luftstrom getrennt und dem nächsten Produktionsschritt zugeführt.
Die Abkühlzone (106) bewirkt, dass die abgetöteten Larven lagerfähig sind. Dadurch ist es möglich benachbart zu dieser Vorrichtung zur Abtötung und Trocknung eine weitere Vorrichtung zur Pufferlagerung anzuordnen. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann die Geräte preiswerter dimensioniert werden können und Maschinentotzeiten nicht zum Stopp der Produktion führen. Es ist jedoch nicht erfindungsrelevant, den Pufferspeicher bei exakt diesem Produktionsschritt anzuordnen.
Als ideal haben sich folgende Temperaturen herausgestellt: 130°C für die erste Temperaturzone (103), 110°C für die zweite Temperaturzone (104) : 90°C für die dritte Temperaturzone (105).
Nach Verlassen der Abkühlzone haben die abgetöteten Larven eine Temperatur von 10-40°C, wobei sich eine Temperatur von 30°C als besonders vorteilhaft in Hinblick auf die Kombination aus Energieeinsparung und Lagerfähigkeit herausgestellt hat.
Vorrichtung zum Vorwärmen und Entfetten der Larven (180)
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die zum Vorwärmen der Larven benutzt wird (ein sogenannter Etagenwärmer), ist in 12 dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einem doppelwandigen, senkrechten, zylinderförmigen Kessel (171).
In der Doppelwand (172) zirkuliert heißes Wasser. Der Durchmesser des doppelwandigen, senkrechten, zylinderförmigen Kessels (171) beträgt 1 m bis 2 m. Im Inneren des Zylinders (171) sind 4 doppelte Böden (174) angebracht, die das Innere des Zylinders in 4 Etagen teilen. In jedem der doppelten Böden zirkuliert ebenfalls heißes Wasser. Jeder der doppelten Böden hat eine Öffnung (175). Auf dem Zylinder ist ein Motor angebracht, welcher eine vertikale Welle in der Achse des Zylinders antreibt. Die Welle sind radiale Streben und ein Besen (176) angebracht. An der Außenwand des Zylinders ist eine Schneckenförderanlage (173) angebracht, die ebenfalls eine mit heißem Wasser durchflossene doppelte Wand aufweist.
Die Schneckenförderanlage (173) fördert die Larven nach oben, wo sie durch ein Loch auf den obersten doppelten Boden (174) fallen. Der Besen (176) streicht das Vorwärmgut (getrocknete Larven) im Kreis herum, bis sie auf die Öffnung (175) kommen und dann eine Etage nach unten fallen. Dort rotiert wiederum ein Besen (176) der streicht die getrockneten Larven im Kreis herum streicht, bis sie erneut auf eine Öffnung (175) kommen und dann erneut eine Etage nach unten fallen. Die Verweildauer im Etagenwärmer ist 20 bis 40 min.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die zum Vorwärmen der Larven benutzt wird, besteht die Einrichtung nur aus einem Heizmantel um den Schneckenförderer, welcher die getrockneten Larven vom Pufferlager (130) oder der Vorrichtung zum Trocknen (100) zur Vorrichtung zum Entfetten (130) befördert.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die zum auf das Vorwärmen folgenden Entfetten der Larven benutzt wird, ist in 13 dargestellt.
Funktionsweise: Die Larven fallen -von der darüber angeordneten Einrichtung zum Vorwärmen der Larven kommend- nach unten und letztendlich in einen Trichter (181), der in die Presse führt. in dem Trichter(181) sind ein grobes Sieb (185) und ein Magnet (184) angebracht. Insbesondere der Magnet (184) soll Metallteilteile herausfischen, damit die Presse nicht beschädigt wird. Das Sieb (185) soll Steine und andere nicht magnetische Fremdkörper zurückhalten und verhindern, dass in die Presse manuell eingegriffen wird. Alternativ kann solch eine Abfangvorrichtung vor den Etagenwärmer gesetzt werden. Es sind auch optische Verfahren der Fremdkörpererkennung und -entfernung denkbar.
Unter dem Sieb ist eine Förder- und Dosierschnecke (182) angeordnet. Am Ende der Förder- und Dosierschnecke (182) ist eine Öffnung, unter der ein zweiter Einfülltrichter (183) angeordnet ist.
Die der Förder- und Dosierschnecke (182) abgewandte Öffnung des Trichters ist mit einer Schneckenpresse (186) verbunden, wie sie beispielsweise bei der Gewinnung von Rapsöl eingesetzt wird. Die Spindel ist auf die Bedürfnisse der Larvenpressung modifiziert. Die Schneckenpresse (186) ist für Drücke von bis zu 500 bar vorgesehen.
Alternativ kann das Entfetten mit einer Zentrifuge erfolgen
Beim Anfahren und Abfahren des Pressvorgangs entstehen nicht verwendbare Produkte (Makulatur). Es wird deshalb ein möglichst kontinuierlicher Prozess angestrebt. Die Pufferung erfolgt wie oben beschrieben im Eingangspuffer nach der Trocknung.
Aus 30 t Substrat (Frischmasse) können ca. 2,5 bis 3 t Larvenmasse gewonnen werden. Aus 1 t Larvenmasse werden 450 kg getrocknete Larven mit einer Trockenmasse von 90% gewonnen, aus denen wiederum ca. 225 kg Mehl (Fettanteil kleiner 10% und ca. 63% Protein in der Trockensubstanz) und 225 kg Öl gewonnen werden können. Die Input-Menge an Substrat wird bei dem Prozess durch Veratmung, Verdampfung und Verflüchtigung sowie Stoffumwandlung bei hohem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials um bis zu 70% des ursprünglichen Volumens und Gewichts reduziert werden. Meistens werden Reduktionswerte im Bereich von 30 bis 50% erzielt.
Für Teile der gesamten Einrichtung sind dem Fachmann -nach Offenbarung der hier gezeigten Kombination- auch weitere hier nicht beschriebene Alternativlösungen geläufig. Entscheidend ist, dass die hier offenbarte Lösung eine optimale Wirtschaftlichkeit erlaubt. Dies liegt auch an der geringen Restfeuchte des Substrats. Dadurch kann die Trennung von Larven und Substrat vor der Trocknung erfolgen, was in deutlich geringerem Energieaufwand bei der Trocknung sorgt (weniger zu trocknende Masse und geringere Feuchte bewirken einen doppelten Vorteil).
Weiterhin sorgen die in dieser Schrift offenbarten Rezepturen für das Substrat und die hier offenbarten Klima-Bedingungen für ein optimales Larvenwachstum, was die Wirtschaftlichkeit weiter steigert. Durch die Verwendung von Bioreaktoren ergibt sich die Möglichkeit individueller Klimatisierung und zur Klimasteuerung oder gar -regelung. Dies sorgt für eine deutliche Steigerung der Produktqualität. Und die Verwendung eines Puffers sorgt nicht nur für eine effizientere Auslastung der Vorrichtung, sondern auch für eine verbesserte Produktqualität durch Verringerung von Anlauf- und Auslaufmengen.
Tabellen

Tabelle I

Verfahrensschritt	Temperatur	Luftfeuchte	Belüftung	Beleuchtung
Larvenschlupf (1)		75-80% Kondenswasser vermeiden	Belüftung nur wg überschüssiger Wärme durch Beleuchtung	Keine Rolle
Junglarvenentwicklung (2)	25-30°C möglichst gleichbleibend	80%	aktuell 450 W, bis zu 9.500 m³/h für 90 m ³
Altlarvenentwicklung (3)	25-30°C möglichst gleichbleibend	70%-80%	hoher Anfalls an Schadgasen , leistungsfähige Lüftung (aktuell 540 W, 10.000 m³/h)
Industrielle Altlarvenentwicklung (23), Bioreaktor	30-35°C	70%-80%
Entpuppung (6)	25-35°C	75-80% Kondenswasser vermeiden	Belüftung nur um überschüssige Wärme abzuführen, die durch die Beleuchtung entsteht
Adultes Leben (7)	25-35°C	75-80% Kondenswasser vermeiden	Belüftung nur um überschüssige Wärme abzuführen, die durch die Beleuchtung entsteht	Wellenlänge: 380-590 nm 14-16 h Dauer=Tageslän ge, 30k-50k lux
Eiablage (8)	25-35°C	75-80% Kondenswasser vermeiden

Bezugszeichenliste

1: Larvenschlupf
2: Junglarvenentwicklung
3: Altlarvenentwicklung
4: Präpuppenstadium
5: Puppenentwicklung
6: Entpuppung
7: Adultes Leben (Fortpflanzung / Begattung)
8: Eiablage/ Eigewinnung
9: Trennen
10: Abtöten
11: Trocknen
12: Entfetten
13: Mahlen des Presskuchens
14: Filtrierung des Öls
15: Entfetten des Filterkuchens
16: Mischung Filterkuchen mit Presskuchen
20: erster Teil der Junglarven
21: zweiter Teil der Junglarven
22: natürlicher Lebenszyklus der Hermetia
23: industrielle Altlarvenentwicklung
24: zweiter Teil des Produktionsverfahrens
30: Vorrichtung zum Schlupf
31: Ein Abschlupfkörper
32: Erhöhung
33: Schlupfbehälter
34: Deckel
35: Larven und Weizenkleie
36: Futterbrei
37: Vorrichtung zur Junglarvenzucht
39
40: Kamera
41: Trichter
42: erstes Transportband
43: Sammelbehälter
44: zweites Transportband
49
50: Vorrichtung zur Puppenentwicklung
60: Vorrichtung zur Entpuppung Adulte
61: Entpuppungsbehälter
62: Entpuppungsbereich
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68
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70: Vorrichtung für adultes Leben
71
72: Flugkäfig
73
74: Verbindung
75: nebeldüsen
76: Kunststoffwannen
77: Verdunkelung
78
79: Zaun
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83: Kippeinrichtung 100°
84
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99
100: Vorrichtung zum Abtöten und Trocknen
101: zylinderförmigen Behälter
102: Luftstrom
103: erste Temperaturzone
104: 2. Zone
105: 3. Zone
106: Abkühlzone
107: Einfüllöffnung
108: Larven (lebend)
109: Filter
110: Abluftkanal
111: Filter
112: Filter-Feststoff-Kanal
113: larven (getötet und getrocknet)
114: larven (getötet und getrocknet)
115: Kühlluftkanal
116: Lufteinlass
117: Luftstrom
118: heisser Luftstrom mit erster Temperatur
119: heisser Luftstrom mit zweiter Temperatur
120: heisser Luftstrom mit dritter Temperatur
121: erster Heissluftkanal
122: zweiter Heissluftkanal
123: dritter Heissluftkanal
124: Abluftkanäle
125: zweites Leitblech
126: erstes Leitblech
127: Lufterhitzer
130: Pufferspeicher
131: Schneckenförderer
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170: Vorrichtung zum Vorwärmen
171: senkrechter doppelwandiger Kessel
172: doppelwand
173: Schneckenförderer
174: doppelter Boden
175: Öffnung
176: Besen
177: Antrieb
178
179
180: Vorrichtung zum Entfetten der Praepuppen
181: Einfülltrichter mit Puffer
182: Förder- und Dosierschnecke
183: zweiter Einfülltrichter
184: Magnet
185: Sieb
186: Schneckenpresse
187: Filter
188: Vorrichtung zum Mahlen des Presskuchens
189: Fördereinrichtung
190: back-end-of-line
191: Zuchteinrichtung
192
193
194: Vorrichtung zum Lagern des Insektenöls
195: Regal zum Lagern des Insektenmehls
230: Vorrichtung zur industriellen Altlarvenentwicklung
231
232
233
234
235
236
237: Schubladen
238: Lagerung
239
240: Zwischenräume ersten Typs
241: Zwischenräume zweiten Typs
242
243
244
245
248
249
250
251
260: Entladeanlage
261: Beladeanlage
262: Transportrichtung industrielle Larvenproduktion
263: Transportrichtung leere Schubladen
264: Fabrikhalle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201610721560 [0003]
KR 100952085 [0004]
US 201261343728 [0005]
US 6391620 [0006]
US 6579713 [0006]
US 20040089241 [0006]
US 20110081452 [0007]
US 5618574 [0007]
WO 2015013826 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege (hermetia illucens), dadurch gekennzeichnet, dass es die Verfahrensschritte Larvenschlupf (1) Junglarvenentwicklung (2) industrielle Altlarvenentwicklung (23) Trennen (9) Abtöten (10) Trocknen (11) Entfetten (12) Mahlen des Presskuchens (13) Filtrierung des Öls (14) Entfetten des Filterkuchens (15) Mischung Filterkuchen mit Presskuchen (16) enthält.
Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Trennen (9) vor dem Schritt Trocknen (11) durchgeführt wird.
Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens bei einem der Schritte Junglarvenentwicklung (2) oder industrielle Altlarvenentwicklung (23) eine Temperatur zwischen 25 und 30°C eingestellt wird.
Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die industrielle Altlarvenentwicklung (23) ein Substrat, welches 70 -95 % Stärkepülpe beinhaltet, verwendet wird.
Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die industrielle Altlarvenentwicklung (23) ein Substrat verwendet wird, dessen anfängliche Feuchtigkeit so eingestellt wird, dass die Restfeuchte des Substrats am Ende des Verfahrensschritts industrielle Altlarvenentwicklung (23) eine Restfeuchte von 10%-25% hat.
Verfahren zur Gewinnung von Insektenmehl aus Larven der schwarzen Soldatenfliege nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den zur Zucht bestimmten Puppen die 20-40% größten Puppen für die Weiterzucht ausgewählt werden.
Verwendung eines Nass-Siebe-Geräts zur Trennung von Substrat und Larven bei der Herstellung von Insektenmehl.
Verwendung eines Wirbelschichttrockners zum Trocknen und/oder Abtöten der Larven bei der Herstellung von Insektenmehl.
Verwendung eines Etagenwärmers zum Vorwärmen der Larven vor der Entfettung bei der Herstellung von Insektenmehl.
Verwendung einer Schneckenpresse zur Entfettung der Larven bei der Herstellung von Insektenmehl.
Verwendung eines Substrats für die Zucht von Insektenlarven, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt des Substrats so bemessen ist, dass der Wassergehalt des Substrats zum Zeitpunkt der Larvenernte 10%-25% beträgt.
Verwendung eines Substrats für die Zucht von Insektenlarven, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat wenigstens eine der folgenden Mischungen umfasst: - Schweinefutter in Wasser angerührt unter Vermeidung von transgenem Soja - Bioethanolschlempe mit Anteil von Fruchtschälresten und/oder gemahlenen Zuckerrübenschnitzel insbesondere: 70 -95 % Bioethanolschlempe, 1-10 % Zuckerrübenhackschnitzel gemahlen, 4-20 % Obstschälreste - Roggenschrot mit Weizenkleie - 70 -100 % Biertreber, ergänzt mit Weizenkleie. - Okara - Mischung von Resten aus der Produktion von löslichem Kaffee (40-60%) mit fermentiertem Biertreber - Kaffeesatz in Verbindung mit Hähnchenmastfutter im Verhältnis von 1 (Hähnchenmastfutter) : 1,3 (Kaffee-Staub) : 2,59 (Wasser) : 0,1 (Weizenkleie) - Weizenkeim - Ölkuchen (25% +/-6%) vermischt mit Wasser - Kürbiskern - Ölkuchen (20% +/-6%) mit Wasser - Kokos - Ölkuchen (33% +/-6%) mit Wasser - Leinsamen - Ölkuchen (33% +/-6%) mit Wasser - Hähnchenmastfutter (33% +/-6%) mit Wasser. Das Verhältnis ist 1 Teil Hähnchenmastfutter zu 2 Teilen Wasser.