AT212786B

AT212786B - Verfahren zur Verminderung von Zuckerverlusten bei in Stapeln lagernden Zuckerrüben und Anlage zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: AT212786B
Application number: AT356759A
Authority: AT
Inventors: Sandor Dr Vajna
Original assignee: Sandor Dr Vajna
Priority date: 1958-05-21
Filing date: 1959-05-13
Publication date: 1961-01-10

Description

Verfahren zur Verminderung von Zuckerverlusten bei in Stapeln lagernden Zuckerrüben und Anlage zur Ausführung des Verfahrens
Insbesondere für Zuckerfabriken macht sich die zunehmende Mechanisierung der Landwirtschaft insofern ungünstig bemerkbar, als der Landwirt in der Lage ist, die Rüben in kürzester Zeit in einer Menge anzuliefern, die die tägliche Verarbeitungskapazität der Fabrik wesentlich übersteigt. Eine Lagerung der Rüben in grösseren Stapeln im Freien ist dabei unerlässlich.

Feldfrüchte verbrauchen bei der Lagerung einen Teil ihrer Reservestoffe, hauptsächlich Kohlehydrate. Bei Zuckerrüben sinkt dadurch der Zuckergehìl1t, u. zw. bei gleichbleibender Lagerungstemperatur proportional mit der Lagerungszeit. Der Verbrauch an Reservestoffen ist eine Folge der Atmung der Früchte, die ständig Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxyd abgeben. Bei diesem Prozess werden im Endergebnis die Kohlehydrate zu Kohlendioxyd verbrannt, wodurch eine gewisse Wärmemenge entwikkelt wird, deren Grösse z. B. bei einer Verbrennung von 1 kg Rohzucker 3600 kcal beträgt. Durch die Entwicklung dieser Wärmemenge nimmt die Temperatur im lagernden Stapel zu, wodurch die Intensität der Atmung gesteigert wird. Es ist festgestellt worden, dass die Zuckerverluste mit steigender Temperatur exponentiell ansteigen.

Eine dauernde Temperaturzunahme wird zwar durch die zufolge des Temperaturunterschiedes zwischen der Aussenluft und der in dem Stapel befindlichen Luft erzeugte Luftströmung unterbunden, so dass sich eine bestimmte, über der Aussentemperatur liegende Temperatur im Stapel einstellt.

Es ist bekannt, die Temperatur im Stapel durch Zwangsbelüftung niedriger zu halten. Hiebei ist man aber von der jeweiligen Aussentemperatur abhängig, und im Herbst, wenn die Rüben angeliefert werden, ist die Aussentemperatur verhältnismässig hoch, so dass Lagerungstemperaturen um 5-8 C im Stapel auftreten, bei denen der Verlust an Kohlehydraten noch erheblich ist und hohe Verluste an Zukkerausbeute nach sich zieht. Bei noch höherer Aussentemperatur ist Zwangsbelüftung zwecklos und unter Umständen schädlich.

Um die hohen Zuckerverluste bei der Lagerung zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, die von aussen angesaugte Kühlluft vor dem Eintritt in den Stapel zu kühlen. Jedoch hat sich dieses Verfahren kostenmässig als unwirtschaftlich erwiesen, da die Leistung der Kältemaschine von der gerade im Herbst verhältnismässig hohen Aussentemperatur abhängig ist, also verhältnismässig grosse Kältemaschinen mit hohem Kraftbedarf erforderlich sind.

Erfindungsgemäss wurde die Überlegung angestellt, dass es wirtschaftlicher ist, die aus dem Stapel austretende Luft wieder in den Stapel als Kühlluft zurückzuführen, nachdem man ihr die zuvor aufgenommene Wärme entzogen hat. In diesem Fall hat man es in der Hand, die Kühlluft unabhängig von der Aussentemperatur ohne grosse Kühlleistung und damit in wirtschaftlicher Weise mit der für die Rübenla- gerung günstigsten Temperatur von etwas über-3 C in den Stapel einzuführen, wobei die zurückzuführende Kühlluft dabei aus dem Stapel mit etwa 0 C austritt. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht demnach darin, dass die Kühlluft im ständigen Kreislauf durch den Stapel geführt und vor dem Eintritt in den Stapel auf die Kühltemperatur zurückgekühlt wird.

Hiebei kann in vorteilhafter Weise dem Kühlluftkreislauf ein für die normale Atmung der Rüben ausreichender Anteil Frischluft zugemischt werden. Es wird also mit der Erfindung erreicht, dass bei einer angenommenen Aussentemperatur von 6 C eine Abkühlung der zirkulierenden Luft um nur etwa 3 C erforderlich ist, während bei dem bekannten Verfahren die eingesaugte Aussenluft um 9 C abgekühlt werden muss, um den gleichen Kühleffekt im Stapel zu erreichen.

Das Verfahren nach der Erfindung kann mit verhältnismässig einfachen und billigen Mitteln durchgeführt werden. Es ist nunmehr möglich, die Zuckerrüben unabhängig von warmer oder kalter Witterung, bei Hitze und bei Frost weit über die übliche Kampagnezeit zu lagern. Es können also die Fabrikanlagen bis in den Frühling hinein in Betrieb bleiben. Die Verarbeitungskapazität der Fabrik kann dadurch rrahezu verdoppelt werden, wobei die Zuckerausbeute zufolge der geringen Zuckerverluste während der Lagerung, bezogen auf die verarbeitete RUbenmenge, sich wesentlich erhöht.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren hat man es in der Hand, den Sauerstoffgehalt des Kreislaufluftstromes auf über 5%, vorzugsweise 6 - 15agio, zu halten. Desgleichen hat man es in der Hand, den Kohlendioxydgehalt des Kreislaufstromes auf unter 15%, vorzugsweise 14 - 50/0, zu halten.

Es ist weiterhin vorteilhaft, die Belüftung zeitweise zu unterbrechen. Die Unterbrechung der Belüftung hat sehr wesentliche Folgen in bezug auf die Verwelkung der Rüben. In Zwischenpausen diffundiert nämlich das Wasser vom Innern der RUbe in die Aussengewebe der Rübenoberfläche und ersetzt teilweise oder ganz den durch die Belüftung hervorgerufenen Wasserverlust. Dadurch wird eine schädliche Verwelkung der Rübe auf ein Mindestmass beschränkt ; in den Belüftungspausen wird die Atmung verlangsamt.

Die Belüftungspausen gestatten auch eine rationelle Anordnung und Bemessung der Kühl- und Belüftungseinrichtungen. Es ist nunmehr nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens möglich, die für mehrere Belüftungsstellen gemeinsame Kühl- und Belüftungseinrichtung so zu betreiben, dass die einzelnen Belüftungsstellen periodisch beaufschlagt werden können. Die Kühl-und Belüftungseinrichtung wird so bemessen, dass sie frisch geschüttet Rüben von ihrer etwa 6-8 C betragenden Temperatur in angemessener
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Zeit, auf etwa 0 C abgekühlt.

Zur Kühlhaltung und Belüftung eines einzelnen Abschnittes ist nur ein Bruchteil der anfänglichen Abkühlleistung erforderlich, so dass eine einzige Kühl- und Beliiftungseinrich- t'mg ausreicht, mehrere Abschnitte in periodisch wiederkehrenden Zeitabschnitten zu belüften und auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Die Kühl- und Belüftungseinrichtung kann dabei feststehend oder ganz oder teilweise fahrbar angeordnet werden.

Die Maschinen zur Abkühlung der umzuwälzenden Luft sind üblicherweise mit einer Heizvorrichtung
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kung der Aussentemperatur abgekühlt. Wenn die Temperatur hiebei unter die zulässige Eintrittstemperatur absinkt, ist eine Erwärmung der Umwälzluft erforderlich, weil sonst die Rüben erfrieren würden. In diesem Falle sieht die Erfindung vor, dass die zum Abtauen der Kältemaschine erforderliche Heizvorrichtung als Wärmequelle zum Erwärmen der eingeblasenen Luft während der Frostperiode benutzt wird, wobei die Kältemaschine abgestellt bleibt.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht auch, dass zum Abtauen der die Luft kühlenden Wärmeaustauscher nach Abschalten der Kühleinrichtung die aus dem Rübenstapel zurückgeführte warme Luft benutzt wird, wobei eine Heizvorrichtung zum Abtauen entbehrlich wird und die Luft zugleich gekühlt wird. Es ist dann auch nicht erforderlich, die durch die sonst übliche Heizvorrichtung erzeugte Wärme wieder abzuführen.

Das Verfahren nach der Erfindung und weitere Einzelheiten der Anlagen zur Ausführung des Verfahrens sind in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Rübenstapelanlage in Seitenansicht, Fig. 2 eine Stirnansicht zu Fig. l, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen RUbenstapel in vergrössertem Massstab, Fig. 4 einen Schnitt in Richtung 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 ein weiteres Ausführungbeispiel im Querschnitt.

Der Rübenstapel 1 hat eine Höhe von 6 bis 8 m und beliebige Längenausdehnung. Er liegt unmittelbar im Freien auf dem Erdboden oder zweckmässig auf einem Betonboden. Die Anschüttung des Stapels und die Abförderung der Rüben geschieht auf bekannte Weise, z. B. durch Einschwemmen oder mittels Förderbänder. Vor dem Anschütten liegen auf dem Boden quer zur Längsrichtung des Stapels verlaufende, beidseitig aus dem Stapel herausragende Rohre 2, die in ihrem unteren Teil mit Löchern 2a versehen sind. An den aussen liegenden Enden der Rohre ist ein Wärmeaustauscher 3 angeschlossen, der von einem Kühlmittel durchflossen wird. Hiefür sind die Anschlüsse 3a und 3b vorgesehen.

Ein an dem Wärmeaustauscher angeschlossener Ventilator 4 führt die gekühlte Luft durch die Öffnungen 2a der Röhre 2 in den Rübensiapel l, dessen Seitenflächen mit einfachen Planen 5 aus wärmeisolierendem Werkstoff bedeckt sind. Die Plane 5 bildet eine geschlossene, einen Luftdurchtritt weitgehend verhindernde Haut um den Stapel 1 derart, dass oberhalb der Oberfläche la ein Luftraum 6 gebildet wird. Nach dem Ausführungsbeispiel werden zu diesem Zweck die Planen 5 durch von an Masten 7 gehaltenen Seilen 8 getragen. In dem Luftraum 6 liegen Rohre 9, die unten Öffnungen besitzen und, in Abschnitten über der Länge des

Stapels 1 verteilt, jeweils durch eine Rohrleitung 10 mit dem Saugstutzen des Ventilators 4 verbunden sind.

Die aus dem Stapel 1 austretende Luft wird mittels der Rohre 9 über die Rohrleitung 10 von dem Ventilator 4 angesaugt, gekühlt und wieder in den Stapel 1 hineingedrückt. Das in dem Wärmeaustauscher anfallende Kondensat wird in bekannter Weise entfernt. Zur Einhaltung eines ausreichenden Sauerstoffgehaltes in dem Kreislaufluftstrom ist an die Rohrleitung 10 ein Rohrabzweig 10a angebaut, an dessen Ende ein Regelventil 14 sitzt, das von einem Sauerstoff- und bzw. oder einem Kohlendioxyd-Messer 15 gesteuert wird, wodurch der Sauerstoffgehalt und der Kohlendioxydgehalt des Kreislaufluftstromes auf etwa 8% gehalten werden. Das Regelventil kann auch von Hand eingestellt werden.

Wie die Zeichnung zeigt, können die Rohre 9 im Böschungswinkel versetzt zu den Rohren 2 angeordnet werden. Ist die Ausschüttung bis zum Ende eines Rohres fortgeschritten, dann wird durch Bedekkung der freien Stirnböschung mittels einer leichten, billigen Folie 16, wie Papier oder Zellophan, eine Kammer gebildet, durch die die Kühlluft geleitet wird. Statt der Masten 7 können auch unter den Planen aufgestellte Stützen von entsprechender Länge vorgesehen sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 wird die Bedeckung des Stapels 1 durch aneinandergereihte, wärmeisolierende Platten 5'aus Holz, Holzfaser oder Kunststoff hergestellt. Sie können nach Gebrauch ohne grosse Mühe abgebaut und bei Verlängerung des Stapels aneinandergelegt werden. Oberhalb der Oberfläche des Stapels befindet sich wiederum der Luftraum 6, aus dem mittels der Rohrleitungen 10 die Luft unmittelbar abgesaugt wird. Damit die Absaugung der Luft von jeder Rohrleitung 10 nur aus einem begrenzten Stapelabschnitt erfolgen kann, sind beiderseits jeder Rohrleitung 10 Querwände 17 eingesetzt, die mit ihrer Unterkante in den Rübenstapel hineinreichen. Diese Querwände können jeweils nach Anschütten eines bestimmten Stapelabschnittes eingesetzt werden.

Sie können auch bis zu dem Boden reichen, in welchem Fall jede durch die Querwände gebildete Kammer von der Seite her beschickt und dann von einer Seitenwand 5'abgedeckt wird. Die Einführung der gekühlten Umwälzluft in den Stapel geschieht mittels der Kanäle 2', die sich unterhalb eines durchlöcherten Bodens 11 befinden. In gestrichelten Linien ist in Fig. 3 eine vorteilhafte Anordnung der mit 10'bezeichneten Rückführleitung dargestellt. Sie ist durch den RUbenstapel l zunächst nach unten und dann seitlich herausgeführt. Durch diese Anordnung wird die Rückführleitung dem unerwünschten Temperatureinfluss der Aussenluft entzogen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist zwischen der wärmeisolierenden Bedeckung 5'und dem Stapel 1 ein Luftraum 6,6a belassen. Die Seitenflächen des Stapels 1 sind mit einfachen, nicht wärmeisolierenden Planen 12 bedeckt, während die Oberfläche la unbedeckt bleibt. Das hat den Vorteil, dass die aus dem Stapel 1 austretende, feuchte Luft ihren Feuchtigkeitsgehalt beim Durchströmen des Luftraumes 6a durch Kondensation abgeben kann, ohne dass dadurch die Rüben mit dem Kondensat in Berüh- rung kommen, was bekanntlich schädlich ist. Das Kondenswasser fliesst an der Bedeckung 12 nach unten und wird in Rinnen 13 abgeführt. Die Rohre 10 für die Absaugung der erwärmten Luft können hier im unteren Teil des Luftraumes 6,6a in der Nähe des Bodens angebracht werden.

Auch in diesem Falle sind in den Stapel 1 hineinragende Querwände 17 vorgesehen.

Die Temperatur im Rübenstapel bzw. der eingeblasenen Luft kann durch bekannte Regeleinrichtungen, z. B. durch einen Thermostaten, innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten werden.

Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden. Die Stapel können auch teilweise oder ganz unterhalb der Erdoberfläche angeordnet sein. Das Verfahren kann auch bei andern Feldfrüchten, die unter ähnlichen Bedingungen gelagert werden, beispielsweise Kartoffeln, unter entsprechender Bemessung der Kühllufttemperatur angewendet werden.

Ebenso ist es möglich und vorteilhaft, die Kühl- und Beltiftungseinrichtungen auf den Transportmitteln, insbesondere Wasser- und Eisenbahnfahrzeugen, zur Heranschaffung der Rüben von der Erzeugerstelle zur Verwertungsstelle anzuordnen. Dadurch kann erreicht werden, dass die angefahrenen Rüben bereits annähernd mit der Lagertemperatur auf Stapel geschüttet werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verminderung von Zuckerverlusten bei in Stapeln lagernden Zuckerrüben durch Belüftung mittels gekühlter Luft, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft im ständigen Kreislauf von unten nach oben durch den Stapel geführt und vor dem Eintritt in den Stapel auf die Kühltemperatur zu- rtickgektihlt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlluftkreislauf so viel Frischluft zugemischt wird, dass eine normale Atmung der Rüben noch möglich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt des Kreislaufluftstromes auf über 5%, vorzugsweise 6 - 150/0, gehalten wird. <Desc/Clms Page number 4>

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxydgehalt des Kreislaufluftstromes auf unter 15le, vorzugsweise 14 - 50/0, gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oben aus dem Stapel austretende Luft durch einen Raum zur Abführleitung geführt wird, der von einer Aussenwand und einer die Seitenflächen des Rübenstapels bedeckenden Abdeckung gebildet wird (Fig. 5).

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung der Stapel während eines Tages in bestimmten Zeitintervallen mehrmals unterbrochen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzluft in Frostperioden gegebenenfalls durch Wärmezufuhr auf die zulässige Kühltemperatur gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Frostperioden die zum Abtauen der Kältemaschine erforderliche Heizvorrichtung als Wärmequelle zum Erwärmen der Umwälz1"uft benutzt wird, wobei die Kältemaschine abgestellt bleibt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel in an sich bekannter Weise der Länge nach in gesondert belüftete Abteilungen unterteilt ist und die für mehrere Belüftungsstellen gemeinsame Kühl- und Belüftungseinrichtung die einzelnen Belüftungsstellen periodisch aufeinanderfolgend beaufschlagt (Fig. 1).

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- und Belüftungseinrichtungen auf den Transporteinrichtungen zur Heranschaffung der Rüben von der Erzeugungsstelle zur Verwertungsstelle angeordnet sind.

11. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Seitenwänden des Rübenstapels eine Bedeckung aufliegt, die oberhalb der oberen Fläche des Rübenstapels einen Luftraum freilässt, an die eine oder mehrere Luftabsaugleitungen angeschlossen sind, die zu einzelnen oder einem gemeinsamen Ventilator mit nachgeschalteten, die Luft kühlenden Wärmeaustauscherngeführt sind, an die eine oder mehrere, in den Rübenstapel eingeführte, mit Austrittsöff- nungen für die gekühlte Luft versehene Luftleitungen angeschlossen sind.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedeckung aus wärmeisolierendem Werkstoff besteht.

13. Anlage nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedeckung eine sich dem Böschungswinkel des Rübenstapels anpassende, vorteilhaft aus aneinanderzureihenden Teilen gebildete feste Bedachung darstellt (Fig. 3).

14. Anlage nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedeckung aus Planen besteht, die in Zeltform von Stützen oder Masten gehalten werden (Fig. 1 und 2).

15. Anlage nach den Ansprüchen 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter der wärmeisolierenden Bedeckung eine zweite, die Seitenflächen des Stapels bedeckende Bedeckung vorgesehen ist, die einen Zwischenraum zur Aussenbedeckung freilässt und die Absaugleitung in der Nähe des Stapelbodens an den Zwischenraum angeschlossen ist (Fig. 5).

16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung für die Luft durch den Rübenstapel zu dem ausserhalb des Rübenstapels befindlichen Wärmeaustauscher geführt ist (Fig. 3).

17. Anlage nach den Ansprüchen 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Bedekkung und dem Stapel befindliche Luftraum durch Querwände unterteilt ist und jedem Abteil eine Absaugleitung zugeordnet ist (Fig. 4).

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwände der Böschungsneigung der Stapel entsprechend geneigt angeordnet sind (Fig. 1).

19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwände mit dem Wachsen des Stapels eingebaut werden.

20. Anlage nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Querwände nur teilweise in den Rübenstapel hineinreichen.