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Verfahren und Vorrichtung zur künstlichen Trocknung von Gras oder anderem vegetabilischen Erntegut
Es ist lange bekanntgewesendass durch kilnstliche Trocknung von jungem Gras ein wertvolles Futter hergestellt werden kann, das alle Arten von Kraftfutter für Haustiere in der Landwirtschaft ersetzen kann.
Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass solches Trockengras besonders gute Eigenschaften für die Milcherzeugung hat. Zunächst hat das Trockengras bei richtig betriebener Herstellung einen hohen Gehalt an Proteinen verschiedener Art in verdaulicher Form und mit günstiger Verteilung der Arten. Gleichzeitig ist es auch möglich, den im frischen Gras ursprünglich vorhandenen Gehalt an Vitaminen und Provitamine zu bewahren. Insbesondere sind die Karotine von Bedeutung. Wenn der Trockenvorgang derart ist, dass der
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kengras die Tiere in gutem Stand halten. Mit einem geeigneten Grundftitter zusammen kann es den Nah- rungsbedarf hochleistungsfähiger Milchkühe decken. Bei dieser Fütterung erhaltene Milch eignet sich auch gut für die Herstellung von Butter und Qualitätskäse.
Eine andere Tatsache, die auch das Interesse für die Herstellung von Trockengras gestärkt hat, ist der
Nachweis, dass dieses einen grösseren Ertrag pro Flächeneinheit als andere Futterstofferzeugnisse ergibt.
Trotz der genannten Gründe für die Benutzung von Trockengras ist diese nicht zur üblichenpraxis ge- worden. Die Ursache liegt in den Schwierigkeiten, mit denen eine rationelle und wirtschaftliche Herstel- lung von Trockengras in einem für die Landwirtschaft geeigneten Massstab verbunden ist. Das junge Gras, das sich für die Herstellung von Trockengras eignet, enthält gewöhnlich 5 - 6 kg Wasser pro kg Trocken- stoff. Dieses muss vollständig entfernt werden, so dass ein Erzeugnis erhalten wird, das nur 0, 10-0, 14 kg
Wasser pro kg Trockenstoff enthält. Um die wertvollen Bestandteile des Grases zu bewahren, kann nur in beschränktem Ausmass von natürlicher Trocknung in freier Luft die Rede sein, gegebenenfalls als Vorstufe zu einer unmittelbar anschliessenden künstlichen Trocknung.
Es sind daher viele verschiedene Arten von technischen Einrichtungen ftir die Herstellung von Trockengras vorgeschlagen worden. Einige von diesen haben sich bei grossen Anlagen, die industriell betrieben werden, als technisch brauchbar erwiesen, je- doch können auch diese in bezug auf die Hersteilungskosten schwer mit gewöhnlichem Kraftfutter für Kühe konkurrieren. Diese Anlagen schaffen eine annehmbare Wärmewirtschaftlichkeit durch die Anwendung von
Trockenluft hoher Temperatur. Infolgedessen muss die Trocknungszeit kurz gewählt werden, was entweder eine ständige Arbeit mit Kehren und Austauschen von Trocknungsgut oder die Beschaffung komplizierter Fördereinrichtungen in der Trocknungsvorrichtung erfordert.
Keiner von diesen Auswegen ist mit Vorteil bei solchen Trocknungsanlagen durchführbar, die in den Betrieb eines Bauernhofes eingehen sollen, und bisher ist für diesen Zweck keine praktisch brauchbare Bauart bekannt geworden.
Die Erfindung betrifft ein Trocknungsverfahren, das mit einfacher Apparatur und niedrigem Wärme- verbrauch durchgeführt werden kann und nur einen kurzen Arbeitseinsatz mit längeren Zwischenräumen, insbesondere nur ein oder zweimal in 24 Stunden, erfordert. Gemäss diesem Verfahren werden die wert- vollen Bestandteile des Grases, insbesondere Proteine und Karotin, bewahrt. Es kann mit einer einfachen ! in der Trocknungseinrichtung eingebauten, beispielsweise elektrischen Wärmequelle durchgeführt werden und eignet sich ganz allgemein für die Landwirtschaft.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Trocknung von Gras und anderem vegetabilischen Erntegut be- ruht auf dem Prinzip, dass ein erzwungener, erwärmter Trocknungsluftstrom durch das auf einer stillste- henden Auflagefläche ruhende Gut hindurchgeleitet und die Hauptmenge der Trocknungsluft im Kreislauf
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geführt wird und ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom, die Wärmezufuhr zu diesem und das Verhältnis der einkommenden zu der im Kreislauf geführten Luftmenge derart aneinander und an die Art und Menge des Gutes angepasst werden,
dass nach einer verhältnismässig raschen einleitenden Temperatursteigerung der Trocknungsluft bis etwa 35 - 450C unter Vermeidung eines äusseren Eingriffes oder einer Regelung ein mehrere Stunden dauernder Zustand von angenähertem Gleichgewicht zwischen zugeführter Wärme und durch Verdampfung verbrauchter Wärme eintritt, wonach, bei Beibehaltung der-
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Kapillarförderung an die Aussenfläche der Gutteile eine weitere Steigerung der Lufttemperatur auf eine Endtemperatur von. etwa 55 bis 650C in der Trocknungsluft eintritt, die hiebei eine abilehmende relative Feuchtigkeit erhält und die Geschwindigkeit der umlaufenden Trocknungsluft während des ganzen Vorganges zur Verhinderung einer Gärung im Trocknungsgut genügend hoch gehalten wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. l, 2 und 3 schematisch Trocknungseinrichtungen zeigen, die sich für die Durchführung je einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens eignen.
Fig. l zeigt einen Schnitt durch den Trockner in seiner einfachsten Ausführung. Die eigentliche Trokkenkammer ist mit 1 bezeichnet. Der Lüfter 2 treibt die Trocknungsluft in einem Kreislauf durch denTrock- ner, wobei sie erhitzt wird, indem sie durch eine eingebaute, beispielsweise elektrische Wärmebatterie 3 hindurchstreift. Das Trocknungsgut : ruht auf einem durchlöcherten Boden 4. Während des Umlaufes wird ein kleiner Teil der feuchten Luft bei 5 hinausgeblasen, während ein entsprechender Teil von frischer Luft bei 6 eingesaugt wird. Die Grösse der Gasfüllung und die Wärmeleistung sind so gewählt, dass die Trocknungsluft unter dem durchlöcherten Boden nach etwa zweistündigem Betrieb eine Temperatur von 40 bis 45 C erreicht.
Hiedurch entsteht eine lebhafte Verdampfung, so dass die ausgeblasene Luft praktisch mit Wasserdampf gesättigt wird. Während längerer Zeit stellt sich ein angenäherte Gleichgewicht zwischen zugeführter Wärmeleistung und gebundener Verdampfungswärme ein, so dass die Temperatur während der folgenden 8-10 Stunden nur sehr langsam ansteigt. Da der grösste Teil der Trocknungsluft im Kreislauf geführt wird, wird die Luft in diesem Zeitraum eine bedeutende Feuchtigkeit enthalten, schon wenn sie mit den unteren Lagen der gasfüllung in Berührung kommt. Diese Verhältnisse verhindern, dass die Aussenschicht der Pflanzenteile ausgetrocknet werden und zusammenschrumpfen. Die Verdampfung kann daher
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pillaren Poren der Pflanzenteile.
Nach etwa 12-stilndigem Betrieb ist so viel Wasser verdampft, dass der Verdampfungsvorgang allmählich seinen Charakter ändert. Es kann nicht mehr eine lebhafte kapillare Förderung von Wasser an die Oberflächen der Pflanzenteile erfolgen, und diese fangen an zusammenzuschrumpfen. Die weitere Trocknung erfolgt dann im wesentlichen durch Dampfdiffusion aus dem Inneren des Stoffes. Die Geschwindigkeit der Verdampfung nimmt ab, und als Folge davon steigt die Temperatur im Trockner an. Nachdem diese letzte Betriebsphase angenähert 12 Stunden gedauert hat (d. h. nach einer gesamten Betriebszeit von beinahe 24 Stunden), ist die Temperatur der Luft unterhalb des Grases auf etwa 60 - 650C gekommen und ist nach Durchtritt durch dasselbe nur um einige Grade niedriger.
Das Gras ist jetzt gleichmässig trocken geworden, und der Vorgang kann abgestellt werden.
Das Gras wird bei diesem Trocknungsverfahren während längerer Zeit auf eine Temperatur erwärmt, die an sich nicht genügend ist, um es steril zu machen, aber trotzdem kommt keine Gärung zustande. Die Ursache dafür ist der ständige Luftumlauf.
Bei angemessener Isolierung der Aussenwände der Trocknungsvorrichtung gegen Wärmeverluste nach aussen kann damit gerechnet werden, dass eine Vorrichtung der Bauart gemäss Fig. 1 mit einer Wärmeleistung von beispielsweise 15 kW und Lüfterleistung von etwa 1/2 bis 1 kW etwa 300 kg Wasser aus einer Grasfül- lung im Laufe von 24 Stunden verdampfen wird. Die Lüftung wird derart eingestellt, dass die ausgeblasene Luftmenge etwa lm3 in der Stunde pro kg Rohgras beträgt, während die gesamte umlaufende Luftmenge etwa 12-mal so gross ist. Bei einmaliger Füllung der Trocknungskammer pro 24 Stunden heisst das, dass etwa 400 kg Rohgras eingelegt werden können, wenn dieses zwecks natürlicher Vortrocknung einige Stunden in freier Luft gelegen ist.
Es wird also dann etwa 100 kg Trockengras in 24 Stunden erzeugt. Bei schönem, warmem Wetter wird eine etwas grössere Produktion erhältlich sein, insbesondere weil die Vortrocknung auf dem Erdboden dann wirkungsvoller wird.
Während der letzten 6 - 8 Stunden der vorstehend beschriebenen Betriebsweise wird die Verdampfungsgeschwindigkeit allmählich ziemlich klein. Dies setzt die Ausnützung des Trockners herab. Ausser der genannten Änderung des Charakters des Verdampfungsvorganges trägt auch das Verfilzen der Grasmasse während der Trocknung zu dieser Herabsetzung der Wirksamkeit bei, indem sie die Geschwindigkeit des Luft-
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umlaufes herabsetzt.
Ein. wirksames Mittel zur Verbesserung der Arbeitsweise und des Produktionsvermögens des Trockners besteht darin, den Trocknungsvorgang in eine Vortrocknung und eine Nachtrocknung aufzuteilen und die Vortrocknung einer Portion von Trocknungsgut gleichzeitig mit der Nachtrocknung einer andern zu betreiben. Dies kann als eine Überlagerung der beiden vorbeschriebenen Betriebszeiträume betrachtet werden und bedeutet in Wirklichkeit, dass die Energieverluste bei der Nachtrocknung zu einem wesentlichen Teil beseitigt werden.
Die einfachste Anordnung zur Durchführung eines solchen Arbeitsprogrammes besteht darin, die Trocknungskammer durch einen durchlöcherten Zwischenboden in zwei Abteilungen aufzuteilen. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, gemäss welcher der Zwischenboden 7 den Trocknungsraum in die Abteilungen la und lb für Vor- bzw. Nachtrocknung aufteilt. Das feuchte Rohgras wird in die obere Abteilung eingebracht und bleibt während des ersten Trockmmgszeitraumes dort liegen. Gleichzeitig liegt die vorhergehende Stoffportion in der unteren Abteilung zwecks abschliessender Trocknung. Nach 11 - 12-stündigem Betrieb ist diese fertig, und die Portion kann herausgenommen werden. Sodann wird die halbtrockene Gasfüllung der oberen Abteilung in die untere Abteilung hinübergebracht und neues Rohgras in die obere Abteilung eingelegt.
Ausnehmen, überfahren und Einlegen von Grasfüllungen erfolgen als ein zusammenhängender Arbeitsgang jeden Morgen und jeden Abend. Bei voller Ausnutzung der Vorrichtung werden die Temperaturen etwas niedriger liegen als es vorstehend für die einfachste Ausführung des Trockners beschrieben wurde. Die ausgeblasene Luft wird indessen die ganze Zeit sehr feucht sein, da stets eine lebhafte kapillare Verdampfung im Vortrockner erfolgt. Ausserdem hat es eine günstige Wirkung, dass die Grasmasse beim Überführen aus dem oberen in den unteren Raum gelockert wird.
Eine andere Anordnung zur Überlagerung von Vor- und Nachtrocknung besteht darin, zwei getrennte Trocknerräume mit je einem Kreislauf für die Trocknungsluft zu benutzen. Diese Kreisläufe sind in Reihe geschaltet, derart, dass frische Luft in den Nachtrockner eingesaugt und aus dem Vortrockner ausgeblasen wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt, in der la den Vortrockner und Ib den Nachtrockner bezeichnet. Diese beiden Trocknungsabteilungen können zweckmässig nebeneinander zusammengebaut werden. Der Betrieb erfolgt hier in der gleichen Weise wie in dem vorhergehenden Falle.
Für sämtliche dargestellte Trocknungsvorrichtungen gilt, dass bei geeigneter Wahl der bestimmenden Faktoren wie Abmessungen des Trockners, Grösse der Gasfüllung und Leistung der Wärmeelemente ein günstiger Verlauf des Trocknungsvorganges mit einem für gewöhnliche Bauernhofbetriebe geeigneten Arbeitsrhythmus erzielt wird. Der Betrieb kann die ganze Zeit mit voller Wärmeleistung vor sich gehen, was eine grösstmögliche Produktion bedeutet. Die Führung der Luft im Kreislauf ergibt selbsttätig die möglichst günstige Steigerung der Temperatur der Trocknungsluft in Kombination mit der Herabsetzung ihrer relativen Feuchtigkeit. Wegen der Wahl des Temperaturbereiches für die Trocknungsluft kann die Trocknungszeit auf 24 Stunden für stilliegendes Gut erstreckt werden (gegebenenfalls mit einer Umlagerung während dieser Zeit).
Um die Einführung des Trocknungsgutes in die Kammern zu erleichtern und ihre Lagerung möglichst gut kontrollieren zu können, kann es praktisch sein, die durchlöcherte Lagerungsfläche als den Boden eines ausziehbaren Kastens oder eines Wagens anzuordnen. Dies gilt insbesondere für den untersten Raum 1 b in Fig. 2 und für beide Räume la und 1b in Fig. 3.
Die Überführung von halbtrockenem Gras vom Vor-zum Nachtrockner ergibt eine gute Gelegenheit zum Lockern der Grasmasse und etwaiger zusammengeballter Klumpen. Es können auch mechanische Einrichtungen zum Auseinanderschütteln des Grases eingebaut werden. Ist das Gras sehr gleichmässig und gut verteilt, kann es vorteilhaft sein, die mit der Überführung zum zweiten Trockenraum verbundene Arbeit zu sparen. Das Gleiche kann bei andern Arten von Trocknungsgut der Fall sein. Jeder einzelne Trocknungsraum kann dann von der Funktion als Vortrockner zur Funktion als Nachtrockner und umgekehrt umgestellt werden, indem man die Richtung der Luftströmung umkehrt. Dies kann am einfachsten durch Wechsel der Drehrichtung des oder der Lüfter durchgeführt werden. Die Bauart muss dann für beide Drehrichtun- gen geeignet sein.
Auch bei einem Trockner ohne Aufteilung in Vor-und Nachtrockner (gemäss Fig. 1) kann ein Wechsel der Umlaufrichtung der Luft von Interesse sein. Nach einem solchen Wechsel wird die einkommende warme Trocknungsluft zunächst durch diejenigen Lagen des Gutes hindurchströmen, die in dem vorhergehenden Zeitraum die niedrigste Temperatur und die höchste Feuchtigkeit erhalten hatten. Dies verringert die Gefahr einer Überhitzung des Gutes, und alle Teile desselben erhalten am Schluss die gleiche Feuchtigkeitssenkung. Diese günstigen Wirkungen eines Stromrichtungswechsels liegen auch bei den aufgeteilten Trocknern vor, machen sich aber dort weniger geltend.