BESCHREIBUNG
Grünfutter, welches zur Verfütterung im Winter eingelagert werden soll, muss entweder zu Heu getrocknet bzw. zu Welkheu vorgetrocknet und über Belüftung fertig getrocknet werden oder es muss unter Luftabschluss in Silos konserviert werden. Eine dritte Möglichkeit bietet die thermische Trocknung in öl- oder gasbefeuerten Grastrocknungsanlagen.
Die Trocknung des Grünfutters zu Heu ist erfahrungsgemäss durch Witterungswidrigkeit erschwert. Ausserdem entstehen Substanz- und Nährwertverluste durch Dürrezerfall bzw. Regeneinwirkung. Die zweite Art der Futterbevorratung, die Silierung des Grünfutters hat den Nachteil der eingeschränkten Verfütterbarkeit, weil die daraus erzeugte Milch in der Regel nicht zu Käse verarbeitet werden kann.
Bei Anwendung der thermischen Grastrocknung sind zwei Nachteile in Rechnung zu stellen: einmal die hohen Trocknungskosten, dann der oft lange Transportweg des schweren Grünfutters.
Die wesentlichsten Nachteile aller dieser Verfahren werden durch die hierin beschriebene neuartige Vakuumtrocknungsanlage gemildert oder vollkommen eliminiert.
Insbesondere entstehen keine Substanz- und Nährwertverluste wie bei der Sonnentrocknung. Dies wird durch Frischfutterernte und eine im Vergleich zur Feuertrocknung ( Grastrocknung ) sehr tiefe Trocknungstemperatur sichergestellt. Gegenüber der Silokonservierung ist das vakuumgetrocknete Futter auch zur Käsemilcherzeugung geeignet. Im Vergleich zu sonnengetrocknetem oder belüftungsgetrocknetem Futter (Heu) benötigt das bei dieser Vakuumtrocknung anfallende Trockenfutter rund 60 bis 80% weniger Lagerraum. Im weiteren ist die benötigte Energie zur Trocknung des Grünfutters nach dem hierin beschriebenen Verfahren mindestens dreimal kleiner als bei der konventionellen thermischen Grastrocknung.
Durch Bau von kleinen mobilen Anlagen, welche auch dem Einzelbauer erschwinglich sind, entfallen einerseits weite Transportwege und andererseits ist die Anlage täglich ohne Wartezeit zur eigenen Verfügung bereit. Da auch feuchtes Grünfutter getrocknet werden kann, wird der Bauer praktisch witterungsunabhängig und kann stets den optimalen Schnittzeitpunkt realisieren.
Die Erfindung löst die gestellte Trocknungsaufgabe gemäss Patentanspruch 1 mittels einer Vakuumtrocknungsanlage, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Vakuumkessel, welcher pflanzliche Stoffe enthält und in welchem über wärmeabgebende Wärmetauscher die Flüssigkeit in den pflanzlichen Stoffen auf Siedetemperatur gebracht werden kann und der hierbei entstehende Wasserdampf über einen wärmeabführenden Wärmetauscher zum Niederschlagen gebracht werden kann, wobei die wärmezuführenden und der wärmeabführende Wärmetauscher so über eine sogenannte Wärmepumpe erfindungsgemäss geschaltet sind, dass der grösste Teil der aufzuwendenden Verdampfungsenergie wieder zurückgewonnen werden kann und den pflanzlichen Stoffen erneut zugeführt werden kann.
Zum Betrieb des Verfahrens ist in der Regel gemäss Patentanspruch 2 eine Vakuumpumpe erforderlich, welche die Vakuumkesselatmosphäre auf den erforderlichen Unterdruck bringt und während des gesamten Trocknungsprozesses konstant hält.
Die erforderliche Verdampfungsenergie wird den pflanzlichen Stoffen über in diesen liegende wärmezuführende Wärmetauscher zugeleitet.
Zur besseren Zufuhr der Wärme zu den pflanzlichen Stoffen ist die Vakuumkesselladung in mehrere scheibenartige Pakete unterteilt, zwischen welchen die wärmeabgebenden Wärmetauscher gemäss Patentanspruch 5 und 4 sandwichartig eingebettet sind.
Um zum Beispiel bei lockerem Grünfutter trotzdem eine genügende Wärmezufuhr sicherzustellen, ist gemäss Patentanspruch 5 eine Pressenvorrichtung vorgesehen, um die sandwichartige Komposition aus zum Beispiel Grünfutter und wärmezuführenden Wärmetauschern zu verdichten.
Die Erfindung bezieht sich auch auf das Verfahren zum Betrieb der Trocknungsanlage, wobei sich die gemäss Patentanspruch 9 nährwertschonend tiefen Trocknungstemperaturen besonders vorteilhaft für pflanzliche Stoffe auswirken.
Die im Anlagenschema Figur 1 dargestellte Vakuumtrocknungsanlage umfasst als wichtigste Baugruppe den Vakuumkessel 1, die Wärmepumpe 2, die wärmezuführenden Wär metauscher 3, den wärmeabführenden Wärmetauscher 4, die Vakuumpumpe 5, den Ladewagen 6, die Presseneinrichtung 7 und die Hilfsheizung 8.
Der Vakuumkessel list ein über die Türe 9 öffenbarer Behälter, welcher gegen aussen wärmeisoliert ist und gasdicht verschlossen werden kann. In ihm befindet sich ein ausfahrbarer Ladewagen 6 und der wärmeabführende Wärmetauscher 4, an welchem der den pflanzlichen Stoffen entzogene Wasserdampf niederschlägt. An der Tür 9 ist der Pressenstempel 10 angebracht.
Die Wärmepumpe 2 besteht aus einem Verdichter 11 zur Verdichtung des eingesetzten Kältemittels, einem Kondensationswärmetauscher 12, welcher das Kältemittel verflüssigt und die dabei entstehende Kondensationswärme über einen Flüssigkeitskreislauf mit Umwälzpumpe 13 an die wärmezuführenden Wärmetauscher 3 abgibt, währenddem das Kältemittel über einen Kältemittelkreislauf nach Passieren einer Drossel 14 im wärmeabführenden Wärmetauscher 4 zur Verdampfung gebracht wird, um anschliessend wieder im Verdichter 11 verdichtet zu werden.
Bei den wärmezuführenden Wärmetauschern 3 handelt es sich um in bestimmten Abständen plazierte parallel- oder seriegeschaltete Tauscher, welche die Wärme den dazwischen liegenden pflanzlichen Stoffen 15 zuleiten.
Im wärmeabführenden Wärmetauscher 4 wird über Verdampfung von Kältemittel, der den pflanzlichen Stoffen entzogene Wasserdampf zum Auskondensieren gebracht, so dass es über die Vakuumpumpe 5 aus dem Kessel entfernt werden kann.
Bei der Vakuumpumpe 5 handelt es sich um ein Aggregat, welches in der Lage ist, einen genügenden Unterdruck zu erzeugen, so dass die Verdampfungstemperatur des Wassers in gewünschtem Masse erniedrigt wird.
Der Ladewagen 6 dient der Aufnahme der pflanzlichen Stoffe sowie der Aufnahme der Wärmetauscher 3. Er erlaubt eine bequeme Be- und Entladung der Stoffe, indem dieser aus dem Kessel herausgefahren werden kann.
Die Presseneinrichtung 7, bestehend aus einem Hydraulikpumpenaggregat 16, einem hydraulischen Pressenstempel 10 und einem Steuerventil 17, dient zur Verdichtung der pflanzlichen Stoffe vor und während des Trockenvorganges.
Die Hilfsheizung 8 dient zum Anfahren des Prozesses, indem das Wasser der pflanzlichen Stoffe über die Wärmetauscher 3 auf Siedetemperatur gebracht wird. Während des Betriebes deckt die Hilfsheizung Wärmeverluste des Kessels gegen die Umgebung.
DESCRIPTION
Green fodder, which is to be stored for feeding in winter, must either be dried to hay or pre-dried to wither hay and then dried by ventilation, or it must be preserved in silos without air. A third possibility is thermal drying in oil or gas-fired grass drying plants.
Experience has shown that drying green forage to hay is made more difficult by adverse weather conditions. In addition, loss of substance and nutritional value result from drought or rain. The second type of feed storage, the ensiling of the green fodder, has the disadvantage of limited availability because the milk produced from it cannot usually be processed into cheese.
When using thermal grass drying, two disadvantages have to be taken into account: first the high drying costs, then the often long transport route of the heavy green fodder.
The most important disadvantages of all of these methods are alleviated or completely eliminated by the novel vacuum drying system described here.
In particular, there is no loss of substance and nutritional value as with sun drying. This is ensured by fresh forage harvesting and a very low drying temperature compared to fire drying (grass drying). Compared to silo preservation, the vacuum-dried feed is also suitable for the production of cheese milk. Compared to sun-dried or ventilation-dried feed (hay), the dry feed resulting from this vacuum drying requires around 60 to 80% less storage space. Furthermore, the energy required to dry the green fodder using the method described here is at least three times less than in conventional thermal grass drying.
The construction of small mobile systems, which are also affordable for individual builders, eliminates long transport routes on the one hand and, on the other hand, the system is ready for daily use without waiting. Since damp green forage can also be dried, the farmer is practically independent of the weather and can always achieve the optimum cutting time.
The invention solves the drying task according to claim 1 by means of a vacuum drying system, characterized by a closed vacuum boiler, which contains vegetable substances and in which the liquid in the vegetable substances can be brought to boiling temperature via heat-emitting heat exchangers and the water vapor produced thereby via a heat-dissipating heat exchanger Precipitation can be brought down, the heat-supplying and the heat-removing heat exchangers being switched according to the invention via a so-called heat pump in such a way that most of the evaporation energy to be used can be recovered again and the vegetable substances can be added again.
To operate the method, a vacuum pump is generally required, which brings the vacuum boiler atmosphere to the required negative pressure and keeps it constant during the entire drying process.
The required evaporation energy is fed to the vegetable matter via heat exchangers located in it.
For a better supply of heat to the vegetable substances, the vacuum tank charge is divided into several disk-like packages, between which the heat-emitting heat exchangers are sandwiched.
In order, for example, to ensure sufficient heat supply in the case of loose green fodder, a press device is provided according to claim 5 in order to compress the sandwich-like composition of, for example, green fodder and heat-carrying heat exchangers.
The invention also relates to the method for operating the drying system, the low drying temperatures which are nutrient-friendly in accordance with claim 9 having a particularly advantageous effect for vegetable substances.
The vacuum drying system shown in the system diagram in FIG. 1 comprises, as the most important assembly, the vacuum boiler 1, the heat pump 2, the heat-supplying heat exchanger 3, the heat-dissipating heat exchanger 4, the vacuum pump 5, the loading wagon 6, the press device 7 and the auxiliary heater 8.
The vacuum kettle lists a container which can be opened via the door 9 and which is thermally insulated from the outside and can be closed gas-tight. In it there is an extendable loading wagon 6 and the heat-dissipating heat exchanger 4, on which the water vapor extracted from the vegetable matter precipitates. The press ram 10 is attached to the door 9.
The heat pump 2 consists of a compressor 11 for compressing the refrigerant used, a condensation heat exchanger 12 which liquefies the refrigerant and releases the resulting condensation heat via a liquid circuit with a circulating pump 13 to the heat exchanger 3 to be supplied with heat, while the refrigerant passes through a refrigerant circuit after passing a throttle 14 is brought to evaporation in the heat-dissipating heat exchanger 4 in order to then be compressed again in the compressor 11.
The heat exchangers 3 which are to be supplied with heat are heat exchangers placed in parallel or in series at certain intervals, which conduct the heat to the vegetable substances 15 lying between them.
In the heat-dissipating heat exchanger 4, the water vapor extracted from the vegetable matter is condensed to evaporate by means of evaporation of the refrigerant, so that it can be removed from the boiler via the vacuum pump 5.
The vacuum pump 5 is an aggregate which is able to generate a sufficient negative pressure so that the evaporation temperature of the water is reduced to the desired extent.
The loading wagon 6 is used to hold the vegetable substances and to hold the heat exchanger 3. It allows the substances to be loaded and unloaded easily by being able to be moved out of the boiler.
The press device 7, consisting of a hydraulic pump unit 16, a hydraulic press ram 10 and a control valve 17, is used to compress the vegetable matter before and during the drying process.
The auxiliary heater 8 is used to start the process by bringing the water of the vegetable substances to the boiling point via the heat exchanger 3. During operation, the auxiliary heating covers the boiler's heat losses from the environment.