DE102005047524A1

DE102005047524A1 - Verfahren zum Optimieren des Betriebes von Trocknern für schüttfähiges Gut

Info

Publication number: DE102005047524A1
Application number: DE102005047524A
Authority: DE
Inventors: Markus Boeckelmann
Original assignee: Bockelmann Markus Dipl-Ing
Current assignee: Bockelmann Markus Dipl-Ing
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-04-13

Abstract

Guttrockner sind oft nicht energieeffizient und/oder liefern kein optimales Trocknungsergebnis. DOLLAR A Das neue Verfahren hat folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A a) Beim Trocknen einer Gutprobe in einem Probentrockner wird der Gewichtsverlust der Gutprobe zeitabhängig erfaßt und es wird eine Probenmeßkurve über die Feuchte der Gutprobe in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen, DOLLAR A b) die Probenmeßkurve wird mit in einer Datensammlung vorhandenen Referenzmeßkurven für früher gemessene Proben von in realen Guttrocknern getrockneten Gütern verglichen, DOLLAR A c) aus der Datensammlung wird ein zu der am besten mit der Probenmeßkurve übereinstimmenden Referenzmeßkurve gehörender Datensatz entnommen, der Betriebsparameter des Guttrockners in einem eingefahrenen Betriebszustand für das Trocknen des Gutes enthält, aus dem die Referenzmeßkurve gewonnen wurde, und DOLLAR A d) der Trockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, wird auf die entnommenen Betriebsparameter eingestellt und mit diesen betrieben. DOLLAR A Das Trocknungsergebnis wird verbessert und der Energieverbrauch wird vermindert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren des Betriebes von Trocknern für schüttfähiges Gut, insbesondere landwirtschaftliche Produkte, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumenkerne, Raps u. dgl., wobei mindestens eine Gutprobe aus dem zu trocknenden, ungetrockneten Gut in einem Probentrockner getrocknet und aus dem Gewichtsverlust der Probe eine Ausgangsfeuchte des Gutes bestimmt wird und wobei aus der Ausgangsfeuchte der Probe und einer gewünschten Zielfeuchte des Gutes die bei der Trocknung zu entfernende Feuchtedifferenz bestimmt wird.

Die Trocknung von landwirtschaftlichen Produkten der o.a. Art ist ein bewährtes und sicheres Verfahren zur Schaffung von Lagerstabilität der Produkte bei gleichzeitiger Bewahrung der Produktqualität über einen ausreichend langen Zeitraum. Viele landwirtschaftliche Produkte haben eine natürliche Ausgangsfeuchte von etwa 35 Gew.-%, in ungünstigen Fällen sogar bis zu etwa 45 Gew.-%, während für eine stabile Lagerfähigkeit die Feuchte zwischen etwa 14 und 15 Gew.-% liegen muß. Insbesondere Produkte für die menschliche Ernährung, zur Saatguterzeugung oder als technischer Rohstoff dienende Produkte müssen hohen Qualitätsstandards genügen. Unabhängig von witterungsbedingten Produktfeuchten, die eine dauerhafte Lagerung ohne vorherige Trocknung ausschließen, erfordern zunehmend engere Erntefenster, leistungsstärkere Erntemaschinen und weitere Umstände zukünftig in zunehmendem Maße eine Trocknung der genannten landwirtschaftlichen Produkte. Da im europäischen Raum derzeit Trockner dominieren, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, führen die stark steigenden Energiepreise zu entsprechend stark steigenden Kosten für die Trocknung und begrenzen die Wertschöpfung für die Erzeuger der landwirtschaftlichen Produkte.

In der Praxis zeigt sich häufig, daß das installierte Leistungspotential von Trockner nicht ausgeschöpft wird, weil der Trockner in seinem Betrieb nicht an das jeweils zu trocknende Gut und insbesondere dessen Trocknungseigenschaften angepaßt wird. Zwar sind Veränderungen des Betriebes von Trocknern über manuelle Verstellungen von Betriebsparametern möglich, jedoch sind diese Veränderungen für einen Trocknerbetreiber hinsichtlich Ursache und Wirkung schwer einzuordnen. Ein weiteres Problem ist der sehr große zeitliche Verzug, mit dem sich Veränderungen der Betriebsparameter auf das Trocknungsergebnis auswirken, weil bei üblichen Trocknern der Durchlauf des zu trocknenden Produktes mehrere bis viele Stunden dauert. Im Ergebnis werden deshalb Trockner regelmäßig in einer gewohnten, auf persönlichen Erfahrungswerten des Bedienungspersonals beruhenden Weise betrieben, die aber insbesondere im Hinblick auf den spezifischen Energieverbrauch nicht optimal ist und so zu einem Mehrverbrauch an Energie und dadurch zu überhöhten Trocknungskosten führt.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß standortspezifische sowie sorten- und vegetationsbedingte Faktoren bei den landwirtschaftlichen Produkten den Trocknungsenergiebedarf bei gleicher Produktmenge und gleicher Feuchtedifferenz um bis zu etwa 35% verändern können, ohne daß die se unterschiedlichen Größen des spezifischen Energiebedarfs aus einer Bestimmung der Ausgangsfeuchte der Produktprobe abgeleitet werden können. Der spezifische Energiebedarf hängt ab z.B. von der Körnergröße des Trocknungsgutes, von der Körnerform, von der Schalenstärke der Körner, vom Reifegrad der Körner und von der Art der Wasserbindung mit freiem oder chemisch gebundenem Wasser. Hier führen dann auch die von den Trocknerherstellern dem Betreiber zur Verfügung gestellten Einstellwerte für die einzelnen Betriebsparameter des Trockners häufig nicht zu dem gewünschten Trocknungsergebnis und nicht zu einem energiesparenden Betrieb des Trockners.

Ein Lösungsansatz zur Behebung der vorstehend dargestellten Probleme ist aus DE 203 17 106 U1 bekannt. Dieser Lösungsansatz beruht darauf, an mindestens einer Stelle, vorzugsweise an mehreren Stellen, innerhalb des Trockners die aktuelle Feuchte des zu trocknenden Gutes zu messen. Anhand der ermittelten Meßwerte für die aktuelle Feuchte kann dann der Betrieb des Trockners kontrolliert und nach Maßgabe der Meßwerte hinsichtlich der Betriebsparameter des Trockners bedarfsweise verändert werden.

Hiermit läßt sich zwar das Ziel erreichen, das Gut auf eine vorgegebene Zielfeuchte zu trocknen, jedoch wird hier ein sehr zeitaufwendiges Einfahren des Trockners benötigt, das viele Stunden dauert. Problematisch ist zudem, daß in der landwirtschaftlichen Praxis häufig relativ kleine, in ihren Eigenschaften verschiedene Chargen eines landwirtschaftlichen Produktes, insbesondere mit unterschiedlichen Ausgangsfeuchten und unterschiedlichen Trocknungseigenschaften, getrocknet werden müssen. Für jede Charge wäre an sich ein eigenes, angepaßte "Trocknungsprogramm" des Trockners nötig, das jeweils wieder unterschiedliche Betriebsparameter des Trockners erfor dert. Bei kleinen Gutchargen und der langen Einfahrzeit ist aber häufig ein optimal eingefahrener Betrieb des Trockners auf diesem Wege gar nicht erreichbar, weil die Einfahrzeit ähnlich lang oder sogar länger ist als die Trocknungszeit für die betreffende Gutcharge.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen energiesparenden Betrieb von Trocknern ohne lange Einfahrzeiten gewährleistet, wobei gleichzeitig das Gut bei seiner Trocknung geschont wird und nach seiner Trocknung eine hohe Qualität aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, das gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensschritte:

a) beim Trocknen der Gutprobe im Probentrockner wird der Gewichtsverlust der Gutprobe zeitabhängig erfaßt und es wird eine Probenmeßkurve über die Feuchte der Gutprobe in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen,
b) die Probenmeßkurve wird mit in einer Datensammlung vorhandenen Referenzmeßkurven für früher gemessene Proben von in realen Guttrocknern getrockneten Gütern verglichen,
c) aus der Datensammlung wird ein zu der am besten mit der Probenmeßkurve übereinstimmenden Referenzmeßkurve gehörender Datensatz entnommen, der Betriebsparameter des Guttrockners in einem eingefahrenen Betriebszustand für das Trocknen des Gutes enthält, aus dem die Referenzmeßkurve gewonnen wurde, und
d) der Trockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, wird auf die aus der Datensammlung entnommenen Betriebsparameter eingestellt und mit diesen betrieben.

Durch die zeitabhängige Erfassung des Gewichtsverlustes der Gutprobe bei ihrer Trocknung wird zusätzlich zu dem Wert der Ausgangsfeuchte eine objektive Information über das Trocknungsverhalten des Gutes gewonnen, das sich in der Form des Kurvenverlaufs widerspiegelt. Die so gewonnene Probenmeßkurve erlaubt eine gezielte Auswahl eines bestimmten Datensatzes mit Betriebsparametern für den Trockner aus gesammelten, objektiven Erfahrungsdaten. Die aus diesen objektiven Erfahrungsdaten entnommenen Betriebsparameter werden für den Betrieb des Trockners, der das Gut, aus dem die Gutprobe stammt, trocknen soll, verwendet. Auf diese Weise wird ohne langen Vorlauf und ohne eine lange Einfahrzeit der Trockner auf Anhieb in seiner optimalen Betriebsweise oder zumindest in einer schon annähernd optimalen Betriebsweise betrieben. Damit wird die eingesetzte Wärmeenergie optimal genutzt und es wird ein sparsamer und kostengünstiger Betrieb des Trockners mit geringem zeitlichen Aufwand erreicht. Sowohl eine teure Energieverschwendung als auch eine zu geringe oder zu starke Trocknung des Gutes werden so sicher vermieden.

Neben einer optimalen Betriebsweise des Trockners erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auch Vorhersagen über den Trocknungsenergiebedarf für verschiedene Güter. Hierzu sieht das Verfahren vor, daß aus der Probenmeßkurve und einer vorgebbaren Zielfeuchte des zu trocknenden Gutes ein Energiebedarf pro Gewichtseinheit des zu trocknenden Gutes für dessen Trocknung auf die Zielfeuchte mittels Planimetrierung bestimmt wird. Hiermit kann auch schon vorab eine überschlägige Berechnung der Trocknungskosten für eine bestimmte Gutcharge für den Betreiber oder Kunden eines Trockners vorgenommen werden.

Um den Guttrockner und seine Funktion erfassen und kontrollieren zu können, wird vorgeschlagen, daß der Gut trockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, hinsichtlich seiner bisherigen Betriebsparameter, insbesondere Warmlufttemperatur, Prozeßluftmenge, Trocknungsgutdurchsatz, Trocknungslufttemperaturverteilung, Trocknungsgutbewegung, Abluftkonditionen, Energieeinsatz, Verluste und andere, bilanziert wird, wobei dazu Meßdaten einer vorhandenen Guttrocknersteuerung verwendet werden. Dabei beschränkt sich der zusätzliche Aufwand auf einen Rechner, der die ohnehin zur Verfügung stehenden Meßdaten auswertet.

Die standardmäßig in einem üblichen Guttrockner installierte Meßtechnik ist nur dafür vorgesehen, einen Trocknerbetrieb zum Erreichen einer bestimmten Zielfeuchte des Trocknungsgutes zu bewirken, und deshalb oft auf ein Minimum beschränkt. Für diesen Fall, nämlich daß die Meßdaten einer vorhandenen Guttrocknersteuerung nicht dafür ausreichen, den Guttrockner und seine Funktion ausreichend erfassen und kontrollieren zu können, ist gemäß Erfindung vorgesehen, daß die oder weitere Betriebsparameter durch eine separate weitere meßtechnische Anordnung mit temporär oder dauerhaft in oder an dem Guttrockner installierbaren Meßfühlern erfaßt werden. Hier ist zwar mehr Aufwand nötig, jedoch wird erst so eine bessere, bevorzugt vollständige, Erfassung und Kontrolle der Funktion des Guttrockners erreicht.

Da der Trocknerbetrieb, abhängig von z.B. schwankenden Trocknungsguteigenschaften, Schwankungen unterliegt, ist es zweckmäßig, daß die Erfassung der Betriebsparameter auf einem Rechner während der Trocknungsdauer fortgeschrieben wird und daß auswählbare Betriebsparameter, vorzugsweise in einem Fließbild, visualisiert werden. Damit gelangen ungünstige Veränderungen im Trocknerbetrieb unmittelbar zur Kenntnis einer Bedienungsperson des Gut trockners, die dann unverzüglich korrigierend eingreifen kann. Außerdem ist so eine lückenlose Protokollierung des Trocknerbetriebes möglich, was für die Gewinnung von aktualisierten Daten für die Datensammlung und für Qualitätsnachweise wichtig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt dafür, daß der Guttrockner von Beginn des Trocknungsvorganges an schon in einem nahezu optimalen Betrieb arbeiten kann. Zwecks weiterer Optimierung wird vorgeschlagen, daß der Guttrockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, zunächst auf die aus der Datensammlung entnommenen Betriebsparameter eingestellt wird und daß der Guttrockner dann im Betrieb in Abhängigkeit von den aus seiner Bilanzierung gewonnenen Daten auf derart modifizierte Betriebsparameter eingestellt wird, bei denen das Verhältnis von Trocknerleistung, spezifischem Trocknungsenergiebedarf und Produktqualität der Fertigware optimal ist. Die Einstellung auf die modifizierten Betriebsparameter kann unter Zwischenschaltung einer Bedienungsperson erfolgen. Bevorzugt ist aber, daß diese Einstellung unmittelbar, zweckmäßig elektronisch unter Programmkontrolle, erfolgt, was Bedienungsfehler ausschließt und das Bedienungspersonal entlastet oder sogar, zumindest zeitweise, einen Betrieb ohne Bedienungspersonal erlaubt. Die hier vorzunehmenden Änderungen der Betriebsparameter sind zwar geringer, können aber dennoch in Anbetracht steigender Energiepreise ihren Beitrag zu einer Optimierung des Energieverbrauchs des Guttrockners und der Qualität des getrockneten Gutes liefern und Kosten einsparen helfen.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Energiebedarf als durchschnittlicher Energiebedarf für die Trocknung von der Ausgangsfeuchte auf die Zielfeuchte bestimmt wird. Auf diese Weise ist eine Aussage über den gesamten Energiebedarf für die Trocknung möglich, was für viele Fälle schon ausreichend ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß der Energiebedarf als zeitabhängig variierender Energiebedarf für die Trocknung von der Ausgangsfeuchte über wenigstens eine Zwischenfeuchte auf die Zielfeuchte bestimmt wird. In dieser Ausgestaltung erlaubt das Verfahren auch eine Aussage über den Energiebedarf in verschiedenen Zeiträumen eines Trocknungsvorganges. Dies trägt der Tatsache Rechnung, daß der Energiebedarf für den Entzug einer bestimmten Feuchtemenge in Abhängigkeit von der aktuellen Feuchte des Gutes variiert. Insbesondere genügt in der Regel zu Beginn einer Trocknung ein geringerer Energieeinsatz, während gegen Ende einer Trocknung der Energieeinsatz für den Entzug der gleichen Feuchtemenge größer wird.

Um im laufenden Betrieb des Trockners einen anhaltend energiesparenden Betrieb und eine gute Produktqualität zu gewährleisten, ist weiter vorgesehen, daß im laufenden Betrieb des Trockners wiederholt Gutproben aus dem getrockneten Gut und/oder aus dem teilweise getrockneten Gut entnommen werden, daß die Feuchte der Gutproben gemessen wird und daß nach Maßgabe der Meßergebnisse bei Bedarf Betriebsparameter des Trockners verändert und so optimiert werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren dafür sorgt, daß der Trockner von Beginn der Trocknung an schon in einem nahezu optimalen Betrieb arbeiten kann, sind die anhand der laufenden Feuchtemessung der Gutproben vorzunehmenden Veränderungen der Betriebsparameter des Guttrockners geringer, doch können auch diese noch einen merklichen Beitrag zu einer Optimierung des Energieverbrauchs des Trockners und der Qualität des getrockneten Gutes liefern.

Um die im Verfahren verwendete Datensammlung zu vergrößern und zu aktualisieren, wird weiter vorgeschlagen, daß die Probenmeßkurve des aktuell getrockneten Gutes zusammen mit den optimierten Betriebsparametern des Trockners als Referenzmeßkurve und Datensatz in die Datensammlung eingebracht werden. Auf diese Weise wird der Umfang der Datensammlung vergrößert und die Datensammlung wird hinsichtlich ihrer Qualität ständig verbessert, so daß das Verfahren seinerseits auch mit der Zeit immer bessere Ergebnisse liefert.

Um das erfindungsgemäße Verfahren möglichst schnell und einfach anwenden zu können, ist bevorzugt weiter vorgesehen, daß die Datensammlung mit Referenzmeßkurven und Betriebsparametern in Form von digital gespeicherten Daten vorliegt, daß die Probenmeßkurve als digitaler Datensatz gewonnen wird und daß der Vergleich der Probenmeßkurve mit den Referenzmeßkurven digital in einem Rechner erfolgt.

Ebenfalls aus dem Grund, den zeitlichen Vorlauf bei der Anwendung des Verfahrens vor dem Beginn des Trocknens im Trockner möglichst kurz zu halten, ist bevorzugt weiter vorgesehen, daß für die Gewinnung der Probenmeßkurve ein Schnellfeuchtebestimmungsgerät mit einer die Gutprobe tragenden Waage, mit einer die Probe erhitzenden Wärmequelle und mit einem die Funktionsabläufe des Gerätes steuernden und das Probengewicht zeitabhängig erfassenden Prozessor verwendet wird. Die Wärmequelle ist dabei zweckmäßig hinsichtlich ihrer Temperatur oder ihres zeitlichen Temperaturverlaufs einstellbar.

Zur Beschleunigung des Verfahrens und zur Vermeidung von Übertragungsfehlern wird bevorzugt die gewonnene Proben meßkurve von dem Schnellfeuchtebestimmungsgerät über eine Datenschnittstelle an den Rechner übertragen.

Ebenfalls im Sinne eines schnellen Einsatzes des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, daß als Schnellfeuchtebestimmungsgerät ein mobiles Gerät und als Rechner ein mobiler Rechner, insbesondere Laptop, verwendet wird und daß die Gewinnung der Probenmeßkurve und deren Vergleich mit den Referenzmeßkurven am Ort des für die aktuelle Trocknung einzusetzenden Trockners und innerhalb einer Zeit von ½ bis 1½ Stunden erfolgen. Ein umständlicher und zeitraubender Transport von Gutproben wird so vermieden und die Vorlaufzeit bei der Anwendung des Verfahrens vor Beginn des Trocknungsbetriebes des Trockners wird dann lediglich noch durch die erforderliche Trocknungszeit bestimmt, die das Schnellfeuchtebestimmungsgerät für die Trocknung der Gut-Probe und für die Gewinnung der Probenmeßkurve benötigt. Diese Zeit ist mit einem Bereich von ½ bis 1½ Stunden relativ kurz, so daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Beginn des Trocknungsbetriebes des Trockners im Hinblick auf die ohnehin sehr langen Betriebszeiten des Trockners praktisch nicht nennenswert verzögert.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abwandlung des Verfahrens, nämlich zum Optimieren des Erntezeitpunktes von landwirtschaftlichen Produkten, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumen, Raps und dergleichen, wobei mindestens eine Gutprobe aus dem ungeernteten Produkt entnommen und in einem Probentrockner getrocknet und aus dem Gewichtsverlust der Probe eine Ausgangsfeuchte des Gutes bestimmt wird. Diese Probentrocknung liefert zwar eine Aussage über die Ausgangsfeuchte des Gutes und damit beispielsweise über dessen Reifegrad, jedoch wird noch keine Aussage über das Trocknungsverhalten des Gutes ermög licht. Um auch hierzu eine Aussage zu ermöglichen, wird ein Verfahren vorgeschlagen, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) beim Trocknen der Gutprobe im Probentrockner wird deren Gewichtsverlust zeitabhängig erfaßt und es wird eine Probenmeßkurve über die Feuchte der Gutprobe in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen, und
b) neben der Ausgangsfeuchte wird der Verlauf der Probenmeßkurve als Kriterium für die Feststellung einer Erntereife oder Ernteunreife des landwirtschaftlichen Produktes verwendet.

Die erfindungsgemäß zusätzlich gewonnene Aussage über das Trocknungsverhalten kann vorteilhaft als zusätzliches, aussagekräftiges Kriterium dafür verwendet werden, ob das landwirtschaftliche Produkt ausreichend reif ist, um geerntet und anschließend energiesparend getrocknet werden zu können, oder ob dieser Reifezustand noch nicht erreicht ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß landwirtschaftliche Produkte erst geerntet werden, wenn sie mit einem angemessenen, nicht zu hohen Energieaufwand getrocknet werden können. Auf diese Weise lassen sich unnötig hohe Trocknungskosten vermeiden, was deutliche Kosteneinsparungen für die Erzeuger der landwirtschaftlichen Produkte ermöglicht.

Schließlich betrifft die Erfindung noch eine weitere Abwandlung des Verfahrens, nämlich zum Optimieren der Zucht von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumen, Raps und dergleichen, wobei von den Früchten der Pflanzen verschiedener Züchtungslinien Proben entnommen und in einem Probentrockner getrocknet werden und aus dem Gewichtsverlust jeder Probe eine Ausgangsfeuchte der Frucht bestimmt wird. Durch diese bekannte Bestimmung der Ausgangsfeuchte lassen sich die Pflanzen verschiedener Züchtungslinien hinsichtlich der Ausgangsfeuchte ihrer Früchte bei ansonsten gleichen Umgebungsbedingungen vergleichen und für die weitere Zucht auswählen. Allerdings erlaubt die Bestimmung der Ausgangsfeuchte keine Aussage über das Trocknungsverhalten der Früchte verschiedener Züchtungslinien. Diesem Problem hilft das Verfahren ab, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) beim Trocknen der Proben im Probentrockner wird deren Gewichtsverlust zeitabhängig erfaßt und es werden Probenmeßkurven über die Feuchte der Frucht in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen und
b) neben der Ausgangsfeuchte wird der Verlauf der Probenmeßkurven als ein Kriterium für die Sortenauswahl aus verschiedenen Züchtungslinien landwirtschaftlicher Nutzpflanzen verwendet.

Der Verlauf der erfindungsgemäß gewonnenen Probenmeßkurven erlaubt eine objektive Aussage über das Trocknungsverhalten der Früchte verschiedener Züchtungslinien einer Pflanze, so daß hiermit ein aussagekräftiges Kriterium für die Sortenauswahl bei der Pflanzenzucht gewonnen wird. Damit kann bei der Pflanzenzucht neben anderen Kriterien auch eine gute Trocknungswilligkeit von neu gezüchteten Pflanzen und deren Früchten erzielt werden.

Im Folgenden wird ein Ablaufbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 den Ablauf des Verfahrens anhand eines Blockdiagramms und
2 ein Diagramm mit Probenmeßkurven von drei verschiedenen Gutproben.
Gemäß 1 wird ein zu trocknendes Trocknungsgut, insbesondere ein schüttfähiges landwirtschaftliches Produkt, am Eingang eines Trockners bereitgestellt. Der Trockner kann beispielsweise ein Durchlauftrockner mit einem Dächerschacht sein, wie er allgemein bekannt ist. Durch einen solchen Trockner bewegt sich das Trocknungsgut unter Schwerkraftwirkung von oben nach unten.
Aus dem bereitgestellten Trocknungsgut, das noch seine natürliche Ausgangsfeuchte aufweist, wird mindestens eine Gutprobe entnommen. Diese Gutprobe wird einer Probentrocknung mit Aufnahme einer Probenmeßkurve unterzogen. Die Probenmeßkurve enthält den zeitabhängigen Verlauf der entzogenen Feuchte, sodaß sie eine trocknungsgutspezifische Trocknungskennlinie darstellt.
Durch Vergleich der an der Gutprobe gewonnen Probenmeßkurve mit in einer Datensammlung hinterlegten Referenzmeßkurven von bereits mit einem realen Trockner getrockneten Gütern wird zum einen die erforderliche Trocknungsenergie für das aktuell zu trocknende Trocknungsgut bestimmt und zum anderen eine Auswahl und Einstellung der Betriebsparameter des Trockners vorgenommen; hier erfolgt also eine Soll-Vorgabe der Betriebsparameter für den Trocknerbetrieb. Dabei werden aus der Datensammlung diejenigen Betriebsparameter ausgewählt und für die Einstellung des Trockners verwendet, die die beste Übereinstimmung ihrer Referenzmeßkurve mit der aktuell gewonnenen Probenmeßkurve aufweisen.
Sobald die Betriebsparameter des Trockners ausgewählt und der Trockner entsprechend eingestellt ist, kann der Trocknungsbetrieb im Trockner beginnen, wobei der Trockner sofort in einem optimalen oder nahezu optimalen Trocknungsbetrieb arbeiten kann. Der Vorlauf für die Entnahme der Gutprobe und für deren Referenztrocknung erfordert in der Praxis einen zeitlichen Aufwand von nur ½ bis 1½ Stunden, so daß eine schnelle Arbeitsweise des Trockners ohne nennenswerte Verzögerung gewährleistet ist.
An seinem Ausgang liefert der Trockner ein auf eine gewünschte Zielfeuchte getrocknetes Trocknungsgut als Fertigware. Aus der Fertigware wird zweckmäßig mindestens eine Rückstellprobe gewonnen, die zu Dokumentationszwecken aufbewahrt und/oder zur Ergänzung der Datensammlung verwendet wird.
Außerdem kann eine aus der Fertigware entnommene Gutprobe dazu benutzt werden, die Betriebsparameter des Trockners zu überwachen und bei Bedarf weiter zu optimieren, um eine Fertigware zu produzieren, die exakt die gewünschte Zielfeuchte und eventuelle weitere gewünschte Eigenschaften aufweist.
Im eingefahrenen und optimierten Betrieb des Trockners werden die relevanten aktuellen Betriebsparameter des Trockners durch geeignet ausgewählte und angeordnete Meßfühler erfaßt und festgehalten; es erfolgt hier also eine Ist-Aufnahme der Betriebsparameter. Die Betriebsparameter aus der Ist-Aufnahme werden zusammen mit der zuvor aufgenommenen Probenmeßkurve der Gutprobe als neue Referenzmeßkurve miteinander verknüpft der Datensammlung zugeführt. Hierdurch wird die Datensammlung ständig erweitert und verfeinert, wodurch für die weitere Anwendung des Verfahrens immer bessere Ergebnisse für die Auswahl und Einstellung der Betriebsparameter des Trockners erreicht werden.
Die erfaßten aktuellen Betriebsparameter des Trockners erlauben bei entsprechender Meßdichte eine weitgehende oder vollständige Abbildung und, wie in der 1 dargestellt, Kontrolle des Betriebes der Trockners und damit eine weitgehende Optimierung hinsichtlich Energieverbrauch, Trocknungszeit und Fertigwarequalität.
2 zeigt ein Beispiel eines Diagramms mit drei unterschiedlichen Probenmeßkurven von drei verschiedenen Gutproben, wobei jeweils die bei der Probentrocknung entzogene Produktfeuchte gegen die Probentrocknungsdauer dargestellt ist.
Die obere Kurve gehört zu einer Gutprobe, die eine hohe Ausgangsfeuchte von etwa 38 Gew.-% hat. Für die volle Trocknung dieser Probe ist eine relativ lange Trocknungsdauer erforderlich.
Die mittlere und die untere Kurve sind charakteristisch für Gutproben, die eine geringere Ausgangsfeuchte von etwa 24% bzw. 21% aufweisen. Hier genügt eine deutlich kürze Probentrocknungsdauer, um die gesamte Feuchte aus der Probe bei der Probentrocknung zu entfernen. Die nach Abschluß der Probentrocknung entzogene Produktfeuchte liefert den Wert für die Ausgangsfeuchte der Probe; der Verlauf der Probenmeßkurve liefert eine Aussage über das spezifische Trocknungsverhalten der Probe und damit des zu trocknenden Gutes.
Ganz allgemein wird hier deutlich, daß bei der Probe mit der höchsten Ausgangsfeuchte zu Beginn der Probentrocknung in relativ kurzer Zeit ein relativ großer Teil der Produktfeuchte entzogen wird, während mit zunehmender Probentrocknungsdauer die pro Zeiteinheit entzogene weitere Produktfeuchte immer kleiner wird, bis schließlich ein konstanter Wert erreicht wird, über den hinaus keine weitere Trocknung auftritt.
Neben dem Wert für die Ausgangsfeuchte liefert die Probentrocknung mit der aufgenommenen Probenmeßkurve auch eine Aussage über das spezifische Trocknungsverhalten der Probe und des entsprechenden, zu trocknenden Gutes. Anhand der Probenmeßkurve einer konkreten Gutprobe kann dann, wie vorstehend erläutert, durch Vergleich mit den Referenzmeßkurven der Datensammlung eine Aussage über den erforderlichen Trocknungsenergiebedarf für eine Trocknung des Gutes, aus dem die Probe stammt, auf eine vorgebbare Zielfeuchte und eine Auswahl der für das betreffende, zu trocknende Gut am besten geeigneten Betriebsparameter des Trockners, mit dem das Gut getrocknet werden soll, getroffen werden.
Zusätzlich zu der Trocknung an sich erfolgt im Zusammenhang damit üblicherweise eine weitere Produktaufbereitung mit Reinigen, Konditionieren, Temperieren, Aufschließen, Mischen und/oder Konservieren des Gutes. Der Trockner kann dabei ein Durchlauftrockner oder Umlauftrockner oder Satztrockner sein, wobei das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom Typ des Trockners anwendbar ist. Die Betriebsparameter des Trockners, die gemäß Verfahren eingestellt werden, sind z.B. die Trocknungslufttemperatur, der Trocknungsluftdurchsatz, die Trocknungsluftverteilung auf verschiedene Bereiche des Gutes und/oder die Gutdurchlaufgeschwindigkeit oder -verweilzeit.
Im Ergebnis liefert das Verfahren einen niedrigen Energieverbrauch bei kurzer Trocknungszeit und dadurch eine hohe Produktqualität bei geringen Trocknungskosten. Zudem kann das Verfahren einem Trocknerbetreiber Hinweise liefern, wenn ein Trockner nicht mit einem angemessenen Energieverbrauch arbeitet, sodaß dann ein Anstoß zur Suche nach Fehlern oder technisch verbesserungsfähigen Komponenten des Trockners gegeben wird. Mit dem beschriebenen Verfahren läßt sich also die Effizienz von vorhandenen Trocknern deutlich verbessern.

Claims

Verfahren zum Optimieren des Betriebes von Trocknern für schüttfähiges Gut, insbesondere landwirtschaftliche Produkte, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumenkerne, Raps u. dgl., wobei mindestens eine Gutprobe aus dem zu trocknenden, ungetrockneten Gut in einem Probentrockner getrocknet und aus dem Gewichtsverlust der Probe eine Ausgangsfeuchte des Gutes bestimmt wird und wobei aus der Ausgangsfeuchte der Probe und einer gewünschten Zielfeuchte des Gutes die bei der Trocknung zu entfernende Feuchtedifferenz bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) beim Trocknen der Gutprobe im Probentrockner wird der Gewichtsverlust der Gutprobe zeitabhängig erfaßt und es wird eine Probenmeßkurve über die Feuchte der Gutprobe in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen, b) die Probenmeßkurve wird mit in einer Datensammlung vorhandenen Referenzmeßkurven für früher gemessene Proben von in realen Guttrocknern getrockneten Gütern verglichen, c) aus der Datensammlung wird ein zu der am besten mit der Probenmeßkurve übereinstimmenden Referenzmeßkurve gehörender Datensatz entnommen, der Betriebsparameter des Guttrockners in einem eingefahrenen Betriebszustand für das Trocknen des Gutes enthält, aus dem die Referenzmeßkurve gewonnen wurde, und d) der Trockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, wird auf die aus der Datensammlung entnommenen Betriebsparameter eingestellt und mit diesen betrieben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Guttrockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, hinsichtlich seiner bisherigen Betriebsparameter, insbesondere Warmlufttemperatur, Prozeßluftmenge, Gut- oder Produktdurchsatz, Trocknungslufttemperaturverteilung, Trocknungsgutbewegung, Abluftkonditionen, Energieeinsatz, Verluste und andere, bilanziert wird, wobei dazu Meßdaten einer vorhandenen Guttrocknersteuerung verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oder weitere Betriebsparameter durch eine separate weitere meßtechnische Anordnung mit temporär oder dauerhaft in oder an dem Guttrockner installierbaren Meßfühlern erfaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Betriebsparameter auf einem Rechner während der Trocknungsdauer fortgeschrieben wird und daß auswählbare Betriebsparameter, vorzugsweise in einem Fließbild, visualisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Guttrockner, mit dem das zu trocknende Gut getrocknet werden soll, zunächst auf die aus der Datensammlung entnommenen Betriebspara meter eingestellt wird und daß der Guttrockner dann im Betrieb in Abhängigkeit von den aus seiner Bilanzierung gewonnenen Daten auf derart modifizierte Betriebsparameter eingestellt wird, bei denen das Verhältnis von Trocknerleistung, spezifischem Trocknungsenergiebedarf und Produktqualität der Fertigware optimal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Probenmeßkurve und einer vorgebbaren Zielfeuchte des zu trocknenden Gutes ein Energiebedarf pro Gewichtseinheit des zu trocknenden Gutes für dessen Trocknung auf die Zielfeuchte mittels Planimetrierung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiebedarf als durchschnittlicher Energiebedarf für die Trocknung von der Ausgangsfeuchte auf die Zielfeuchte bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiebedarf als zeitabhängig variierender Energiebedarf für die Trocknung von der Ausgangsfeuchte über wenigstens eine Zwischenfeuchte auf die Zielfeuchte bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im laufenden Betrieb des Trockners wiederholt Gutproben aus dem getrockneten Gut und/oder aus dem teilweise getrockneten Gut entnommen werden, daß die Feuchte der Gutproben gemessen wird und daß nach Maßgabe der Meßergebnisse bei Bedarf Betriebsparameter des Trockners verändert und so optimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenmeßkurve des aktuell getrockneten Gutes zusammen mit den optimierten Betriebsparametern des Trockners als Referenzmeßkurve und Datensatz in die Datensammlung eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensammlung mit Referenzmeßkurven und Betriebsparametern in Form von digital gespeicherten Daten vorliegt, daß die Probenmeßkurve als digitaler Datensatz gewonnen wird und daß der Vergleich der Probenmeßkurve mit den Referenzmeßkurven digital in einem Rechner erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gewinnung der Probenmeßkurve ein Schnellfeuchtebestimmungsgerät mit einer die Gutprobe tragenden Waage, mit einer die Probe erhitzenden Wärmequelle und mit einem die Funktionsabläufe des Gerätes steuernden und das Probengewicht zeitabhängig erfassenden Prozessor verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnene Probenmeßkurve von dem Schnellfeuchtebestimmungsgerät über eine Datenschnittstelle an den Rechner übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Schnellfeuchtebestimmungsgerät ein mobiles Gerät und als Rechner ein mobiler Rechner, insbesondere Laptop, verwendet wird und daß die Gewinnung der Probenmeßkurve und deren Vergleich mit den Referenzmeßkurven am Ort des für die aktuelle Trocknung einzusetzenden Trockners und innerhalb einer Zeit von ½ bis 1½ Stunden erfolgen.
Verfahren zum Optimieren des Erntezeitpunktes von landwirtschaftlichen Produkten, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumen, Raps u. dgl., wobei mindestens eine Gutprobe aus dem ungeernteten Produkt entnommen und in einem Probentrockner getrocknet und aus dem Gewichtsverlust der Probe eine Ausgangsfeuchte des Gutes bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) beim Trocknen der Gutprobe im Probentrockner wird deren Gewichtsverlust zeitabhängig erfaßt und es wird eine Probenmeßkurve über die Feuchte der Gutprobe in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen, und b) neben der Ausgangsfeuchte wird der Verlauf der Probenmeßkurve als Kriterium für die Feststellung einer Erntereife oder Ernteunreife des landwirtschaftlichen Produktes verwendet.
Verfahren zum Optimieren der Zucht von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen, wie Getreide, Mais, Reis, Erbsen, Sonnenblumen, Raps u. dgl., wobei von den Früchten der Pflanzen verschiedener Züchtungslinien Proben entnommen und in einem Probentrockner getrocknet werden und aus dem Gewichtsverlust jeder Probe eine Ausgangsfeuchte der Frucht bestimmt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) beim Trocknen der Proben im Probentrockner wird deren Gewichtsverlust zeitabhängig erfaßt und es werden Probenmeßkurven über die Feuchte der Frucht in Abhängigkeit von der Zeit gewonnen und b) neben der Ausgangsfeuchte wird der Verlauf der Probenmeßkurven als ein Kriterium für die Sortenauswahl aus verschiedenen Züchtungslinien landwirtschaftlicher Nutzpflanzen verwendet.