DE102008046105A1

DE102008046105A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern wie insbesondere Hopfen

Info

Publication number: DE102008046105A1
Application number: DE200810046105
Authority: DE
Inventors: Johann Schranner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Trocknen pflanzlicher Schüttgüter wie insbesondere Hopfen vorgestellt. Die Trocknungsvorrichtung weist eine Heizeinrichtung (3) zur Erzeugung von warmer Zuluft (67) und eine Speichereinrichtung (5) zur Lagerung des Schüttgutes auf. Ferner kann die Trocknungsvorrichtung eine Ansaugeinrichtung (7) zum Ansaugen von Abluft (73, 75, 77, 79) aufweisen, wobei die Heizeinrichtung (3), die Speichereinrichtung (5) und die Ansaugeinrichtung (7) derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass von der Heizeinrichtung (3) erzeugte warme Zuluft (67) zunächst durch das Schüttgut strömt und dann von der Ansaugeinrichtung (7) angesaugt wird. Auf diese Weise können vorteilhafte Druckverhältnisse innerhalb der Trocknungsvorrichtung erreicht werden, die zu einer besseren Trocknung und damit einer höhreren Qualität des getrockneten Hopfens führen können. Ferner kann ein Wärmetauscher (9) in der Trocknungsvorrichtung vorgesehen sein, durch den aus der Abluft (81) rückgewonnene Wärme an die der Heizeinrichtung (3) zuzuführende Zuluft (63) abgegeben werden kann, um diese vorzuwärmen. Auf diese Weise kann erheblich Primärenergie eingespart werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern wie insbesondere Hopfen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Pflanzliche Schüttgüter wie beispielsweise Ernteprodukte fallen bei der Ernte innerhalb kurzer Zeit in großen Mengen an. Um die Lagerfähigkeit der Ernteprodukte zu erhöhen, müssen diese innerhalb kurzer Zeit nach der Ernte getrocknet werden. Durch die Trocknung wird den Ernteprodukten Wasser entzogen, was eine Keimbildung, Schimmelbildung oder Pilzbildung hemmen kann.
Nachfolgend wird Hopfen als ein typisches Beispiel eines zu trocknenden pflanzlichen Schüttgutes herangezogen, um die Erfindung zu darzustellen, und die Trocknung des Hopfens wird beispielhaft beschrieben. Die Anmeldung soll jedoch nicht auf Hopfen als ein spezielles Schüttgut beschränkt sein, sondern sich auf beliebige pflanzliche Schüttgüter erstrecken.
Hopfen weist frisch nach der Ernte als sogenannter Grünhopfen einen Wassergehalt von ca. 80–85% auf und sollte im Verlauf eines Trocknungsprozesses auf eine durchschnittliche Endfeuchte von 8–10% getrocknet werden. Eine natürliche Trocknung von frisch geerntetem Grünhopfen lediglich unter dem Einfluss zum Beispiel von Sonneneinstrahlung und Wind ist meist aufgrund der notwendigen kurzen Trocknungsdauern und der großen Erntemengen nicht möglich. Herkömmlicherweise wird daher eine Konvektionstrocknung zum Trocknen des Hopfens eingesetzt, bei der die zu trocknenden Bestandteile des Hopfens, nämlich die Dolden, mit künstlich erzeugter Warmluft umströmt werden.
Herkömmliche in der Landwirtschaft eingesetzte Trocknungsvorrichtungen sind häufig als Trockentürme ausgebildet, in deren Innenraum ein oder mehrere horizontal übereinander angeordnete Trockenroste oder Trockenböden zur Aufnahme bzw. temporären Speicherung des zu trocknenden Hopfens bzw. der zu trocknenden Hopfendolden angeordnet sind. Unterhalb der Trockenroste ist herkömmlicherweise eine Heizeinrichtung mit einem Gebläse angeordnet, die Zuluft über eine unten im Turm angeordnete Lufteinlassöffnung ansaugt, sie erwärmt und sie dann in Richtung der auf den Trockenrosten lagernden Hopfendolden bläst. Die Heizeinrichtung kann hierzu herkömmlicherweise fossile Brennstoffe verbrennen und kann beispielsweise als Ölbrenner ausgeführt sein. Die erwärmte Zuluft durchströmt die Trockenroste und die darauf in einer Schicht von mehreren Zentimetern bzw. Dezimetern hoch lagernden Hopfendolden und nimmt dabei einen Teil der in den Dolden gespeicherten Wassereinlagerungen auf. Nachdem die Luft den Hopfendolden auf diese Weise Wasser entzogen hat und selbst dabei angefeuchtet wurde, wird sie herkömmlicherweise durch im Dach des Trockenturms vorgesehene Luftauslassöffnungen an die Umgebung abgegeben.
Bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen, die als sogenannte Mehrhordendarren ausgebildet sind, erfolgt die Trocknung auf wenigstens zwei horizontal übereinander angeordneten Trockenböden bzw. Trockenrosten, auf denen je nach deren Größe eine bestimmte Hopfendoldenmenge als Hopfenhorde aufliegt. Der unterste Trockenboden/-rost der Mehrhordendarre ist meist ausziehbar ausgebildet, so dass die darin getrocknete Hopfenhorde bei Erreichen der geforderten Hopfenendfeuchte aus der Darre herausgezogen und entleert werden kann. Nach diesem Entleeren des untersten Trockenbodens können die darüberliegenden und beispielsweise kippbar gelagerten Trockenböden mechanisch oder pneumatisch gekippt werden, so dass die auf den Trockenböden aufliegende Hopfenhorde auf den jeweils darunter liegenden Trockenboden fällt. Der oberste Trockenboden wird dann wieder neu mit frischem Grünhopfen befüllt.
Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sollte die Trocknungsdauer bis zum Erreichen der angestrebten Hopfenendfeuchte möglichst kurz gehalten werden. Hierzu besteht einerseits die Möglichkeit, die zum Trocknen verwendete Zuluft auf geeignet hohe Temperaturen zu erwärmen. Allerdings besteht bei einer Verwendung zu hoher Zulufttemperaturen aufgrund der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit des Hopfens die Gefahr einer Randüberhitzung, was zu einer Qualitätsbeeinträchtigung des Hopfens führen kann. Um eine hohe Hopfenqualität, die sich in erster Linie nach dem sogenannten Alpha-Gehalt, dem Gehalt an Bitterstoffen und dem Gehalt an ätherischen Ölen bestimmt, zu erreichen, sollte der Hopfen erfahrungsgemäß mit Luft durchströmt werden, die nicht heißer als 65°C–70°C ist.
Um die aufgrund der nach oben hin begrenzten möglichen Trockentemperatur relativ lange Trocknungsdauer zu verringern, kann versucht werden, die zur Trocknung verwendete Zuluft mit einer möglichst hohen Strömungsgeschwindigkeit, d. h. einem hohen Fluss, durch den Hopfen strömen zu lassen. Dabei besteht jedoch das Risiko, dass aufgrund der starken Luftströmung in den Hopfenhorden sogenannte Strömungskanäle gebildet werden, so dass bestimmte Bereiche nicht oder nicht ausreichend mit Warmluft durchströmt werden, was die Bildung von sogenannten Feuchtigkeitsnestern, das heißt, eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung im getrockneten Hopfen, zur Folge haben kann. Dadurch kann die Gefahr einer teilweisen Übertrocknung des Hopfens auf Feuchtigkeitsgehalte, die unter dem angestrebten Feuchtigkeitsgehalt von 8% liegen, entstehen. Die Feuchtigkeitsnester können zudem soweit führen, dass die Anlage vollständig entleert werden muss bevor die Trocknung wieder fortgesetzt werden kann.
Das Risiko einer Strömungskanalbildung, das heißt, dass aufgrund der starken Luftströmung Hopfendolden in bestimmten Teilbereichen der Hopfenhorde lokal weggeblasen werden und dann ein Großteil der zugeführten Zuluft durch den in diesen Bereichen freigelegten Trockenboden hindurchströmt, ohne dass der Hopfen in der verbleibenden Hopfenhorde ausreichend getrocknet würde, führt bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen bzw. Trockentürmen dazu, dass die aktuell trocknenden Hopfenhorden in kurzen Zeitabständen von unter 1 Stunde überprüft werden müssen. Falls sich Strömungskanäle gebildet haben, muss der prüfende Landwirt die Dolden in der Hopfenhorde wieder gleichmäßig verteilen, um die Strömungskanäle zu schließen. Dies bringt einerseits einen erheblichen Arbeitsaufwand mit sich und andererseits kann selbst bei regelmäßiger Kontrolle der Hopfenhorden eine inhomogene Trocknung nicht vollkommen ausgeschlossen werden, was zu einer Minderung der Hopfenqualität führen kann.
Ein weiteres bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen bzw. Trockentürmen auftretendes Problem, das in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, sind die für die Erzeugung der zur Trocknung verwendeten Warmluft benötigten, erheblichen Mengen an zu verbrennenden fossilen Energieträgern wie zum Beispiel Heizöl. Diese führen einerseits zu einem erheblichen Kostenbeitrag, der angesichts gestiegener Energiepreise einen zunehmend wichtigeren, zu berücksichtigenden Faktor innerhalb der Gesamtkosten bei der Hopfenerzeugung darstellt, und tragen andererseits zu einer erheblichen Umweltbelastung durch die Emission von Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Stickoxiden bei.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, zumindest einige der oben genannten Probleme herkömmlicher Trocknungsvorrichtungen bzw. Trocknungsverfahren zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Insbesondere kann ein Bedarf an getrocknetem Hopfen bestehen, dessen Qualität aufgrund einer gleichmäßigeren Trocknung erhöht sein kann. Außerdem kann ein Bedarf daran bestehen, den bei der Hopfentrocknung notwendigen Energiebedarf zu senken.
Diese Aufgabe bzw. diese Bedürfnisse können durch eine Trocknungsvorrichtung bzw. ein Trocknungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Heizeinrichtung zur Erzeugung von warmer Zuluft, einer Speichereinrichtung zur Lagerung des Schüttgutes und einer Ansaugeinrichtung zum Ansaugen von Abluft auf. Die Heizeinrichtung, die Speichereinrichtung und die Ansaugvorrichtung sind dabei derart ausgestaltet und angeordnet, dass von der Heizeinrichtung erzeugte warme Zuluft zunächst durch die Speichereinrichtung und das darauf gelagerte Schüttgut strömt und dann von der Ansaugeinrichtung angesaugt wird.
Die vorliegende Erfindung kann als auf der folgenden Idee beruhend angesehen werden:
Vom Erfinder wurde erkannt, dass insbesondere bei Mehrhordendarren, bei denen herkömmlicherweise in einem Brenner erzeugte warme Zuluft mittels eines vergleichsweise starken Gebläses von unten auf die parallel übereinander angeordneten Mehrhopfenhorden geblasen wird, die Warmluft zuerst im Bereich des untersten Trockenbodens auf die Hopfenhorden trifft, das heißt, dort, wo der Hopfen ohnehin bereits am stärksten getrocknet und damit am leichtesten ist. Mit anderen Worten ist gerade dort, wo die Hopfendolden aufgrund ihres fortgeschrittenen Trocknungszustandes am leichtesten verblasen werden können, nämlich in der untersten Hopfenhorde, die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Druck der Warmluft am höchsten. Dies kann das Risiko einer Strömungskanalbildung erheblich erhöhen.
Der Erfinder hat nun erkannt, dass das Risiko einer Strömungskanalbildung erheblich dadurch reduziert werden kann, dass die warme Zuluft nicht von unten mittels eines Gebläses zuerst auf die unterste Hopfenhorde geblasen wird und danach durch darüber liegende Hopfenhorden strömt, sondern dass stattdessen die in einer Heizeinrichtung erzeugte warme Zuluft durch eine Ansaugeinrichtung durch den in einer Speichereinrichtung lagernden Hopfen hindurchgesogen wird, wobei die Ansaugeinrichtung bezogen auf die Strömungsrichtung der Warmluft hinter, das heißt, stromabwärts, der Speichereinrichtung angeordnet ist. Damit kann erreicht werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Druck der warmen Zuluft nicht dort am höchsten ist, wo der Hopfen bereits am stärksten getrocknet ist, sondern vorzugsweise dort, wo er noch den größten Feuchtigkeitsanteil aufweist. Dies kann dazu führen, dass das Risiko einer Strömungskanalbildung innerhalb der Hopfenhorde drastisch reduziert wird, was einerseits den Arbeitsaufwand für den die Trocknungsvorrichtung überwachenden Landwirt erheblich reduzieren kann und andererseits zu einer gleichmäßigeren und Trocknung des Hopfens und damit zu einer höheren Qualität des getrockneten Hopfens führen kann.
Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung werden im Anschluss detaillierter beschrieben.
Als Heizeinrichtung kann jede beliebige Einrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, einen ausreichenden Warmluftstrom zu erzeugen. Die warme Luft sollte vorzugsweise eine Temperatur von 60–70°C haben. Es können zum Beispiel Brenner verwendet werden, die fossile oder regenerative Brennstoffe verbrennen, wie zum Beispiel Ölbrenner oder Holzschnitzelbrenner. Alternativ können auch Heizeinrichtungen auf Basis regenerativer Energiequellen wie zum Beispiel Solarthermie verwendet werden. Die Heizeinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass der erzeugte Warmluftstrom möglichst großflächig auf das in der Speichereinrichtung gelagerte Schüttgut, beispielsweise den Hopfen, treffen und dieses durchströmen kann.
Die Speichereinrichtung zur Lagerung des Schüttgutes sollte derart ausgestaltet sein, dass Warmluft durch diese und das darin gelagerte Schüttgut hindurchströmen kann. Beispielsweise kann die Speichereinrichtung mit einem oder mehreren Trockenrosten oder Trockenböden ausgestaltet sein. Das zu lagernde Schüttgut kann zunächst von oben auf die Speichereinrichtung geschüttet werden und dann gleichmäßig auf der Speichereinrichtung verteilt werden, so dass die von der Warmluft zu durchströmende Schichtdicke an aufgebrachtem Schüttgut möglichst gleichmäßig ist. Eine solche Schichtdicke kann beispielsweise im Bereich von mehreren Zentimetern bis hin zu mehreren Dezimetern betragen.
Die Speichereinrichtung kann ferner dazu ausgestaltet sein, das Schüttgut nach einer vorgegebenen Lagerungsdauer entweder auf eine sich darunter befindende weitere Speichereinrichtung zu schütten oder das Schüttgut der Trocknungsvorrichtung letztendlich zu entnehmen. Insbesondere können mehrere, horizontal übereinander angeordnete Teilspeichereinrichtungen, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Mehrhordendarren, vorgesehen sein. Dabei kann eine oberste Teilspeichereinrichtung zur Aufnahme des Grünhopfens vorgesehen sein, eine mittlere Teilspeichereinrichtung kann zur Aufnahme eines bereits vorgetrockneten Hopfens vorgesehen sein und eine unterste Teilspeichereinrichtung kann zur Aufnahme des am stärksten getrockneten Hopfens vorgesehen sein und dazu eingerichtet sein, letztendlich aus der Trocknungsvorrichtung herausgezogen zu werden, um den bis auf eine Hopfenendfeuchte getrockneten Hopfen zur letztendlichen Lagerung bzw. Verpackung verfrachten zu können.
Die Ansaugeinrichtung kann dazu ausgestaltet und angeordnet sein, die von der Heizeinrichtung erzeugte warme Luft durch das in der Speichereinrichtung lagernde Schüttgut hindurchzusaugen. Eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der durchgesogenen Luft kann hierbei im Bereich von unter 1 m/s, vorzugsweise unter 0,5 m/s liegen. Es können herkömmliche Ventilatoren wie beispielsweise Flügelrad- oder Walzenventilatoren eingesetzt werden.
Die gesamte Trocknungsvorrichtung kann in einem Gehäuse bzw. einem Gebäude untergebracht sein. Sie kann somit einem herkömmlichen Trockenturm bzw. einem herkömmlichen Einzel- bzw. Mehrhordendarren entsprechen, wobei die durch das zuvor durch das Schüttgut geströmte Warmluft jedoch nicht wie bei herkömmlichen Trocknungseinrichtungen einfach passiv an die Umgebung ausgelassen wird, sondern aktiv abgesaugt wird. Mit anderen Worten ist der Trockenturm bzw. das diesen bildende Gehäuse vorzugsweise nicht nach oben hin offen, sondern die bei herkömmlichen Trocknungstürmen im Dach vorgesehenen Klappen werden ersetzt durch die erfindungsgemäß vorgesehene aktive Ansaugeinrichtung, die die mit Feuchtigkeit angereicherte Luft absaugen und gegebenenfalls einem anderen Zweck zuleiten kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ansaugeinrichtung derart ausgelegt, dass sie in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Zuluft stromabwärts der Speichereinrichtung angeordnet ist, einen Unterdruck erzeugt. Unter einem Unterdruck kann dabei ein Luftdruck verstanden werden, der lokal niedriger ist als ein durchschnittlicher, über die gesamte Trocknungsanlage gemittelter Luftdruck bzw. der niedriger ist als der die Trocknungsvorrichtung umgebende Luftdruck.
Die derart erfindungsgemäß ausgestaltete Trocknungsvorrichtung unterscheidet sich somit von herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen dadurch, dass zumindest in einem Teilvolumen der Trocknungsvorrichtung ein Unterdruck erzeugt wird, wohingegen bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen innerhalb der gesamten Trocknungsvorrichtung ein Überdruck erzeugt werden muss, damit die befeuchtete Luft letztendlich aus der Trocknungsvorrichtung ausgestoßen werden kann. Der Bereich, in dem der Unterdruck erzeugt wird, liegt dabei zumindest teilweise stromabwärts der mindestens einen Speichereinrichtung. Sofern die Trocknungsvorrichtung in ähnlicher Weise wie herkömmliche Trockentürme aufgebaut ist, kann der im Unterdruck stehende Bereich ein Bereich oberhalb zumindest der obersten Speichereinrichtung sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ansaugeinrichtung derart ausgestaltet, dass der mit ihr erzeugte Unterdruck steuerbar oder regelbar ist. Zu diesem Zweck kann die Geschwindigkeit bzw. das Durchflussvolumen der von der Ansaugeinrichtung angesogenen Luft aktiv gesteuert und variiert werden. Beispielsweise kann die Rotationsgeschwindigkeit eines Flügelradventilators oder eines Walzenventilators variiert werden. Zudem können innerhalb der Trocknungsvorrichtung ein oder mehrere Druckmesser vorgesehen sein, die den aktuell und lokal herrschenden Unterdruck messen und die Messwerte einer Regelungseinrichtung zur Verfügung stellen können. Auf diese Weise können in vorgebbaren Bereichen der Trocknungsvorrichtung gewünschte Unterdrücke eingeregelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ansaugeinrichtung derart ausgestaltet, dass der mit ihr erzeugte Unterdruck zwischen –5 und –500 Pa, vorzugsweise zwischen –10 und –200 Pa und stärker bevorzugt zwischen –140 und –160 Pa beträgt. Versuche haben ergeben, dass bereits ein derart geringer Unterdruck zu einer wesentlichen Qualitätssteigerung bei dem letztendlich getrockneten Hopfen führen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Heizeinrichtung derart ausgelegt, dass sie in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromaufwärts der Speichereinrichtung angeordnet ist, einen Überdruck von weniger als 200 Pa, vorzugsweise weniger als 100 Pa und stärker bevorzugt weniger als 50 Pa erzeugt.
Bei herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen muss in einem solchen Bereich stromaufwärts der Speichereinrichtung, das heißt, bei herkömmlichen Trockentürmen unterhalb der Hopfenhorden, ein wesentlich höherer Überdruck von deutlich mehr als 200 Pa erzeugt werden, damit die von der Heizeinrichtung erzeugte Warmluft zuerst mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit durch die Hopfenhorden strömen und dann an die auf Umgebungsdruck befindliche Außenluft abgegeben werden kann. Ein solcher wesentlich höherer Überdruck kann gegebenenfalls die bereits stark getrockneten Hopfendolden aufwirbeln und zu Strömungskanälen führen.
Dahingegen kann bei der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung in dieser Ausführungsform der oberhalb der Heizeinrichtung erzeugte Überdruck wesentlich geringer sein, da nicht bzw. nicht nur dieser Überdruck dazu führt, dass die von der Heizeinrichtung erzeugte Warmluft durch die Hopfenhorde strömt, sondern zusätzlich die Warmluft von der Ansaugeinrichtung von oben her angesaugt werden kann. Dadurch kann das Risiko der Erzeugung von Strömungskanälen erheblich reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Speichereinrichtung mindestens zwei in Strömungsrichtung der Warmluft hintereinander angeordnete Teilspeichereinrichtungen zur Lagerung jeweils eines Teils des Schüttgutes auf. Mit anderen Worten kann die Speichereinrichtung, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Mehrhordendarren, zwei oder mehr übereinander horizontal angeordnete Teilspeichereinrichtungen wie zum Beispiel Trockenroste bzw. Trockenböden, aufweisen, auf denen jeweils ein Teil des zu trocknenden Hopfens verteilt und getrocknet werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Heizeinrichtung, die Speichereinrichtung und die Ansaugeinrichtung derart ausgelegt, dass sich in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromaufwärts der ersten Teilspeichereinrichtung angeordnet ist, ein geringfügiger Überdruck von zwischen 1 und 100 Pa, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Pa, einstellt, dass sich in einem Bereich, der zwischen der ersten und der zweiten Teilspeichereinrichtung angeordnet ist, ein geringfügiger Unterdruck von zwischen –1 und –100 Pa, vorzugsweise zwischen –10 und –50 Pa, einstellt, und dass sich in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromabwärts der zweiten Teilspeichereinrichtung angeordnet ist, ein stärkerer Unterdruck von zwischen –50 und –500 Pa, vorzugsweise zwischen –100 und –200 Pa und stärker bevorzugt zwischen –140 und –160 Pa einstellt. Eine solche Druckverteilung innerhalb der Trocknungsvorrichtung kann sich vorteilhaft auf die Qualität des letztendlich getrockneten Hopfens auswirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern die folgenden Bestandteile auf: eine Heizeinrichtung zur Erzeugung von warmer Zuluft, eine Speichereinrichtung zur Lagerung des Schüttgutes und einen Wärmetauscher. Die Heizeinrichtung, die Speichereinrichtung und der Wärmetauscher sind dabei derart ausgestaltet und angeordnet, dass von der Heizeinrichtung erzeugte warme Zuluft nach Durchströmen durch auf der Speichereinrichtung gelagertem Schüttgut als Abluft dem Wärmetauscher zugeführt wird, und dass der Heizeinrichtung zuzuführende Zuluft zuvor durch den Wärmetauscher geleitet wird, um diese durch rückgewonnene Wärme, die der Abluft durch den Wärmetauscher entzogen wurde, vorzuwärmen.
Dieser zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung kann als auf der folgenden Idee beruhend angesehen werden:
Im Gegensatz zu herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen, bei denen die von einem Brenner erzeugte Warmluft, nachdem sie durch den Hopfen geströmt ist, diesen getrocknet hat und dabei Feuchtigkeit aufgenommen hat, einfach an die Umgebung abgegeben wird, wird bei der vorliegenden Trocknungsvorrichtung die erzeugte Abluft einem Wärmetauscher zugeführt. Der Wärmetauscher ist dabei dazu ausgelegt, der Abluft eine Restwärme zu entziehen und diese dazu zu nutzen, Zuluft zu der Trocknungsvorrichtung vorzuwärmen. Diese Zuluft kann dann von der Heizeinrichtung weiter erwärmt werden und dann zur Trocknung des in der Speichereinrichtung gelagerten Hopfens dienen.
Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der in der Heizeinrichtung erzeugten Wärme nicht einfach durch Abgabe an die Umgebung verloren, sondern kann rückgewonnen werden und bei der Erwärmung der Zuluft helfen. Ein Primärenergieverbrauch der Trocknungsvorrichtung kann, abhängig von der Temperatur der als Zuluft zu verwendenden Umgebungsluft, drastisch gesenkt werden. Während bei warmen Umgebungstemperaturen eine Senkung der gesamten nötigen Primärenergiemenge um bis zu 30% möglich erscheint, dürften bei niedrigen Umgebungstemperaturen von beispielsweise weniger als 10°C Energieeinsparungen bis zu 50% möglich sein.
Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Trocknungsvorrichtung gemäß dem oben genannten zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden im Anschluss detaillierter beschrieben.
Die Heizeinrichtung und die Speichereinrichtung können die gleichen Eigenschaften und Merkmale aufweisen, wie sie bereits weiter oben im Zusammenhang mit der Trocknungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden. Ferner können auch zusätzliche Merkmale, wie beispielsweise eine Ansaugeinrichtung, wie sie in Zusammenhang mit der Trocknungsvorrichtung gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, bei der Trocknungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung realisiert sein.
Der Wärmetauscher und dessen Anordnung innerhalb des Warmluftstroms kann derart ausgelegt sein, dass Abluft, die zuvor von der Heizeinrichtung erwärmt wurde und nach dem Durchströmen durch das zu trocknende Schüttgut Feuchtigkeit aufgenommen hat, durch den Wärmetauscher geleitet wird und dabei Wärme an den Wärmetauscher abgibt. Andererseits kann kühlere Zuluft, beispielsweise in Form von Umgebungsluft, durch den Wärmetauscher geleitet werden, wobei der Zuluft zumindest Teile der aus der Abluft rückgewonnenen Wärme zugeführt werden können, so dass die Zuluft vorgewärmt wird.
Als Wärmetauscher kann zum Beispiel ein Aluminiumwärmetauscher verwendet werden, bei dem die Abluft über Lamellen aus Aluminiumblech geleitet wird, wobei die an die Aluminiumlamellen abgegebene Wärme über das gut leitende Aluminium an andere Aluminiumlamellen weitergeleitet wird, durch die die Zuluft geleitet werden kann. Dabei wirkt das den Wärmetauscher strukturell bildende Aluminiumblech als Wärmeleitmedium. Es braucht kein zusätzliches, beispielsweise flüssiges Wärmeleitmedium vorgesehen werden, so dass der Wärmetauscher kostengünstig und wartungsarm bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Trocknungsvorrichtung zusätzlich ein Filtergitter auf, welches derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass die Abluft vor dem Eintritt in den Wärmetauscher von Partikeln mit einer Mindestgröße befreit wird. Mit anderen Worten wird innerhalb der Trocknungsvorrichtung ein Filtergitter vorgesehen, das Partikel, die eine bestimmte Größe überschreiten, herausfiltert, so dass diese den Wärmetauscher, durch den die Abluft geleitet wird, nicht verstopfen können. Beispielsweise kann die herauszufilternde Partikelmindestgröße der Größe entsprechen, die Partikel maximal haben dürfen, damit sie ungehindert durch den Wärmetauscher hindurchströmen können. Die Mindestgröße kann beispielsweise der Querschnittsfläche von Lamellen in dem Wärmetauscher entsprechen. Beispielsweise kann das Filtergitter derart ausgelegt sein, dass keine einzelnen Hopfendoldenblätter oder gar ganze Hopfendolden mit dem Abluftstrom in den Wärmetauscher eingesogen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Heizeinrichtung derart angeordnet und ausgelegt, dass die Zuluft in einem die Vorrichtung umgebenden Bereich angesaugt wird, indem sie weitgehend frei von Verschmutzungen ist. Beispielsweise kann die Zuluft, die später durch die Heizeinrichtung und dann durch die zu trocknenden Hopfenhorden hindurchgeleitet wird, in einem Bereich 1–2 m über dem Erdboden abgesaugt werden, um beispielsweise zu verhindern, dass bodennaher Staub mit angesaugt wird. Außerdem sollte die Zuluft in Bereichen angesaugt werden, die nicht beispielsweise durch Abgase von der Heizeinrichtung verunreinigt sind.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst das Lagern des Schüttgutes in einer Speichereinrichtung, das Erzeugen von erwärmter Zuluft innerhalb eines der Speichereinrichtung benachbarten ersten Bereichs, und das Absaugen von durch das Schüttgut geströmter Abluft in einem dem ersten Bereich bezogen auf die Speichereinrichtung gegenüber liegenden zweiten Bereich.
Ähnlich wie bei der oben beschriebenen Trocknungsvorrichtung kann hierbei wichtig sein, dass die durch das in der Speichereinrichtung lagernde Schüttgut strömende Warmluft zwar auf einer Seite der Speichereinrichtung erzeugt wird, aber von dort aus nicht bzw. nicht nur durch das Schüttgut hindurchgeblasen wird, sondern auch auf einer anderen, gegenüberliegenden Seite der Speichereinrichtung aktiv abgesaugt wird. Aufgrund der sich dadurch ergebenden vorteilhaften Druckverhältnisse kann eine bessere Trocknung und damit eine höhere Qualität bei zu trocknendem Hopfen erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zuluft und die Abluft durch einen gemeinsamen Wärmetauscher geleitet, um die Zuluft durch aus der Abluft rückgewonnene Wärme vorzuwärmen. Ähnlich wie bei der oben beschriebenen Trocknungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann dadurch eine erhebliche Einsparung an Primärenergie erreicht werden.
Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile von Aspekten der Erfindung teilweise in Bezug auf die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung und teilweise in Bezug auf das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren beschrieben wurden. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass, sofern dies nicht anders angegeben ist, die Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung auch jeweils analog auf das Trocknungsverfahren bzw. die Trocknungsvorrichtung und umgekehrt übertragen werden können. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen auch in beliebiger Weise untereinander kombiniert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen ist, und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ersichtlich.
1 zeigt eine Trocknungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Zeichnung ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung 1. In einem Gebäude ist in einem unteren Bereich eine Heizeinrichtung 3 in Form eines Ölofens vorgesehen. Der Ölofen verfügt über einen regelbaren Brenner 25, mit dessen Hilfe von außen angesaugte Zuluft 61, 63, 65 erwärmt werden kann. Dazu erwärmt der Brenner ein Wärmemedium, das durch einen Wärmetauscher 29 strömen kann. Durch diesen Wärmetauscher 29 kann dann auch die Zuluft 61, 63, 65 mit Hilfe eines Gebläses 59 geführt und dabei erwärmt werden. Abgase aus dem Brenner 25 können durch ein Rohr 27 nach außen abgegeben werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich Abgase mit der Zuluft 61, 63, 65 mischen.
Die erwärmte Zuluft 67 strömt dann oben aus der Heizeinrichtung 3 oberhalb eines Zwischenbodens 17 heraus und strömt gleichmäßig in den darüber befindlichen Raum.
Sie durchströmt dann eine mit einem Auszug 31 versehene untere Horde 19. Nach dem vollständigen Trocknen des zu trocknenden Hopfens bis auf die gewünschte Endfeuchte kann der Hopfen mittels des Auszugs 31 aus der Trocknungsvorrichtung 1 entnommen werden.
Die nach oben weitergeströmte warme Zuluft 69 strömt dann durch einen Trockenrost 21, der eine erste Teilspeichereinrichtung einer Speichereinrichtung 5 bildet. Auf dem Trockenrost 21 lagert eine Schicht aus zu trocknenden Hopfendolden (in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt).
Nachdem die warme Zuluft diesen unteren Trockenrost 21 und die darauf befindliche Hopfenhorde durchströmt hat und dabei Feuchtigkeit aufgenommen hat, strömt die Zuluft 71 weiter nach oben und trifft auf einen zweiten Trockenrost 23, auf dem der Grünhopfen aufgelagert wird (nicht dargestellt). Der Grünhopfen kann beispielsweise durch eine verschließbare Klappe (nicht dargestellt) in die Trocknungsvorrichtung 1 oberhalb des oberen Trockenrostes 23 eingebracht und dann manuell verteilt werden.
Die auch durch den Grünhopfen geströmte Luft 73 ist nun stark mit Wasser angereichert und wird als Abluft 75, 77, 79, 81, 83 durch eine Ansaugvorrichtung 7 in Form eines rückwärts gekrümmten Ventilators abgesaugt. Dabei strömt die Abluft 75 aus einem Bereich oberhalb der obersten Hopfenhorde zunächst durch Filtergitter 15, in dem grobe Partikel herausgefiltert werden, und dann durch einen Abluftkanal 11, in dem die Ansaugeinrichtung 7 angeordnet ist. Der Raum oberhalb des oberen Trockenrostes 23 ist gegenüber dem Dach 57 luftdicht abgedichtet, so dass keine Abluft 73 entweichen kann.
Bevor die Abluft 81 in die Umgebung ausgeblasen wird, wird sie zunächst noch durch einen Wärmetauscher 9 geleitet. Die in der Abluft 81 enthaltene Restwärme wird von dem Wärmetauscher 9 zumindest teilweise aufgenommen und an die ebenfalls durch den Wärmetauscher 9 geleitete Zuluft 61, 63 abgegeben, wodurch letztere erwärmt wird. Die auf diese Weise erwärmte Zuluft 63, 65 wird wiederum der Heizeinrichtung 3 zugeführt, wobei dadurch, dass die Zuluft nicht mit Außentemperatur, sondern mit einer bereits vorgewärmten erhöhten Temperatur zugeleitet wird, in der Heizeinrichtung 3 erheblich Primärenergie eingespart werden kann.
Um zu erreichen, dass die von außen angesaugte Zuluft 61 möglichst frei von Verschmutzungen ist, erfolgt eine Ansaugung in einem gewissen Abstand, beispielsweise 1–2 m, oberhalb des Erdbodens. Die Abluft 83 kann auf Höhe des Erdbodens oder wenig darüber erfolgen. Sowohl vor der Zuluftansaugung als auch vor der Abluftabgabe können Schutzgitter 53, 55 vorgesehen sein.
Um in der Trocknungsvorrichtung 1 geeignete Über- und Unterdruckverhältnisse einstellen zu können, ist eine entsprechende Regelung vorgesehen. In bestimmten Bereichen oberhalb, zwischen und unterhalb der Speichereinrichtung 5 bzw. der Heizeinrichtung 3 sind Druckmesser 43, 45, 47, 49 vorgesehen, mit deren Hilfe der dort herrschende Druck gemessen werden kann. Über Regelungen 33, 51 können die von den Druckmessern 43, 45, 47, 49 erhaltenen Druckwerte verarbeitet werden und Signale für den Brenner 25 und ein etwaiges damit verbundenes Gebläse 59 sowie für die Ansaugeinrichtung 7 ermittelt werden, um diese so einzustellen, dass sich innerhalb der Trocknungsvorrichtung in bestimmten Bereichen gewünschte Druckverhältnisse einstellen.
Insbesondere können die Heizeinrichtung 3 und die Ansaugeinrichtung 7 derart geregelt werden, dass ein am weitesten oben, oberhalb des oberen Trockenrostes 23 angeordneter Drucksensor 49 in einem dortigen Bereich einen Unterdruck ΔP₁ von etwa –140 bis –160 Pa ermittelt, dass ein zwischen diesem oberen Trockenrost 23 und dem unteren Trockenrost 21 angeordneter Druckmesser 47 einen Unterdruck ΔP₂ von etwa –40 Pa ermittelt, dass noch weiter unten, unterhalb des unteren Trockenrosts 21 angeordneter Druckmesser 45 etwa Umgebungsdruck ΔP₃, das heißt etwa 0 Pa, angibt und dass ein in einem Bereich direkt über dem Austritt aus der Heizeinrichtung 3 angeordneter Druckmesser 43 einen Überdruck ΔP₄ von etwa +40 Pa angibt.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen”, „aufweisen” etc. das Vorhandensein weiterer Elemente nicht ausschließen. Der Begriff „ein” schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Gegenständen nicht aus. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.

Claims

Vorrichtung (1) zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern, aufweisend: eine Heizeinrichtung (3) zur Erzeugung von warmer Zuluft (67); eine Speichereinrichtung (5) zur Lagerung des Schüttgutes; eine Ansaugeinrichtung (7) zum Ansaugen von Abluft (73, 75, 77); wobei die Heizeinrichtung (3), die Speichereinrichtung (5) und die Ansaugeinrichtung (7) derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass von der Heizeinrichtung (3) erzeugte warme Zuluft (67) zunächst durch das Schüttgut strömt und dann von der Ansaugeinrichtung (7) angesaugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ansaugeinrichtung (7) derart ausgelegt ist, dass sie in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Zuluft stromabwärts der Speichereinrichtung (5) angeordnet ist, einen Unterdruck (ΔP₁) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der von der Ansaugeinrichtung (7) erzeugte Unterdruck (ΔP₁) steuerbar oder regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Unterdruck (ΔP₁) zwischen –5 und –500 Pascal beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Heizeinrichtung (3) derart ausgelegt ist, dass sie in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromaufwärts der Speichereinrichtung (5) angeordnet ist, einen Überdruck (ΔP₄) von weniger als 200 Pascal erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Speichereinrichtung (5) mindestens zwei in Strömungsrichtung der Warmluft hintereinander angeordnete Teilspeichereinrichtungen (21, 23) zur Lagerung jeweils eines Teils des Schüttgutes aufweist und wobei die Heizeinrichtung (3), die Speichereinrichtung (5) und die Ansaugeinrichtung (7) derart ausgelegt sind, dass sich in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromaufwärts der ersten Teilspeichereinrichtung (21) angeordnet ist, ein geringfügiger Überdruck (ΔP₄) von zwischen 1 und 100 Pascal einstellt, dass sich in einem Bereich, der zwischen der ersten (21) und der zweiten Teilspeichereinrichtung (23) angeordnet ist, ein geringfügiger Unterdruck (ΔP₂) von zwischen –1 und –100 Pascal einstellt, und dass sich in einem Bereich, der in Strömungsrichtung der Warmluft stromabwärts der zweiten Teilspeichereinrichtung (23) angeordnet ist, ein stärkerer Unterdruck (ΔP₁) von zwischen –50 und –500 Pascal einstellt.
Vorrichtung zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend: eine Heizeinrichtung (3) zur Erzeugung von warmer Zuluft (67); eine Speichereinrichtung (5) zur Lagerung des Schüttgutes; einen Wärmetauscher (9), wobei die Heizeinrichtung (3), die Speichereinrichtung (5) und der Wärmetauscher (9) derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass von der Heizeinrichtung (3) erzeugte warme Zuluft (67) nach Durchströmen durch auf der Speichereinrichtung (5) gelagertem Schüttgut als Abluft (73, 75, 77, 79) dem Wärmetauscher (9) zugeführt wird, und dass der Heizeinrichtung (3) zuzuführende Zuluft (61, 63, 65) zuvor durch den Wärmetauscher (9) geleitet wird, um diese durch rückgewonne Wärme, die der Abluft (73, 75, 77, 79) durch den Wärmetauscher (9) entzogen wurde, vorzuwärmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner aufweisend ein Filtergitter (15), wobei das Filtergitter (15) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Abluft (75) vor dem Eintritt in den Wärmetauscher (9) von Partikeln mit einer bestimmten Mindestgröße befreit wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Heizeinrichtung (3) derart angeordnet und ausgelegt ist, dass die Zuluft (61) in einem die Vorrichtung umgebenden Bereich angesaugt wird, in dem sie weitgehend frei von Verschmutzungen ist.
Verfahren zur Trocknung von pflanzlichen Schüttgütern, aufweisend Lagern des Schüttgutes in einer Speichereinrichtung (5); Erzeugen von erwärmter Zuluft (61, 63, 65, 67) innerhalb eines der Speichereinrichtung (5) benachbarten ersten Bereichs; Absaugen von durch das Schüttgut geströmter Abluft (73, 75, 77, 79, 81) in einem dem ersten Bereich bezogen auf die Speichereinrichtung (5) gegenüberliegenden zweiten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zuluft (61) und die Abluft (81) durch einen gemeinsamen Wärmetauscher (9) geleitet wird, um die Zuluft (61) durch aus der Abluft (81) rückgewonnene Wärme vorzuwärmen.