DE102020004618A1

DE102020004618A1 - drying device

Info

Publication number: DE102020004618A1
Application number: DE102020004618.5A
Authority: DE
Inventors: Barbara Sturm; Michael Bautte; Albert Esper
Original assignee: Innotech Ingenieurs GmbH
Current assignee: INNOTECH INGENIEURSGESELLSCHAFT MBH, DE
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2022-11-24
Also published as: DE102020005104A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung (1) zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte, mit einem Gehäuse (2), das einen Trockenraum (3) mit darin angeordnetem Trocknungsgut (4) umschließt, mit zumindest einem Gebläse (5) zur Förderung von Trocknungsluft (T) über zumindest einen Strömungskanal (6) zu zumindest einer Seite (7) des Trocknungsgutes (4), und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (8) zur Steuerung von physikalischen Parametern der Trocknungsluft (T), wie Temperatur (ϑT) und/oder relativer Luftfeuchte (φ) und/oder Taupunkttemperatur (ϑTp).Um eine Trocknungsvorrichtung zu schaffen, die einen Verlust wesentlicher Qualitätsmerkmale der getrockneten Produkte minimiert und insgesamt ein Trocknungsgut bereitstellt, dessen Stoffeigenschaften im Rahmen des bei einem Trocknungsverfahren Möglichen, optimiert sind, ist vorgesehen, daß die Trocknungsvorrichtung (1) eine Zentralrecheneinheit (9) umfaßt, mit zumindest einem Datenspeicher (10), daß die Zentralrecheneinheit (9) mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (8) so funktional verbunden ist, daß der Trocknungsverlauf des landwirtschaftlichen Ernteproduktes (4) nach Maßgabe von in dem Datenspeicher (10) zumindest abgespeicherten Endqualitätsmerkmalen des getrockneten Trocknungsgutes (4) und/oder von abgespeicherten physikalischen Eigenschaften des Trocknungsgutes (4) und/oder von Stoffeigenschaftgen des Trocknungsgutes (4) gesteuert ist.The invention relates to a drying device (1) for drying agricultural products, having a housing (2) which encloses a drying chamber (3) with items to be dried (4) arranged therein, with at least one blower (5) for conveying drying air (T) via it at least one flow channel (6) to at least one side (7) of the material to be dried (4), and with at least one control and/or regulating device (8) for controlling physical parameters of the drying air (T), such as temperature (ϑT) and/or or relative humidity (φ) and/or dew point temperature (ϑTp). In order to create a drying device that minimizes a loss of essential quality characteristics of the dried products and overall provides a drying material whose material properties are optimized within the scope of what is possible in a drying process That the drying device (1) comprises a central processing unit (9) with at least one data memory (10) that the Centra The computing unit (9) is functionally connected to the control and/or regulation device (8) in such a way that the drying process of the agricultural harvest product (4) is determined in accordance with the final quality characteristics of the dried material (4) that are at least stored in the data memory (10) and/or is controlled by stored physical properties of the material to be dried (4) and/or by material properties of the material to be dried (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte, mit einem Gehäuse, das einen Trockenraum mit darin angeordnetem Trocknungsgut in Form eines landwirtschaftlichen Ernteproduktes umschließt, mit zumindest einem Gebläse zur Förderung von Trocknungsluft über zumindest einen Strömungskanal zu zumindest einer Seite des Trocknungsgutes, und mit zumindest einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung von physikalischen Parametern der Trocknungsluft, wie Temperatur, Luftfeuchte und Taupunkttemperatur oder Luftgeschwindigkeit, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a drying device for drying agricultural products, having a housing which encloses a drying chamber containing items to be dried in the form of an agricultural harvest product, having at least one blower for conveying drying air via at least one flow channel to at least one side of the items to be dried, and having at least a control and/or regulating device for controlling physical parameters of the drying air, such as temperature, air humidity and dew point temperature or air speed, according to the preamble of claim 1.

Die Trocknung landwirtschaftlicher Produkte oder Ernteprodukte, wie Körnerfrüchte oder Gartenbau-Ernteprodukte, wie Gemüse, Obst oder auch von Arznei-, Drogen- und Gewürzpflanzen oder Pflanzenteilen, aber auch von Fleisch oder anderen Produkten tierischen Ursprungs, ermöglicht eine Lagerstabilität des Trocknungsgutes bei gleichzeitiger Bewahrung der Produktqualität über einen ausreichend langen Zeitraum. Solche landwirtschaftlichen Güter und Ernteprodukte haben eine natürliche Anfangsfeuchte nach der Ernte von etwa 35% ihres Gewichtes oder mehr. Während für eine stabile Lagerfähigkeit die Feuchte unterhalb von 15% bei pflanzlichen Produkten und unterhalb von 20% bei Produkten tierischen Ursprungs liegen sollte.The drying of agricultural products or harvested products, such as grains or horticultural harvested products, such as vegetables, fruit or medicinal, drug and spice plants or parts of plants, but also meat or other products of animal origin, enables storage stability of the dried material while preserving the Product quality over a sufficiently long period of time. Such agricultural commodities and crops have a natural post-harvest initial moisture content of about 35% of their weight or more. While for a stable shelf life the humidity should be below 15% for plant products and below 20% for products of animal origin.

Bei Konvektionstrocknung mit Trocknungsvorrichtungen der genannten Art wird Luft aus der Umgebung der Trocknungsvorrichtung mit Hilfe eines Gebläses angesaugt und über einen Wärmetauscher, der solar oder mittels eines Gas- oder Ölbrenners oder mittels einer anderen, verfügbaren Energiequelle betrieben wird, geleitet und erwärmt. Meist wird dabei eine Prozesstemperatur vorgegeben. Dazu wird die Lufttemperatur der Trocknungsluft geregelt und über den Prozess konstant gehalten.In convection drying with drying devices of the type mentioned, air is sucked in from the environment of the drying device using a blower and passed and heated via a heat exchanger that is solar powered or by means of a gas or oil burner or by means of another available energy source. A process temperature is usually specified. For this purpose, the air temperature of the drying air is regulated and kept constant throughout the process.

Die Trocknungsluft nimmt Feuchte auf und kühlt sich ab, um anschließend über einen oder mehrere Abluftkanäle aus dem Trockenraum zu entweichen oder wieder von dem Gebläse in den Strömungskanal gefördert zu werden.The drying air absorbs moisture and cools down in order to then escape from the drying room via one or more exhaust air ducts or be conveyed back into the flow duct by the blower.

Die wesentlichen Mechanismen des Wärme- und Stoffüberganges bei der Trocknung sind bekannt. Dabei kann der Transport von Feuchte im Trocknungsgut eine oder mehrere der folgenden Formen annehmen: Wenn die Trocknungsguttemperatur niedriger ist wie die Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit findet Flüssigkeitsdiffusion statt. Dampfdiffusion findet statt, wenn die Flüssigkeit im Gut verdampft. Wenn die innere Verdampfungsrate höher ist wie die Dampftransportrate durch den Feststoff an der Oberfläche, liegt eine hygrostatische Druckdifferenz vor und wenn die Guttemperatur und der Umgebungsluftdruck sehr niedrig sind, findet die Knutsen'sche Diffusion statt.The main mechanisms of heat and mass transfer during drying are known. The transport of moisture in the material to be dried can take one or more of the following forms: If the temperature of the material to be dried is lower than the evaporation temperature of the liquid, liquid diffusion takes place. Vapor diffusion occurs when the liquid in the well evaporates. When the internal evaporation rate is higher than the vapor transport rate through the solid at the surface, there is a hygrostatic pressure difference and when the material temperature and ambient air pressure are very low, Knutsenian diffusion takes place.

Die DE 20 2019 000 739 U1 beschreibt eine Trocknungsvorrichtung gemäß des Standes der Technik, wobei eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung den Trocknungsprozess mit vordefinierten Prozess- und Regeleinstellungen, betreffend die Temperatur und Geschwindigkeit der Trocknungsluft am Trocknungsgut steuert. Der mit bekannten Trocknungsvorrichtungen durchführbare Trocknungsprozess läßt in Bezug auf die erzielbaren Qualitätsmerkmale und Stoffeigenschaften des getrockneten Endproduktes noch Wünsche offen.the DE 20 2019 000 739 U1 describes a drying device according to the prior art, with a control and/or regulating device controlling the drying process with predefined process and regulating settings relating to the temperature and speed of the drying air on the material to be dried. The drying process that can be carried out with known drying devices still leaves something to be desired with regard to the achievable quality features and material properties of the dried end product.

Der Erfindung liegt, ausgehend von diesem Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Trocknungsvorrichtung anzugeben, die einen Verlust wesentlicher Qualitätsmerkmale der getrockneten Produkte minimiert und insgesamt ein Trocknungsgut bereitstellt, dessen Stoffeigenschaften im Rahmen des bei einem Trocknungsverfahren Möglichen, optimiert sind.Proceeding from this prior art, the invention is based on the object of specifying a drying device which minimizes a loss of essential quality characteristics of the dried products and overall provides a material to be dried whose material properties are optimized within the scope of what is possible in a drying process.

Die Aufgabe wird mit einer Trocknungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with a drying device having the features of claim 1.

Dadurch, daß die Trocknungsvorrichtung eine Zentralrecheneinheit aufweist, die zumindest einen Datenspeicher umfaßt und daß die Zentralrecheneinheit mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung so funktional verbunden ist, daß der Trocknungsverlauf des landwirtschaftlichen Produktes nach Maßgabe von in dem Datenspeicher zumindest abgespeicherten Qualitätsmerkmalen des Trocknungsgutes und/oder von abgespeicherten physikalischen Eigenschaften des Trocknungsgutes und/oder von Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes, die während und nach der Trocknung erreicht werden sollen gesteuert ist, ist eine technische Maßnahme angegeben, den gesamten Trocknungsverlauf durch Anpassung der Trocknungsluft-Temperatur, der Trocknungsluft-Feuchte und der Trocknungsluft-Taupunkttemperatur, sowie der Luftgeschwindigkeit spezifisch an die erzielbaren Guteigenschaften des Trocknungsgutes anzupassen und zu optimieren.The fact that the drying device has a central processing unit which includes at least one data memory and that the central processing unit is functionally connected to the control and/or regulating device in such a way that the drying process of the agricultural product can be determined in accordance with quality characteristics of the material to be dried and/or stored at least in the data memory. or is controlled by stored physical properties of the material to be dried and/or material properties of the material to be dried that are to be achieved during and after drying, a technical measure is specified, the entire drying process by adjusting the drying air temperature, the drying air humidity and the drying air - Adjust and optimize the dew point temperature and the air speed specifically to the achievable properties of the material to be dried.

Dadurch wird ein stets kontrollierter nicht-statischer Trocknungsprozess, bei dem die Trocknungsbedingungen schrittweise oder kontinuierlich verändert werden, ermöglicht und dadurch mit minimiertem Risiko in Bezug auf einen möglichen Verderb des Trocknungsgutes, ein Trocknungsgut mit gewünschten Qualitätsmerkmalen und Stoffeigenschaften bei minimierter Trocknungsdauer erreicht.This enables a non-static drying process that is always controlled, in which the drying conditions are changed stepwise or continuously, and thereby with a minimized risk in relation to possible spoilage of the drying goods, drying goods with desired quality characteristics and substances properties are achieved with a minimized drying time.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments emerge from the dependent claims.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Trocknungsvorrichtung wird während des Trocknungsverlaufes ein Vergleich der in dem Datenspeicher für ein jeweiliges Trocknungsintervall abgespeicherten Soll-Daten in Form von Qualitätsmerkmalen und/oder physikalischen Eigenschaften und/oder der Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes und aktuell gemessenen Werten dieser Parameter und Gut-Eigenschaften durchgeführt und eine Regelabweichung am Ende eines jeweiligen Intervalles des Trocknungsverlaufes durch die Zentralrecheneinheit und/oder die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung durchgeführt. Die Regelabweichungen werden gespeichert und können als Grundlage für eine machine-learning-Funktion und insbesondere als deep-learning-Funktion eines Steuer-und/oder Regelalgorithmus für die Steuerung der physikalischen Parameter der Trocknungsluft bei einer nachfolgenden Trocknung herangezogen sein. Statistische und/oder mechanistische und/oder heuristische Funktionen können hinzu kommen oder diese ersetzen.In a preferred exemplary embodiment of the drying device, a comparison is made during the drying process of the target data stored in the data memory for a respective drying interval in the form of quality features and/or physical properties and/or the material properties of the material to be dried and currently measured values of these parameters and good properties carried out and a control deviation carried out at the end of a respective interval of the drying process by the central processing unit and/or the open-loop and/or closed-loop control device. The control deviations are stored and can be used as a basis for a machine learning function and in particular as a deep learning function of a control and/or regulation algorithm for controlling the physical parameters of the drying air during subsequent drying. Statistical and/or mechanistic and/or heuristic functions can be added or replaced.

Qualitätsmerkmale des Trocknungsgutes bzw. des landwirtschaftlichen Erntegutes sind grundsätzlich alle für eine jeweilige Pflanzen-oder Ernteproduktart interessanten Inhaltsstoffe, die hier nur exemplarisch benannt sein sollen in Form von Nährstoffgehalt, Vitamingehalt, Säure- oder Zuckergehalt, Gehalt an ätherischen Ölen usw. Das Gesagte gilt auch für physikalische Stoffeigenschaften eines Trocknungsgutes, wobei exemplarisch dessen Produkttemperatur während der Trocknung, dessen Gewicht oder spezifisches Gewicht, dessen Volumen und dessen Oberfläche genannt sein sollen. Gleiches gilt für die Stoffeigenschaften eines Trocknungsgutes, wobei hier dessen Farbe und dessen Textur genannt seien.Quality characteristics of the dried material or the agricultural harvested material are basically all ingredients of interest for a respective type of plant or harvested product, which are only mentioned here as examples in the form of nutrient content, vitamin content, acid or sugar content, content of essential oils, etc. The above also applies for physical material properties of a material to be dried, whereby its product temperature during drying, its weight or specific weight, its volume and its surface should be mentioned as an example. The same applies to the material properties of a material to be dried, with its color and texture being mentioned here.

Somit dienen die genannten Parameter des Trocknungsgutes, die fortlaufend oder iterativ während der Trocknung durch Einsatz geeigneter Sensorik und Prozessoren ermittelt werden, dazu, die physikalischen Parameter der Trocknungsluft, die Geschwindigkeit und die Dauer des Trocknungsverfahrens und dessen Stufen oder Intervalle in einem weiteren, nachfolgenden Trocknungsverlauf zu verbessern und so zu verändern, daß die Qualitätsmerkmale des Trocknungsproduktes dadurch verbessert sind. Dabei werden auch die Ausgangseigenschaften eines zu trocknenden landwirtschaftlichen Produktes pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, wie dessen Größe, Farbe, Proteingehalt, Säuregehalt oder Zuckergehalt usw. berücksichtigt.The parameters of the drying material mentioned, which are determined continuously or iteratively during drying by using suitable sensors and processors, are therefore used to determine the physical parameters of the drying air, the speed and duration of the drying process and its stages or intervals in a further, subsequent drying process to improve and to change so that the quality characteristics of the drying product are thereby improved. The initial properties of an agricultural product of plant or animal origin to be dried, such as its size, color, protein content, acidity or sugar content, etc. are also taken into account.

Durch die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung ist somit eine Optimierung des Trocknungsverlaufes, dessen Prozessdaten und insbesondere auch eine optimale, jeweilige Produkttemperatur während des Trocknungsverlaufes ermöglicht.The drying device according to the invention thus makes it possible to optimize the course of drying, its process data and, in particular, also an optimum, respective product temperature during the course of drying.

Bei einem Unterschreiten der Regelabweichung von einem aktuell gemessenen Parameter des Trocknungsgutes und dem in dem Datenspeicher abgespeicherten Parameter werden von der Zentralrecheneinrichtung und/oder der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung keine Änderung der Parameter der Trocknungsluft vorgenommen. Bei einem Überschreiten der betreffenden, jeweiligen Regelabweichung jedoch schon.If the control deviation of a currently measured parameter of the material to be dried and the parameter stored in the data memory is not reached, the central computing device and/or the control and/or regulating device do not change the parameters of the drying air. If the relevant, respective control deviation is exceeded, however.

Die Regelabweichung kann anstatt von der Zentralrecheneinheit von einer weiteren, zweiten Recheneinheit ermittelt und in einem Datenspeicher abgespeichert werden.Instead of being determined by the central processing unit, the control deviation can be determined by a further, second processing unit and stored in a data memory.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Trocknungsvorrichtung werden die gemessenen Regelabweichungen der einzelnen Parameter über die Trocknungsdauer produktspezifisch und spezifisch für den durch verschiedene Trocknungsphasen gekennzeichneten Trocknungsverlauf in einem Datenspeicher abgespeichert.In a preferred exemplary embodiment of the drying device, the measured control deviations of the individual parameters over the drying period are stored in a data memory in a product-specific manner and specifically for the drying process characterized by different drying phases.

Bevorzugt werden die Regelabweichungen in dem Datenspeicher der Zentralrecheneinheit oder in einem Datenspeicher der Steuer- und/oder Regeleinrichtung und/oder dem Datenspeicher der zweiten Recheneinheit abgespeichert. Dadurch wird ein redundantes System für die Steuerung der Trocknung geschaffen.The control deviations are preferably stored in the data memory of the central processing unit or in a data memory of the open-loop and/or closed-loop control device and/or the data memory of the second processing unit. This creates a redundant system for controlling drying.

Bevorzugt werden die während eines Trocknungsverlaufes gemessenen Trocknungsgut-Parameter, wie Qualitätsmerkmale, physikalische Eigenschaften und Stoffeigenschaften zumindest in diskreten Abständen in Abhängigkeit der Trocknungslufttemperatur, der Produkttemperatur, der relativen Feuchte der Trocknungsluft und der Luftgeschwindigkeit in dem Datenspeicher abgespeichert. Daraus ergibt sich eine mehrdimensionale Matrix von Werte-Abhängigkeiten, die als Grundlage für die Optimierung oder die Durchführung nachfolgender Trocknungsprozesse dient und von der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung oder der Zentralrecheneinheit herangezogen werden kann.The drying material parameters measured during a drying process, such as quality features, physical properties and material properties, are preferably stored in the data memory at least at discrete intervals depending on the drying air temperature, the product temperature, the relative humidity of the drying air and the air speed. This results in a multi-dimensional matrix of value dependencies, which serves as a basis for the optimization or the implementation of subsequent drying processes and can be used by the open-loop and/or closed-loop control device or the central processing unit.

Vorzugsweise werden die erhobenen und abgespeicherten Werte der genannten Parameter mit den je Trocknungsintervall voreingegebenen Werten von der Zentralrecheneinheit verglichen und ein nachfolgender Trocknungsverlauf danach angepaßt.Preferably, the recorded and stored values of the parameters mentioned are compared with the values preset for each drying interval by the central processing unit and a subsequent drying process is then adjusted accordingly.

Um einen weiteren Optimierungsschritt beim Betrieb der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung realisieren zu können, kann es vorteilhaft sein, die in den Datenspeichern abgespeicherten Sollwerte der Parameter des Trocknungsgutes und der Trocknungsluft und die entsprechenden, ermittelten Regelabweichung mit in einer cloud, bzw. aus einem Serversytem (Internet) verfügbaren Daten betreffend Trocknungsverfahren und deren Parameterführung abzugleichen und/oder zu aktualisieren. Die Aktualisierung kann auch durch eine Bereitstellung von Daten einiger oder vieler Betreiber von Trocknungsvorrichtungen erfolgen.In order to be able to implement a further optimization step in the operation of the drying device according to the invention, it can be advantageous to store the setpoint values of the parameters of the material to be dried and the drying air and the corresponding determined control deviation in a cloud or from a server system (Internet) stored in the data memories. compare and/or update available data regarding drying processes and their parameter management. The update can also take place by providing data from a few or many operators of drying devices.

Es kann daher z.B. vorteilhaft sein, zumindest vor der Durchführung eines Trocknungsprozesses, Parameterführungen über einen von Interesse seienden Trocknungsprozess teilweise oder ganz aus Quellen einer cloud heranzuziehen und in den Datenspeichern oder zumindest in dem Datenspeicher der Zentralrecheneinheit temporär oder dauerhaft abzuspeichern. Eine Plausibilisierung der abgespeicherten Daten, vor deren Weiterverwendung, ist vorgesehen.It can therefore be advantageous, for example, at least before carrying out a drying process, to draw on some or all of the parameter guides for a drying process of interest from sources in a cloud and to store them temporarily or permanently in the data memories or at least in the data memory of the central processing unit. A plausibility check of the stored data is planned before further use.

Vorteilhaft sind die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung, die Zentralrecheneinheit und die weitere Recheneinheit durch ein Bussystem verbunden.The control and/or regulation device, the central processing unit and the further processing unit are advantageously connected by a bus system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen, nicht maßstäblichen Längsschnitt und eine Ansicht einer Trocknungsvorrichtung,
2 eine schematische Ansicht einer funktionalen Verknüpfung der wesentlichen Komponenten der in 1 gezeigten Trocknungsvorrichtung; und
3a, b eine exemplarische Darstellung der Abhängigkeit der gemessenen und vorberechneten Parameter Feuchtegehalt und Farbe des Trocknungsgutes von der Trocknungsdauer.

The invention is described below using an exemplary embodiment and explained using the drawing. Show it:

1 a schematic, not to scale longitudinal section and a view of a drying device,
2 a schematic view of a functional linkage of the essential components in 1 drying device shown; and
3a, b an exemplary representation of the dependency of the measured and pre-calculated parameters moisture content and color of the drying material on the drying time.

In 1 ist in einem schematischen und nicht maßstäblichen Längsschnitt und Ansicht eine Trocknungsvorrichtung 1 zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte, beispielsweise von Apfelringen, Tomatenscheiben oder Blättern von Gewürzpflanzen oder auch von Fleisch gezeigt. Die Trocknungsvorrichtung 1 weist ein kubusförmiges, längliches Gehäuse 2 auf, welches typischerweise aus mit einem Isolierschaum kaschierten Blechwänden gebildet ist. An seiner linken Stirnwand ist in dem Gehäuse 2 ein Gebläse 5 angeordnet, das über einen an dieses anschließenden Strömungskanal 6, der sich über die Länge des Gehäuses 2 erstreckt, Trocknungsluft T zu einem, in Trocknungselementen 16 angeordneten Trocknungsgut 4 fördert. Es sind fünf Trocknungselemente 16 in einem Trockenraum 3, der durch das Gehäuse 2 definiert ist, angeordnet. Die Trocknungselemente 16 können als eine Anordnung von Hordenblechen gebildet sein.In 1 shows a drying device 1 for drying agricultural products, for example apple rings, tomato slices or leaves of aromatic plants or meat, in a schematic and not to scale longitudinal section and view. The drying device 1 has a cube-shaped, elongated housing 2, which is typically formed from sheet metal walls lined with an insulating foam. A blower 5 is arranged on its left-hand end wall in the housing 2 , which conveys drying air T to an item to be dried 4 arranged in drying elements 16 via a flow channel 6 adjoining it and extending over the length of the housing 2 . Five drying elements 16 are arranged in a drying space 3 defined by the housing 2 . The drying elements 16 can be formed as an arrangement of trays.

Eine dem Gebläse 2 stromab in dem Strömungskanal 6 angeordnete Heizeinrichtung 17 sorgt für die definierte Erwärmung und die definierte relative Feuchte φ der Trocknungsluft T. Die Trocknungsluft T wird über eine mit Lochung versehene, obere Wand des Strömungskanals an eine Seite 7 der Trocknungselemente 16 und zu dem Trocknungsgut 4 gefördert.A heating device 17 arranged downstream of the blower 2 in the flow channel 6 ensures the defined heating and the defined relative humidity φ of the drying air T. The drying air T is conveyed to one side 7 of the drying elements 16 and to the material to be dried 4 promoted.

Eine schematisch dargestellte Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 dient zur Steuerung der physikalischen Parameter der Trocknungsluft T, wie deren Temperatur ϑ_T und/oder relativen Luftfeuchte φ und/oder der Taupunkttemperatur ϑ_Tp, sowie der Luftgeschwindigkeit v_T.A control and/or regulating device 8 shown schematically serves to control the physical parameters of the drying air T, such as its temperature θ _T and/or relative humidity φ and/or the dew point temperature θ _Tp , and the air velocity v _T .

Um eine eher statische Steuerung und Regelung der genannten Parameter der Trocknungsluft T zu überkommen und den Trocknungsverlauf und die Qualität des erzielten Trocknungsgutes zu verbessern, mithin den Trocknungsverlauf zumindest in Stufen aufzuteilen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Trocknungsvorrichtung 1 eine Zentralrecheneinheit 9 zugeordnet ist, die einen Datenspeicher 10 umfaßt und daß die Zentralrecheneinheit 9 mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 so funktional verbunden ist, daß der Trocknungsverlauf des landwirtschaftlichen Produktes oder Trocknungsgutes 4 nach Maßgabe von in dem Datenspeicher 10 zumindest abgespeicherten und aufrufbaren Endqualitätsmerkmalen oder Zielgrößen des getrockneten Trocknungsgutes 4 und/oder von abgespeicherten physikalischen Eigenschaften des Trocknungsgutes 4 und/oder von Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes 4 gesteuert wird.In order to overcome a more static control and regulation of the named parameters of the drying air T and to improve the drying process and the quality of the material to be dried, thus dividing the drying process at least into stages, it is provided according to the invention that the drying device 1 is assigned a central processing unit 9 , which includes a data memory 10 and that the central processing unit 9 is functionally connected to the control and/or regulating device 8 in such a way that the drying process of the agricultural product or material to be dried 4 is controlled in accordance with final quality characteristics or target values of the dried product that are at least stored and can be called up in the data memory 10 Material to be dried 4 and/or stored physical properties of the material to be dried 4 and/or material properties of the material to be dried 4 is controlled.

Dabei lassen sich beispielsweise bekannte Zusammenhänge von Zielgrößen, wie etwa gewünschte Qualitätsmerkmale des Trocknungsgutes, wie pH-Wert, Säuregehalt, Zuckergehalt oder physikalische Eigenschaften des Trocknungsgutes, wie das spezifische Gewicht oder Charchengewicht oder Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes 4, wie etwa dessen Farbe oder Textur und weitere Zielgrößen, wie die Schrumpfung des Trocknungsgutes 4 usw. exakt bestimmen und erreichen.For example, known relationships between target variables, such as desired quality characteristics of the drying material, such as pH, acidity, sugar content or physical properties of the drying material, such as the specific weight or batch weight or material properties of the drying material 4, such as its color or texture and others Determine and achieve target values such as the shrinkage of the material to be dried 4 etc. exactly.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Trocknungsvorrichtung 1 ist der Trocknungsverlauf dabei durch zumindest einen intervallartigen Vergleich der in dem Datenspeicher 10 abgespeicherten Qualitätsmerkmale und/oder der physikalischen Eigenschaften und/oder der Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes 4 mit aktuell gemessenen Werten der Parameter und Eigenschaften des Trocknungsgutes 4 von der Zentralrecheneinheit 9 und/oder der Regelungseinrichtung 8 gesteuert.In a particularly preferred exemplary embodiment of the drying device 1, the drying process is updated by at least one interval-like comparison of the quality features stored in the data memory 10 and/or the physical properties and/or the material properties of the material to be dried 4 measured values of the parameters and properties of the material to be dried 4 are controlled by the central processing unit 9 and/or the control device 8 .

Die Messung der aktuellen Parameter des Trocknungsgutes 4 erfolgt, wie die 1 und 2 verdeutlichen, mit geeigneter Sensorik, bestehend aus einer Wägezelle 18 (Charchengewicht), einem Feuchtesensor 19 zur Bestimmung der Trocknungsgut-Feuchte φ, einem Temperatursensor 20 zur Messung der aktuellen Produkttemperatur ϑ₄ und einem bildgebenden Sensor 21, mit Hilfe dessen beispielsweise Farbwerte des Trocknungsgutes 4 und auch die Schrumpfung der Oberfläche oder die Verformung oder Änderung der Dicke des Trocknungsgutes 4 gemessen werden können.The measurement of the current parameters of the drying material 4 takes place, like the 1 and 2 illustrate, with suitable sensor technology, consisting of a load cell 18 (batch weight), a moisture sensor 19 for determining the moisture content φ of the drying material, a temperature sensor 20 for measuring the current product temperature ϑ ₄ and an imaging sensor 21, with the help of which, for example, color values of the drying material 4 and also the shrinkage of the surface or the deformation or change in the thickness of the drying material 4 can be measured.

Auf diese Weise läßt sich beispielsweise ein die Endqualität des Trocknungsgutes 4 wesentlich verbesserter und vorzugsweise durch die Produkttemperatur ϑ₄ gesteuerter, mehrstufiger Trocknungsverlauf mit Übergangsphasen, die produktspezifisch geregelt und kontrolliert sind, bewirken.In this way, for example, the final quality of the material to be dried 4 can be significantly improved and preferably controlled by the product temperature θ ₄ , a multi-stage drying process with transition phases that are product-specifically regulated and controlled.

Die genannten Sensoren 18, 19, 20, 21 werden in dem Trockenraum 3 an repräsentativen Orten an dem Trocknungsgut 4 angeordnet und sind über entsprechende Interfaces und ein Bussystem 15 über die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 mit der Zentralrecheneinheit 9 verbunden. Es kann auch zweckmäßig sein, die Taupunkttemperatur ϑ_Tp der Trocknungsluft T zu bestimmen.Said sensors 18, 19, 20, 21 are arranged in the drying room 3 at representative locations on the material to be dried 4 and are connected to the central processing unit 9 via appropriate interfaces and a bus system 15 via the control and/or regulating device 8. It can also be useful to determine the dew point temperature ϑ _Tp of the drying air T.

Wird eine vorgebbare Regelabweichung eines jeweiligen, gemessenen Trocknungsgut-Parameters nicht überschritten, so werden von der Zentralrecheneinheit 9 keine Änderungen der Prozess-Führungsgrößen der Trocknungsluft T, wie deren Temperatur oder Geschwindigkeit vorgenommen.If a specifiable control deviation of a respective measured drying material parameter is not exceeded, the central processing unit 9 does not make any changes to the process reference variables of the drying air T, such as its temperature or speed.

Zur Ermittlung der Regelabweichungen ist bevorzugt eine weitere, zweite Recheneinheit 11 vorgesehen. Es werden dabei stets die gemessenen Regelabweichungen der Parameter des Trocknungsgutes 4 über die Trocknungsdauer produktspezifisch und spezifisch für den zunächst mit verschiedenen Trocknungsphasen gekennzeichneten und vorgegeben Trocknungsverlauf von der Zentralrecheneinheit 9 oder der zweiten Recheneinheit 11 in dem Datenspeicher 10 abgespeichert. Eine Abspeicherung der Regelabweichungen kann auch in einem Datenspeicher 12 der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 und/oder einem Datenspeicher 13 der zweiten Recheneinheit 11 erfolgen.A further, second computing unit 11 is preferably provided for determining the control deviations. The measured control deviations of the parameters of the material to be dried 4 over the drying duration are always stored in the data memory 10 by the central processing unit 9 or the second processing unit 11 in a product-specific manner and specifically for the drying process, which is initially characterized by different drying phases and specified. The control deviations can also be stored in a data memory 12 of the open-loop and/or closed-loop control device 8 and/or in a data memory 13 of the second computing unit 11 .

Um einen durch fortlaufende Messungen und Erhebungen der Qualitätsmerkmale des Trocknungsgutes 4 verbesserten Trocknungsverlauf zu ermöglichen, werden die gemessenen Qualitätsmerkmale des Trocknungsgutes 4, die gemessenen physikalischen Eigenschaften und die gemessenen Stoffeigenschaften des Trocknungsgutes 4 zumindest in diskreten Zeitintervallen in Abhängigkeit von der Trocknungslufttemperatur ϑ_T, der Produkttemperatur ϑ₄, der relativen Feuchte φ der Trocknungsluft T, der Geschwindigkeit v_T der Trocknungsluft T und der Taupunkttemperatur ϑ_Tp der Trocknungsluft T in ein oder mehreren Datenspeichern 10, 12, 13 abgespeichert.In order to enable the drying process to be improved by continuous measurements and surveys of the quality characteristics of the material to be dried 4, the measured quality characteristics of the material to be dried 4, the measured physical properties and the measured material properties of the material to be dried 4 are recorded at least at discrete time intervals as a function of the drying air temperature ϑ _T , the product temperature ϑ ₄ , the relative humidity φ of the drying air T, the speed v _T of the drying air T and the dew point temperature ϑ _Tp of the drying air T are stored in one or more data memories 10, 12, 13.

Die in Intervallen oder kontinuierlich abgespeicherten, gemessenen Parameter, von denen lediglich in 3a und 3b einige exemplarisch in ihren Abhängigkeiten gezeigt sind, werden zur Steuerung eines nachfolgenden Trocknungsverlaufes von der Zentralrecheneinheit 9 und der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 im Sinne der Verwirklichung einer mechanistischen und/oder statistischen und/oder heuristischen, insbesondere einer deep-learning-Funktion herangezogen. Dies bedeutet, auf den gewonnenen Kenntnissen aus durchgeführten Trocknungen und deren Verläufe aufbauend, weitere Trocknungsverläufe im Sinne einer Erzielung einer optimalen, gewünschten Produktqualität zu verbessern.The parameters measured at intervals or continuously, of which only 3a and 3b some are shown as examples in their dependencies are used to control a subsequent drying process by the central processing unit 9 and the control and/or regulation device 8 in terms of implementing a mechanistic and/or statistical and/or heuristic, in particular a deep-learning function . This means, based on the knowledge gained from the drying processes carried out and their progress, to improve further drying processes in terms of achieving an optimal, desired product quality.

Zur weiteren Aktualisierung und auch zur Darstellung eines Vergleiches mit bekannten, in Bezug auf die erzielten Produkteigenschaften erfolgreichen Trocknungsverläufen, können die Qualitätsmerkmale und/oder die physikalischen Eigenschaften und/oder die Stoffeigenschaften des getrockneten Trocknungsgutes 4 zumindest mit den in dem Datenspeicher 10 der Zentralrecheneinheit 9 abgespeicherten Zielparametern des getrockneten Trocknungsgutes 4 und deren Regelabweichungen mit in einer cloud 14 (vgl. 1) verfügbaren und zuvor plausibilisierten Daten verglichen werden. Dazu kann sowohl die Zentralrecheneinheit 9 als auch die zweite Recheneinheit 11 herangezogen werden.For further updating and also to present a comparison with known drying processes that have been successful in terms of the product properties achieved, the quality features and/or the physical properties and/or the material properties of the dried drying material 4 can be compared at least with those stored in the data memory 10 of the central processing unit 9 Target parameters of the dried drying material 4 and their control deviations in a cloud 14 (cf. 1 ) available and previously plausible data can be compared. Both the central processing unit 9 and the second processing unit 11 can be used for this purpose.

Es kann vorteilhaft sein, die in dem Datenspeicher 10 der Zentralrecheneinheit 9 abgespeicherten Parameter des Trocknungsgutes 4 zur Steuerung des Trocknungsverlaufes zumindest teilweise aus der cloud 14 vor dem Start der Trocknung zu importieren. Die den Trocknungsverlauf bestimmenden Algorithmen werden hierdurch auch robuster gestaltet.It can be advantageous to import the parameters of the material to be dried 4 stored in the data memory 10 of the central processing unit 9 at least partially from the cloud 14 before the start of the drying process in order to control the drying process. The algorithms that determine the course of drying are also made more robust as a result.

Die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung 1 ermöglicht in guter Weise z.B. die Steuerung des Trocknungsverlaufes in Schritten oder Phasen mit der Prozessführungsgröße der Produkttemperatur ϑ₄ durch die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8. Vorzugsweise in Verbindung mit der Zentralrecheneinheit 9.The drying device 1 according to the invention enables, for example, the control of the drying process in steps or phases with the process control variable of the product temperature ϑ ₄ by the control and/or regulating device 8, preferably in connection with the central processing unit 9.

Die Zentralrecheneinheit 9 faßt über ein Bussystem 15 die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8 und die zweite Recheneinheit 11 zu einer funktionalen Einheit zusammen (2), wobei sowohl eine online-Bearbeitung des Trocknungsverlaufes unter zumindest kurzzeitiger Zuhilfenahme von Daten aus der cloud 14 inbegriffen ist, als auch eine Nachbearbeitung aller während eines Trocknungsverlaufes ermittelten Daten, insbesondere von Stoffdaten des Trocknungsgutes 4 inbegriffen sind.The central processing unit 9 combines the open-loop and/or closed-loop control device 8 and the second processing unit 11 into a functional unit via a bus system 15 ( 2 ), whereby both online processing of the drying process with at least short-term use of data from the cloud 14 is included, as well as post-processing of all data determined during a drying process, in particular material data of the material to be dried 4.

Bezugszeichenlistereference list

(1)(1): Trocknungsvorrichtungdrying device
(2)(2): GehäuseHousing
(3)(3): Trockenraumdrying room
(4)(4): Trocknungsgutdrying goods
(5)(5): Gebläsefan
(6)(6): Strömungskanalflow channel
(7)(7): Seiteside
(8)(8th): Steuer- und/oder RegelungseinrichtungControl and/or regulation device
(9)(9): Zentralrecheneinheitcentral processing unit
(10)(10): Datenspeicher, v. 9data storage, v. 9
(11)(11): Recheneinheit, zweiteunit of account, second
(12)(12): Datenspeicher, v. 8data storage, v. 8th
(13)(13): Datenspeicher, v. 11data storage, v. 11
(14)(14): cloudcloud
(15)(15): Bussystembus system
(16)(16): Trockenelementdry element
(17)(17): Heizeinrichtungheating device
(18)(18): Wägezelleload cell
(19)(19): Feuchtesensorhumidity sensor
(20)(20): Temperatursensortemperature sensor
(21)(21): Sensor, bildgebend Sensor, imaging
(T)(T): Trocknungsluftdrying air
(ϑT)(ϑT): Temperatur der Trocknungsluftdrying air temperature
(φ)(φ): Luftfeuchte, relativhumidity, relative
(ϑTp)(ϑTp): Taupunkttemperaturdew point temperature
(vT)(vT): Geschwindigkeit der Trocknungsluftspeed of the drying air
(ϑ4)(ϑ4): Produkttemperaturproduct temperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 202019000739 U1 [0006]

Claims

Drying device for drying agricultural products, having a housing (2) which encloses a drying space (3) with items to be dried (4) arranged therein, with at least one blower (5) for conveying drying air (T) via at least one flow duct (6). at least one side (7) of the material to be dried (4), and with at least one control and/or regulating device (8) for controlling physical parameters of the drying air (T), such as temperature (ϑ _T ) and/or relative humidity (φ) and/or dew point temperature (ϑ _Tp ) and air speed (v _T ), characterized in that the drying device (1) comprises a central processing unit (9) with at least one data memory (10), that the central processing unit (9) with the control and /or the control device (8) is functionally connected in such a way that the drying process of the agricultural harvest product (4) is controlled in accordance with end quality characteristics which are at least stored in the data memory (10). of the dried material to be dried (4) and/or stored physical properties of the material to be dried (4) and/or material properties of the material to be dried (4).

Drying device after claim 1 , characterized in that the drying process is determined by at least one interval-like comparison (control deviation) of the quality features stored in the data memory (10) and/or the physical properties and/or the material properties of the material to be dried (4) and currently measured values of these parameters and properties of the Central processing unit (9) and / or the control and / or regulating device (8) is controlled.

Drying device after claim 2 , characterized in that when falling below a defined control deviation of the currently measured parameters and properties of the material to be dried (4) from the parameters and properties stored in the data memory (10) over the drying period by the central processing unit (9) and/or the control and/or or control device (8) no change in the parameters of the drying air (T) has been made.

Drying device after claim 2 or 3 , characterized in that the control deviation of the parameters and properties of the material to be dried (4) is determined by a further, second computing unit (11) and is stored in the data memory (10).

Drying device according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the measured control deviations of the parameters and properties of the material to be dried (4) over the drying period are stored product-specifically and specifically for the drying process characterized by different drying phases in a data memory (10).

Drying device after claim 4 or 5 , characterized in that the control deviations are stored in the data memory (10) of the central processing unit (9) or in a data memory (12) of the open-loop and/or closed-loop control device (8) and/or a data memory (13) of the second processing unit (11). are.

Drying device according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the measured quality characteristics of the material to be dried (4) and the measured physical properties and material properties of the material to be dried (4) at least at discrete time intervals as a function of the drying air temperature (ϑ _T ), the product temperature (ϑ ₄ ), the relative humidity ( φ) of the drying air (T), the speed (v _T ) of the drying air (T) and the dew point temperature (ϑ _Tp ) in the drying device (1) are stored in the data memory (10, 12, 13).

Drying device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the measured parameters and properties of the material to be dried (4) stored at intervals or continuously are used to control a subsequent drying process by the control and/or regulating device (8) or the central processing unit (9).

Drying device according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the quality features and/or the physical properties and/or the material properties of the dried material to be dried (4) correspond at least to the target parameters of the dried material to be dried (4) stored in the data memory (10) of the central processing unit (9) and their control deviations data available in a cloud (14) or in a server system connected to it.

Drying device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the parameters and properties of the material to be dried (4) stored in the data memory (10) of the central processing unit (9) and their control deviations are compared with data available in a cloud (14) or a server system connected thereto.

Drying device according to one of Claims 1 until 10 , characterized , that the parameters and properties of the drying material (4) stored in the data memory (10) of the central processing unit (9) originate at least in part from a cloud (14) or a server system.

Drying device according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the product temperature (ϑ ₄ ) is used as a determinant for controlling the course of drying in steps or phases by the control and/or regulating device (8).

Drying device according to one of Claims 1 until 12 , characterized in that at least the pH value and/or the acid content and/or the sugar content are determined as quality features of the material to be dried (4).

Drying device according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that at least the specific weight or batch weight and/or the volume are determined as the physical properties of the material to be dried (4).

Drying device according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that at least the color and/or the texture are determined as material properties of the material to be dried (4).

Drying device according to one of Claims 1 until 15 , characterized in that the control and/or regulation device (8) and the central processing unit (9) and the second processing unit (11) are connected via a bus system (15).

Drying device according to one of Claims 10 until 16 , characterized in that before and/or during and/or after the drying of the material to be dried (4) the data memory (10, 12, 13) transmits data relating to the control and/or regulation of the drying process from the cloud (14) or the server system are.