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Verfahren für die Konservierung von verderblichem Gut, insbesondere
Getreide Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Konservierung von verderblichem
Gut, insbesondere von Getreide, in geschlossenen Behältern.
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Zur Frischhaltung von leicht verderblichem Gut hat man schon vorgeschlagen,
in den dieses umschließenden Behälter den Verdampfer einer Kältemaschine einzubauen,
um in dem Behälter einen Kältepunkt zu erzeugen, bei dem sich die in der Luft im
Behälter enthaltene Feuchtigkeit kondensiert, so daß sie als Kondenswasser gesammelt
und aus dem Behälter abgeleitet werden kann.
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Die Erfindung bezweckt, diese Art der Konservierung von verderblichem
Gut hinsichtlich der Zuverlässigkeit ihrer Wirkung und der Einfachheit ihrer Ausführung
zu vervollkommnen. Bekanntlich kann die Konservierung von verderblichem Gut, wie
z. B.
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Getreide, auf zwei Wegen erfolgen, indem man en1tweder das Gut kühlt
oder indem man es austrocknet, und ebenso ist es bekannt, daß ein Gut mit einem
gegebenen Wassergehalt sich bei gleicher Temperatur besser frisch erhält a.ls das
nämliche Gut, wenn es einen höheren Wassergehalt hat.
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Für jedes in Betracht kommende Gut kann., wenn man seine Wassergehalte
als Ordinaten und die Temperaturen als Abszissen aufträgt, eine Kurve erhalten werden,
welche diese Beziehung zwischen, Wassergehalt und Konservierungsgrad veranschaulicht.
Diese Kurve scheidet zwei Bereiche ihrer Aufzeichnungsebene, in deren einem jeder
den Wassergehalt mit Bezug auf die Temperatur wiedergebende Punkt einem Zustand
des konservierten Gutes entspricht, bei welchem die Gefahr der Verderhnis besteht,
während in dem anderen Bereich jeder gleiche Punkt den. Bedingungen genügt, unter
denen die Konservierung des betreffenden Gutes während einer hinreichend langen
Zeit gesichert ist. Praktisch kann man, da diese Vorgänge sich nicht in vollkommen
genauer Weise bestimmen lassen, statt eine nicht dichte, nicht klar bestimmte Kurve
zu ziehen, zwischen der Sicherhelitszone und der Gefahrzone eine Alarmzone festlegen
und begrenzen. Um die Konservierung eines Gutes zu gewährleisten, genügt es daher,
die Temperatur undl oder den Feuchtigkeitsgebalt des Gutes auf Werten zu erhalten,
daß der diesen, Werten entsprechende Kurvenpunkt in die Sicherheitszone fällt, was
entweder durch Kühlung des Gu.tes od.er durch dessen Entwässerung oder durch eine
Vereinigung dieser beiden Maßnahmen erzielt werden kann.
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Eingehende Untersuchungen und Überlegungen haben nun ergeben., daß
der Wassergehalt in seiner Abhängigkeit von der Temperatur nicht der einzige Faktor
ist, welcher die Neigung des zu konservierenden Gutes zur Entwicklung von Mikroorganismen
bestimmt, welche die Ursache des Verderbens des frisch zu haltenden Gutes sind.
Diese Mikroorganismen müssen, um sich entwickeln zu können, in dem Gut genügend
»freies« Wasser vorfinden, während sie, wenn das Wasser zu stark an das zu konservierende
Gut gebunden ist, nicht zur Entwicklung gelangen.
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Die Verbindung des Wassers mit einem Gut von gebener Art ist aber
eine Funktion des hygrome trischen Gleichgewichtszustandes der Luft mit dem Gut
und der Temperatur des Gutes. Wenn man mit C die notwendige Arbeit zur Überführung
des Grammmoleküls in den freien Zustand von dem zu behandelnden Gut aus und mit
h den hygrometrischen Gleichgewichtszustand der Atmosphäre bezeichnet und wenn R
die Konstante der vollkommenen Gase und T die absolute Temperatur des Gutes im betrachteten
Zeitpunkt ist, so ergibt sich die Gleichung: C = RT Colog h/100 Je mehr ein Gut
Wasser enthält, desto weniger groß ist die zur Befreiung dieses Wassers erforderliche
Arbeit, und wenn man mit z den Wassergehalt bezeichnet, kann man schreiben a c=a~B
t wobei a und fi Koeffizienten sind, die von der Art des zu konservierenden Gutes
abhängen.
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Versteht man unter C die Wasserentziehungsarbeit in dem zu konservierenden
Gut, welche eine Funktion der Temperatur ist, so kann man die den Wasser-
gehalt
einer frisch zu haltenden Substanz in Abhängigkeit von der Temperatur darstellende
Kurve durch die Kurve ersetzen, welche in Abhängigkeit von der Temperatur die Anderungen
der Wasserzusammenziehung oder des Wasserentzuges in der Substanz wiedergibt. Überraschenderweise
hat sich nun gezeigt, daß diese Kurve der als Funktion der Temperatur stattfindenden
Entziehung oder Zusammenziehung des Wassers nicht nur für die Substanz, für welche
sie ermittelt worden ist, wie z. B. für Weizen, gültig ist, sondern sich gleichzeitig
für alle Substanzen der gleichen Art oder der gleichen Klasse anwenden läßt. Beispielsweise
kann die für Weizen durch Versuche festgelegte Kurve auch für alle Getreidearten
benutzt werden.
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Auf Grund dieser praktisch bedeutungsvollen Feststellung wird nach
der Erfindung zur Konservierung von in einem Behälter eingeschlossenem, verderblichem
Gut, insbesondere von Getreide, in der Weise verfahren, daß man zunächst für eine
Substanz der Gruppe, zu der die zu konservierende Substanz gehört, z. B. für Weizen
bei einem zur Gruppe »Getreide« gehörigen Konservierungsgut experimentell die Kurve
ermittelt und aufzeichnet, die in Abhängigkeit von der Temperatur die Werte der
Zusammenziehung oder Entziehung des Wassers in der untersuchten Substanz oder die
Werte einer diesen Vorgang begleitenden und mit ihm sich ändernden physikalischen
Größe darstellt, oberhalb deren die Konservierung der Substanz in zuverlässiger
Weise gesichert ist und unterhalb deren dagegen die Gefahr des Verderbs der Substanz
besteht, worauf man in kontinuierlicher oder nichtkontinuierlicher Weise die Temperatur
der Substanz in dem Konservierungsbehälter sowie eine die Bestimmung des hygrometrischen
Zustandes der Luft in diesem Behälter ermöglichende Größe mißt, um dann, wenn der
Punkt für die Wiedergabe dieser in Abhängigkeit von der Temperatur gemessenen Größe
in dem vorher aufgezeichneten Kurvenbild in bezug auf die in diesem gezogene Kurvenlinie
in die Verderbgefahrzolle fällt, auf die Temperatur oder/und den Feuchtigkeitsgrad
der Luft in dem Behälter so einzuwirken, daß dieser Punkt von der Gefahr- in die
Sicherheitszone verschoben wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung bietet nicht nur den Vorteil, daß
die Kurve der temperaturabhängigen Änderungen einer physikalischen Größe einer Substanz
außer für die Frischhaltung dieser Substanz auch gleichzeitig für die Konservierung
von allen Substanzen der gleichen Klasse, insbesondere eine für Weizen ermittelte
Kurve für alle Weizenarten, benutzt werden kann, sondern vermeidet auch die Notwendigkeit
der Messung des Wassergehaltes des zu konservierenden Gutes, da nur der Gleichgewichtszustand
der Luft mit diesem in dem Konservierungsbehälter in Betracht gezogen zu werden
braucht, was weiterhin die Möglichkeit gibt, die Regelung der Konservierung selbsttätig
zu gesta.lten.
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Als für die Ermittlung der aufzuzeichnenden Kurve zu wählende physikalische
Größe ist außer der Wasserentziehung in der zu konservierenden Substanz auch z.
B. der hygrometrische Gleichgewichtszustand der Luft mit der für die experimentelle
Festlegung der Kurve benutzten Substanz oder der Wasserdampfdruck in dieser Luft
oder irgendeine ähnliche in der gleichen Weise wie die Entziehung des Wassers sich
verändelrnde physikalische Größe geeignet. Die anderseits gleichzeitig mit der Temperatur
zur Bestimmung der Notwendigkeit der Ein-
wirkung auf die Temperatur und/oder den
Feuchtigkeitsgehalt dieser Luft in dem Konservierungsbehälter gemessene Größe kann,
beispielsweise die relative Feuchtigkeit dieser Luft, der Wasserdampfdruck, der
augenblickliche Wert des Taupunktes, die Temperatur des Feuchtigkeitsthermometers
oder irgendeine andere ähnliche bequem meßbare physikalische Größe sein.
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Bei den praktisch vorkommenden Fällen der Konservierung von leicht
verderblichen Lebensmitteln im Innern eines Behälters ist die Masse des zu konsexrvierenden
Gutes viel größer als die dieses umgebende Luftmenge, und daher bestimmt die Zusammenzieh"
und Entziehung des Wassers in dem Gut den hygre metrischen Zustand der Luft.
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Für die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung kann man in
Verbindung mit dem Konservierungsbehälter eine Kältemaschine benutzen die einen
Verdampfer für die kälteerzeugende Flüssigkeit und zwei parallel geschaltete Kondensatoren
enthält und bei welcher der Verdampfer und einer der beiden Kondensatoren in einem
Luftkreislauf angeordnet sind. Dieser Luftkreislauf, außerhalb dessen der andere
Kondensator vorgesehen ist, enthält einen Antrieb für die Luft, der diese in dem
Konservierungsbehälter in Berührung mit dem zu konservierenden Gut bringt, und im
Bedarfsfall kann aus dem den Behälter umgebenden Raum Luft in den Luftkreislauf
eingeführt werden. Ferner kann erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen sein,
mittels deren man nach Wahl den einen oder den anderen de.r beiden Kondensatoren
zur Wirkung bringen kann, und ein Meßgerät dient einerseits zur Bestimmung der Temperatur
der Luft im Inneren des Behälters und andererseits für die Ermittlung des hygrometrischen
Zustandes dieser Luft oder irgendeiner anderen gleichwertigen Größe. Außerdem können
vorteilhafte"' weise selbsttätige Steuervorrichtungen, welche auf die Kältemaschine
und den Wähler für die Kondensatoren einsvirken, unter der Einwirkung des Meßgerätes
für die Temperatur und den hygrometrischen Luftzustand in dem Konservierungsgefäß
stehen.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine zur Ausführung des Verfahrens
nach der Erfindung besonders geeignete Vorrichtung, beispielsweise in einer Aus
führungsform und läßt auch das Verfahren näher im einzelnen erkennen.
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Fig. 1 zeigt im Schaubild die Kurve, welche die Entziehung des Wassers
in dem zu konservierenden Gut, z. B. in Getreid.e, in Abhängigkeit von der Temperatur
des Gutes wiedergibt; Fig. 2 ist eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht
eines Silos für die Konservierung von Getreide, der nach der Erfindung ausgebildet
ist.
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Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Kurve sind die Werte der Wasserentziehung
C in dem zu konservierenden Getreide in Al,hängigkeit von der Temperatur t aufgetragen,
und diese Kurve trennt ihre Aufzeichnungsebene in zwei Bereiche A und B. Der Bereich
4 ist der Sicherheitsbereich, in welchem die Werte von C bzw. t derart bemessen
sind, daß die I(onservierung des Getreides zuverlässig gewährleistet ist, während
der Bereich B die Gefahrenzone ist, in welcher der Verderb des Getreides zu befürchten
ist.
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Die Kurve in Fig. 1 wird durch Versuche expenmen tell bestimmt, indem
man für verschiedene Werte der Temperatur die entsprechenden Werte C der Wasser
entziehung in dem Getreide ermittelt, oberhalb deren das Getreide keine Änderung
ain Ende einer genügend langen Zeit erfährt, so daß die Sicherheit der Konse.rJ
vierungswirkung als gewährleistet gelten kann.
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Um das Verfahren nach der Erfindung bei in einem Silo enthaltenen
Weizen anzuwenden, mißt man periodisch oder nichtperiodisch die Temperatur t des
zu konservierenden Weizens und bei spielsweise den Grad h des hygrometrischen Zustandes
der Luft in dem Konservierungsbehälter. Man erhält dann die Größe C durch die Formel
C = RT Colog h/100.
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Wenn der in dem Kurvenbild der Fig. t dem Wert C für die gemessene
Temperatur entsprechende Punkt z. B. an der Stelle y im Bereich A liegt, ist man
sicher, daß der Weizen sich in einem einwandfreien Konservi erungszustand befindet,
und braucht keine weitere Maßnahme zu ergreifen. Wenn dagegen dieser Punkt sich
in dem Bereich B z. B. an der Stelle P befindet, führt man ihn dadurch in den Bereich
A über, daß man entweder die Atmosphäre des Silos in der Richtung des Pfeiles J1
abkühlt oder daß man die Luft im Silo und damit das Getreide austrocknet und dadurch
die Wasserentziehung C in den Getreidekörnern gemäß dem Pfeil J2 steigert oder daß
man, was vorzuziehen ist, gleichzeitig eine Kühlung und eine Trocknung der Luft
gemäß dem Pfeil f, bewirkt. Durch diese Einwirkungen auf die Luft und das Getreide
im Silo erhält man an Stelle des Punktes P die Punkte P1, P2, P3.
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Diese Maßnahmen können mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung
durchgeführt werden, bei der ein vorzugsweise hermetisch geschlossener und den zu
konservierenden Weizen 2 entha.ltender Silo 1 eine von dem oberen Teil seines Innenraumes
ausgehende Rohrleitung 3 für den. Luftauslaß und eine in seinem unteren Raum ausmündende
Rohrleitung 4 für den Lufteinlaß aufweist. Die Leitung 3, in welcher ein Trockenheitsthermometer
5 und ein Feuchtigkeitsthermometer 6 vorgesehen sind, steht in Verbindung mit einem
Behälter 7, an den das Ansaugrohr 8 eines Ventilators 9 angeschlossen ist, dessen
Druckrohr 10 in ein Gefäß 11 ausmündet, an das sich die Leitung 4 für den Lufteintritt
in den Silo 1 anschließt.
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In dem Gefäß 7, das an seinem Boden mit einem Wasserablaßstutzen
12 versehen ist, liegt der Verdampfer 13 einer Kältemaschine 14, die außerdem zwei
Kondensationsschlangen 15 und 16 aufweist. Die Rohrschlange 15 ist in das Gefäß
11 eingebaut, während die Rohrschlange 16 außerhalb dieses Gefäßes liegt, und ein
Dreiwegehahn 17 dient dazu, die Kälteflüssigkeit entweder nach der Kühlschlange
15 oder nach der Kühlschlange 16 zu leiten.
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Die Konservierungsanlage nach Fig. 2 arbeitet wie folgt: Wenn der
Ventilator 9 in Umlauf gesetzt ist, wird die Luft in den Silo 1 durch die Rohrleitung
4 eingeblasen und nach Durchgang durch die Getreidemasse durch die Rohrleitung 3
wieder abgesa.ugt. Man liest die Werte der trockenen Temperatur und. der feuchten
Temperatur der Luft mit Hilfe der Thermometer 5 und 6 ab und ermittelt daraus durch
Berechnung der Entziehung des Wassers in dem Getreide mit Hilfe dieser Temperaturwerte
den Zustand des Getreides in dem betrachteten Augenblick. Wenn man an Hand des Kurvenbildes
der Fig. 1 feststellt, daß es notwendig ist das Getreide zu kühlen, wird die Kältemaschine
14 in Gang gesetzt und der Dreiwegehahn 17 auf Durchgang der Kälteflüssigkeit durch
den Kondensator 16 eingestellt. Die durch den Silo 1 gehende Luft wird dann am Verdampfer
13 gekühlt.
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Will man das Getreide austrocknen, so bringt man mit Hilfe des Dreiwegehahns
17 den Kondensator 15 zur Wirkung, der dann in die in Umlauf befindliche
Luft um
so mehr Kalorien einführt, als der Verdampfer 13 ihr entnommen hat. Der in der Luft
enthaltene Wasserdampf kondensiert sich an dem Verdampfer 13, und das sich ergebende
Kondenswasser wird durch den Rohrstutzen 12 aus dem Gefäß 7 abgeleitet. Durch Verstellung
des Mehrweghahnes 17, durch welche man nacheinander die Kühlung und die Trocknung
der Luft veranlaßt, bringt man je nach Bedarf den Punkt P des Komzustandes in das
Kurvenhild der Fig. 1 aus der Gefahrzone B nach der Sicherheitszone A, indem man
einen Teil der Pfeil-I,ahn Ji und der gestrichelt angedeuteten Pfeilbahn fr folgt
und dadurch als Resultierende die Pfeilbahn f3 erhält.
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Um das selbsttätige Arbeiten der Einrichtung nach Fig. 2 zu erzielen,
kann man die Thermometer 5 und 6 als Kontaktthermometer ausbilden, welche Relais
steuern. Das von dem Thermometer 5 beherrschte Relais wird so ausgebildet, daß es
den Übergang des Ventils 17 von der den Flüssigkeitsdurchgang durch den Kondensator
15 gestattenden Stellung nach der den Flüssigkeitsumlauf über den. Kondensator 16
ermöglichenden Stellung herbeiführt, wenn es durch den Ül>ergang der in dem Thermometer
5 angezeigten Temperatur von einem unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegenden
Wert auf einen darüber befindlichen Wert und umgekehrt zur Wirkung gebracht wird.
Das dem Thermometer 6 zugeordnete Relais ist in ähnlicher Weise ausgebildet, um
den Antriebsmotor der Kältemaschine 14 in Gang zu setzen oder anzuhalten. Auf diese
Weise wird d.ie ganze Einrichtung selbsttätig im Kühlbetrieb wirksam werden, wenn
die Temperatur zu hoch ist, und dann nach Erzielung der Abkühlung im Trocknungsbetrieb
arbeiten, bis der gewünschte Zustand des Getreides erreich.t ist.
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Das Feuchtigkeitsthermometer 6 kann durch ein Hygrometer oder irgendein
anderes für die Ermittlung der Luftfeuchtigkeit geeignetes Meßgerät ersetzt werden.