DE2546494C3 - Verfahren zur Langzeitkonservierung von Getreide - Google Patents
Verfahren zur Langzeitkonservierung von GetreideInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Langzeitkonservierung von Getreide auf Flachlägcrn
großer Schütthöhe mittels von unten in die Schüttung w
eingeblasener Kaltluft.
Bei relativ kleinen Ffachlägern ist es bekannt, gekühlte
Außenluft von unten her in die Schüttung ein zublasen. Es ist damit möglich, das Getreide auf einer
geringen Lagertemperatur zu halten. Die geringe Größe derartiger Läger ermöglicht einen kontinuierlichen
Austausch von Wärme und Feuchtigkeit der Lagerluft mit der Außenluft. Diese Art der Lagerung
ist mengenmäßig begrenzt bzw. erfordert entspre-• chendcn apparativen Aufwand.
Zur Lagerung großer Getreidemengen über längere Zeiträume wurden auch Silos verwendet, bei denen
im Umluftverfahren in unterschiedlichen Höhenlagen
konditionicrtc Luft zugeführt und oberhalb der Silos
wieder abgesaugt und für ein erneutes Einblasen konditiomert wird Diese bekannte Lagerung ist insofern
unbefriedigend, als erhebliche Energiemengen zur Konditionierung dieser Umluft erforderlich sind und
der Sauerstoffgehalt dieser Umluft ständig abnimmt, dafür aber der fichalt an schädlichen Lagerungsproduktcn,
wie z. D: CO2 zunimmt, Zum Teil werden
diese Nachteile bisher durch einen in Zeitabständen erforderlichen mechanischen Umlauf des Getreides
Vermieden,
Es besteht daher die Aufgabe, große Mengen von b5 Getreide in der Größenordnung von 10000 Tonnen
pro Lager mit einer Einlagerungsfcuchtc unter 16% einzulagern Und über einen längeren Zeitraum, der
sich auf eine Zettdauer bis zu vier Jahren erstrecken
kann, gesund zu erhalten und dabei mit einem Mindestmaß an Energieaufwand auszukommen.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung sieht die Erfindung vor, daß dem Getreide zum Einstellen des
hygroskopischen Gleichgewichts von Getreide und Arbeitsluft in der Schüttung intermittierend Außenluft
zugeführt wird, wobei die Luftzuführung nur dann erfolgt, wenn die Außenluft bezüglich der Temperatur
und relativen Feuchte der vom Zielzweck her geforderten Arbeitsluft angenähert ist oder ihr ganz entspricht.
Dieses Verfahren konnte aus dem bekanntgewordenen Stand der Technik nicht abgeleitet werden, der
zum Teil nur kleinere Lager zum Gegenstand hat, deren Bedingungen nicht ohne weiteres auf große Lager
übertragbar sind.
Zum technischen Fortschritt ist auszuführen, daß die Verwendung von Außenluft, die unter Umständen
auch konditioniert sein kann, dem Lager den zur Gesunderhaltung erforderlichen Sauerstoff zuführt, Abkühlung
erbringt und begleitenden, beabsichtigten Feuchteentzug bewirkt.
Der besondere technische Effekt bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß erhebliche Energiemengen, die zur Konditionierung der Umluft bei bekannten Verfahren erforderlich
sind, eingespart werden können.
Da das Getreide normalerweise erntefrisch auf das Lager geschüttet wird, ist zunächst ein an sich bekannter
Trocknungsvergang erforderlich. Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher
vor, daß zum Annähern der Arbeitsluft beim Konservieren des Getreides die Zuführung der Arbeitsluft
mit progressiv abnehmender Temperatur erfolgt, wobei
diese gegebenenfalls durch Erwärmen konditioniert wird. Auf diese Weise wird eine unschädliche
Abnahme der ursprünglichen Getreidetemperatur auf die zur Langzeitlagerung erforderliche tiefere Temperatur
ermöglicht.
F-jne Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfaßt ein Flachlager mit einer Schütthohe von mehr als vier Metern mit am
Baden des Lagers angeordneten Lüftungskanälen und den zur Konditionierung erforderlichen Einrichtungen.
Die Erfindung sieht dabei vor, daß einzelne oder mehrere Lüftungskanäle registerartig angeordnet und
absperrbar sind, in denen steuerbare Heizregister sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsmeßgeräte angeordnet
sind Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, de in einzelnen Bereichen eines solchen Lagers oft
u "lterschiedhehen Lagerbedingungen einzustellen und
aufrechtzuerhalten.
Das erfindungsgemaße Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind im
folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise naher erläutert, und zwar zeigt
F-ig. 1 schematisch den zeitlichen Verlauf einer
C etreidekonservierung hinsichtlich der relativen Feuchte und der Temperatur,
Hg: 2 Wetterdiagramme einer Woche fur Temperatur
und relative Feuchte,
Fig. 3 eine Schemadarstellung einer Belüftungsan^ Ittge nach der Erfindung, und
Fig. 4 einen schematischen Aufbau einer Steuer-Vorrichtung
zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das obenerwähnte hygroskopische Gleichgewicht
ist bei jeder Getreideart unterschiedlich. Es ist auch abhängig von der Lufttemperatur.
Zum Vergleich sei auf die folgende Tabelle verwiesen, die beispielsweise die Werte für das hygroskopische
Gleichgewicht zwischen Getreide und Arbeitsluft für Weizen bei einer Temperatur von +20° Celsius
angibt:
Wassergehalt Luftfeuchte
Weizen (je in % bei 20° C)
8 25 38 60 72 80
Nach genügend langer Einwirkung der Arbeitsluft auf das Getreide stellt sich also die Kornfeuchte auf
die entsprechende Feuchte der Arbeitsluft ein.
Nach der Erfindung ist es nun möglich, durch Zufuhr von relativer trockener Luft einen Feuchtigkeitsentzug beim Getreide zu bewirken, wobei gleichzeitig
auch verhindert wird, daß durch die Zufuhr von relativer feuchter Luft eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes
des Getreides eintritt. Der Funktion des hygroskopischen Gleichgewichts kommt somit eine Grenzwert-Funktion
zu.
Wenn die Temperatur der durch die Getreideaufschüttung
geblasenen Luft progressiv niedriger gewählt wird, so ergibt sich eine schichtweise Abkühlung
des Getreides und zugleich ein Feuchteverlust des Lagergetreides. Beträgt die Luftfeuchte der Arbeitsluft
z. B. 60%, so wird beispielsweise bei Anfangsfeuchte von 15,5% die Kornfeuchte auf 13,5% bei längerer
Belüftung reduziert.
An jede Trocknungsphase schließt sich ein Konservierungs-Abkühlungsvorgang
an. Diese beiden Vorgänge oder Verfahrensschritte gehen stetig ineinander über, wenn der Verfahrensschritt des Trocknens mit
abnehmender Arbeitstemperatur erfolgt.
Das Getieide wird mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren beispielsweise auf eine Zielzweck-Temperatur von 8 bis K)3 C und auf eine Feuchte, die eine
Lagerbeständigkeit sicherstellt, gebracht und durch entsprechend gesteuerte intermittierende Belüftung
auf diesen Werten gehalten.
Bei Temperaturen von 10° Celsius oder darunter
wird das Wachstum von Schimmelpilzen und Bakterien stark gebremst. Es wird außerdem die Entwicklung
von anderen Getreideschädlingen stark gestört. Die Temperatur von etwa 10c C entspricht auch dem
langjährigen Temperaturmittelwert in unseren Breiten, so dab diese durchschnittliche Lagertemperatur
mit dem geringsten Energie-, d. h. Kostenaufwand erhalten werden kann.
Eine in zeitlichen Abständen wiederholte Behandlung des Getreidelagers mit durchströmender Luft bewirkt
außerdem, daß mögliche Ablagerung von Kohlendioxyd ausgeblasen werden, welches sich möglicherweise
durch anaerobe Atmungsaktivität des Getreides bildet, um die sich jahreszeitlich aufwärinenden
Rand- und Oberflächenschichten wieder abzukühlen.
Für die Belüftung wird mit etwa 10-15 cbm Arbeitsluft pro Tonne Getreide pro Stunde gerechnet.
Der Durchströmwiderstand in der Getreideaufschüttung kann mit 12 bis 20 mm Ws/m Schütthöhe - je
nach Getreideart - füf uin Flachlager angenommen
werden, welches vort unten her belüftet wild. Die Schütthöhe einer Getreidemenge in einem Flachlager
kann bis etwa 8 m betragen.
Fig. 1 zeigt bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in der oberen Darstellung den Verlauf
der relativen Feuchte des Getreides und der eingeblasenen Luft über einen Zeitraum von zwei Jahren Die
untere Darstellung in Fig. 1 zeigt über den gleichen Zeitraum den Verlauf der Temperatur des Getreides
und der gewählten Temperatur der eingeblasenen Luft.
Bei diesen Darstellungen ist von der Einlagerung erntefrischen Weizens auf einem Flachlager ausgegangen,
der eine Feuchte von maximal 16% und eine Temperatur von 24° Celsius besitzt. Zum Trocknen
des Getreides stellt man die Arbeitsluft auf 20° Celsius und eine Feuchte von 14,2% gleich etwa 60%
relative Feuchte ein. Anhand der Darstellungen in Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich beim Getreide bei
Durchlüftung ein Wärme-Kälteaustausch mit begleitendem Feuchteentzug einstellt, d·. abhängig ist vom
Zustand und dem Volumen der Arbdi· -ufi. Die Temperatur
der eingeblasenen Luft wird progressiv abgesenkt, wobei ein Endziel von 8-103 C Getreidetemperatur
und eine Lagerbeständigkeitsfeuchte (ca. • 14,5%^ angestrebt wird.
Es ist zu erkennen, daß im Sommer des folgenden Jahres die Getreidetemperaturen der Oberfläche und
Randschichten wieder ansteigen. Danach wird die Belüftung mittels Einblasluft von 8" C wieder aufgenommen,
um eine Abkühlung zu bewirken.
Von diesem Zeitpunkt an hält sich sowohl die Temperatur als auch die Feuchte des Getreides auf nahezu
konstanten Werten, so daß eine Belüftung erst wieder im März darauffolgenden Jahres erforderlich
wird.
Aus den Diagrammen ergibt sich, daß der größte Energieaufwand zum Trocknen und Abkühlen
(- Erstbehandlung -) des frischgeerntetcn Getreides
erforderlich ist. Danach ist für die weitere Konservierung des eingelagerten Getreides nur noch ein geringet
jährlicher Energieaufwand erforderlich. Für diesen Zeitraum kommt hinzu, daß die Belüftung, wenn
sie mit Außenluft erfolgt, hauptsächlich während der Nachtstunden vorgesehen werden kann, so daß eine
zusätzliche Belastung r>es Stromnetzes während der
Hauptabnahmezeiten vermieden wird.
Geht man nach der obigen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens davon aus, daß man Außenluft
mit Temperaturen, die pinen Abkühlungseffekt zum Getreide ermöglichen und einer relativen
Feuchte von bis zu 85% verwenden kann, die mit elektrischer Aufwärmung noch getrocknet werden
kann r.c gibt es im Verlauf des Wettergeschehens genugend
Zeiträume, zu denen man diese Bedingungen als natürliche Bedingungen der Außenlufl vorfindet.
Es ist deshalb in Fig. 2 der Temperatur- und Feuchtigkeitsverlauf der Außenluft über eine Woche dargestellt.
In der oberen Darstellung der Fig. 2 ist der jeweils tägliche Bereich besonders markiert, zu welchem
eine Belüftung mit Außenluft vorgenommen werden könnte, wenn man allein die Temperatur berücksichtigt.
In dem unteren Diagramm der Fig. 2 ist oberhalb der durchgezogenen Grenzlinie von 85% relativer
Luftfeuchte derjenige Bereich, welcher bedingt für eine Belüftung in Frfcge käme, Der energiesparende,
weil eine Trocknung der Luft überflüssigmachende Bereich liegt unterhalb von 70% relativer Luftfeuchte
ist in den Diagrammen besonders gekennzeichnet durch senkrechte Schraffur.
Vergleicht man die jeweils übereinanderliegenden Dereiche der beiden Diagramme, so ist ersichtlich, daß
es Zeiträume gibt, in denen sowohl die erforderliche günstigste Temperatür als auch die günstigste relative
Feuchte der Außenluft bezogen auf Bodenlage Getreide vorliegt, die eine Belüftung mit Außenluft zulassen.
Es kommt nun darauf an, die Temperaturen, die relative Feuchte der Außenluft ständig zu beobachten
und die Belüftung dann in Betrieb zu setzen, wenn die günstigste Temperatur und günstigste Luftfeuchtigkeit
vorliegt und aususetzen, wenn eine dieser Bedingungen oder beide nicht mehr erfüllt sind. Dies
kann dadurch geschehen, daß Temperatur und Luftfeuchte der Außenluft ständig gemessen und an einer
Schalttafel angezeigt werden. Es kann dann von einer Bedienungsperson, die Belüftung ein- bzw. ausge-
(TLlULH
sende Temperatur und Feuchte des Getreides dieses erfordern bzw. dies für die jeweilige Zielvorstellung
angebracht ist.
Vorteilhaft ist es jedoch diese Grenzwerte und damit die Ein- und Ausschaltzeitpunkte selbsttätig zu
überwachen und eine geeignete Steuervorrichtung hierfür vorzusehen. Eine solche Steuervorrichtung ist
weiter unten noch erläutert.
Fig. 3 zeigt beispielsweise und rein schematisch eine Draufsicht auf ein Flachlager, welches zwei Abteilungen
11 und 12 umfaßt, die in einer Lagerhalle 10 angeordnet sind. Am Boden dieser Lagerhalle sind
in untereinander gleichen Abständen Belüftungskanäle 13 angeordnet. Diese Belüftungskanäle sind pro
Lager an Zuluftkanäle 14 bzw. 15 angeschlossen. Beide Zuluftkanäle werden von einem Einblaskanal
16 gespeist, dessen Ausgang über einen Schieber 17 entweder mit dem einen oder dem anderen Zuluftkanal
oder mit beiden verbunden werden kann.
Jeder der Belüftungskanäle 13 oder auch jeweils Gruppen von Belüftungskanälen 13 können außerdem
über Schieber von dem Zuluftkanal 114 oder 15 getrennt werden. Auf diese Weise kann die Luftzuführung
zu den Belüftungskanälen bereichsweise gesteuert werden.
Der Einblaskanal 16 wird von einem oder mehreren Zuluftgebläsen 18 gespeist, deren Antriebsmotoren
19 bezeichnet sind.
Das selbsttätige Ein- und Ausschalten der Antriebsmotoren bzw. der Gebläse erfolgt von einer
Steuervorrichtung 20 her.
Hinter dem Zu'uftgebläse 18 ist in dem Einblaskanal 16 eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung 21 angeordnet.
Die Temperatur und Feuchte der in die Zuluftkanäle eingeblasenen Luft wird mittels eines
fernanzeigenden Gerätes 22 gemessen bzw. überwacht. Es ist zu diesem Zweck ebenfalls mit der Steuervorrichtung
20 verbunden.
Von der Steuervorrichtung 20 her ist außerdem das Ein- und Ausschalten von Abluftventilatoren 23
möglich, die oberhalb der Läger z. B. im Dach der Lagerhalle 10 angeordnet sind.
Die Temperatur des in den Lagern 11 und 12 gelagerten
Getreides wird mittels fernanzeigenden Temperaturmeßgeräten 24 gemessen. Die Temperatur der
Außenluft und die Feuchtigkeit der Außenluft werden mittels fernanzeigenden Meßgeräten 25 bzw. 26 gemessen.
Die Meßgeräte 22, 24,25 und 26 sind mit der Steu-
ervorrichtung 2Ö verbunden. Die Meßwerte können
dort angezeigt werden bzw. dienen als Regelgrößen (isuWerte).
Die Zuluftkanäle 14 und 15 besitzen wie in Fig. 3 schemalisch angedeutet in Hirer Längsrichtung abnehmende
Querschnitte, um eine möglichst gleiche Durchströmungsmenge und damit gleiche zugeführte
Luftmenge zu den Belüftungskanälen 13 zu ermöglichen.
Die Steuervorrichtung 20 kann wahlweise für die Steuerung vori Hand eingerichtet sein oder zur selbsttätigen
Steuerung der Belüftung ausgestattet sein.
Die selbsttätige Steuerung ist im folgenden anhand der Fig. 4 näher erläutert. Hier sind die der Fig. 3
entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen.
Zur selbsttätigen Steuerung enthält die Steuervorrichtung 20 ein Steuergerät 30, welches im dargestell-
*sn Bsj°"ie!rri'* s'"***" Anzeige- lind Einsteü-Sksls 3^
versehen ist. Außerdem enthält die Steuervorrichtung 20 einen Feuchteregelkreis 32 und eine Einstellvorrichtung
33 für die Temperatur, die in dem Getreide eines Flachlagers 11 oder 12, vorzugsweise nahe der
Bodenschicht, gemessen wird.
Die Meßgeräte 25 und 26 zur Ermittlung der Temperatur und der Feuchtigkeit der Außenluft sind mit
einem Schaltkreis zur Grenzsvertermittlung verbunden, de.' in der Steuervorrichtung 20 angeordnet ist.
Diesem Schaltkreis werden von den genannten Meßgeräten die Istwerte zugeführt. Die mittels des Temperaturmeßgerätes
24 im Getreide ermittelte Temperatur wird über eine Schaltungsanordnung 33, die im
wesentlichen ein Potentiometer enthält, der Steuervorrichtung zugeführt. Dieser Wert wird nun in dem
Steuergerät 30 als Null-Wert für die weitere Verarbeitung der vorliegenden Daten (Ist-Werte) verwendet.
Je nach der zeitlichen Lage dieser Messung auf dem Diagramm nach Fig. 1 können die Grenzwerte der
Lufttemperatur als Differenz zwischen Getreidetemperatur und Temperatur der Außenluft mittels Zungen
34,35 auf der Skala 31 des Steuergerätes 30 eingestellt werden. Die Einstellung dieser Zungen in
Fig. 4 auf die Werte minus 8 bzw. minus 4 besagt, daß hier die Grenzwerte der Außenluft auf einen
Temperaturbereich von 10 bis 14° Celsius eingestellt sind. Dies bedeutet, daß das Zuluftgebläse 18 über
das Steuergerät 30 eingeschaltet wird, wenn das Temperaturmeßgerät 25 eine Temperatur der Außenluft
zwischen 10 und 14° Celsius meldet. Zu diesem Zweck ist das Temperaturmeßgerät 25 an v'inen
Schaltkreis zur Grenzwertermittlung angeschlossen, der von der Temperatur der Außenluft, dem Null-Wert
des Schaltkreises 33 und den mittels der Zungen 34 und 35 eingestellten Werte gespeist wird. Die
Temperatur der Außenluft wird mittels eines Zeigers 36 als Relativwert zu der gemessenen Getreidetemperatur
angezeigt bzw. übernimmt diese die auslösende Schaltfunktion.
In gleicher Weise enthält das Steuergerät 30 einen Schaltkreis zur Grenzwertermittlung, der dem vorstehend
genannten konjunktiv zugeschaltet ist und das Einschalten/Abschalten des .Zuluftgebläses 18 bewirkt,
wenn die relative Feuchte der Außenluft das hygroskopische Gleichgewicht zum Getreide überschreitet/unterschreitet
oder die Getreidetemperatur inzwischen einen anderen Wert angenommen hat.
Der Regelkreis 32 stellt die in die Belüftungskanäle
13 eingcblasene Luft auf einen ebenfalls vorwähfbaren
Wert ein. Sobald die Zuluft in dem Einblaskanal 16 einen eingestellten Wert überschreitet, wird von
diesem Schaltkreis her das Heizregistef 21 stufenweise zugeschaltet.
In Fig. 4 ist außerdem die Möglichkeit der zusätzlichen Temperaturmessung von Rand- oder Deckschviten
des gelagerten Getreides mittels eines Tempeiaiurmeßgerätes
37 angedeutet.
Von dem Steuergerät 30 her werden auch die Abluftventilatoren 23 angesteuert, und üWar mit einer
zeitlichen Verzögerung gegenüber den Zuluftgebläsen 18.
Die vorstehenden Erläuterungen beziehen sich auf die Anwendung auf Weizen. Hierbei ist von einer Jahres-Durchschnittsteniperatur
von 10° Celsius ausgegangen.
Es ist ersichtlich, daß für die Anwendung von anderen Getreide- oder Futtermitteln gegebenenfalls andere
Zahlenwerte zu berücksichtigen sind.
Auch ist in gleicher Weise bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in Ländern mit höheren oder niedrigeren Jahrestemperaturen eine gegebenenfalls
strengere Kontrolle der oben beispielsweise erwähnten. Temperaturen- bzw. Feuchtigkeifswefte
erforderlich.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Langzeitkonservierung von Getreide auf Flachlägern großer Schütthöhe mittels
von unten in die Schüttung eingeblasener Kaltluft, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Getreide zum Einstellen des hygroskopischen Gleichgewichts von Getreide und Arbeitsluft in
der Schüttung intermittierend Außenluft zügeführt wird, wobei die Luftzuführung nur dann erfolgt,
wenn die Außenluft bezüglich Temperatur und relativer Feuchte der vom Zielzweck geforderten
Arbeitsluft angenähert ist oder ihr ganz entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Annähern der Arbeitsluft
beim Konservieren des Getreides die Zuführung der Arbeiisluft mit progressiv abnehmender Temperatur
erfolgt, wobei diese gegebenenfalls durch 2" Erwärmen konditioniert wird.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 umfassend ein
Flachlager mit einer Schütthöhe von mehr als 4 Meter mit am Boden des Lagers angeordneten ^
Lüftungskanälen und den zur Konditionierung erforderlichen Einiichtungen, dadurch gekennzeichnet,
daß einzelne oder mehrere Luftführungskanäle (13 und 16) registerartig angeordnet
und absperrbar sind, in denen steuerbare Heizrc- jo
gister (21) sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsmeßgeräte (12, 24) angeordnet sind.
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