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Verfahren zum Konservieren von
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Futterstoffen und/oder Erntegüten und Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konservieren von Futterstoffen
und/oder Erntegütern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 12.
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In der Landwirtschaft werden als Futterstoffe für die Nutztiere im
wesentlichen Halm- und Körnergüter verwendet. Zur ganzjährigen Versorgung der Viehbestände
muß aus den Futterstoffen Winterfutter bereitet werden. Das Gut muß darum konserviert,
d.h. haltbar gemacht werden. Bei Grüngut als Halmgut beispielsweise wird eine Trocknung
durchgeführt, um die Feuchtigkeit aus dem Gut zu entfernen und eine Schimmelbildung
oder ein Gären zu verhindern. Hierbei wird das Gut mit kalter oder vorgewärmter
Luft, die durch oder über das Gut geblasen wird, im Stapel getrocknet, bis es einen
zur Lagebeispielsweise rung ausreichend niedrigen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 13%
hat. Bei der Frischgrastrocknung wird vereinzelt auch eine Heißlufttrocknung vorgenommen,
bei der das feuchte Gut Temperaturen von etwa 800°C bis etwa 1000°C ausgesetzt wird.
Da es schwierig ist, den Feuchtigkeitsgehalt des Gutes
zu messen
wird in der Regel die Trocknung länger durchgeführt, als sie an und für sich notwendig
wäre, um mit Sicherheit den notwendigen Feuchtigkeitsgehalt zu erreichen.
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Dadurch ist das Verfahren nicht nur zeit- und energieaufwendig, sondern
es tritt auch ein hoher Nährstoffverlust auf.
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Infolge der langen Trocknungszeiten werden nämlich die Kohlenhydrate
in den Futterstoffen abgebaut, so daß der Nährwert der Futterstoffe abnimmt.
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Die zur Konservierung eingesetzten Vorrichtungen sind entweder Unterdach-Trocknungsanlagen
oder Heißluft-Trocknungsanlagen. Unterdach-Trocknungsanlagen haben einen Lagerraum
für das zu konservierende Gut sowie ein Trocknungsgebläse, mit dem die Luft durch
das Gut geblasen oder gesaugt werden kann.
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Ggf. ist noch ein Lufterhitzer vorhanden, um die Gebläseluft zu erwärmen.
Das Gebläse und der Lufterhitzer benötigen einen erheblichen Raumbedarf, so daß
solche Anlagen erheblichen Platz beanspruchen. Zur Verteilung und Führung der Luft
sind zusätzliche Einrichtungen notwendig, die den Raumbedarf erhöhen. Solche Anlagen
haben nur einen geringen Durchsatz, da das Gut sehr lange, in der Regel mehrere
Tage, unter Umständen sogar wochenlang, im Trocknungsraum behandelt werden muß,
Dadurch ist auch der Energieverbrauch verhältnismäßig hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren
und die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß die Futterstoffe energiesparend
in kurzer Zeit derart konserviert werden können, daß die Nährstoffverluste auf ein
Minimum beschränkt sind.
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Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß
mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und bei der gattungsgemäßen Vorrichtung
erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 12 gelöst.
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Mit der Bestrahlung können die Futterstoffe und/oder Erntegüter äußerst
energie- und kostensparend in kurzer Zeit getrocknet werden. Es lassen sich Halmgut,
aber auch Körnergut, wie Getreide, Samen und dgl., mit der hochfrequenten Strahlung
behandeln. Gegenüber den herkömmlichen Konservierungsverfahren sind wesentlich kürzere
Trocknungszeiten möglich, die je nach Gutmenge, Feuchtigkeitsgehalt und Strahlungsleistung
nur noch in der Größenordnung von etwa lo Minuten bis etwa 3o Minuten liegen.
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Infolge der hochfrequenten Strahlung, die vorzugsweise Mikrowellen-Strahlung
ist, wird das Gut von innen heraus erwärmt, wobei sich Temperaturen zwischen etwa
500 C und etWa 5000 C bilden können. Die Feuchtigkeit verdampft rasch und entweicht
aus dem Gut. Wegen der kurzen Behandlungszeiten treten nahezu keine Nährstoffverluste
auf.
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Die Kohlenhydrate werden nicht oder nur in geringem Maße umgewandelt,
so daß das mit dem erfindu-ngsgemäßen Verfahren behandelte Gut einen hohen Nährstoffwert
hat. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad, da die
hochfrequente Strahlung derart auf das Gut einwirkt} daß die Durchlässigkeit für
Feuchtigkeit erhöht wird, die dadurch leicht und schnell entweichen kann.
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Zur Strahlungsbehandlung ist kein großer Lagerraum erforderlnch so
daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren platzsparend getrocknet werden kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie sich völlig überraschend
gezeigt hat, ein Froteinschutz erreicht, der der Verdauungsphysiologie des WiederkGuers,
insbes. des Rindes, entspricElt. Während bei herkömmlich behandeltem Gut das Eiweiß
zum großen Teil schon im Vormagen, dem sogenannten Pansen, des Rindes aufgeschlossen
wird, was zu erheblichen Stoffwechselbelastungen des Rindes führt, wird das Eiweiß
des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Gutes im Vormagen nicht oder
nur unwesentlich aufgeschlossen. Erst im Labmagen erfolgt die Umsetzung des
Proteins.
Die StoffwechselbeJasturlg des Rindes wird somit erheblich verringert. Das Tier
ist dadurch wesentlich gesünder, es kommt zu weniger Ausfällen und die Tierkosten
werden verringert. Insbesondere aber wird das Protein nahezu vollständig verwertet,
so daß das Futter besser ausgenutzt werden kann. Mit dem erfindu-ngsgemäßen Verfahren
lassen sich somit Futterstoffe, insbesondere für das Rind, kostengünstig herstefln,
die einen hohen Nährwert haben und deren Eiweiß nahezu vollständig verwertet werden
kann.
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Es ist vorteilhaft, den bei der Behandlung entstehenden und aus dem
Gut entweichenden Wasserdampf abzuführen. Dadurch wird der Feuchtigkeitsgehalt der
Umgebungsluft niedrig gehalten, so daß der Wasserdampf schneller aus dem Gut entweicht
und die Behandlungszeit verkürzt wird.
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Zur Steigerung des Trocknungseffektes kann die Strahlenbehandlung
unter Vakuum durchgeführt werden. Die Feuchtigkeit entweicht dann leichter aus dem
Gut, so daß noch kürzere Behandlungszeiten erreicht werden. Die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens wird dadurch erheblich verbessert.
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Während der Strahlenbehandlung kann sich das Gut in Ruhe befinden,
ohne daß dies einen nachteiligen Einfluß auf die Konservierung hat.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Futterstoffe während der Strahlenbehandlung bewegt. Dadurch kann die
Feuchtigkeit aus dem behandelten Gut sehr rasch entweichen, so daß die Behandlungszeiten
verkürzt werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Futterstoffe im Durchlaufverfahren der Strahlenbehandlung
unterworfen. Dadurch
können die Futterstoffe kontinuierlich konserviert
werden.
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Dies ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens,
der auf die äußerst kurzen Behandlungszeiten des Gutes zurückzuführen ist. Dadurch
können innerhalb der Zeiteinheit sehr große Gutmengen verarbeitet werden.
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Da das Gut vor der Behandlung den größten FeuChtigkeitsgehalt hat,
ist es beim Durchlaufverfahren zweckmäßig, das Gut zu Beginn der Behandlung einer
stärkeren Strahlung auszusetzen als gegen Ende.
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Mittels der hochfrequenten Strahlung ist es möglich, das Gut kontinuierlich
durch das Bestrahlungsfeld zu bewegen.
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Die Durchlaufzeit, die sich u.a. nach dem Feuchtigkeitsgehalt und
der Menge des zu behandelnden Gutes richtet, in einem solchen Durchlaufverfahren
reicht mit Sicherheit aus, um den gewünschten Trocknungsgrad des Gutes zu erreichen.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Futterstoffe und/oder die Erntegüter während der Strahlenbehandlung relativ
zu ihrer Lagerfläche bewegt. Dies kann während des Durchlaufes geschehen; aber auch
wenn sich das Gut in Ruhe befindet, kann es beispielsweise durch Rüttler oder dgl.
in Schwingungen versetzt werden. Das Gut wird dadurch während der Strahlungsbehandlung
aufgelockert und dem Strahlungsfeld intensiver ausgesetzt, so daß es rascher trocknen
kann.
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Um sicherzustellen, daß das gesamte Gut gleichmäßig behandelt wird,
wird es vorteilhaft einem homogenen Bestrahlungsfeld ausgesetzt.
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Grundscitzlicwh ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit
dem herkömmli cien Trocknungsverfahren zu kombinieren.
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So könnte das Gut zu llegitln des Trocknungsvorganges der hochfrequenten
Strahlung ausgesetzt werden, so daß sehr rasch der
größte Teil
der Feuchtigkeit aus dem Gut entweicht. Das vorhehandelte Gut wUrde-dann in herkömmlicher
Weise mittels Gebläseluft fertig getrocknet. Auch die umgekehrte Möglichkeit, nämlich
zuerst mittels Gebläseluft zu trocknen und anschließend das Gut zur Endtrocknung
einer hochfrequenten Strahlu-ng auszusetzen, ist möglich. Im Vergleich zur Trocknung
des Gutes ausschließlich mittels Gebläseluft wird durch ein solches kombiniertes
Verfahren erheblich an Zeit und Energie eingespart. Wenn das Gut zunächst mit hochfrequenter
Strahlung behandelt wird, wird das Gut von innen heraus erwärmt, so daß die Feuchtigkeit
in den Außenbereich des Gutes kommt. Es kann dann anschließend durch die Trocknung-mittels
Gebläseluft die Feuchtigkeit leichter und rascher vom Gut entfernt werden.
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Die Behandlung des Gutes ausschließlich mit hochfrequenter Strahlung
hat jedoch den großen Vorteil, daß eine maximale Zeit- und Energieeinsparung sowie
ein Proteinschutz erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt lediglich die Hochfrequenz-Strahlenquelle,
um die hochfrequente Strahlung zur Behandlung des Gutes zu erzeugen. Sie hat dadurch
einen konstruktiv einfachen Aufbau und benötigt nur wenig Aufstellraum.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäusen Verfahrens.
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Die dargestellte Vorrichtung ist für eine kontinuierliche Trocknung
von Gut, vorzugsweise von erntefrischem Grüngut, vorgesehen. Sie hat einen Ofen
1, in dem ein Förderer 2,
vorzugsweise ein endloses Förderband,
untergebracht ist.
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Auf ihm wird das zu behandelnde Gut durch den Ofen 1 transportiert.
Am Aufgabeende 3 der Vorrichtung befindet sich ein Zuförderer 4, der vorzugsweise
ein endlos umlaufendes Förderband ist, das mit seinem in Förderrichtung 5 vorderen
Ende über das in Förderrichtung 6 des Förderers 2 rückwärtige Ende ragt. Mit dem
Zuförderer 4 kann das Gut kontinuierlich dem Förderer 2 zugeführt werden. In einem
Schaltschrank 7 und einem Bedienungsschrank 8 befinden sich die Bedienungs- und
Schaltteile für die Vorrichtung.
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Das Gut kann auf dem Förderer 2 durch die Vorrichtung kontinuierlich
transportiert werden, so daß ein hoher Durchsatz erzielt wird. Damit die Durchlaufgeschwindigkeit
an die Gutmenge, den Feuchtigkeitsgehalt des Gutes und an die Art des Gutes angepaßt
werden kann, ist ein (nicht dargestellter) Regelantrieb vorgesehen, um die Fördergeschwindigkeit
des Förderbandes einzustellen. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise bis auf 15
m/min. eingestellt werden. Das in Förderrichtung 6 vordere Ende des Förderers 2
ragt in ein nach unten offenes Abgabeteil 9, aus dem das behandelte Gut beispielsweise
direkt auf einen Ladewagen fallen kann, der unter das Abgabeteil gefahren wird.
Auch die Fördergeschwindigkeit des Zuförderers 4 ist vorteilhaft einstellbar, so
daß das Gut in gewünschtem Maße dem Förderer 2 zugeführt werden kann und Verstopfungen
am Eintritt in den Ofen 1 verhindert werden.
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Der Ofen 1 kann beispielsweise eine Länge von 4 bis 16 m, eine Breite
von 1 m und eine Höhe von 1,30 m haben. Selbstverständlich sind je nach den Anforderungen
auch andere Abmessungen möglich, ohne das erfindungsgemäße Verfahren zu beeinträchtigen.
Jc nach Breite des Ofens 1 können weitere Förderer 2 und entsprechend weitere Zuförderer
4 nebeneinander
vorgesehen sein. Im Bereich oberhalb des Förderers
2 befindet sich eine Hochfrequenz-Strahlungsquelle lo, die je nach Länge und Breite
des Ofens 1 aus einer unterschiedlichen Zahl von Strahlenquellen-Einheiten 11 besteht.
Vorzugsweise werden als iiochfrequenzstrahlung Mikrowellen verwendet, die von Magnetrons
als Strahlenquellen-Einheiten erzeugt werden. Die Zahl dieser Magnetrons richtet
sich nach den Abmessungen des Ofens. Damit die von den Magnetrons 11 erzeugte Strahlung
vollständig auf das auf dem Förderer 2 befindliche Gut abgestrahlt wird, sind Reflektoren
12 vorgesehen, die auf der vom Gut abgewandten Seite der Magnetrons angeordnet sind
und den in dieser Richtung abgestrahlten Teil der Mikrowellen in Richtung auf das
Gut reflektieren. Die Magnetrons 11 und die Reflektoren 12 sind durch eine Abdeckplatte
13 vom Gutbehandlungsraum 14 getrennt. Die Abdeckplatte ist aber durchlässig für
die Mikrowellen bzw. die hochfrequente Strahlung.
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Sämtliche Magnetrons 11 können die gleiche Leistungsaufnahme haben,
so daß das Gut während seines Durchlaufes gleichmäßig getrocknet wird. Es ist aber
auch möglich, daß die Leistungsaufnahme der Magnetrons in Richtung auf das in Förderrichtung
6 vordere Ende des Förderers 2 abnimmt. Dadurch wird dem Umstand Rechnung getragen,
daß beim Eintritt des Gutes in den Behandlungsraum 14 der Feuchtigkeitsgehalt am
größten ist, so daß in diesem Bereich auch die größte Leistungsaufnahme der Magnetrons
erforderlich ist. Die Magnetrons 11 sind üblicherweise in gleichem Abstand voneinander
angeordnet, so daß sich,wenn sie gleiche Leistungsaufnahme haben, ein homogenes
Strahlungsfeld ergibt, so daß das Gut über die gesamte Länge und Breite des Behandlungsraumes
14 gleicmßib getrocknet wird.
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Es ist aber auch möglich, am Anfang des Behandlungsraumes 14 mehrere
Magnetrons mit gleich-er Leistungsaufnahme, aber mit
geringeren
Abständen voneinander anzuordnen als im hinteren Teil des Behandlungsraumes. Auch
dadurch wird erreicht, daß das feuchte Gut beim Eintritt in den Behandlungsraum
14 einem besonders intensiven Strahlungsfeld ausgesetzt wird.
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Die Arbeitsfrequenz der Mikrowellen-Erzeuger 11 beträgt 2450 + 50
Hz. Diese Frequenz kann aber je nach den Zulassungsbestimmungen der einzelnen Länder
variieren.
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Am Eintrittsbereich des Gutes in den Ofen 1 ist ein Hochfrequenzschutz
15 vorgesehen, der einen Austritt von hochfrequenter Strahlung aus dem Ofen 1 verhindert.
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Das zu trocknende Gut wird über den Zuförderer 4 zum Förderer 2 transportiert.
Das auf dem Förderer 2 in den Ofen 1 eintretende Gut hat einen hohen Feuchtegehalt.
Es passiert die von den Magnetrons 11 erzeugten Milcrowellenfelder, wobei das Gut
getrocknet wird. Das austretende Wasser kann nach unten abfließen. Der Grad der
Trocknung kann beispielsweise durch Mikrowellen ständig angezeigt werden. Diese
Anzeige kann dazu verwendet werden, automatisch die Bandgeschwindigkeit und/oder
die Mikrowellenfeldstärke zu regulieren. Während des Durchlaufes des Gutes durch
den Ofen 1 kann es gleiche Geschwindigkeit wie der Förderer 2 oder eine Relativgeschwindigkeit
durch zusätzliche Bewegung zum Förderer haben. Beispielsweise könnten im Bereich
oberhalb des Förderers 2 rotierende Werkzeuge, wie Kreiselwerkzeuge, Sternräder
oder dgl. angeordnet sein, die das Gut auf dem Förderer 2 erfassen und auflockern.
Auch könnte das Förderband als flüttelband ausgebildet sein, auf dem das Gut in
Schwingungen versetzt wird.
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Das Förderbaxld kann so ausgebildet sein, daß das austretende Wasser
nach unten oder seitlich abfließen kann. Beispielsweise könnte hierzu das Förderband
in Richtung auf seine LEngumitte ansteigen. Auf jeden Fall muß sichergestellt sein,
daß die dem Gut entzogene Feuchtigkeit abge führt wird und nicht wieder an das Gut
gelangen kann.
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Die Trocknungsleistung kann beim bevorzugten Temperaturbereich von
etwa 1000 C bis etwa 3000 C, der sich im Gut bildet, zwischen 200 bis 2000 kg Frischgras
betragen.
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Das Gut, das in den Ofen eintritt, hat zunächst einen Feuchtigkeitsgehalt
im Bereich von etwa 72% bis etwa 85%. Am Austritt aus dem Ofen hat es dann nur noch
einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12% bis etwä 18%. Dieser Feuchtigkeitsgehalt
ist ausreichend niedrig, damit das Gut lagerfähig ist.
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Da die Magnetrons 11 sich erwärmen, ist es vorteilhaft, sie mittels
Kühlluft zu kühlen. Dazu ist ein Kühlgebläse 16 vorgesehen, das Kühlluft aus der
Umgebung ansaugt und ineinendie Magnetrons enthaltenden Kanal 17 bläst. Die von
den Magnetrons erwärmte Luft wird über ein weiteres Kühlgebläse 18 in den Behandlungsraum
14 geblasen, der einen weiteren Strömungskanal bildet. Infolge dieser Ausbildung
wird die zur Kühlung der-. Magnetrons eingesetzte Kühlluft nicht in die Umgebung
abgegeben, sondern in vorteilhafter Weise mit zur Trocknung des Gutes im Behandlungsraum
14 herangezogen.
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Bei Bedarf kann zusätzlich Heißluft und/oder Frischluft in den Behandlungsraum
14 geleitet-werden, so daß das Gut sowohl durch Luft als auch durch Mikrowellen
getrocknet wird. Es ist auch möglich, das Gut mit den Mikrowellen nicht auf Lagerfähigkeit
des Gutes zu trocknen, sondern beispielsweise nur auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von etwa 25 bis 60. Anschließend kann das Gut durch Belüftungstrocknen behandelt
werden. Im Vergleich zu einer reinen Belüftungstrocknung wird dadurch ebenfalls
erhebliche Zeit und Energie eingespart.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung stellt eine ortsfeste
Anlage dar, zu der das Gut transportiert werden muß. Die Vorrichtung kann aber auch
für den mobilen Einsatz ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Vorrichtung direkt
auf das Feld gefahren werden, so daß das Gut an Ort und Stelle getrocknet werden
kann. So könnte beispielsweise das geschnittene Gras sofort anschließend in der
Vorrichtung getrocknet werden. Dadurch ist es nicht erforderlich, das infolge des
hohen Feuchtigkeitsgehaltes schwere Gut zu transportieren.
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Nach der Trocknung hat das Gut nur ein geringes Gewicht, wodurch der
Transport zur Lagers teile wesentlich vereinfacht wird. Auch wird dadurch die gesamte
Bearbeitungsdauer, gerechnet vom Ernten bis zur Trocknung, wesentlich verringert.
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Der mobile Mikrowellentrockner kann auch mit einer Erntemaschine,
wie einem Mähdrescher, kombiniert werden, mit dem Körnerfrüchte geerntet werden.
Diese würden nach dem Dreschvorgang direkt in den Trockner transportiert und dort
bis zur Lagerfähigkeit behandelt.