WO2010012391A1 - Vorrichtung zur bestimmung des trockensubstanzanteils in einem futtermittel sowie verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung des trockensubstanzanteils in einem futtermittel sowie verfahren zu deren betrieb Download PDF

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WO2010012391A1
WO2010012391A1 PCT/EP2009/005234 EP2009005234W WO2010012391A1 WO 2010012391 A1 WO2010012391 A1 WO 2010012391A1 EP 2009005234 W EP2009005234 W EP 2009005234W WO 2010012391 A1 WO2010012391 A1 WO 2010012391A1
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feed
receiving space
mass
pump
difference
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PCT/EP2009/005234
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Inventor
Edwin Fuchs
Georg Eller
Original Assignee
Edwin Fuchs
Georg Eller
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Application filed by Edwin Fuchs, Georg Eller filed Critical Edwin Fuchs
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/04Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
    • G01N5/045Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder for determining moisture content

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the dry matter content in a feed. Furthermore, the invention relates to a method for determining the dry matter content, in which such a device is used.
  • the proportion of dry matter is therefore determined in the local farms so that one takes a sample of the feed and initially weighed in the wet state, this then dries, weighs again and calculated from the difference, the water content or the proportion of dry matter.
  • the drying in a drying oven or in a drying oven to call where the feed introduced moisture is removed.
  • a microwave oven can be used.
  • a fourth, direct way of determining dry matter is to use an electronic moisture meter.
  • the wet sample ie the moisture-infused animal feed
  • the sample must be dried, with the
  • the invention is based on the invention of proposing a device for determining the proportion of dry matter in a feed and a method for its operation with which it is possible in a simpler and in an automatic manner to determine the dry matter content accurately.
  • an automated, as computer-controlled process as possible is sought, which carries out all the necessary actions, from the determination of the dry substance content to the composition of the feed rations. With such a process, a considerable amount of work should be saved and no specially trained personnel should be required to determine the dry matter content.
  • By optimally feeding even large herds it should be ensured that the health of the livestock is ensured and that maximizing yields while minimizing the use of feed and thus conserving resources is possible.
  • Suction means for at least partially evacuating the receiving space
  • Heating means for heating the feed in the receiving space.
  • control and monitoring means for initiating a number of weighing processes of the feed in the receiving space and for logging the determined masses at predetermined times are preferably provided.
  • calculating means are generally provided for calculating the quotient of the mass of the feed after it has dried and the feed originally introduced into the holding space.
  • output means which are connected to the control and monitoring means or to the computing means, which indicate the determined quotient.
  • Remote data transmission means may be arranged between the control and monitoring means or the computing means and the output means.
  • This successor device can be controlled directly, z. B.
  • the receiving space preferably comprises a receiving vessel.
  • the suction means may comprise a pump which is fluidly connected to the interior of the receiving space. It can be provided in that at least one filter element is arranged in a line between the receiving space and the environment in which the pump is arranged. In particular, an air filter can be arranged in the line between the receiving space and the pump and an exhaust air filter in the line between the pump and the environment.
  • the pump or conduit may be fluidly communicated with at least one pressure sensor for measuring the pressure in a portion of the pump or in a portion of the conduit.
  • the inventive method for determining the dry matter content in the feed provides the following steps:
  • a further development provides that, after carrying out the above step d "), a determination is made of the quotient of the mass of the feed according to the last weighing process and the mass of feed originally introduced into the receiving space.
  • an automatic output of the same preferably takes place by means of the display means.
  • the pressure in the receiving space can be lowered, preferably to a pressure of about ⁇ OO mbar.
  • the feedstuff located in the receiving space can be heated by the heating means during the execution of the above steps a), b), c) and d ').
  • the proposed device for the automatic determination of the dry matter content in feed simplifies and accelerates the measurement, thus eliminating sources of error and also makes it possible by electronic data transmission to automate the feed composition.
  • the device differs from the previously known devices in that only one device is necessary for the measurement, that all work steps can be automated and that the degree of drying is monitored by the device becomes.
  • the results can also be transmitted electronically and reused.
  • the proposed device also differs significantly from electronic moisture meters, namely by drying the feed and calculated from the difference between wet and dry weight, the proportion of dry matter. This has proved to be a much more accurate method than, for example, determining the water content by means of a microwave sensor.
  • Another very preferred embodiment of the invention provides the possibility of electronic data transmission of the measurement results, z. B. via a bus system to a central computer. This allows the entire process chain of feed compilation and distribution to be computer-controlled.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for determining the dry matter content in a feed
  • Fig. 2 shows schematically the course of the mass of the feed to be dried over time.
  • an apparatus 1 for determining the dry matter content in a feed 2 is outlined.
  • the central element of the device 1 is a receiving space 3 (or receiving or vacuum container), in which the feed 2 is introduced, whose dry matter content is to be determined.
  • the receiving space 3 has a receiving vessel 11 for feed 2.
  • the receiving space 3 is closed by a gas-tight cover 12, ie the receiving space 3 is hermetically sealed.
  • the receiving space 3 is temperature-resistant and made of non-corrosive material (eg a suitable plastic).
  • the receiving space 3 is connected to a line 14 in which first a supply air filter 15, then a pump 13 and then an exhaust filter 16 is arranged before the line 14 opens into the environment U.
  • the arrangement of line 14, filter 15, 16 and pump 13 represent suction means 4, with which in the interior of the receiving space 3, a vacuum (negative pressure) can be generated, preferably in the range of about 600 mbar or even below.
  • the supply air filter 15 prevents clogging of the line system.
  • the drain filter 16 serves primarily to prevent odor during operation of the device.
  • a pressure sensor 17 is arranged, with which it can be monitored whether the receiving space 3 is correctly closed or whether a filter change is pending.
  • the boiling point of water is reduced (at a pressure of for example 600 mbar to about 75 0 C).
  • a temperature T at which evaporating water can be withdrawn from the feed 2, but at which burning of the feed 2 can not take place is produced by heating means 6 which surround the receiving vessel 11 or around one (or one) thereof Plate 19 are arranged.
  • the heating means 6 are preferably electrically operated, and particularly preferably inductive; For example, it is also possible to use a microwave heater. By a sensor, not shown, the temperature T can be monitored.
  • weighing means 5 Another essential element of the device 1 are weighing means 5, with which the weight of the entire receiving vessel 11 together with feed 2 can be measured. Since the weight of the receiving vessel 11 is constant, the weighing means can be adjusted so that they determine the mass m of the feed 2 (which is still wet at the beginning) that is effectively introduced into the receiving vessel 11.
  • weighing means are known per se scales used, which can preferably pass the value determined by them electronically. The zeroing of the balance before entering the feed can for example be caused by a reset function.
  • the measured mass m of the feed 2 in the receiving space 3 and in the receiving vessel 11 is forwarded to a control and monitoring means 7.
  • the control and monitoring means 7 also receive a time signal t from a clock 18 (which may of course also be an integral part of the means 7).
  • the means 7 can also monitor the temperature T of the heating means 6 and the pressure p.
  • control and monitoring means 7 are then further connected to computing means 8 in which an evaluation of the determined values can take place.
  • the calculating means 8 then forward a calculated quotient Q to the output means 9, which according to a preferred Embodiment of the invention can be done wirelessly, so with remote data transmission means 10, which are indicated in Fig. 1 only.
  • the quotient Q is the dry matter content in feed 2, which is determined to be
  • m ⁇ is the mass of the feed 2 after drying and m 0 is the mass of the (moist) feed 2 when introduced into the receiving space 3.
  • the procedure proceeds as shown schematically in FIG. 2 on the basis of the course of the mass m of feed in the receiving space 3 over the time t. Since a (partial) vacuum prevails in the receiving space 3 and, moreover, the interior of the receiving space 3 is heated by the heating means 6, water evaporates in the feed, causing it to dry. Accordingly, over the time t, the remaining mass m of the increasingly dry animal feed 2 continues to decrease until it is completely dried, ie until the value m ⁇ of the completely dried feed 2 is reached asymptotically.
  • a weighing is initiated at predetermined time intervals ⁇ t by the control and monitoring means 7, so that at a time tj a corresponding actual mass m; in the receiving space 3 is determined.
  • This determined mass value m is compared with that from the previous measurement m ⁇ , ie the last value IHj -1 is calculated from the currently measured value m; withdrawn; This results in the difference in mass ⁇ m.
  • the control and monitoring means 7 is a predetermined limit for stored this difference value ⁇ m limit .
  • the currently determined difference ⁇ m is compared with this limit value ⁇ m limit . If the currently determined difference is even greater than the limit value, this indicates that there is still a relatively high level of moisture in the feed 2, for which reason the drying process must be continued.
  • Examples of the above values are time intervals .DELTA.t between 5 seconds and 2 minutes, preferably in the range of about 30 seconds.
  • the limit value .DELTA.m GrenZ is based, for example, on the feed weight of the feed in the receiving space and is z. B. in the single-digit per thousand range of the filling weight.
  • the output means 9 which can communicate via a remote data transmission 10 with the means 7, 8.
  • the display can emit visual and / or audible signals as soon as the result of the measurement is available.
  • the dry matter content is displayed numerically.
  • Remote data transmission has the advantage that a data processing system can directly obtain the dry matter content that automatically assembles the feed ration based on the given data.
  • the partial evacuation of the receiving space 3 ensures a low drying temperature; a degeneration of the organic dry matter is excluded.
  • a further advantage is that no air flow is required for drying, which allows a continuous weighing.
  • the device does not result in odor nuisance during operation, especially when an exhaust air filter is used.
  • a further advantage is that no renewed moisture absorption takes place after the drying has ended, since the dried feed tends to quickly attract moisture when the container is open.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel (2). Um den Trockensubstanzanteil in einfacher und automatischer Weise genau feststellen zu können, weist die Vorrichtung auf: einen Aufhahmeraum (3) zur Aufnahme des Futtermittels (2), Absaugmittel (4) zum zumindest teilweisen Evakuieren des Aufhahmeraums (3), Wiegemittel (5) zum Messen der Masse (m) des sich im Aufnahmeraum (3) befindlichen Futtermittels (2) und Heizmittel (6) zur Erwärmung des Futtermittels (2) im Aufnahmeraum (3). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils, bei dem eine solche Vorrichtung verwendet wird.

Description

FUC-OOl PCT 16. Juli 2009
Vorrichtung zur Bestimmung des
Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel sowie Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils, bei dem eine solche Vorrichtung verwendet wird.
Bei der Fütterung von Nutztieren, insbesondere von Hochleistungs- Milchvieh, ist es für die Tiergesundheit und die konstante Leistungsfähigkeit der Tiere von elementarer Bedeutung, Futtermenge- und Zusammensetzung ständig unter Kontrolle zu halten und je nach Futterart und -qualität die entsprechenden Mengen möglichst aktuell dem tatsächlichen Bedarf anzupassen.
So wird beispielsweise bei der Milchviehhaltung neben Grünfutter auch
Silage und Kraftfutter verwendet. Die Futtermittel sind aber je nach Zusam- mensetzung, Frischegrad und Art der Aufbewahrung unterschiedlich feucht, weshalb der für die Ernährung relevante Anteil der Trockensubstanz eine ständig variierende Größe darstellt. Deshalb ist dieser Anteil ein ganz wesentlicher Steuerungsparameter bei der Futtergabe.
Die Ermittlung und Überwachung des Trockensubstanzanteils der einzelnen Futterkomponenten erfordern jedoch in der täglichen Praxis nicht nur einen erheblichen Arbeitsaufwand, sondern setzen auch hohe Sachkenntnis und eine geeignete Ausrüstung voraus.
Die exakte Bestimmung des Trockensubstanz-Anteils von Futtermitteln in speziellen Labors ist in der täglichen Praxis wegen der zeitlichen Verzögerung und des vergleichsweise hohen Kostenaufwandes kaum praktikabel.
Der Anteil der Trockensubstanz wird deshalb in den Betrieben vor Ort so bestimmt, dass man eine Probe des Futtermittels nimmt und zunächst in nassem Zustand wiegt, diese anschließend trocknet, erneut wiegt und aus der Differenz den Wassergehalt bzw. den Anteil der Trockensubstanz berechnet.
Dazu haben sich in den Betrieben folgende vier Methoden zur Trocknung etabliert:
Zunächst ist das Trocknen in einem Trockenofen oder in einem Trockenschrank zu nennen, wo dem eingebrachten Futtermittel die Feuchtigkeit entzogen wird.
Hierzu kann auch gemäß einer zweiten vorbekannten Lösung ein Mikrowellenofen eingesetzt werden.
Des Weiteren hat sich nach einer dritten Lösung der sog. Koster-Tester in der Praxis durchgesetzt. Eine vierte, direkte Möglichkeit der Trockensubstanzbestimmung besteht darin, ein elektronisches Feuchtigkeitsmessgerät zu benutzen.
Als Standard- und Referenzmethode gilt dabei die erstgenannte Trocknung in einem (Konvektions-)Trockenofen bzw. Trockenschrank. Als größter Nachteil muss hier die lange Verweildauer der Futtermittel von bis zu 48 Stunden betrachtet werden, die eine Aktualisierung der Daten nur etwa zwei- bis dreimal pro Woche ermöglicht.
Wesentlich kürzere Trocknungszeiten bieten der Mikrowellen-Ofen und der Koster-Tester, da dieser im Gegensatz zum Konvektions-Trockenofen heiße Luft mit einem Gebläse durch das Trockengut leitet.
Aber auch hier sind die benötigten Trockenzeiten vor allem für Mais-Silage mit 40 Minuten in der Mikrowelle und bis zu 90 Minuten im Koster-Tester immer noch relativ lang.
Zudem ist für beide Verfahren geschultes Personal notwendig, weil die Gefahr besteht, die Proben zu wenig oder zu stark zu trocknen oder gar zu verbrennen.
Diese Gefahr besteht nicht bei einem elektronischen Feuchtigkeitsmessgerät, das zwar in der Anwendung wenig Übung erfordert, aber insbesondere bei in- homogenen oder sehr feuchten Proben große Messfehler aufweist.
Um diese Fehlerquelle zu reduzieren, muss man das Gerät für Futter jeglicher Art und auch Futtermischungen exakt kalibrieren, was bei der Vielzahl der möglichen Varianten (beispielsweise von Grünfutter) in der Praxis nicht praktikabel ist.
Insgesamt stellt sich die Situation der Betriebe bezüglich einer gezielt bilanzierten Futterzusammenstellung für immer größer werdende Herden zur Zeit als unbefriedigend dar. Einerseits ist es unabdingbar, im Sinne der Tiergesundheit und der artgerechten Haltung den Tieren eine ausgewogene und somit auch gesunde Ernährung zu garantieren. Auch muss man im Sinne des Umweltschutzes, wegen verknappender Ressourcen und nicht zuletzt aus ökonomischen Gründen auf eine optimierte Fütterung abzielen. Beispielsweise bringt ein Mehr an Kraftfutter nicht zwangsläufig auch ein Mehr an Ertrag, sondern wird nutzlos verschwendet und kann im schlimmsten Fall die Tiere sogar erkranken lassen.
Andererseits stellt die Anforderung, möglichst vor jeder Fütterung den Trockensubstanzgehalt zu bestimmen, für viele Betriebe eine erhebliche bzw. unüberwindliche Hürde dar.
Oft steht nämlich wenig geschultes Personal zur Verfugung, zudem ist der Zeitaufwand für die notwendigen Messungen erheblich, denn in der Regel sind zumindest vier einzelne Arbeitsgänge fehlerfrei zu bewältigen: Zunächst muss die nasse Probe (d. h. das mit Feuchtigkeit durchsetzte Futtermittel) gewogen werden. Dann muss die Probe getrocknet werden, wobei der
Trocknungsvorgang beaufsichtigt werden muss. Anschließend wir die getrocknete Probe gewogen. Schließlich erfolgt die Berechnung des
Trockensubstanzgehalts .
Hierfür werden drei verschiedene Geräte eingesetzt: Es muss eine Waage vorhanden sein, dann die Trocknungsvorrichtung und schließlich ein Rechner zur Ermittlung des Verhältnisses zwischen getrockneter Masse und Ausgangsmasse.
Nachdem der Trockensubstanzgehalt der einzelnen Futterkomponenten bestimmt wurde, muss mit diesem Ergebnis die notwendige Gesamtmenge des Futters für die Herde berechnet werden.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel sowie ein Verfahren zu deren Betrieb vorzuschlagen, mit der bzw. mit dem es in einfacherer und in automatischer Weise möglich wird, den Trockensubstanzanteil genau feststellen zu können. Im Sinne eines optimierten Herdenmanagements wird also ein automatisierter, möglichst rechnergesteuerter Prozess angestrebt, der von der Bestimmung des Trocken- Substanzanteils bis zur Zusammenstellung der Futterrationen alle benötigten Aktionen durchfuhrt. Mit einem solchen Prozess soll in erheblichem Umfang Arbeitsaufwand eingespart werden und es soll für die Bestimmung des Trockensubstanzanteils kein speziell geschultes Personal erforderlich sein. Durch eine optimale Fütterung auch großer Herden soll dabei erreicht werden, dass die Gesunderhaltung des Tierbestandes sichergestellt ist und dass eine Maximierung der Erträge bei gleichzeitiger Minimierung des Futtermitteleinsatzes und damit in Schonung der Ressourcen möglich ist.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Vorrichtung folgende Komponenten aufweist:
einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Futtermittels, Absaugmittel zum zumindest teilweisen Evakuieren des Aufnahmeraums,
Wiegemittel zum Messen der Masse des sich im Aufnahmeraum befindlichen Futtermittels und
Heizmittel zur Erwärmung des Futtermittels im Aufnahmeraum.
Bevorzugt sind weiterhin Steuerungs- und Überwachungsmittel zur Veranlassung einer Anzahl von Wiegevorgängen des Futtermittels im Aufnahmeraum und zum Protokollieren der ermittelten Massen zu vorgegebenen Zeitpunkten vorgesehen. Weiterhin werden zumeist Rechenmittel zur Berechnung des Quotienten aus der Masse des Futtermittels nach dessen Trocknung und der ursprünglich in den Aufhahmeraum eingebrachten Masse Futtermittel vorgesehen. Von Vorteil sind auch Ausgabemittel, die mit dem Steuerungs- und Überwachungsmittel bzw. mit dem Rechenmittel in Verbindung stehen, die den ermittelten Quotienten anzeigen.
Zwischen dem Steuerungs- und Überwachungsmittel bzw. dem Rechenmittel und dem Ausgabemittel können Datenfernübertragungsmittel angeordnet sein.
Damit können Nachfolgeeinrichtung direkt angesteuert werden, z. B.
Einrichtungen zur Ausfassung und Mischung bzw. Zusammenstellung von
Futtermittel.
Der Aufnahmeraum umfasst bevorzugt ein Aufhahmegefäß.
Die Absaugmittel können eine Pumpe umfassen, die fluidisch mit dem Inneren des Aufhahmeraums verbunden ist. Dabei kann vorgesehen werden, dass in einer Leitung zwischen dem Aufhahmeraum und der Umgebung, in der die Pumpe angeordnet ist, mindestens ein Filterelement angeordnet ist. Namentlich kann in der Leitung zwischen dem Aufhahmeraum und der Pumpe ein Zuluftfilter und in der Leitung zwischen Pumpe und der Umgebung ein Abluftfilter angeordnet sein. Die Pumpe oder die Leitung können mit mindestens einem Drucksensor fluidisch in Verbindung stehen, mit dem der Druck in einem Bereich der Pumpe oder in einem Abschnitt der Leitung gemessen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils im Futtermittel sieht folgende Schritte vor:
a) Veranlassung der Durchfuhrung eines Wiegevorgangs zum Bestimmen der Masse des sich im Aufhahmeraum befindlichen Futtermittels zu einem vorgegebenen Zeitpunkt;
b) Ermittlung der Differenz zwischen der zum Zeitpunkt gemessenen Masse und der Masse, die zu einem früheren Zeitpunkt ermittelt wurde;
c) Vergleichen der ermittelten Differenz mit einem in den Steuerungsund Überwachungsmitteln gespeicherten Differenz-Grenzwerts;
d') Wiederholen der Schritte a) bis c) im Falle dessen, dass die ermittelte Differenz größer ist als der gespeicherte Differenz-
Grenzwert; d") Abbrechen der Wiederholung der Schritte a) bis c) im Falle dessen, dass die ermittelte Differenz kleiner oder gleich dem gespeicherten Differenz-Grenzwert ist.
Eine Fortbildung sieht vor, dass nach der Durchführung des obigen Schritts d") eine Ermittlung des Quotienten aus der Masse des Futtermittels gemäß dem letzten Wiegevorgang und der ursprünglich in den Aufnahmeraum eingebrachten Masse Futtermittel erfolgt.
Nach der Berechnung des Quotienten erfolgt bevorzugt eine automatische Ausgabe desselben mittels der Anzeigemittel.
Vor der Durchführung des obigen Schritts a) kann der Druck im Aufnahmeraum abgesenkt werden, vorzugsweise auf einen Druck von etwa όOO mbar.
Das sich im Aufnahmeraum befindliche Futtermittel kann während der Durchführung der obigen Schritte a), b), c) und d') von den Heizmitteln beheizt werden.
Die vorgeschlagene Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des Trockensubstanzanteils in Futtermitteln vereinfacht und beschleunigt die Messung, schließt damit Fehlerquellen aus und ermöglicht durch elektronische Datenübermittlung auch, die Futterzusammenstellung zu automatisieren.
Das Gerät unterscheidet sich von den bisher bekannten Geräten dadurch, dass nur ein Gerät zur Messung notwendig ist, dass alle Arbeitsschritte automatisierbar sind und dass der Trocknungsgrad vom Gerät überwacht wird. Die Ergebnisse können zudem elektronisch übermittelt und weiter verwertet werden.
Die vorgeschlagene Vorrichtung unterscheidet sich auch wesentlich von elektronischen Feuchtigkeitsmessgeräten, indem es nämlich die Futtermittel trocknet und aus der Differenz zwischen Nass- und Trockengewicht den Anteil der Trockensubstanz berechnet. Das hat sich als wesentlich genauere Methode erwiesen als beispielsweise den Wassergehalt mittels eines Mikrowellensensors zu bestimmen.
Wesentlich ist weiterhin, dass der Trocknungsvorgang intern und vom Gerät selbst überwacht wird. Das spart Arbeitszeit und führt unabhängig von der Erfahrung des Bedieners zu korrekten und reproduzierbaren Ergebnissen. Eine weitere sehr bevorzugte Weiterbildung der Erfindung stellt die Möglichkeit der elektronischen Datenübermittlung der Messergebnisse dar, z. B. über ein Bus-System an einen zentralen Rechner. Dies erlaubt es, dass die gesamte Prozesskette der Futterzusammenstellung und -Verteilung rechnergesteuert automatisiert werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel und
Fig. 2 schematisch den Verlauf der Masse des zu trocknenden Futtermittels über der Zeit. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel 2 skizziert. Zentrales Element der Vorrichtung 1 ist ein Aufnahmeraum 3 (bzw. Aufnahme- oder Unterdruckbehälter), in den das Futtermittel 2 eingebracht wird, dessen Trockensubstanzanteil zu bestimmen ist. Der Aufnahmeraum 3 weist ein Aufhahmegefäß 11 für Futtermittel 2 auf. Der Aufnahmeraum 3 wird durch einen Deckel 12 gasdicht abgeschlossen, d. h. der Aufnahmeraum 3 wird hermetisch abgeschlossen. Der Aufnahmeraum 3 ist temperaturbeständig und aus nicht korrodierendem Material (z. B. einem geeigneten Kunststoff) gefertigt.
Der Aufnahmeraum 3 ist mit einer Leitung 14 verbunden, in der zunächst ein Zuluftfilter 15, dann eine Pumpe 13 und dann ein Abluftfilter 16 angeordnet ist, bevor die Leitung 14 in die Umgebung U mündet. Die Anordnung aus Leitung 14, Filter 15, 16 und Pumpe 13 stellen Absaugmittel 4 dar, mit denen im Inneren des Aufnahmeraums 3 ein Vakuum (Unterdruck) erzeugt werden kann, bevorzugt im Bereich von etwa 600 mbar oder auch darunter. Das Zuluftfilter 15 beugt einer Verstopfung des Leitungssystems vor. Das Ablauffilter 16 dient in erster Linie dafür, eine Geruchsbelastung beim Betrieb der Vorrichtung zu verhindern. Im Bereich der Pumpe 13 bzw. der Leitung 14 ist ein Drucksensor 17 angeordnet, mit dem überwacht werden kann, ob der Aufnahmeraum 3 korrekt verschlossen ist bzw. ob ein Filterwechsel ansteht.
Bei diesem geringen Druck im Aufnahmeraum 3 ist der Siedepunkt von Wasser herabgesetzt (bei einem Druck von beispielsweise 600 mbar auf ca. 75 0C). Eine solche Temperatur T, bei der verdampfendes Wasser dem Futtermittel 2 entzogen werden kann, bei der jedoch ein Verbrennen des Futtermittels 2 nicht erfolgen kann, wird durch Heizmittel 6 erzeugt, die um das Aufhahmegefäß 11 bzw. um eine (oder in einer) dieses tragende Platte 19 angeordnet sind. Die Heizmittel 6 sind bevorzugt elektrisch betrieben, und zwar besonders bevorzugt induktiv; möglich ist beispielsweise auch der Einsatz einer Mikrowellenheizung. Durch eine nicht dargestellte Sensorik kann die Temperatur T überwacht werden.
Weiteres wesentliches Element der Vorrichtung 1 sind Wiegemittel 5, mit denen das Gewicht des gesamten Aufhahmegefäßes 11 samt Futtermittel 2 gemessen werden kann. Da das Gewicht des Aufhahmegefäßes 11 konstant ist, können die Wiegemittel so eingestellt werden, dass sie die effektiv in das Aufnahmegefäß 11 eingebrachte Masse m des (zu Beginn noch nassen) Futtermittels 2 ermitteln. Als Wiegemittel kommen an sich bekannte Waagen zum Einsatz, die den von ihnen ermittelten Wert vorzugsweise elektronisch weitergeben können. Die Nullsetzung der Waage vor dem Eingeben des Futtermittels kann beispielsweise auch durch eine Reset-Funktion veranlasst werden.
Wie in Fig. 1 gesehen werden kann, wird insbesondere die gemessene Masse m des Futtermittels 2 im Aufnahmeraum 3 bzw. im Aufnahmegefaß 11 an ein Steuerungs- und Überwachungsmittel 7 weitergeleitet. Die Steuerungs- und Überwachungsmittel 7 erhalten auch von einer Uhr 18 (die natürlich auch integraler Bestandteil der Mittel 7 sein kann) ein Zeitsignal t. Wie schon oben erwähnt, können von den Mitteln 7 auch die Temperatur T der Heizmittel 6 und der Druck p überwacht werden.
Die Steuerungs- und Überwachungsmittel 7 stehen dann weiterhin mit Rechenmitteln 8 in Verbindung, in denen eine Auswertung der ermittelten Werte erfolgen kann. Die Rechenmittel 8 leiten dann einen berechneten Quotienten Q an Ausgabemittel 9 weiter, was gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung drahtlos erfolgen kann, also mit Datenfernübertragungsmitteln 10, die in Fig. 1 nur angedeutet sind.
Bei dem Quotienten Q handelt es sich um den Trockensubstanzanteil im Futtermittel 2, der sich bestimmt zu
Q = mτ / m0
wobei mτ die Masse des Futtermittels 2 nach der Trocknung ist und m0 die Masse des (feuchten) Futtermittels 2 beim Einbringen in den Aufnahmeraum 3.
Um in einfacher Weise und genau den Quotienten Q zu ermitteln, wird vorgegangen, wie es sich aus Fig. 2 schematisch anhand des Verlaufs der sich im Aufnahmeraum 3 befindlichen Masse m an Futtermittel über der Zeit t ergibt. Da im Aufnahmeraum 3 ein (Teil-)Vakuum herrscht und zudem das Innere des Aufnahmeraums 3 mit den Heizmitteln 6 beheizt wird, verdampft Wasser im Futtermittel, wodurch dieses trocknet. Demgemäß nimmt über der Zeit t die verbleibende Masse m des immer trockener werdenden Futtermittels 2 immer weiter ab, bis es vollständig getrocknet ist, d. h. bis asymptotisch der Wert mτ des vollständig getrockneten Futtermittels 2 erreicht wird.
Dabei wird in vorgegebenen Zeitintervallen Δt von den Steuerungs- und Überwachungsmitteln 7 ein Wiegen veranlasst, so dass zu einem Zeitpunkt tj eine korrespondierende aktuelle Masse m; im Aufnahmeraum 3 ermittelt wird. Dieser ermittelte Massenwert m, wird mit demjenigen aus der vorhergehenden Messung m^ verglichen, d. h. der letzte Wert IHj-1 wird vom aktuell gemessenen Wert m; abgezogen; es ergibt sich die Differenzmasse Δm. In den Steuerungs- und Überwachungsmitteln 7 ist ein vorgegebener Grenzwert für diesen Differenzwert ΔmGrenz gespeichert. Die aktuell ermittelte Differenz Δm wird mit diesem Grenzwert ΔmGrenz verglichen. Ist die aktuell ermittelte Differenz noch größer als der Grenzwert, zeigt dies an, dass noch relativ viel Feuchtigkeit im Futtermittel 2 ist, weshalb der Trocknungsvorgang fortgesetzt werden muss. Je weiter sich der Massenwert der Asymptote mτ annähert, desto geringer wird bei konstantem Zeitintervall Δt der Differenzbetrag. Fällt er unter den Grenzwert ΔmGrenz, so signalisiert dies, dass eine hinreichende Trocknung erfolgt ist; der Trocknungsvorgang kann abgebrochen werden und der zuletzt gemessene Wert der Masse m der Berechnung des Quotienten Q zugrunde gelegt werden. Es verbleibt nur noch - abhängig vom gewählten Grenzwert ΔmGrenz - ein geringfügiger Fehler, verglichen mit der Masse des vollständig getrockneten Futtermittels 2.
Beispiele für die obigen Werte sind Zeitintervalle Δt zwischen 5 sec und 2 min, vorzugsweise im Bereich von ca. 30 sec. Der Grenzwert ΔmGrenZ wird beispielsweise auf das Einsatzgewicht des Futtermittels in den Aufnahmeraum bezogen und liegt z. B. im einstelligen Promillebereich des Füllgewichts.
Mithin erfolgt durch die Steuerung der Vorrichtung eine ständige Überwachung des Probengewichts im Aufnahmeraum 3, ferner (optional) eine Vakuumkontrolle und Temperaturkontrolle. Es erfolgt mit der beschriebenen Vorgehensweise eine automatische Erkennung des Trockengewichts ohne Einsatz eines Feuchtesensors.
Wesentlich ist auch, dass von den Mitteln 7 und 8 eine automatische Berechnung des Trockensubstanzanteils erfolgt. Es sind keine externen Maßnahmen mehr vom Personal zu ergreifen, um den Trockensubstanzanteil zu erhalten; dieser wird vielmehr als fertiges Produkt von der Vorrichtung 1 ausgegeben.
Hierzu dienen die Ausgabemittel 9, die über eine Datenfernübertragung 10 mit den Mitteln 7, 8 kommunizieren können. Die Anzeige kann optische und/oder akustische Signale aussenden, sobald das Ergebnis der Messung vorliegt. Der Trockensubstanzanteil wird numerisch angezeigt.
Die Datenfernübertragung hat den Vorteil, dass direkt ein Datenverarbei- tungssystem den Trockensubstanzanteil erhalten kann, das automatisch die Futterration aufgrund der vorgegebenen Daten zusammenstellt.
Durch die Teilevakuierung des Aufhahmeraums 3 ist eine geringe Trockentemperatur sichergestellt; eine Degeneration des organischen Trockengutes ist ausgeschlossen.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass kein Luftstrom für das Trocknen erforderlich ist, was ein fortlaufendes Wägen ermöglicht.
Die Vorrichtung hat im Betrieb keine Geruchsbelästigung zur Folge, namentlich wenn ein Abluftfilter eingesetzt wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass keine erneute Feuchtigkeitsaufnahme nach Beendigung der Trocknung erfolgt, da nämlich das getrocknete Futter dazu tendiert, Feuchtigkeit bei offenem Gefäß schnell wieder anzuziehen.
Durch die kontinuierliche Wägung des Futtermittels kann das Ende des Trocknungsvorgangs durch die asymptotische Annäherung an einen Grenzwert gut erkannt werden, wozu kein Feuchte-Sensor nötig ist. Es ist also insgesamt nur ein einziges Gerät erforderlich, um die Messung des Trockensubstanzanteils vorzunehmen und das Ergebnis auszuweisen.
Alle hierfür nötigen Arbeitsschritte sind automatisierbar. Der Trocknungsgrad wird von der Vorrichtung autark überwacht. Die Ergebnisse der Messung können auch elektronisch übermittelt werden. Die Trocknung des Futtermittels erfolgt genauso schonend wie effizient.
Bezugszeichenliste:
1 Vorrichtung zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils
2 Futtermittel
3 Aufnahmeraum (Unterdruckbehälter)
4 Absaugmittel
5 Wiegemittel 6 Heizmittel
7 Steuerungs- und Überwachungsmittel
8 Rechenmittel
9 Ausgabemittel
10 Datenfernübertragungsmittel 1 1 Aufnahmegefaß
12 Deckel
13 Pumpe
14 Leitung
15 Filterelement (Zuluftfllter) 16 Filterelement (Abluftfilter)
17 Drucksensor
18 Uhr
19 Platte
m Masse des Futtermittels m0 ursprünglich in den Aufnahmeraum eingebrachte Masse mj Masse des Futtermittels nach der i-ten Wägung Δm Massendifferenz mτ Masse des Futtermittels nach der Trocknung
(Masse der Trockensubstanz) ΔiriGrenz Differenz-Grenzwert der Masse
t Zeit ti, tj., Zeitpunkte
Δt Zeitinterval
Q Quotienten (mτ/m0)
P Druck
T Temperatur
U Umgebung

Claims

FUC-OOl PCT 16. Juli 2009Patentansprüche;
1. Vorrichtung (1) zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel (2), die aufweist:
einen Aufnahmeraum (3) zur Aufnahme des Futtermittels (2),
Absaugmittel (4) zum zumindest teilweisen Evakuieren des Aufnahmeraums (3),
Wiegemittel (5) zum Messen der Masse (m) des sich im Aufnahmeraum (3) befindlichen Futtermittels (2) und
Heizmittel (6) zur Erwärmung des Futtermittels (2) im Aufnahmeraum
(3).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuerungs- und Überwachungsmittel (7) zur Veranlassung einer Anzahl von Wiegevorgängen des Futtermittels (2) im Aufnahmeraum (3) und zum Protokollieren der ermittelten Massen (m) zu vorgegebenen Zeitpunkten (t).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Rechenmittel (8) zur Berechnung des Quotienten (Q) aus der Masse (mτ) des Futtermittels
(2) nach dessen Trocknung und der ursprünglich in den Aufnahmeraum
(3) eingebrachten Masse (m0) Futtermittel (2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgabemittel (9) mit dem Steuerungs- und Überwachungsmittel (7) bzw. mit dem Rechenmittel (8) in Verbindung stehen, die den ermittelten Quotienten (Q) anzeigen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steuerungs- und Überwachungsmittel (7) bzw. dem Rechenmittel (8) und dem Ausgabemittel (9) Datenfernübertragungsmittel (10) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufhahmeraum (3) ein Aufhahmegefaß (11) für das Futtermittel (2) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugmittel (4) eine Pumpe (13) umfassen, die fluidisch mit dem Inneren des Aufhahmeraums (3) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Leitung (14) zwischen dem Aufnahmeraum (3) und der Umgebung (U), in der die Pumpe (13) angeordnet ist, mindestens ein Filterelement (15,
16) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (14) zwischen dem Aufnahmeraum (3) und der Pumpe (13) ein Zuluftfilter (15) und in der Leitung (14) zwischen Pumpe (13) und der Umgebung (U) ein Abluftfϊlter (16) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) oder die Leitung (14) mit mindestens einem
Drucksensor (17) fluidisch in Verbindung steht, mit dem der Druck (p) in einem Bereich der Pumpe (13) oder in einem Abschnitt der Leitung
(14) gemessen werden kann.
11. Verfahren zur Bestimmung des Trockensubstanzanteils in einem Futtermittel (2), bei dem eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
es die folgenden Schritte aufweist:
a) Veranlassung der Durchführung eines Wiegevorgangs zum Bestimmen der Masse (mj) des sich im Aufhahmeraum (3) befindlichen Futtermittels (2) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (t;);
b) Ermittlung der Differenz (Δm) zwischen der zum Zeitpunkt (tj) gemessenen Masse (mj) und der Masse (m;.i), die zu einem früheren Zeitpunkt (^-1) ermittelt wurde;
c) Vergleichen der ermittelten Differenz (Δm) mit einem in den Steuerungs- und Überwachungsmitteln (7) gespeicherten Differenz-Grenzwerts (ΔmGrenz);
d') Wiederholen der Schritte a) bis c) im Falle dessen, dass die ermittelte Differenz (Δm) größer ist als der gespeicherte Differenz- Grenzwert (ΔmGrenz);
d") Abbrechen der Wiederholung der Schritte a) bis c) im Falle dessen, dass die ermittelte Differenz (Δm) kleiner oder gleich dem gespeicherten Differenz-Grenzwert (Δmorenz) ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der
Durchfuhrung des Schritts d") gemäß Anspruch 11 eine Ermittlung des Quotienten (Q) aus der Masse (mτ) des Futtermittels (2) gemäß dem letzten Wiegevorgang und der ursprünglich in den Aufhahmeraum (3) eingebrachten Masse (m0) Futtermittel (2) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Berechnung des Quotienten (Q) eine automatische Ausgabe desselben mittels der Anzeigemittel (9) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchfuhrung des Schritts a) gemäß Anspruch 1 1 der Druck (p) im Aufnahmeraum (3) abgesenkt wird, vorzugsweise auf einen Druck von weniger oder gleich 800 mbar.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das sich im Aufnahmeraum (3) befindliche Futtermittel (2) während der Durchführung der Schritte a), b), c) und d') von den Heizmitteln (6) beheizt wird.
PCT/EP2009/005234 2008-08-01 2009-07-18 Vorrichtung zur bestimmung des trockensubstanzanteils in einem futtermittel sowie verfahren zu deren betrieb WO2010012391A1 (de)

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