DE2546494B2 - Verfahren zur Langzeitkonservierung von Getreide - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Langzeitkonservierung von Getreide auf Flachlägern großer Schütthöhe mittels von unten in die Schüttung eingeblasener Kaltluft.

Bei relativ kleinen Flachlägern ist es bekannt, gekühlte Außenluft von unten her in die Schüttung einzublasen. 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 entsprechenden apparativen Aufwand.

Zur Lagerung großer Getreidemengen über längere Zeiträume werden auch Silos verwendet, bei denen im Umluftverfahren in unterschiedlichen Höhenlagen konditionierte Luft zugeführt und oberhalb der Silos wieder abgesaugt und für ein erneutes Einblasen konditioniert 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 Gehalt an schädlichen Lagerungsprodukten, wie z. B. 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 Getreide in der Größenordnung von 10000 Tonnen pro Lager mit einer Einlagerungsfeuchte unter 16% einzulagern und über einen längeren Zeitraum, der sich auf eine Zeitdauer 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 sine!, eingespart werden können.

Da das Getreide normalerweise ermtefrisch auf das Lager geschüttet wird, ist zunächst ein an sich bekannter Trocknungsvorgang 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.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt ein Flachlager mit einer Schütthöhe von mehr als vier Metern mit am Boden des Lagers angeordneten Lüf turigskanälen und den zur Konditionierung erforderlichen Einrichtungen. Die Erfindung sieht dabei vor, daß einzelne oder mehrere Lüftungskanäle registerartig a.ngeordnet und absperrbar sind, in denen steuerbare Heteregister sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsmeßgeräte angeordnet sind. Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, die in einzelnen Bereichen eines solchen Lagers oft unterschiedlichen Lagerbedingungen einzustellen und aufrechtzuerhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch den zeitlichen Verlauf einer Getreidekonservierung hinsichtlich der relativen Feuchte und der Temperatur,

Fig. 2 Wetterdiagramme einer Woche für Temperatur und relative Feuchte,

Fig. 3 eine Schemadarstellung einer Belüftungsanlage nach der Erfindung, und

Fig. 4 einen schematischen Aufbau einer Steuervorrichtung 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)

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 Getreide aufschüttung 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 Getreide wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise auf eine Zielzweck-Temperatur von 8 bis 10°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 10° C entspricht auch dem langjährigen Temperaturmittelwert in unseren Breiten, so daß 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 aufwärmenden 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 - für ein Flachlager angenommen

werden, welches von unten her belüftet wird. 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, der abhängig ist vom Zustand und dem Volumen der Arbeitsluft. Die Temperatur der eingeblasenen Luft wird progressiv abgesenkt, wobei ein Endziel von 8-10° 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 frischgeernteten Getreides erforderlich ist. Danach ist für die weitere Konservierung des eingelagerten Getreides nur noch ein geringer 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 des Stromnetzes während der Hauptabnahmezeiten vermieden wird.

Geht man nach der obigen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens davon aus, daß man Außenluft mit Temperaturen, die einen Abkühlungseffekt zum Getreide ermöglichen und einer relativen Feuchte von bis zu 85% verwenden kann, die mit elektrischer Aufwärmung noch getrocknet werden kann, so gibt es im Verlauf des Wettergeschehens genügend Zeiträume, zu denen man diese Bedingungen als natürliche Bedingungen der Außenluft 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. Indem unteren Diagramm dor Fig. 2 ist oberhalb der durchgezogenen Grenzlinie von 85% relativer Luftfeuchte derjenige Bereich, welcher bedingt für eine Belüftung in Frage 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 Bereiche der beiden Diagramme, so ist ersichtlich, daß es Zeiträume gibt, in denen sowohl die erforderliche günstigste Temperatur 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 Luftfeuchtigkeitvorliegt 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. ausgeschaltet werden, sobald auch die ebenfalls zu messende 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 14 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 vo" einer Steuervorrichtung 20 her.

Hinter dem Zuluftgebläse 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 Steuervorrichtung 20 verbunden. Die Meßwerte könner dort angezeigt werden bzw. dienen als Regelgrößer (Ist-Werte).

Die Zuluftkanäle 14 und 15 besitzen wie in Fig. 3 schematisch angedeutet in ihrer 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 von 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 dargestellten Beispiel mit einer Anzeige- und Einstell-Skala 31 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 dei Bodenschicht, gemessen wird.

Die Meßgeräte 25 und 26 zur Ermittlung der Temperatur und der Feuchtigkeit der Außenluft sind mil einem Schaltkreis zur Grenzwertermittlung verbunden, der in der Steuervorrichtung 20 angeordnet ist Diesem Schaltkreis werden von den genannten Meßgeräten die Istwerte zugeführt. Die mittels des Tempcraturrneßgerätes 24 irn 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 zeitlicher: 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 einer Temperaturbereich von 10 bis 14° Celsius eingestelll sind. Dies bedeutet, daß das Zuluftgebläse 18 übei das Steuergerät 30 eingeschaltet wird, wenn das Temperaturmeßgerät 25 eine Temperatur der Außenlufl zwischen 10 und 14° Celsius meldet. Zu diesem Zweck ist das Temperaturmeßgerät 25 an einen Schaltkreis zur Grenzwertermittlung angeschlossen, der von der Temperatur der Außenluft, dem Null-Wert des Schaltkreises 33 und den mittels der Zunger 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 Getreidetemperatui inzwischen einen anderen Wert angenommen hat.

Der Regelkreis 32 stellt die in die Belüftungskanäle

13 eingeblasene Luft auf einen ebenfalls vorwählbaren Wert ein. Sobald die Zuluft in dem Einblaskanal 16 einen eingestellten Wert überschreitet, wird von diesem Schaltkreis her das Heizregister 21 stufenweise zugeschaltet.

In Fig. 4 ist außerdem die Möglichkeit der zusätzlichen Temperaturmessung von Rand- oder Deckschichten des gelagerten Getreides mittels eines Temperaturmeßgerätes 37 angedeutet.

Von dem Steuergerät 30 her werden auch die Abluftventilatoren 23 angesteuert, und zwar mit einer zeitlichen Verzögerung gegenüber den Zuluftgebläsen 18.

Die vorstehenden Erläuterungen beziehen sich auf die Anwendung auf Weizen. Hierbei ist von einer Jahres-Durchschnittstemperatur 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. Feuchtigkeitiwerte erforderlich.

Hierzu 4 Blaii Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

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 zugeführt 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 Arbeitsiuft beim Konservieren des Getreide: die Zuführung der Arbeitsluft mit progressiv abnehmender Temperatur erfolgt, wobei diese gegebenenfalls durch 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 Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder mehrere Luftführungskanäle (13 und 16) registerartig angeordnet und absperrbar sind, in denen steuerbare Heizregister (21) sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsmeßgeräte (22, 24) angeordnet sind.