DE2922146A1

DE2922146A1 - Verfahren und anlage zur verlustfreien lagerung von koernerfruechten und samen, sowie anwendung des verfahrens

Info

Publication number: DE2922146A1
Application number: DE19792922146
Authority: DE
Inventors: Rene Kurz
Original assignee: Intercell Austria AG
Current assignee: Valneva Austria GmbH
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1980-07-24

Description

Verfahren und Anlage zur verlustfreien Lagerung von Körner-
früchten und Samen, sowie Anwendung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verlustfreien Lagerung von Körnerfrüchten und Samen, insbesondere Getreide, Hülsenfrüchten, und im wesentlichen aus Samen bestehenden Futter- und Nahrungsmittel und dergleichen, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens und eine Anwendung des Verfahrens.
Lagergut der vorgenannten Art umfasst Körnerfrüchte, insbesondere Getreide, aber auch Mais, Hülsenfrüchte, wie z.B.
Erdnüsse, Sojabohnen und im wesentlichen aus Samen bestehende Futtermittel, wie Leinsamen und dergleichen, oder allgemein gefasst, oxidationsgefährdete Nahrungsmittel.
Bekanntlich ist derartiges Lagergut nach der Ernte während der Lagerung Verlusten, die unter Umständen erheblich sein können, ausgesetzt.
Diese entstehen nicht nur durch den natürlichen Ablauf der biochemischen Prozesse nach der Ernte, sondern vor allem auch durch tierische Schädlinge, wie z.B. Insekten, Milben sowie pflanzliche Mikroorganismen, z.B. Schimmelpilze und dergleichen, die vor allem eine Bildung von toxischen Stoffen bewirken können, z.B. Aflatoxine bei Schimmelpilz.
Bisher war es bei der Vernichtung von tierischen Schädlingen üblich, Giftstoffe zu verwenden, wie Vergasen mit Giftgasen oder Bestäuben mit chemischen Giftstoffen, welche ihrerseits aber auch für den Verbraucher, nämlich Menschen und Tiere toxisch sind. Somit ist der Einsatz derartiger Giftgase bzw.
Giftstoffe, auch bei grösster Sorgfalt beim Behandeln des Lagergutes, eine Belastung der Umwelt und der Verbraucher.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Anlage zu dessen Durchführung zu schaffen, mit denen ohne Giftgase oder Giftstoffe eine verlustfreie Lagerung von Nahrungs- bzw. Futtermitteln erreicht werden kann.
Dieses Ziel soll derart erreicht werden, dass diese Aufgabe verfahrensmässig auf wirtschaftliche Weise mit einer Anlage mit technisch einfachen Apparaten gelöst werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung angegeben.
Unter verlustfreier Lagerung soll hierbei eine Lagerung verstanden werden, welche einen einwandfreien Schutz der gelagerten Vorräte ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 ein Flicssschema. für eine Anlage mit einer Einrichtung zur Veränderung des Sauerstoff-Kohlendioxid-Gehaltes der Atmosphäre in einem Lagerraum mit einem geschlossenen Gaskreislauf, Fig. 2 ein Fliessschema für eine Anlage mit einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung rür ein Spülgassystem, Fig. 3 ein Fliessschema für eine Anlage mit einer dritten Ausführungsform der Einrichtung zur Veränderung des Sauerstoff-Kohlendioxid-Gehaltes der Lagerluftatmosphäre mit einem geschlossenen Gaskreislauf, Fig. 4 eine ähnliche Anlage wie Fig. 3, jedoch mit einem Spülgassystem und mit mehreren in Serie angeordneten Lagerräumen.
Gemäss Fig. 1 ist ein zur Aufnahme von Lagergut dienender, nach aussen weitgehend abgedichteter Lagerraum 1 über ein Leitungssystem mit einer Einrichtung 2 zur Absenkung des Sauerstoff-Gehaltes und Einregulierung des gewünschten Kohlendioxidgehaltes verbunden, wie im folgenden noch erläutert wird.
Um den Sauerstoffgehalt der Lagerraumluft von normal 21 % auf den gewünschten tiefen Wert von z.B. 0,2 e - 2% zu senken und gleichzeitig den Kohlendioxidgehalt von normal 0,03 % - 0,5 eO auf z.B. 10 °Ó - 15 °Ó innerhalb einer möglichst kurzen Zeit zu erhöhen, um das gelagerte Vorratsgut möglichst gut zu schützen, wird von dem Lagerraum 1, z.B. ein Silo, Lagerluft mittels eines Gebläses 3 in die Einrichtung 2 gefördert. Durch eine Leitung 4 wird ein Kohlenwasserstoffgas, z.B. Propan in die Einrichtung 2 eingeleitet. Die Menge dieses Brenngases wird in einer Regeleinrichtung 5 auf die entnommene Lagerluftmenge eingestellt. In einer Mischkammer 6 wird die Lagerluft mit dem Brenngas gemischt, sodann in einem Wärmeaustauscher 7 auf beispielsweise ca. 3600 C erwärmt und in einen Reaktionsraum 8 eingeleitet. hierin wird der Sauerstoff des Gemisches unter Mitwirkung eines Katalysators,z.B.
granuliertes Palladium flammlos bei einer Temperatur von ca.
6000 C verbrannt.
Die Verbrennung verläuft mit Propangas nach folgendem Reaktionsvorgang:

C3 H8 + 5 0 > 3 Co + 4 H 0

8 2 2 2

Das im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf bestehende Verbrennungsgas wird sodann in dem Gegenstromwärmeaustauscher 7 auf ca. 2200 C gekühlt und sodann in einen Sprühkühler 9, an welchen Leitungen 9a und 9b für die Zu- und Ableitung eines Kühlmediums, z.B. Wasser auf etwa 230 C abgekühlt. Hierbei wird der in dem Verbrennungsgas enthaltene Wasserdampf kondensiert und durch eine Leitung 10 aus der Anlage weggeführt. Im Sprühkühler 9 wird auch eine Teilmenge des Kohlendioxidgases, welches bei der Verbrennung entstanden ist, mit dem Kondenswasser weggeführt. Zur genaueren Einstellung des Kohlendioxidgehaltes kann ein CO2-Adsorptionssystem oder ein Trennungssystem (nicht dargestellt) vorgesehen werden.
Das in den Lagerraum 1 zurückströmende Verbrennungsgas weist eine hinsichtlich Sauerstoff-, Kohlendioxid- und Stickstoffgehalt für die verlustfreie Lagerung des im Lagerraum befindlichen Gutes erforderliche Zusammensetzung auf.
Nach der Art des Lagergutes richtet sich die Betriebszeit der Einrichtung 2. Beispielsweise kann es erforderlich sein, während einiger Wochen die Einrichtung 2 in Betrieb zu halten, um sicher zu sein, dass alle tierischen Schädlinge und pflanzliche Mikroorganismen vernichtet sind. Ausserdem kann es empfehlenswert sein, auch dann noch bei längerer Lagerzeit die Einrichtung 2 von Zeit zu Zeit in Betrieb zu setzen, z.B. dann wenn durch Undichtheiten des Lagerraumes Luft aus der Umgebung eindringen kann und somit die biochemischen Prozesse im Lagergut, beispielsweise Gärungs- oder Fäulnisprozesse in Gang gesetzt werden.
Die Anlage gemäss Fig. 2 umfasst einen Lagerraum 20, der mit einer Einrichtung 21 zur Absenkung des Sauerstoffgehaltes und heraufsetzung des Kohlendioxidgehaltes der Lagerraumluft über ein Leitungssystem verbunden ist. Hierbei ist die Einrichtung 21 als eine sogenannte Generatoranlage ausgebildet, die ein Spülgassystem für den Lagerraum bildet, im Gegensatz zu einem geschlossenen Kreislauf gemäss Fig. 1.
Zur Aufbereitung der Lageratmosphäre, d.h. zur Erzeugung einer künstlichen, kontrollierten Atmospähre, wird durch eine Leitung 22 Frischluft, deren Menge in einer Regeleinrichtung 23 eingestellt wird, in die Einrichtung 21 gefördert. Eine auf diese Frischluitmenge abgestimmte Brenngasmenge, wird durch eine Leitung 24 ebenfalls in die Einrichtung 21 eingeleitet, wobei die Abstimmung der Brenngasmenge in einer Regeleinrichtung 25 erfolgt. Als Brenngas wird ein Kohlenwasserstoff, z.B. Methan oder Propan verwendet. Das Brenngas wird mit der Frischluft in einer Kammer 26 gemischt und in einer Brennkammer 27 unter Anwesenheit eines Katalysators flammlos verbrannt. Bei Verwendung von Propan als Brenngas erfolgt die Verbrennung ebenfalls wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nach dem folgenden Reaktionsvorgang:

3 H5 + 5 2 zur 3 CO2 + all20

Hierbei wird der Sauerstoff der Frischluft restlos verbrannt.
Das im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf bestehende Verbrennungsgas wird in Kühlern 28 und 29 mittels eines Kühlmittels, z.B. Wasser auf die Temperatur des Lagerraumes, z.B. Umgebungstemperatur, gekühlt. Als Kühlmittel wird zweckmässig wie bei Fig. 1 Wasser verwendet, welches durch eine Leitung 30 in die Einrichtung 21 eingeleitet wird und zur Kühlung der Brennkammer 27 und der Kühler 28 und 29 dient und durch eine Leitung 31 aus der Anlage weggeführt wird. Aus dem Kühler 29 wird der aus dem Verbrennungsgas auskondensierte Wasserdampf durch eine Leitung 32 aus der Anlage weggeführt. Hierbei wird analog zu Fig. 1 ebenfalls mit dem Kondenswasser eine gewisse Menge an Kohlendioxid, welches bei der Verbrennung entstanden ist, abgeschieden.
Mittels eines Gebläses 33 wird das Verbrennungsgas in den Lagerraum 20 gefördert und verdrängt durch eine an diesen angeschlossene Leitung 34 eine entsprechende Menge sauerstoffreicher und kohlendioxidarmer Lagerluft ins Freie. Durch diese Spülung wird der hohe Sauerstoffgehalt in der Lagerraumatmospähre abgesenkt. Die Dauer des Betriebs der Einrichtung 21 richtet sich einerseits nach der gewünschten Zusammensetzung der Lagerraumatmospähre und anderseits nach der Dichtheit des Lagerraums gegen eindringende Aussenluft. Auch hier könnte ein Ueberschuss an Kohlendioxid und Stickstoff erzeugt und diese Gase gelagert werden, um sofort Nachschub für Gasverluste bereit zu haben.
In Fig. 3 ist ein Fliessschema dargestellt, in welchem ein Silo 40 mit einer Einrichtung 41 durch ein Leitungssystem verbunden ist, wobei die in der Einrichtung 41 an Sauerstoff verarmte Luft in einem geschlossenen Kreislauf den Silo 40 durchströmt, derart, dass im Silo eine Lageratmosphäre mit der gewünschten Zusammensetzung an Stickstoff, Kohlendioxid-und Sauerstoffgas erzeugt wird.
Die Einrichtung 41 weist zwei Adsorberbehälter 42, 43 mit je einer Ausgangsleitung und einer Eingangsleitung auf. Die beiden Eingangsleitungen sind über ein Einwegventil 44, ein zweites Einlassventil 45 und ein erstes Einlassventil 46 in Reihe zusammengeschlossen.
An dem gemeinsamen Punkt zwischen den beiden Einlassventilen 46 und 45 ist der Ausgang einer Pumpe 47, ein Auspuffventil 48 und ein Auslassventil 49 angeschlossen. Anderseits sind die Ausgangsleitungen der Adsorberbehälter 42 und 43 mit je einem Auslassventil 50 und 51 verbunden, deren Ausgangsseiten zusammen auf den Eingang der Pumpe 47 und mit einem Zufuhrventil 52 zusammengeschlossen sind.
Die Leitung vom Auslassventil 49 ist über einen Wasserabscheider 53 an den Eingang des Silos 40 gelegt, und dessen Ausgang ist über eine Leitung 54 mit einer Kombination 55 eines Ueberdruck- und Unterdruckventils auf ein Schmutz filter 56 und weiter an den Eingangsanschluss der Sauerstoffverarmungseinrichtung 41 zu einem Rückführventil 57 und zur Eingangsleitung des zweiten Adsorberbehälters 43 geleitet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: Aus der Umgebung wird mittels der Pumpe 47 durch das offene Zufuhrventil 52 und das ebenfalls offene erste Einlassventil 46 Frischluft in den ersten Adsorberbehälter 42 gepumpt, bis der Adsorptionsdruck von etwa 4 bar erreicht ist. Darauf werden diese Ventile 52, 46 geschlossen, und das erste Ausgangsventil 50 und das Auspuffventil 48 geöffnet, und über diesen Weg das sauerstoffreiche Gas bis zum Druckausgleich abgeblasen. Danach wird das Auspuffventil 48 geschlossen und dafür das zweite Einlassventil 45 geöffnet. Mittels der Pumpe 47 wird das sauerstoffarme Gasgemisch aus dem ersten Adsorberraum 42 abgesaugt und über das Einwegventil 44 in den zweiten Adsorberraum 43 gepumpt.
Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird im zweiten Adsorberraum 43 ein Adsorptionsüberdruck erzeugt und über das zweite Ausgangsventil 51 und das Auspuffventil 48 kann wieder das sauerstoffreiche Gas abgeblasen werden und darauf das sauerstoffarme Gas über das Auslassventil 49 zum Silo 40 geleitet werden, wo damit ein Ueberdruck erzeugt wird, der aber innerhalb des Druckbereiches der Ventilkombination 55 durch das Zufuhrventil 57 direkt in den zweiten AdsorberrawnL 43 abgeleitet wird, worauf der obige zweite Schritt anschliesst und der ganze Vorgang solange wiederholt wird, bis die gewünschte Gaszusammensetzung erhalten wurde.
Durch Wahl eines geeigneten Mikrofilters in den Adsorptionsbehältern, wie Kohle, Aktivkohle oder Zeolithen, kann gezielt Stickstoff und Kohlenmonoxyd mit einem bestimmten Ueberdruck adsorbiert werden und dann mittels Unterdruck desorbiert werden. Weiter sind auch Verfahren, die mit Gasdiffusion arbeiten, bekannt; in diesem Fall könnte auch wieder das dargestellte Grundprinzip verwendet werden und die Adsorptionsbehälter 42 und 43 mit Trennwänden und einer Gasdurchlaufanordnung versehen sein.
Im Betrieb ist vorgesehen, dass die Anordnung solange betrieben wird, bis der gewünschte niedrige Sauerstoffgehalt von beispielsweise 0,5 % bis 2 % und entsprechend der Kohlendioxydanteil von beispielsweise 10 t bis 15 t in der Siloatmosphäre erzielt ist. Diese Werte, inbesondere der Sauerstoffgehalt, muss dann im Silo überwacht werden, und sobald ein oberer Grenzwert erreicht ist, die Anlage wieder in Betrieb genommen werden.
Die schematisch dargestellte Anlage gemäss Fig. 4 zeigt wiederum eine Einrichtung 41 zur Absenkung des Sauerstoffgehaltes und zur Anreicherung des Kohlendioxydgehaltes, der am Eingang Frischluft aus dem Filter 60 zugeführt und die am Ausgang eine sauerstoffarme, kohlendioxydreiche Stickstoffatmosphäre abgibt, die über die Leitung 61a, einen Wasserabscheider 62, eine Leitung 63a einem Silo 64a zugeführt wird. Im Gegensatz zum Beispiel gemäss Fig. 3 wird die Abluft aus dem Silo 64a über eine weitere Leitungsanordnung 65a, 61b, 63b einem weiteren Silo 64b, der der letzte einer ganzen Siloanlage sein kann, zugeführt. An der Auspuffleitung 65b dieses letzten Silos 64b wird die überschüssige Gasatmospähre, die einen ueberdruck im System erzeugt, mit dem Ueberdruckventil 66 in die Umgebung abgeblasen.
hier wird die Sauerstoffreduktions- Kohlendioxydanreicherungsanlage 1 solange in Betrieb gehalten, bis am Ueberdruckventil 66 die erforderliche Zusammensetzung gemessen werden kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäss erzeugten kontrollierten Atmosphäre im Lagerraum, kann insbesondere eine rasche Abtötung der tierischen Schädlinge im Lagergut bewirkt, sowie pflanzliche Mikroorganismen, wie z.B. Schimmelpilz vernichtet bzw. wenigstens deren Wachstum verhindert werden, d.h. das Lagergut wird desinfiziert.
Ausserdem bewirkt die in der vorgeschlagenen Weise aus der Normalluftzusammensetzung geänderte Lagerluftatmosphäre eine starke Abbremsung der im Lagergut ablaufenden biochemischen Prozesse, die als Stoffwechsel in Erscheinung treten. Die Folge davon ist ein verringerter Abbau der Nährstoffe, vor allem der Verbrauch von Kohlehydraten und Fetten durch die Atmung, die Verhinderung anderer unerwünschter Oxidationsvorgänge, was von besonderer Wichtigkeit bei fetthaltigen Substanzen ist, sowie die Verminderung des Abbaus etlicher anderer Bestandteile des Lagergutes, wie z.B. Säureabbau, Abbau von Vitaminen und Pektinen.
Weiterhin findet eine starke Eindämmung der Wasserverluste des Lagergutes aufgrund der verringerten Atmungstätigkeit und damit eine verminderte Abgabe von Aromastoffen statt.
Schliesslich werden aber auch Cärungsprozesse weitgehend verhindert.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur verlustfreien Lagerung von Körnerfrüchten und Samen, insbesondere Getreide, Hülsenfrüchte, und im wesentlichen aus Samen bestehende Futter- und Nahrungsmitteln und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem nach aussen weitgehend gasdicht abgeschlossenen Lagerraum eine kontrollierte, bezüglich ihrer Zusammensetzung von der Normalluftzusammensetzung abweichende Atmospähre erzeugt wird, wobei der Kohlendioxidgehalt der Lagerluft erhöht und der Sauerstoffgehalt künstlich reduziert wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidgehalt der Lagerluft auf vorzugsweise 1 t - 30 0 erhöht und der Sauerstoffgehalt auf vorzugsweise 0,2 % - 2 t reduziert wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidgehalt der Lagerluft künstlich erhöht wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidgehalt der Lagerluft durch natürliche Atmung des Lagergutes erhöht wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geschlossenen Kreislauf aus dem Lagerraum Luft angesaugtund ihr eine auf deren Menge abgestimmte, aus einem Kohlenwasserstoff bestehende Brenngasmenge zugemischt wird, dass dieses Gemisch unter Mitwirkung eines Katalysators flammlos verbrannt wird, um ein Teil des Sauerstoffes der Luft zu binden, dass daraufhin aus dem entstandenen Verbrennungsgas der Wasserdampf kondensiert und ausgeschieden wird, dass schliesslich das Verbrennungsgas gekühlt und wieder in den Lagerraum eingeleitet wird, und dass dieser Zyklus so lange wiederholt wird, bis sicn die gewünschte Zusammensetzung der Lagerluftatmosphäre eingestellt hat. (Fig. 1)
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerraum mit einem im wesentlichen aus Stickstoff, Kohlendioxid und Sauerstoff in einer gewünschten Konzentration bestehenden Gasgemisch durchspült wird, wobei zur Erzeugung dieses Gasgemisches einer Frischluftmenge eine aus einem Kohlenwasserstoff bestehende abgestimmte Brenngasmenge zugemischt wird, dieses Gemisch sodann unter Mitwirkung eines Katalysators flammlos verbrannt wird, um ein Teil des Sauerstoffes der Luft zu binden, und aus dem entstandenen Verbrennungsgas der Wasserdampf kondensiert und ausgeschieden wird, und schliesslich das Verbrennungsgas gekühlt und in den Lagerraum eingeleitet und die darin befindliche Lagerluft nach aussen verdrängt wird, und dass die Durchspülung solange durchgeführt wird, bis sich die gewünschte Zusammensetzung der Lageratmosphäre eingestellt hat.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Zusammensetzung der Lageratmosphäre mittels eines Adsorptions- und Desorptionsverfahrens unter Zuhilfenahme von Mikrofiltern erzeugt wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoff erzeugt und gelagert wird und dann in den Lagerraum geleitet wird, um die kontrollierte Atmosphäre herzustellen.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoff aus Druckgasflaschen zur Herstellung der kontrollierten Atmosphäre verwendet wird.
10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Lagerraum eine Einrichtung verbunden ist, die zur Erzeugung einer Atmosphäre mit der gewünschten Zusammensetzung für den Lagerraum dient.
11. Anlage nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Konverter umfasst, um Sauerstoff aus einer Teilmenge der Lagerluft mit einem Kohlenwasserstoff als Brenngas katalytisch zu verbrennen und das entstandene Verbrennungsgas wieder in den Lagerraum zurückzufördern.
12. Anlage nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Generator umfasst, um den Sauerstoff aus Frischluft mit einem Kohlenwasserstoff als Brenngas zu verbrennen, und das Verbrennungsgas in den Lagerraum einzuleiten und dass der Lagerraum mindestens eine Leitung für die Verdrängung von Lagerluft nach aussen aufweist.
13. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 für die Desinfektion und die Entsendung des Lagergutes.