DE19905426A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Trocknung von im landwirtschaftlichen Erntebetrieb geernteten pflanzlichen Schüttgütern, insbesondere zur kontieuierlichen Trocknung von Hopfen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur kontinuierlichen Trocknung von im landwirtschaftlichen Erntebetrieb geernteten pflanzlichen Schüttgütern, insbesondere zur kontinuierlichen Trocknung von Hopfen (19). Erfindungsgemäß wird das zu trocknende pflanzliche Schüttgut (19) auf ein mit einer regelbaren Fördergeschwindigkeit antreibbares Fördermittel (4) aufgegeben. Mit diesem Fördermittel (4) wird das pflanzliche Schüttgut (19) durch eine Mikrowellenkammer (3) transportiert, wobei das pflanzliche Schüttgut (19) während des Durchlaufs durch die Mikrowellenkammer (3) mittels einer dort von wenigstens einem Magnetron (18) erzeugten Mikrowellenstrahlung auf eine geforderte Schüttgutendfeuchte getrocknet wird und anschließend aus der Mikrowelllenkammer (3) abtransportiert wird. Dadurch können große Mengen von Ernteprodukten in kurzer Zeit mit erheblich reduzierter Schadstoffemission bei kleiner Baugröße der Trocknungsvorrichtungen auf die geforderte Endfeuchte getrocknet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Trocknung von im landwirtschaftlichen Erntebetrieb geernteten pflanzlichen Schüttgütern, insbesondere zur kontinuierlichen Trocknung von Hopfen, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Trocknung von im landwirtschaftlichen Erntebetrieb geernteten pflanzli­ chen Schüttgütern, insbesondere zur kontinuierlichen Trocknung von Hop­ fen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Pflanzliche Schüttgüter fallen bei der Ernte in der Landwirtschaft in großen Mengen an, z. B. bei der Hopfenernte oder der Getreideernte. Diese Ernte­ produkte müssen innerhalb kurzer Zeit nach der Ernte getrocknet werden, um deren Lagerfähigkeit zu erhöhen. Durch die Trocknung wird den geern­ teten Produkten Wasser entzogen, was die Keimbildung, Schimmelbildung und Verpilzung verhindert.

Eine natürliche Trocknung an der Umgebung, z. B. durch die Sonnenein­ strahlung, ist aufgrund der geforderten kurzen Trocknungszeiten und der großen Menge der zu trocknenden Ernteprodukte nicht möglich.

Daher wird z. B. zur Trocknung von Hopfen die Konvektionstrocknung ein­ gesetzt, bei der das zu trocknende, pflanzliche Schüttgut von Warmluft umströmt wird. Diese Warmluft wird durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern, wie z. B. Heizöl, in Ölbrennern erzeugt. Durch die großen zu trocknenden Hopfenmengen ergibt sich ein nachteilig hoher Verbrauch von fossilen Energieträgern, der einhergeht mit einer erheblichen Umwelt­ belastung durch Emissionen von Kohlendioxid (CO₂), Schwefeldioxid (SO₂) und Stickoxiden (NO_x).

Der Hopfen besitzt frisch nach der Ernte als sogenannter Grünhopfen einen Wassergehalt von ca. 80 bis 85% und muß im Verlauf des Trocknungspro­ zesses auf eine Endfeuchte von 8 bis 10% getrocknet werden. Bei der Kon­ vektionstrocknung erfolgt die Trocknung der Hopfendolden von der Rand­ schicht her nach innen. Bei höheren Temperaturen besteht hier aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Hopfens die Gefahr der Randüber­ hitzung, was zu einer Qualitätsbeeinträchtigung des Hopfens führt. Um eine hohe Hopfenqualität, die sich in erster Linie nach dem alpha-Gehalt, dem Gehalt an Bitterstoffen und dem Gehalt an ätherischen Ölen be­ stimmt, zu erreichen, darf der Hopfen daher bei der Konvektionstrocknung auf maximal 65°C erhitzt werden, was lange Trocknungszeiten zur Folge hat.

Als Konvektionstrockner sind sogenannte Hopfendarren bekannt, bei denen zwischen Ein- und Mehrhordendarren unterschieden wird.

Bekannte Einhordendarren sind mit einem luftdurchlässigen Stoff ausge­ kleidet, auf dem der zu trocknende Hopfen aufliegt. Bei der Trocknung werden die Abgase direkt über den Hopfen geleitet, wobei sich die in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe am Hopfen anlagern und dessen Qualität mindern. Ein Einsatz derartiger Einhordendarren ist in Deutschland nicht erlaubt. Zudem liegen die Trocknungszeiten bei Einhordendarren bedingt durch die maximale Hopfentrocknungstemperatur von 65°C bei der Kon­ vektionstrocknung in etwa zwischen 7 und 10 Stunden je nach Hopfensor­ te, Schütthöhe, Trocknungstemperatur und Hopfenmenge.

Bei Mehrhordendarren erfolgt die Trocknung auf mehreren, schichtweise übereinander angeordneten Trockenböden, auf denen je nach Trockenbo­ dengröße eine bestimmte Hopfenmenge als Hopfenhorde aufliegt. Der un­ terste Trockenboden der Mehrhordendarre ist ausziehbar ausgebildet, so daß die darin getrocknete Hopfenhorde bei Erreichen der geforderten Hop­ fenendfeuchte von 8 bis 10% aus der Darre herausgezogen und entleert werden kann. Nach diesem Entleeren des untersten Trockenbodens werden die darüber liegenden und kippbar gelagerten Trockenböden mechanisch oder pneumatisch gekippt, so daß die auf den Trockenböden aufliegende Hopfenhorde auf den jeweils darunterliegenden Trockenboden fällt. Der oberste Trockenboden wird dann wieder neu mit frischem Grünhopfen be­ füllt. Die Trockenböden werden zur Trocknung von unten her mit Warm­ luft durchströmt, wobei hier eine sog. indirekte Trocknungsmethode ver­ wendet wird, bei der dem Ölbrenner ein Wärmetauscher nachgeschaltet ist, so daß die Hopfenhorden der Trockenböden nicht mit der Schadstoffe ent­ haltenden Verbrennungsluft, sondern mit durch den Wärmetausch erhitz­ ter reiner Umgebungsluft durchströmt wird.

Nachteilig bei diesen Mehrhordendarren ist, daß die Warmluft zuerst im Bereich des untersten Trockenbodens zugeführt wird, wo der Hopfen ohne­ hin bereits am trockensten ist, während die Warmluft bei Erreichen der obersten Hopfenhorde bereits wieder erheblich abgekühlt ist. Dies und die vorgegebene maximale Hopfentrocknungstemperatur von 65°C bedingen wiederum in Abhängigkeit von der Beschickungsmenge, der Hopfensorte und der Trocknungstemperatur relativ lange Trocknungszeiten von ca. 4,5 bis 6,5 Stunden. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Warmluftströmung in den Hopfenhorden bestimmte Strömungskanäle bildet, so daß bestimmte Bereiche nicht oder nur mäßig mit Warmluft durchströmt werden, was die Bildung von sog. Feuchtigkeitsnestern, d. h. eine ungleichmäßige Feuchtig­ keitsverteilung im getrockneten Hopfen zur Folge hat. Dadurch besteht die Gefahr einer Übertrocknung des Hopfens auf Feuchtigkeitsgehalte, die un­ ter dem vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalt von 8% liegen. Diese Feuchtig­ keitsnester erfordern zudem eine Nachbehandlung des getrockneten Hop­ fengutes durch Konditionierung. Dazu ist der Hopfen zwischenzulagern, wobei er für weitere ca. 4 bis 6 Stunden mit Umluft belüftet wird. Durch diesen Konditionierungsprozeß wird eine gleichmäßige Feuchte im Hopfen erreicht, die für eine Sackabfüllung des Hopfens in Hopfenballen notwendig ist.

Weiter sind in Verbindung mit Konvektionstrocknern bei der Hopfen­ trocknung gattungsgemäße Bandtrockner bekannt. Diese Bandtrockner umfassen eine Schüttgutaufgabe zur Aufgabe des feuchten, zu trocknenden Hopfens auf ein mit einer regelbaren Fördergeschwindigkeit antreibbares Förderband, mit dem der zu trocknende Hopfen durch eine der Schüttgut­ aufgabe nachgeschaltete Trocknungsstrecke transportierbar ist. Die Trocknung entlang der Trocknungsstrecke erfolgt hier wiederum über er­ hitzte Luft, wobei diese erhitzte Luft das Förderband durchströmt und den Hopfen trocknet. Die Trocknungszeit ist auch hier wieder in Abhängigkeit von der Beschickungsmenge, der Schüttguthöhe, der Hopfensorte und der vorgegebenen maximalen Hopfentrocknungstemperatur von 65°C relativ lang und liegt bei ca. 6 Stunden. Weiter treten bei diesen konventionellen Konvektivbandtrockner höhere Wärmeverluste und schlechtere Wirkungs­ grade auf als bei den Hordentrocknern.

Die mit den konventionellen Konvektionstrocknern benötigten relativ langen Trocknungszeiten würden den Bau größerer Konvektionstrockner er­ fordern, um die üblicherweise anfallenden großen Hopfenmengen nicht vor dem Trocknen aufwendig zwischenlagern zu müssen. Diese Situation wird noch verschärft durch den derzeitigen Trend der aufgrund der niedrigen Hopfenpreise bedingten Ausweitung der Anbauflächen und Konzentration des Hopfenanbaus auf Großbetriebe. Die Vergrößerung bestehender ohne­ hin einen großen Platzbedarf erfordernden Konvektionstrocknungsanlagen bzw. der Bau neuer großer Konvektionstrocknungsanlagen stößt jedoch aus baurechtlichen, brandschutztechnischen, emissionsrechtlichen und lärmschutzrechtlichen Gründen auf erhebliche behördliche Genehmi­ gungsprobleme, so daß eine größere Bauweise kaum mehr möglich er­ scheint. Außerdem wären hierfür hohe Investitionen in Bauwerke nötig. Zudem treten bei einer größeren Bauweise insbesondere bei Mehrhorden­ darren konstruktionsbedingte Probleme dahingehend auf, daß es bei zu großen Ausziehtrockenbden zu Verwindungen kommt.

Weiter sind zur Trocknung kleiner Chargen von Kräutern diskontinuierli­ che Mikrowellentrocknungsverfahren bekannt. Die zu trocknenden Kräuter werden hier chargenweise in eine Trockenkammer eines Mikrowellenofens eingebracht und unter Vakuum sowie einer Temperaturregelung auf einer relativ niedrigen Trocknungstemperatur getrocknet. Nach dem Trocken­ prozeß wird die Charge wieder aus der Trockenkammer entnommen und diese mit einer neuen Charge beladen. Ein derartiges diskontinuierliches Verfahren ist für einen wirtschaftlichen Betrieb sowie einen Durchsatz großer Mengen von zu trocknenden Ernteprodukten, wie sie bei der land­ wirtschaftlichen Ernte von z. B. Hopfen und/oder Getreide anfallen, nicht geeignet, da das anfallende Ernteprodukt vor dem Trocknungsprozeß auf­ wendig zwischengelagert werden müßte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein im landwirtschaftlichen Erntebe­ trieb einsetzbares, umweltfreundliches Verfahren zur kontinuierlichen Trocknung pflanzlicher Schüttgüter, insbesondere zur kontinuierlichen Trocknung von Hopfen zu schaffen, das bei kurzer Trocknungszeit eine gute Qualität der zu trocknenden, pflanzlichen Schüttgüter sicherstellt, sowie eine Vorrichtung mit kleiner Baugröße zur Durchführung dieses Ver­ fahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt das feuchte, zu trocknende pflanzliche Schüttgut auf ein mit einer regelbaren Förderge­ schwindigkeit antreibbares Fördermittel aufgegeben. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt das feuchte, zu trocknende pflanzliche Schüttgut mittels des Fördermittels durch eine Mikrowellenkammer als Trocknungseinrichtung transportiert. Während des Durchlaufs durch die Mikrowellenkammer wird das pflanzliche Schüttgut mittels einer dort von wenigstens einem Magnetron erzeugten, ungerichteten Mikrowellenstrah­ lung auf eine geforderte Schüttgutendfeuchte getrocknet und anschließend aus der Mikrowellenkammer abtransportiert.

Durch den kontinuierlichen Durchsatz der pflanzlichen Schüttgüter durch die Mikrowellenkammer ist das Verfahren für den Einsatz im landwirt­ schaftlichen Erntebetrieb, bei dem große Mengen von Erntegut innerhalb kürzester Zeit nach der Ernte getrocknet werden müssen, sehr gut geeig­ net, da eine fortwährende Beschickung der Mikrowellenkammer mit Schüttgut ohne Zwischenlagerung möglich ist.

Die Wärmeerzeugung im zu trocknenden pflanzlichen Schüttgut kann mit der Mikrowellenstrahlung im Gegensatz zu den trägen Konvektions­ trocknungsanlagen zudem nahezu verzögerungsfrei erfolgen, wodurch sich eine erhebliche Zeitersparnis für den Trocknungsprozeß ergibt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mikrowellenstrahlung wird in der Mikrowellenkammer zudem ein gleichmäßiges Mikrowellenstrahlenfeld er­ zeugt, so daß das pflanzliche Schüttgut insgesamt sehr gleichmäßig ge­ trocknet wird.

Außerdem werden durch die Mikrowellentechnik im Gegensatz zur Ver­ brennung fossiler Energieträger die Emissionen von CO₂, NO_x und SO₂ er­ heblich reduziert, so daß insgesamt ein umweltfreundliches Verfahren zur Verfügung gestellt wird.

In einer bevorzugten Anwendungsform wird nach Anspruch 2 als pflanzli­ ches Schüttgut Hopfen verwendet. Die Steuerung der Magnetronleistung wird hier in Verbindung mit der Durchlaufgeschwindigkeit des Fördermit­ tels und/oder der Schüttguthöhe auf dem Fördermittel und/oder der Hop­ fensorte und/oder der Feuchte des Grünhopfens und/oder der Temperatur, der Feuchte und dem Durchsatz einer Abluft und/oder einer Zuluft in Ab­ hängigkeit der geforderten Hopfenendfeuchte von 8% bis 10% so gesteuert und/oder geregelt, daß die Temperatur im zu trocknenden Hopfen zur Ver­ kürzung der Trocknungszeit auf Temperaturen von über 65°C bis maximal 120°C erhöht wird. Wie umfangreiche Versuche und Messungen von derart auf Temperaturen von über 65°C erhitztem Hopfen gezeigt haben, wird die Qualität des Hopfens hinsichtlich des alpha-Gehalts, des Gehalts an Bitter­ stoffen und dem Gehalt an ätherischen Ölen überraschenderweise und im Gegensatz zur in der Praxis und der Theorie vertretenen Meinung bei der erfindungsgemäßen Mikrowellentrocknung im Gegensatz zur herkömmli­ chen Konvektionstrocknung nicht beeinträchtigt. Der Grund dafür dürfte u. a. darin liegen, daß die Mikrowellenstrahlung direkt auf die Feuchtigkeit in dem zu trocknenden Schüttgut einwirkt, wobei die Hopfendolde als sol­ che nicht oder nur sehr gering erwärmt wird, so daß im Gegensatz zur Konvektionstrocknung bei höheren Temperaturen hier keine unzulässige Überhitzung und damit Qualitätsbeeinträchtigung des Hopfens erfolgt. Ins­ gesamt führt diese Temperaturerhöhung auf Temperaturen von über 65°C bis maximal 120°C in Abhängigkeit von der Magnetronleistung somit zu einer erheblichen Reduzierung der Trockenzeit. Dadurch wird der Durch­ satz der zu trocknenden pflanzlichen Schüttgüter insgesamt erhöht, so daß auch große anfallende Erntemengen bei kleiner Baugröße der Mikrowellen­ trocknungsvorrichtung ohne eine ggf. notwendige Zwischenlagerung von zu trocknendem Grünhopfen möglich ist.

Bevorzugt wird in einer konkreten Anwendungsform nach Anspruch 3 die Temperatur im zu trocknenden Hopfen kurzzeitig, vorzugsweise für 5 min bis 1 h, auf Temperaturen von über 65°C bis maximal 120°C erhöht. Diese kurzzeitige Erhöhung der Temperatur im zu trocknenden Hopfen ist aus­ reichend, um den Feuchtegehalt des Hopfens entsprechend zu reduzieren und die Trocknungszeit erheblich unter die Trocknungszeiten der konven­ tionellen Trocknungsverfahren zu reduzieren.

Mit dem Verfahren nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die in die Mikrowel­ lenkammer einströmende und erwärmte Zuluft zusätzlich zur Mikrowellen­ strahlung zur Trocknung des pflanzlichen Schüttgutes beiträgt. Dadurch wird die für ein optimalen Trocknungsprozeß von pflanzlichem Schüttgut erforderliche Magnetronleistung verringert, so daß der Energieeinsatz re­ duziert und der Wirkungsgrad des Trocknungsverfahrens erhöht wird. Gleichzeitig wird dabei auch eine Kühlung der Magnetrons auf ihre zuläs­ sige Bauteiltemperatur erreicht, so daß die Magnetronverluste konvektiv nutzbar gemacht werden und man auf die sonst, notwendigen Kühlventila­ toren für jedes einzelne Magnetron verzichten kann. Als Magnetrons kön­ nen beispielsweise kostengünstige Standardmagnetrons verwendet werden, deren zulässige Bauteiltemperatur ca. 60°C beträgt.

Eine weitere Reduzierung des Energieeinsatzes und damit verbundene Wirkungsgraderhöhung kann bei einem Verfahren nach Anspruch 5 durch den Einsatz eines Wärmetauschers, vorzugsweise eines Gegenstromwär­ metauschers erzielt werden, in dem die über den Zuluftkanal einströmende Zuluft durch die Abwärme der Abluft erwärmt wird.

Mit dem Verfahren nach Anspruch 6 wird über in der Mikrowellenkammer vorherrschende Prozeßparameter eine Steuerung und/oder Regelung des Trocknungsprozesses auf einfache Weise möglich, in dem entsprechend die Magnetronleistung, die Durchlaufgeschwindigkeit des Fördermittels sowie die Abzugmenge der Abluft gesteuert und/oder geregelt wird. Die Prozeß­ parameter in der Mikrowellenkammer können dabei nach Anspruch 7 auf einfache Weise über in der Mikrowellenkammer angeordnete Sensoren ge­ messen werden.

Um die Magnetronleistung zur Steuerung des Trocknungsprozesses je nach den in der Mikrowellenkammer vorherrschenden Bedingungen steuern zu können, können die Magnetrons nach Anspruch 8 einzeln oder auch grup­ penweise zu- und abgeschaltet werden.

Mit dem Verfahren nach Anspruch 9 wird insgesamt ein höherer Automati­ sierungsgrad erreicht, da der von der Hopfenpflückmaschine kommende Grünhopfen unmittelbar der Mikrowellenkammer zur Trocknung zugeführt wird.

Nach Anspruch 10 ist im Anschluß an die Trocknung eine direkte Abfül­ lung des auf die geforderte Endfeuchte getrockneten Hopfens in einer Ab­ füllstation vorgesehen, da durch die Mikrowellentrocknung eine gleich­ mäßigere Verteilung der Endfeuchte in dem Hopfen erreicht wird, so daß unter bestimmten Umständen ggf. auf eine Konditionierung des Hopfens zur Einstellung einer durchgehenden gleichmäßigen Feuchte im getrockne­ ten Hopfen verzichtet werden kann.

Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruchs 11 gelöst.

Nach Anspruch 11 ist die Trocknungseinrichtung als Mikrowellenkammer ausgebildet, durch die hindurch das pflanzliche Schüttgut transportierbar ist. In der Mikrowellenkammer ist wenigstens ein Magnetron zur Erzeu­ gung einer Mikrowellenstrahlung angeordnet, so daß das pflanzliche Schüttgut nach dem Transport durch die Mikrowellenkammer auf eine ge­ forderte Schüttgutendfeuchte getrocknet ist.

Die durch die Verwendung einer Mikrowellenkammer bedingte Verkürzung der Trocknungszeit hat zur Folge der Durchsatz der zu trocknenden pflanz­ lichen Schüttgüter insgesamt erhöht ist. Dadurch können auch große anfal­ lende Erntemengen bei kleiner Baugröße ohne eine ggf. notwendige Zwi­ schenlagerung getrocknet werden. Damit ergeben sich insgesamt kleiner bauende, emissionsfreie Trocknungsanlagen, bei denen die baurechtliche Genehmigung unproblematisch ist.

Des weiteren ist im Gegensatz zu der Konvektionstrocknung eine Brandge­ fahr durch eine einfach kontrollierbare Regelung der Trocknung in der Mikrowellenkammer erheblich reduziert. Damit ist auch den brandschutz­ technischen Bestimmung genüge getan.

Außerdem werden durch die Mikrowellentechnik im Gegensatz zur Ver­ brennung fossiler Energieträger die Emissionen von CO₂, NO_x und SO₂ er­ heblich reduziert, so daß insgesamt eine umweltfreundliche Trocknungs­ vorrichtung zur Verfügung steht, die zudem auch aus lärmschutzrechtli­ chen Gesichtspunkten unproblematisch ist.

Mit einer Vorrichtung nach Anspruch 12 wird eine sog. Mikrowellenfalle geschaffen, so daß der Wirkungsgrad der Mikrowellenkammer zur Trocknung der pflanzlichen Schüttgüter insgesamt erhöht wird.

Mit einer Egalisiervorrichtung nach Anspruch 13 wird erreicht, daß das in der Mikrowellenkammer zu trocknende pflanzliche Schüttgut stets eine gleiche Schüttguthöhe für gleichmäßige Trocknungsbedingungen in der Mikrowellenkammer aufweist.

Nach Anspruch 14 ist als Fördermittel ein Förderband, vorzugsweise ein Kunststoffgliederband aus mikrowellendurchlässigem Material vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß die Mikrowellen in der Mikrowellenkammer für einen optimalen Trocknungsprozeß ungehindert auf die in dem zu trock­ nenden pflanzlichen Schüttgut enthaltene Feuchtigkeit einwirken kann.

Nach Anspruch 15 ist die Mikrowellenkammer mit einem mikrowellenre­ flektierendem Material ausgekleidet, vorzugsweise einem V₂A-Stahl. Da­ durch wird der Streueffekt der ungerichteten Mikrowellenstrahlung zusätz­ lich erhöht.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 16 wird eine konkrete Ausführungsform vorgeschlagen. Die Anordnung einer Vielzahl von Magnetrons, vorzugswei­ se im Bereich oberhalb und unterhalb des Förderbandes sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenstrahlung in der Mikrowellen­ kammer und damit für einen optimalen Trocknungsprozeß des zu trock­ nenden pflanzlichen Schüttgutes. Ein Teil der Magnetrons ist dabei direkt unterhalb des Fördermittels angeordnet, während jeweils zwei Magnetrons in der selben Querschnittsebene wie ein unterhalb angeordnetes Magnetron zu beiden Seiten oberhalb des Förderbandes angeordnet sind.

Mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 21 wird eine Reduzie­ rung des Energieeinsatzes und eine Verbesserung des Wirkungsgrades da­ durch erreicht, daß zusätzlich zur Mikrowellentrocknung eine der Abluft­ menge entsprechende, vorgewärmte Zuluftmenge in die Mikrowellenkam­ mer einströmt. Die Mikrowellenkammer ist zum Abluftkanal und zum Zu­ luftkanal hin mit einem mikrowellenundurchlässigen Gitter, vorzugsweise einem Lochblechgitter versehen, so daß keine Mikrowellenstrahlung aus dem Abluft- bzw. Zuluftkanal entweichen kann. Durch den zusätzlichen Wärmetauscher ist eine weitere Energieeinsparung auf einfache Weise möglich.

Die nach Anspruch 22 zur Messung der Abluftfeuchtigkeit und/oder der Ab­ lufttemperatur und/oder der Schüttguttemperatur und/oder der Schüttgut­ feuchte vorgesehenen Sensoren sind vorzugsweise Infrarotsensoren, die im oberen, mikrowellenundurchlässigen Gitter angeordnet sind.

Mit einer Vorrichtung nach Anspruch 23 wird eine kontinuierliche Hopfen­ verarbeitung mit hohem Automatisierungsgrad erreicht, da die einzelnen Vorrichtungen unmittelbar hintereinander geschaltet sind. Damit lassen sich zudem Betriebskosten einsparen. Aufgrund der durch die Mikrowellen­ trocknung erreichten gleichmäßigen Feuchtigkeitsverteilung im Hopfen kann ggf. unmittelbar an die Mikrowellentrocknung eine Abfüllstation nachgeschaltet sein, um den Hopfen unter bestimmten Umständen ohne Konditionierung in z. B. Hopfensäcke abzufüllen.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur kontinuierli­ chen Trocknung von Hopfen, und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1. In der Fig. 1 ist ein Vorrichtung zur kontinuierlichen Hopfentrocknung als Mikrowellendurchlauftrockner 1 schematisch dargestellt.

Dieser Mikrowellendurchlauftrockner 1 umfaßt ein kastenförmiges Gehäuse 2, das einen in etwa rechteckförmigen Grundriß aufweist. Im Innenraum des Gehäuses 2 ist eine Mikrowellenkammer 3 als Hohlraumresonator aus­ gebildet.

Durch die Mikrowellenkammer 3 erstreckt sich ein in einer Horizontalebe­ ne verlaufendes, umlaufendes Förderband 4, das als Kunststoffgliederband aus einem mikrowellendurchlässigen Material hergestellt ist. Das Förder­ band 4 durchquert die Mikrowellenkammer 3 in Längsrichtung und ragt an gegenüberliegenden Seitenwänden aus der Mikrowellenkammer 3.

Die Mikrowellenkammer 3 umfaßt im Eintrittsbereich 5 des Förderbandes 4 in die Mikrowellenkammer 3 eine Einlaufstrecke 7, in der evtl. aus der Mikrowellenkammer austretende Mikrowellenstrahlung eingefangen wer­ den kann. Im Austrittbereich 6 umfaßt die Mikrowellenkammer 3 eine zur Einlaufstrecke baugleiche Auslaufstrecke 8, die ebenfalls als Mikrowellen­ falle dient.

Der Mikrowellendurchlauftrockner 1 umfaßt ferner in einem oberen Bereich des kastenförmigen Gehäuses 2 einen Abluftkanal 9, der von der Mikrowel­ lenkammer 3 durch ein oberes, mikrowellenundurchlässiges Gitter 10 aus Lochblech abgetrennt ist.

Zum Abziehen der Abluft aus der Mikrowellenkammer 3 ist in einem mitt­ leren Bereich des kastenförmigen Gehäuses 2 ein Ventilator 11 vorgesehen, der die Abluft aus der Mikrowellenkammer 3 abzieht, wie dies in der Dar­ stellung in der Fig. 1 mit den Pfeilen 12 schematisch dargestellt ist.

Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die einen schemati­ schen Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 zeigt, ist das kastenför­ mige Gehäuse 2 in der Art eines doppelwandigen Behälters aufgebaut. Wie dies aus der Fig. 2 weiter ersichtlich ist, erstreckt sich ein Zuluftkanal 13 von einer Zuluftkammer 14 in einem Bereich unterhalb der Mikrowellen­ kammer 3 ausgehend zu beiden Seiten der Mikrowellenkammer 3 nach oben, wobei der Zuluftkanal 13 und der Abluftkanal 9 im Bereich oberhalb des Förderbandes 4 parallel zueinander verlaufen.

Wie dies aus der Fig. 1 und der Fig. 2 ersichtlich ist, ist am oberen Ende des kastenförmigen Gehäuses 2 ein Gegenstromwärmetauscher 15 vorge­ sehen, der sowohl mit dem Zuluftkanal 13 als auch mit dem Abluftkanal 9 gekoppelt ist, so daß darin ein Wärmeaustausch zwischen der in den Zu­ luftkanal 13 einströmenden Umgebungsluft als Zuluft und der durch den Abluftkanal 9 ausströmenden Abluft als feucht-warme Luft aus der Mikro­ wellenkammer 3 zur Vorwärmung der Zuluft stattfindet. In der Darstellung der Fig. 2 ist die Zuluft mit dem Pfeil 16 und die Abluft mit den Pfeilen 12 dargestellt. Die Mikrowellenkammer 3 ist in einem unteren Bereich des ka­ stenförmigen Gehäuses 2, wie dies aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, über ein unteres, mikrowellenundurchlässiges Gitter getrennt.

Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist unterhalb des Förderbandes 4 in Transportrichtung versetzt und beabstandet zueinander eine Vielzahl von Magnetrons 18 angeordnet. Weiter sind in einem Bereich oberhalb des För­ derbandes 4, wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, jeweils zu beiden Seiten der Mikrowellenkammer 3 eine Vielzahl weiterer Magnetrons 18 angeordnet. Die Magnetrons 18 sind dabei so angeordnet, daß sich in einer Querschnittsebene eine U-förmige Anordnung mit fünf Magnetrons 18 ergibt, wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Die Magnetrons 18 sind so an der Mikrowellenkammer 3 angeordnet, daß diese mit einem Teilbereich in dem Zuluftkanal 13 angeordnet sind.

Die Mikrowellenkammer 3 ist an ihren Innenseiten, d. h. an ihren Seiten­ wänden und an den mikrowellenundurchlässigen Gittern 10, 17 mit einem mikrowellenreflektierendem V₂A-Material ausgekleidet.

Wie dies aus der Darstellung der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, wird vor dem Eintrittsbereich 5 der zu trocknende Grünhopfen als Schüttgut 19 von einer hier nicht dargestellten Hopfenpflückmaschine kommend aufgege­ ben. Dieses Hopfenschüttgut 19 wird vor dem Eintritt in die Mikrowellen­ kammer 3 mittels einer Egalisiervorrichtung 20 in der Breite und der Höhe gleichmäßig auf dem Förderband 4 verteilt.

Das Verfahren wird anschließend ebenfalls anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert:
Der zu trocknende Hopfen 19 wird nach der Egalisierung mittels des auf eine bestimmte Durchlaufgeschwindigkeit eingestellten Förderbandes 4 in die Mikrowellenkammer 3 transportiert. In dieser Mikrowellenkammer 3 wird über die Magnetrons 18 eine Mikrowellenstrahlung erzeugt, die unmit­ telbar auf die im Hopfen 19 enthaltene Feuchtigkeit einwirkt. Die Steue­ rung der Magnetronleistung erfolgt dabei in Verbindung mit der Schüttgut­ höhe auf dem Förderband 4 sowie der Temperatur, der Feuchte und dem Durchsatz der aus der Mikrowellenkammer 3 ausströmenden Abluft bzw. der in die Mikrowellenkammer 3 einströmenden Zuluft. Die aus der Mikro­ wellenkammer 3 mittels des Ventilators 11 abgezogene Abluftmenge ent­ spricht dabei der durch den Zuluftkanal 13 zuströmenden Zuluftmenge. Die einströmende Zuluft wird im Wärmetauscher 15 sowie im Vorbeigang an den Magnetrons 18 vorgewärmt, wobei die Magnetrons 18 dabei gleich­ zeitig gekühlt werden. Die so vorgewärmte Zuluft strömt, wie dies mit den Pfeilen 16 in der Fig. 2 schematisch dargestellt ist, durch das untere mikrowellenundurchlässige Gitter 17 in die Mikrowellenkammer 3 und trägt zusätzlich zur durch die Magnetrons 18 erzeugten Mikrowellenstrah­ lung zur Trocknung des Hopfens 19 bei. Der Trocknungsprozeß in der Mikrowellenkammer 3 wird dabei so geregelt, daß der im Austrittsbereich 6 von dem Förderband 4 aus der Mikrowellenkammer abtransportierte Hop­ fen eine geforderte Hopfenendfeuchte von 8% bis 10% aufweist. Je nach Chargenmenge kann die Temperatur im zu trocknenden Hopfen 19 kurz­ zeitig, vorzugsweise für 15 min bis 1 h, auf Temperaturen von über 65°C bis maximal 120°C erhöht werden, was zu einer erheblichen Verkürzung der Gesamttrocknungszeit des Hopfens 19 ohne Einbußen bei der Hopfen­ qualität führt.

Die Abluftfeuchtigkeit und/oder Ablufttemperatur und/oder die Schüttgut­ temperatur und/oder die Schüttgutfeuchtigkeit werden über Infrarotsenso­ ren, die in der Mikrowellenkammer an dem oberen mikrowellenundurch­ lässigen Gitter 10 in Transportrichtung angeordnet sind, gemessen, so daß in Abhängigkeit von dieser Messung die Magnetronleistung gesteuert und/oder geregelt werden kann.

Nach dem Trocknen des Hopfens 19 auf die geforderte Endfeuchte von 8% bis 10% und dem Abtransport des Hopfens 19 auf der Mikrowellenkammer 3 über die Auslaufstrecke 8 kann der Hopfen entweder in einer unmittelbar nachgeschalteten Konditioniereinrichtung für eine gleichmäßige Feuchte­ verteilung im Hopfen konditioniert oder aber auch, da durch die Mikrowel­ lentrocknung eine gleichmäßigere Feuchteverteilung stattfindet, unter Um­ ständen der Hopfen 19 direkt in einer hier ebenfalls nicht dargestellten Ab­ füllstation abgefüllt werden.

Claims (23)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Trocknung von im landwirtschaftli­ chen Erntebetrieb geernteten pflanzlichen Schüttgütern, insbesonde­ re von Hopfen, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Verfahrensschritt das feuchte, zu trocknende pflanzliche Schüttgut (19) auf ein mit einer regelbaren Förderge­ schwindigkeit antreibbares Fördermittel (4) aufgegeben wird, und
daß in einem zweiten Verfahrensschritt das feuchte, zu trocknende pflanzliche Schüttgut (19) mittels des Fördermittels (4) durch eine Mikrowellenkammer (3) als Trocknungseinrichtung transportiert wird, wobei das pflanzliche Schüttgut (19) während des Durchlaufs durch die Mikrowellenkammer (3) mittels einer dort von wenigstens einem Magnetron (18) erzeugten Mikrowellenstrahlung auf eine ge­ forderte Schüttgutendfeuchte getrocknet wird und anschließend aus der Mikrowellenkammer (3) abtransportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als pflanzliches Schüttgut Hopfen (19) verwendet wird, und
daß die Steuerung der Magnetronleistung in Verbindung mit der Durchlaufgeschwindigkeit des Fördermittels (4) und/oder der Schütt­ guthöhe auf dem Fördermittel (4) und/oder der Hopfensorte und/oder der Feuchte des Grünhopfens und/oder der Temperatur, der Feuchte und dem Durchsatz einer Abluft und/oder einer Zuluft in Abhängig­ keit von der geforderten Hopfenendfeuchte von 8% bis 10% so ge­ steuert und/oder geregelt wird, daß die Temperatur im zu trocknen­ den Hopfen (19) zur Verkürzung der Trocknungszeit auf Temperatu­ ren von über 65°C bis maximal 120°C erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tem­ peratur im zu trocknenden Hopfen (19) kurzzeitig, vorzugsweise für 5 min bis 1 h, auf Temperaturen von über 65°C bis maximal 120°C erhöht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die in der Mikrowellenkammer (3) im Verlauf des Trocknungsprozesses anfallende feucht-warme Luft als Abluft über einen Abluftkanal (9) aus der Mikrowellenkammer (3) abgesaugt wird, wobei über einen Zuluftkanal (13) eine der Menge der abge­ saugten Abluft entsprechende Zuluftmenge, vorzugsweise Umge­ bungsluft, einströmt und die einströmende Zuluft das wenigstens eine Magnetron (18) abkühlt und sich dadurch erwärmt sowie an­ schließend in die Mikrowellenkammer (3) einströmt und dort neben der Mikrowellenstrahlung zur Trocknung des pflanzlichen Schütt­ guts (19) beiträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Zuluftkanal einströmende Zuluft in einem Wärmetauscher (15), vorzugsweise einem Gegenstromwärmetauscher, durch die den Wärmetauscher (15) ebenfalls durchströmende Abluft aus der Mikrowellenkammer (3) vorgewärmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abluftfeuchtigkeit und/oder die Abluftemperatur und/oder die Schüttguttemperatur und/oder die Schüttgutfeuchtig­ keit gemessen wird und in Abhängigkeit dieser Messung die Magne­ tronleistung und/oder die Durchlaufgeschwindigkeit des Fördermit­ tels (4) und/oder die Abzugmenge der Abluft gesteuert und/oder ge­ regelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ luftfeuchtigkeit und/oder die Ablufttemperatur und/oder die Schütt­ guttemperatur und/oder Schüttgutfeuchte über in der Mikrowellen­ kammer (3) angeordnete Sensoren gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das wenigstens eine Magnetron (18) einzeln oder gruppen­ weise zu Steuerzwecken zu- und abgeschaltet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fördermittel (4) mit einer solchen Fördergeschwindig­ keit angetrieben wird, daß der Durchsatz des zu trocknenden Hop­ fens (19) durch die Mikrowellenkammer (3) dem Durchsatz des zu trocknenden Hopfens (19) durch eine der Mikrowellenkammer (3) vorgeschaltete Hopfenpflückmaschine entspricht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der auf die geforderte Endfeuchte getrocknete Hopfen (19) im Anschluß an die Trocknung in einer Abfüllstation abgefüllt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren zur kontinuierli­ chen Trocknung von im landwirtschaftlichen Erntebetrieb geernteten pflanzlichen Schüttgütern, insbesondere von Hopfen, nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
mit einer Schüttgutaufgabe zur Aufgabe des feuchten, zu trocknen­ den pflanzlichen Schüttgutes auf ein mit einer regelbaren Förderge­ schwindigkeit antreibbares Fördermittel, mit dem das pflanzliche Schüttgut durch eine der Schüttgutaufgabe nachgeschaltete Trocknungseinrichtung transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trocknungseinrichtung als Mikrowellenkammer (3) ausgebil­ det ist, durch die hindurch das pflanzliche Schüttgut (19) transpor­ tierbar ist, und
daß in der Mikrowellenkammer (3) wenigstens ein Magnetron (18) zur Erzeugung einer Mikrowellenstrahlung angeordnet ist, so daß das pflanzliche Schüttgut (19) nach dem Transport durch die Mikro­ wellenkammer (3) auf eine geforderte Schüttgutendfeuchte getrock­ net ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich einer Fördermitteleintrittsöffnung und/oder einer Fördermittel­ austrittsöffnung der Mikrowellenkammer (3) eine Einlaufstrecke (7) und eine Auslaufstrecke (8) zum Einfangen von aus der Mikrowellen­ kammer (3) austretender Strahlung vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich einer Fördermitteleintrittsöffnung der Mikrowellenkammer (3) eine Egalisiervorrichtung (20) zum Einstel­ len einer gleichmäßigen Schüttgutverteilung mit gleicher Schüttgut­ höhe angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fördermittel ein Förderband (4) ist, das in etwa in einer Horizontalebene verläuft, und
daß das Förderband (4) als Gliederband und aus einem mikrowellen­ durchlässigen Material, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mikrowellenkammer (3) mit einem mikrowellenre­ flektierenden Material ausgekleidet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Mikrowellenkammer (3) kastenförmig mit in etwa rechtecki­ gem Grundriß aufgebaut ist,
daß das Fördermittel als Förderband (4) die Mikrowellenkammer (3) in Längsrichtung durchquert und an gegenüberliegenden Seiten­ wänden aus der Mikrowellenkammer (3) ragt, und
daß im Bereich unterhalb und/oder oberhalb des Förderbandes (4) in Längs- und Transportrichtung versetzt eine Vielzahl von Magnetrons (18) beabstandet zueinander angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mikrowellenkammer (3), vorzugsweise in einem oberen Bereich, mit einem Abluftkanal (9) für die in der Mikrowel­ lenkammer (3) im Verlauf des Trocknungsprozesses anfallende feucht-warme Luft als Abluft gekoppelt ist, wobei der Abluftkanal (9) von der Mikrowellenkammer (3) durch ein mikrowellenundurchlässi­ ges Gitter (10) abgetrennt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich des Abluftkanals (9) eine Abzugseinrichtung, vorzugsweise ein Ventilator (11), angeordnet ist, der die Abluft aus der Mikrowellen­ kammer (3) abzieht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mikrowellenkammer (3), vorzugsweise in einem un­ teren Bereich, mit einem Zuluftkanal (13) gekoppelt ist, der von der Mikrowellenkammer (3) durch ein mikrowellenundurchlässiges Git­ ter (17) getrennt ist, so daß die über den Abluftkanal (9) abgesaugte Abluftmenge durch Zuluft, vorzugsweise Umgebungsluft, aus dem Zuluftkanal (13) ersetzt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetrons (18) zur Kühlung wenigstens teilweise im Strömungsbe­ reich des Zuluftkanals (13) angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zuluftkanal (13) und der Abluftkanal (9) in der Art eines doppelwandigen Behälters wenigstens teilweise, vorzugsweise in einem Bereich oberhalb des Fördermittels (4), parallel verlaufen, und daß zum Wärmeaustausch zwischen Zuluftkanal (13) und Abluftka­ nal (9) zur Vorwärmung der Zuluft ein Wärmetauscher (15) vorgese­ hen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Messung der Abluftfeuchtigkeit und/oder der Ab­ lufttemperatur und/oder der Schüttguttemperatur und/oder Schütt­ gutfeuchte in der Mikrowellenkammer (3), vorzugsweise an einem oberhalb des Fördermittels angeordneten, mikrowellenundurchlässi­ gem Gitter, Sensoren angeordnet und vorzugsweise in Transportrich­ tung des Fördermittels (4) verteilt sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Schüttgutaufgabe ein Bestandteil einer der Mikrowellen­ kammer (3) unmittelbar vorschaltbaren Hopfenpflückmaschine ist, deren Durchsatz dem Durchsatz von Hopfen (19) durch die Mikrowel­ lenkammer (3) entspricht, und
daß der Mikrowellenkammer (3) eine Abfüllstation zur Abfüllung des auf die geforderte Hopfenendfeuchte getrockneten Hopfens unmittel­ bar nachgeschaltet ist.