LfL - Hopfenbauversammlungen Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen

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1 LfL - Hopfenbauversammlungen 2015 Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen Münsterer Jakob LfL Arbeitsbereich Hopfen IPZ 5a

2 Inhalt Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen Leistungssteigerung durch Trocknungsoptimierung Dimensionierung und Trocknungsleistung Technische Voraussetzungen für Energieeffizienz Ursachen für Veränderungen der typischen Doldenfarbe und fehlenden Glanz Trocknungsabschnitte von kapillarporösen, hygroskopischen Produkten Unterschiedliches Trocknungsverhalten der Hopfensorten Darrablufttemperatur ein wichtiger Messwert Richtiges Verhältnis von Luftgeschwindigkeit und Trocknungstemperatur Produkttemperatur eine neue Regelgröße? Fazit

3 Leistungssteigerung durch Trocknungsoptimierung In jeder Trocknungsanlage ist noch eine Leistungssteigerung von > 20 30% möglich! (Stand 2010) Optimierung ist erreicht, wenn... einheitlicher Befüll- und Entleer-Rhythmus (z.b. stündlich) nach jedem Entleeren des Schubers, die Aufschütthorde sofort wieder mit Grünhopfen befüllt werden kann Optimierung ist erreichbar durch... richtiges Verhältnis von Temperatur, Luftgeschwindigkeit und Schütthöhe

4 Graphische Darstellung wichtiger Messwerte Einheitlicher Befüll- und Entleer-Rhythmus erkennbar über rel. Darrabluftfeuchte und Draht im Schuber :00 8:24 8:48 9:12 9:36 10:00 10:24 10:48 11:12 11:36 12:00 12:24 12:48 Darrabluft r.f. % Drahtwert Korrektur über Veränderung der Luftgeschwindigkeit möglich!

5 Relative Feuchte in % C C Graphische Darstellung wichtiger Messwerte Schema einer Hopfendarre Steigerung der Trocknungsleistung durch richtige Luftgeschwindigkeit! Relative Feuchte und Temperatur der Darrabluft > 0,4 m/s > 0,4 m/s > 0,4 m/s > 0,4 m/s 08:00 09:00 10:00 11:00 12: Temperatur in C

6 Dimensionierung und Trocknungsleistung Neue Trends in der Dimensionierung von Trocknungsanlagen konventionelle Dimensionierung künftige Dimensionierung kw/m W/m 2 Heizleistung Luftleistung > 30 kw/m 2 > 900 W/m 2 Wichtige Kennzahl: Trocknungsleistung in kg/m 2 u. Std

8 Technische Voraussetzungen für Energieeffizienz T in C? v in m/s? sind konstante Trocknungstemperaturen Luftverteilung Wärmetauscher Brennkammer geeignete Brennersteuerung bei Stufenbrennern Anpassung der Brennerstufen auf den Temperaturbereich der Ansaugluft modulierende (stufenlose) Brenner v.a. im Teillastbetrieb 10-12% Energieeinsparung niedrigere Abgastemperaturen Gebläse Schema: Lufterhitzer

9 Technische Voraussetzungen für Energieeffizienz sind konstante Trocknungstemperaturen! Temp. in C Trocknungstemperaturen bei mechanischer und elektronischer Brennersteuerung

11 Ursachen für Farbveränderungen Kleintrocknungsversuche Messen und graphische Aufbereitung von Temperatur in C Luftfeuchte in % Absolute Feuchte in g/kg 18 g/kg 10 g/kg ^ ^

12 Ursachen für Farbveränderungen.Kleintrocknungsversuche:

14 Wassergehalt in % Trocknungsabschnitte von Hopfen Hopfenfeuchte [%] Sorptionsisotherme von Hopfen Std 2 Std 3 Std 4 Std 5 Std Trocknungszeit bei 65 C Dolde Doldenblätter Spindel C 20 C 30 C rel. Luftfeuchte [%]

15 Trocknungsabschnitte von Hopfen Hopfen = kapillarporöses, hygroskopisches Produkt Die Gleichgewichtsfeuchte ist abhängig von Temperatur und Luftfeuchte! Einwaage 900 g Trocknungstemperaturen 60 C 65 C 70 C 260 g 255 g 246 g v = 0,35 m/s Gewichtsermittlung im Abstand von 10 Minuten

17 Trocknungsverhalten der Sorten ist unterschiedlich Trockensubstanz von Aromasorten und Bitterstoffsorten unterschiedlichen prozentualen Spindelanteil am Doldengewicht unterschiedlichen Doldenaufbau

18 Trocknungsverhalten der Sorten ist unterschiedlich Trockensubstanz von Aromasorten und Bitterstoffsorten unterschiedlichen prozentualen Spindelanteil am Doldengewicht unterschiedlichen Doldenaufbau Prozentuale Gewichtsanteil der Spindel am Gesamtgewicht der Dolden Sorte Hallertauer mfr. Hallertauer Tradition Perle Spalter Select Northern Brewer Hallertauer Magnum Herkules Spindelanteil in % , ,3 7,5 8,0 9,0

20 Darrabluft, ein wichtiger Messwert

21 Darrabluft, ein wichtiger Messwert durch Messen der Darrablufttemperatur! Luftfeuchte in % 20 erforderliche Darrablufttemperatur : 60 90% r.f. > 28 C hx-diagramm

22 Erhaltung und Sicherung der Hopfenqualität Quelle: Qualitätsbefund NQF

23 Darrabluft, ein wichtiger Messwert durch graphische Darstellung der Darrabluftmessungen und regelmäßige Bonitur von Hopfenproben!

25 Luftgeschwindigkeit und Trocknungstemperatur durch graphische Darstellung der Darrabluftmessungen sind in den einzelnen Trocknungsabschnitten unterschiedlich! Fallbeispiel: Aromasorte 1. Trocknungsabschnitt 2. Trocknungsabschnitt 3. Trocknungsabschnitt Gebläse- Leistung in %: 70 % 90 % 75 % 60 % Temperatur in C 62 C 65 C 65 C 63 C Dauer in Minuten

26 Luftgeschwindigkeit und Trocknungstemperatur sind in den einzelnen Trocknungsabschnitten unterschiedlich! Fallbeispiel: Aromasorte 1. Trocknungsabschnitt 2. Trocknungsabschnitt 3. Trocknungsabschnitt Gebläse- Leistung in %: 70 % 90 % 75 % 60 % Temperatur in C 62 C 65 C 65 C 63 C Dauer in Minuten

28 Produkttemperatur eine neue Regelgröße? Messen der Oberflächentemperatur mit Infrarot-Thermometern

29 Produkttemperatur eine neue Regelgröße? Hopfen im Schuber 65 C Trocknungstemperatur Produkttemperatur 55 C Einkippen Entleeren

30 Produkttemperatur eine neue Regelgröße? Kleintrocknungsversuch 65 C v= 0,3 m/s v= 0,6 m/s v= 0,45 m/s T=70 C 65 T=70 C T=65 C v= 0,45 m/s v= 0,3 m/s

31 Fazit Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen Trocknungsleistung Energieeffizienz Luftgeschwindigkeit Temperatur Hopfenqualität Schütthöhe

32 Fazit Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen

33 Fazit Neue Erkenntnisse zur Leistungssteigerung und Energieeffizienz von Hopfentrocknungsanlagen Ein leistungsstarkes Trocknungsverhalten hat eindeutig qualitative, energetische und wirtschaftliche Vorteile! Wasseraufnahme der Darrabluft in ml/m 2 und Minute 26 C 100 % r.f. 0,3 m/s C 90 % r.f. 0,45 m/s %