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Koordinierendes Institut

Projekt

Titel:Demonstrationsprojekt Arzneipflanzen (KAMEL); Verbundvorhaben: Optimierung von Trocknungsverfahren für Arznei- und Gewürzpflanzen hinsichtlich Energieeinsatz, Wirtschaftlichkeit und Produktqualität; Teilvorhaben 1: Untersuchungen zur Optimierung einer Flächentrocknungsanlage.
Beginn:01.07.2007
Ende:30.11.2010
Koordinierendes Institut:Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB), Potsdam
Koordinator:Jochen Mellmann
Ansprechpartner im ATB:Thomas Ziegler
Förderung:Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) / Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Verbraucherschutz (BMELV), Bonn, Berlin
Förderkennzeichen:22006107
Förderprogramm:Nachwachsende Rohstoffe
Partner:Agrarprodukte Ludwigshof e.G., Ranis; Universität Hohenheim, Stuttgart
  
Angesiedelt im Forschungsprogramm:Qualität und Sicherheit von Lebens- und Futtermitteln
Kurzbeschreibung:Es wurde ein neues Verfahren für die Flächentrocknung von Arznei- und Gewürzpflanzen entwickelt, bei dem Wärmepumpen und konventionelle Warmlufterzeugung durch Erdgas oder Heizöl kombiniert werden. Die industrielle Umsetzung erfolgte in Kooperation mit einem großen Agrarbetrieb in Thüringen. Zur weiteren Optimierung wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen, Praxismessungen, Simulationsrechnungen zur Luftverteilung sowie Qualitätsanalysen von Kamille, Melisse und Baldrian durchgeführt. Die Einhaltung qualitätsbestimmender Inhaltsstoffe wurde stichprobenartig bestätigt. In der Wärmepumpenphase des kombinierten Trocknungsverfahrens kann die Energieeffizienz durch interne Wärmerückgewinnung erheblich gesteigert werden. Ein entsprechender Versuchstrockner im halbtechnischen Maßstab wurde aufgebaut und mit unterschiedlichen Produkten betrieben. Die im Verlauf der Trocknung zunehmenden relativen Energieeinsparungen wurden am Beispiel von Kamilleblüten detailliert nachgewiesen. Für den Teilumluftbetrieb in der Trocknungsphase mit konventioneller Lufterwärmung wurde ein energieoptimiertes Regelungsprinzip entwickelt, mit dem sowohl der aktuelle Abluftzustand als auch die veränderlichen Frischluftbedingungen berücksichtigt werden können. Das zu Grunde liegende Konzept des kritischen normierten Trocknungspotenzials der Abluft ist auf alle chargenweisen Trocknungsprozesse bei beliebigen klimatischen Verhältnissen übertragbar. In der untersuchten Trocknungsanlage wurden die Energiekosten um mehr als 30% reduziert, wobei noch weitere anlagen- und regelungstechnische Optimierungsmöglichkeiten bestehen. Bei Wärmepumpentrocknung mit interner Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung von Blockheizkraftwerken sind Primärenergieeinsparungen von bis zu 50% möglich. Insbesondere bei Produktionserweiterungen amortisieren sich die Investitionen innerhalb weniger Jahre.
Abstract:A new process designed for fixed bed drying of medicinal and spice plants was developed where heat pumps are combined with conventional air heating by natural gas or fuel oil. Industrial application was realized in cooperation with a large agricultural company in Thuringia. In order to further optimize the process, theoretical and experimental investigations, measurements, simulations regarding distribution of air as well as quality analyses of chamomile, lemon balm, and valerian were carried out. The contents of ingredients were checked at random and found to be in compliance with quality requirements. During the heat pump stage, energy efficiency of the combined drying process can considerably be improved by internal heat recovery. Accordingly, an experimental dryer was constructed on a semi-technical scale and operated with various products. In the course of drying, increasing relative energy savings were proven in detail at the example of chamomile flowers. For the drying stage with conventional air heating, a principle of control was developed for the partial air recirculation which is optimized in terms of energy. The current condition of the dryer outlet air as well as fluctuating ambient air conditions can be taken into account. The underlying concept of the critical normalized drying potential of the dryer outlet air may be applied to all batch-type drying processes at any climatic conditions. At the drying plant examined, the energy costs were reduced by more than 30 %. Further plant-specific and control-oriented optimization measures are possible. Heat pump drying including internal heat recovery and waste heat utilization of combined heat and power plants allows for primary energy savings of up to 50 %. The required investment costs amortize within a few years, particularly if production is increased.
 

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