Lagerung: Frischer Wind im Getreidestapel

Kommt erntefrisches Getreide vom Feld, sind optimale Bedingungen in den seltensten Fällen gegeben. Auch bei trockenem Getreide von unter 15% Feuchtigkeit finden Nachreifeprozesse während der Lagerung statt. Das Getreidekorn ist ein lebendiger Organismus, dessen Atmung mit der Temperatur und dem Wassergehalt steigt. Atmung heißt in diesem Fall die Verstoffwechselung von Kohlenhydrate und Sauerstoff in Kohlendioxid, Wasser und Wärme. Bei der Umsetzung von 1 kg Getreidesubstanz entstehen bis zu 580 g Wasser und es werden ca. 15 MJ bzw. 4 kWh Wärmeenergie freigesetzt, die im Getreidestapel verbleiben. Als Folge der Eigenerwärmung findet ein Substanzabbau im Korn statt, der bei ungünstigen Bedingungen auf einen Mengenverlust von über 1 % pro Monat Lagerdauer ansteigen kann. Der Gewichtsverlust bzw. der Schwund bei nicht sachgerechter Lagerung ist daher nicht durch die Verdunstung von Wasser, sondern hauptsächlich durch die Kornatmung zu erklären.

Lagerhygiene beachten

Bedingt durch hohe Temperaturen und hohe Feuchtigkeitsgehalte wird aber auch die Vermehrung von Pilzen und Schadinsekten gefördert, die wiederum in einer Wechselwirkung zusätzliche Wärme und Feuchtigkeit produzieren. Bei den Lagerpilzen ist vor allem die Familie der Schimmelpilze zu nennen. Neben dem Substanzverlust an Getreide sind besonders die Stoffwechselprodukte der Pilze gefährlich. Diese Mykotoxine können in hohen Dosen schwere gesundheitliche Schäden beim Menschen und beim Tier verursachen. Als Beispiel sei hier nur das Pilzgift Aflatoxin zu nennen. Die Vermeidung der Stoffwechselprodukte bei der Getreidelagerung fokussiert sich vornehmlich auf die Verringerung des Pilzwachstums, da eine Beseitigung der Mykotoxine durch Reinigung oder Erhitzung nicht möglich ist. Bei Lagertemperaturen von unter 15 °C und einem gleichzeitigen Feuchtigkeitsgehalt von unter 16 % ist das Pilzwachstum stark eingeschränkt.

Erhebliche Substanzverluste entstehen ebenfalls durch Lagerschädlinge, zu dessen größter Gruppe die Gattung der Insekten zählt. Insekten können selber keine Körperwärme erzeugen und sind somit von der Umgebungstemperatur abhängig. Bereits ab Temperaturen von unter 15 °C ist bei vielen Arten, wie z.B. für den Kornkäfer oder den Getreideplattkäfer, die Vermehrungsrate deutlich eingeschränkt. Unterhalb der 8-Grad-Grenze sind die meisten Tiere noch am Leben, jedoch in ihrer Bewegung stark eingeschränkt und eine Vermehrung findet nicht mehr statt.

Aus diesen Gründen muss daher das Ziel lauten, so schnell wie möglich den erntewarmen Getreidestapel herunter zu kühlen. Umweltschädliche chemische Behandlungen können dadurch entfallen.

Eingeblasene Luft passend temperieren

Die Belüftung der Getreidepartie kann mit atmosphärischer Luft sowie mit konditionierter Luft eines Kühlaggregats durchgeführt werden. Damit durch die eingeblasene Luft keine Wiederanfeuchtung des Ernteguts statt findet, sollte folgender Leitsatz berücksichtigt werden:
Grundsätzlich keine warme Luft auf kühles Getreide und keine feuchte Luft auf trockenes Getreide.

Eine differenzierte Betrachtung ist möglich, wenn die Wechselbeziehungen zwischen Luft und dem Getreidekorn bekannt sind. Der Getreidekörper verhält sich hygroskopisch, das heißt er nimmt in Abhängigkeit zur umgebenden Luft Feuchtigkeit auf und kann sie wieder abgeben. Bei konstanten Parametern bildet sich ein Gleichgewichtszustand im Stapel aus. Für das lagerstabile Getreide mit einer idealen Feuchtigkeit von 14,5 % stellt sich eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 65 % ein.

Wird feuchtere Luft zugeführt, findet eine Befeuchtung des Korns statt. Bei einer Zuluft mit einer relativen Feuchte von weniger als 65 % kommt es zu einer Trocknung. Da die Belüftung üblicherweise mit einer Reduzierung des Gleichgewichtszustandes verbunden ist, findet ein Feuchtigkeitsentzug statt. Bei einer zweistufigen Absenkung der Temperatur um ca. 20 Kelvin kann im Schnitt eine Feuchtigkeitsreduzierung von 1 bis 2 % erzielt werden.

In der Praxis muss ebenfalls die Temperatur des Getreides und die der Außenluft berücksichtigt werden, da sich die einströmende Zuluft zunächst an die Temperaturen im Getreidestapel angleicht. Kältere Zuluft erwärmt sich, die relative Luftfeuchtigkeit sinkt und die Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen. Im umgekehrten Fall wird wärmere Luft durch das Getreide abgekühlt, die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit der Luft sinkt, das Getreide wird angefeuchtet und bei Unterschreitung des Taupunktes kann es sogar zu Kondensatanfall im Stapel kommen. Dieser Zusammenhang wird anschaulich in der Belüftungstabelle sichtbar gemacht, die jeder Anlagenbetreiber zur Hand haben sollte. Eine wesentlich komfortablere Belüftung ist mit einer elektronischen Reglung möglich, wenn die Parameter der Außenluft und des Getreides mittels Messfühler permanent erfasst werden.

Kernstück der Belüftung stellt das Gebläse dar, das hinsichtlich des benötigten Volumenstromes und der Druckleistung für die Anlage ausgelegt sein muss. Als Luftrate kann pauschal eine Leistung von ca.15 bis 20 m³ Luft pro Stunde und pro m³ Getreide angenommen werden. Beim Druckverlust ist die Schütthöhe des Ernteguts mit ca. 200 Pa pro Meter und der Gegendruck der Luftkanäle zu berücksichtigen. Zum Einsatz kommen speziell für diesen Zweck entwickelte Radialgebläse. Bei einer Motorleistung von beispielsweise 5,5 kW besitzen sie eine Luftleistung von ca. 14.000 m³/h (1.200 Pa), was bei einer Schütthöhe von 4 m für eine Belüftung von ca. 700 t Weizen ausreicht.

Bei der Belüftung von Getreide sind weiterhin folgende Punkte zu berücksichtigen:
Ist die Außenluftfeuchtigkeit nicht bekannt, muss die Lufttemperatur mindestens 5 besser 7°C niedriger als die Getreidetemperatur sein. Damit wird auch bei hohen relativen Außenluftfeuchtigkeiten die Gleichgewichtsfeuchte von 65 % rel. Luftfeuchtigkeit und 14,5 % Feuchtegehalt des Getreides erreicht. Sind Luft- und Getreideparameter bekannt, kann nach Belüftungstabellen gekühlt werden.

Getreidestapel sollten möglichst eben sein. Der Querschnitt des Getreidestapels muss im Verlauf des Belüftungskanals gleich bleiben. Der Abstand zweier Belüftungskanäle sollte nie größer als die Schütthöhe sein, maximal 4 m. Das Lager sollte über ausreichend große Abluftöffnungen verfügen. Kondensatanfall im Dachbereich und ein Abtropfen auf das Getreidelager muss vermieden werden. Eventuell sind Abluftventilatoren mit einzuplanen.
Das Gebläse darf zu keiner ungewollten Zulufterwärmung beitragen. Nach einem Betrieb von ca. 10 min sollte mittels Thermometer geprüft werden, ob eine Erwärmung der Zuluft stattfindet. Erwärmungen um 2 bis 3 °C sind zu tolerieren.

 

Unter Umständen sind zwei kleine Gebläse besser als ein großes Körnergebläse sind in der Regel zur Belüftung nicht geeignet, da sie zwar hohe Drücke erzeugen können, die Luftleistung aber zu gering ist. Außerdem findet durch die starke Kompression der Luft eine deutliche Lufterwärmung statt, die im unteren Bereich der Schüttung eine zusätzliche Trocknung hervorruft. Aufgrund des nur geringen Volumenstroms kann sich die feuchtwarme Luft bereits im Getreidehaufen wieder so weit abkühlen, dass Kondensat entsteht. Der sich dabei ausbildende Feuchtigkeitshorizont kann die weitere Belüftung beträchtlich behindern. Weiterhin besitzen sie einen schlechten Wirkungsgrad und verbrauchen dadurch deutlich mehr Energie als Belüftungsgebläse.

Die Verwendung von Drainschläuchen eignet sich nur für sehr kleine Getreidemengen. Durch ein 160er Schlauch kann nur max. 600 m³/h Luft gefördert werden. Bei einer maximalen Stranglänge von 10 m entspricht dies einer Menge von ca. 30 bis 40 m³ Getreide.
Die Kanalanschlussstutzen sind nach dem Kühlvorgang dicht zu verschließen, damit die relativ kühle Stapelluft nicht gleich wieder aus dem Getreide „herausläuft“.

Kühlkonservierung

Zur Belüftung mit kühlerer Luft kann auch ein Kompressorkühlaggregat eingesetzt werden. Die Luft wird mit Hilfe einer Kältemaschine bis auf den Taupunkt gekühlt und entfeuchtet. Durch eine anschließende geringe Wiedererwärmung mit überschüssiger Prozesswärme wird die relative Luftfeuchtigkeit wieder verringert und eine Anfeuchtung des Getreides vermieden. Damit ist eine nahezu Außentemperatur unabhängige Belüftung möglich, weil die gewünschten Luftparameter hinsichtlich Temperatur und Feuchte eingestellt werden können. Mit einer entsprechenden Mess- und Regeltechnik ist eine automatische Kühlung sofort nach der Ernte durchführbar. Aus Gründen der Energieeinsparung sollte dennoch eine stufenweise Kühlung Anwendung finden. Je niedriger die vom Gerät zu überwindende Temperaturdifferenz ist, desto geringer die Stromkosten. Aus diesem Grunde ist das Gerät auch im Schatten aufzustellen. Pro Kühlvorgang ist mit einem Strombedarf von 3 bis 6 kWh pro Tonne Getreide zu rechnen.
Besonders interessant ist die Kombination des Kühlaggregats mit einer vorhandenen Warmlufttrocknung. Die Trocknerkapazität kann deutlich erhöht werden, wenn nicht mehr bis zur Endfeuchte von 15 % heruntergetrocknet werden muss, sondern der anschließende Trocknungseffekt bei der Kühlbelüftung ausgenutzt wird. Die Trocknung mittels Kühlung ist darüber hinaus gleichmäßiger und wesentlich schonender fürs Erntegut.

Temperaturmessung

Bei der Belüftung des Ernteguts sind regelmäßige Temperaturmessungen im Lager unabdingbar. Die Messintervalle sollten in Abhängigkeit der Korntemperatur durchgeführt werden. Von täglichen Messungen bei Getreide mit mehr als 18 °C bis zu einem 14-tägigem Rhythmus bei Temperaturen von unter 10 °C.

Findet zwischen zwei Messungen eine Temperaturerhöhung statt, muss unverzüglich mit der erneuten Kühlung begonnen werden. Zur Messung bieten sich preiswerte Einstechthermometer an, bei deren Einsatz aber beachtet werden muss, dass durch die Reibung beim Einstechen zunächst eine zu hohe Temperatur angezeigt wird. Erst nach einigen Minuten sind verlässliche Werte zu erhalten. Bei großen Lägern bietet sich der Einsatz ortsfester Messsonden an, deren Messdaten mit einen Handmessgerät abgerufen werden. Elektronische Temperaturmesseinrichtungen besitzen den Vorteil, dass optische oder akustische Signale die erforderliche Nachkühlung anzeigen können.

Die komfortabelste und kostenintensivste Lösung sind fest eingebaute Temperatur-überwachungsanlagen, die in Getreidesilos mittels Messgehänge über die ganze Lagerhöhe verteilt Messpunkte besitzt. Die Auswertung kann automatisch von einem zentralen Regelgerät erfolgen. Der unterste Messpunkt kann dabei gleichzeitig für die Steuerung des Belüftungsgebläses genutzt werden. Neben der Temperatur sollte ebenfalls die Kornfeuchtigkeit kontrolliert werden. Die Kenntnisse über den Zustand des eingelagerten Ernteguts sind bei einer ordnungsgemäßen Lagerung elementar. Hier sollte nicht am falschen Ende gespart werden. Alle Messdurchführungen und Behandlungsmaßnahmen sind zu dokumentieren.

Eine dauerhafte und sichere Lagerung von Konsumgetreide ist ohne Reduzierung der Korntemperatur nicht möglich. Nur mit einer Belüftung bzw. Kühlung kann das angestrebte Temperaturniveau von unter 10 °C, das eine langfristige Lagerung ermöglicht, erreicht werden. Niedrige Korntemperaturen hemmen die Entwicklung von Schadinsekten, verhindern die Ausbreitung von Schimmelpilzen und reduzieren die Kornatmung.