Postgraduate Training Course Food Chains in Agriculture

Am Campus Triesdorf der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf wird das Weiterbildungsprojekt „Food Chains in Agriculture“ für afrikanische Master-Absolventinnen und -Absolventen durchgeführt. Initiator des Projektes war Prof. Dr. Otmar Seibert. In einem 5-monatigen Postgraduiertenkurs „Postgraduate Training Course Food Chains in Agriculture“ [1] werden die maximal 25 Teilnehmenden aus afrikanischen Ländern in folgenden Bereichen geschult:

  1. Nachhaltige Landbewirtschaftung
  2. Verbesserung von Nachernte-Prozessen
  3. Effizientere Nutzung von Ressourcen, einschließlich der lokalen Erzeugung
  4. Verwendung erneuerbarer Energien
  5. Aufbau Agrarprodukt-spezifischer regionaler Wertschöpfungsketten
  6. Erschließung neuer (regionaler) Märkte für Agrarprodukte
  7. Gründung unternehmerischer Existenzen


2018 afrika tn plakat

Abb. 1: Teilnehmende aus 10 afrikanischen Ländern am Kurs 2018

Solare Trocknung im Rahmen eines Weiterbildungsprojektes für Afrika

Die Teilnehmenden am Kurs 2018 stammten aus Zentral- und Nord-Afrika. Als Beitrag zu den Punkten 2. bis 4. wurde die Möglichkeit zur solaren Erntetrocknung im Rahmen einer Bachelorarbeit [2] untersucht. Die Ergebnisse fließen in das Weiterbildungsprogramm ab 2019 ein. Ziel des Gesamtprojektes ist ein kleiner Beitrag zur Verbesserung der Lebensgrundlagen in Afrika.
Solar abb1

Abb. 1: Varianten 1 und 5 des Solartrockners

Untersuchte Solartrockner
In [2] werden 5 Solartrockner Varianten untersucht (Tab.1 und Abb.1). Der Trockner besteht aus einem Kasten (1m x 1m x 1m) und optional aus einem angeschlossenen Solar-Luftkollektor (Grammer TwinSolar 1.3, 1,29 m² Absorberfläche). Der Trocknerkasten wird von unten nach oben mit Luft durchströmt, auf etwa halber Höhe wird das zu trocknende Material auf einem Gitter gelagert. Die Vorder- und Oberseite besteht aus transparentem Kunststoff. Bei Variante 2 sind alle Kastenwände intransparent. Bei Variante 4 wurden die Innenwände mit Alu-Folie beschichtet, um Solarstrahlung auf die Probe zu reflektieren. Bei Variante 5 wurden die Innenwände geschwärzt um eintretende Solarstrahlung besser zu absorbieren.

Tabelle1

Durchgeführte Untersuchungen
In [2] wurden die 5 untersuchten Solartrockner-Varianten mit etwa 1 kg frischem Gras (Wassergehalt ca. 74 %) beladen und bei gutem Wetter (gemittelt über den gesamten Messzeitraum: Globalstrahlungsintensität von 509 W/m² und Umgebungstemperatur von 22 °C) 10 Stunden unter natürlichen, zeitlich variablen Bedingungen betrieben. Zum Vergleich wurde gleichzeitig eine gleich dicke Grasschicht vor dem Gerät im Freien als Vergleichsprobe getrocknet. Die Proben wurden vor und nach der Trocknung gewogen. Die Wetter- und Prozessdaten wurden messtechnisch erfasst.

Ergebnisse
Abb. 2 zeigt die Messergebnisse beispielhaft für Variante 4. Die Differenz zwischen eintretendem und austretendem Wasserdampf-Massenstrom entspricht dem der Probe entzogenem Wasserdampf-Massenstrom. Man erkennt, dass dieser von der Strahlungsintensität sowie von der verstrichenen Trockenzeit abhängt. Die Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit weist auf eine Abhängigkeit vom momentanen Wassergehalt der Probe hin.

Solar abb2

Abb. 2: Zeitliche Verläufe der in den Trockner ein- und austretenden Wasserdampf-Massenströme für Variante 4

In Abbildung 3 werden die Ergebnisse für die 5 Varianten gegenübergestellt. Es wird betrachtet, wie stark der Restwassergehalt nach 10 Stunden unter dem einer gleichzeitig im Freien getrockneten Vergleichsprobe liegt. Es ist zu erkennen, dass Variante 4 die besten Ergebnisse erzielt. Hier liegt der Restwassergehalt  der Probe nach 10 Stunden Trockenzeit um 35 %-Punkte unter dem der im Freien getrockneten Vergleichsprobe. Dieses positive Ergebnis ist auf die Aluminiumbeschichtung auf der Innenseite der Trocknerwände zurückzuführen, durch welche die eintretende Solarstrahlung teilweise auf das zu trocknende Material reflektiert wird.

Solar abb3

Abb. 3: Unterschied des Restwassergehalts zwischen im Trockner getrockneter Probe und Vergleichsprobe für die 5 Trockner-Varianten

Fazit
Nach 10 Stunden Trockenzeit kann mit Variante 4 für Gras (ca. 1 kg) eine Trocknung bis zur Konservierungsgrenze von 14 % Wassergehalt erreicht werden.

Als leicht zu realisierende und kostengünstige Optimierungsmaßnahme führt eine reflektierende Beschichtung auf den Innenwänden zu einer Verbesserung der Trocknung.

Der Wassergehalt der Probe sowie variable Umweltbedingungen wie Solarstrahlungsintensität, Lufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit haben einen großen Einfluss, so dass weitere Messungen (eventuell unter Laborbedingungen) notwendig sind.

Teilnehmende2018

Abb. 4: Teilnehmende am Postgraduiertenkurs 2018

Quellen
[1] „Postgraduate Course „Food Chains in Agriculture“ – Vorschlag zur Projektdurchführung “; Otmar Seibert; HSWT; 2017
[2] „Solares Trocknen“; Jens Hack; Bachelor Arbeit, Fakultät Umweltingenieurwesen, HSWT; 2018

Autoren des Beitrags zur Solartrocknung
Prof. Dr. Andreas Ratka | Jens Hack | Wolfgang Ernst | Prof. Dr. Otmar Seibert | Prof. Dr. Ralf Schlauderer