DE10218424A1

DE10218424A1 - Schrotmühle sowie Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut

Info

Publication number: DE10218424A1
Application number: DE10218424A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mattes; Klaus Litzenburger; Josef Englmann
Original assignee: Schmidt Seeger GmbH
Current assignee: Schmidt Seeger GmbH
Priority date: 2001-04-30
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2002-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schrotmühle und ein Verfahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut aus Zerealien oder Braumaterialien, insbesondere von Malz. Das Mahlgut wird dabei zur Bildung von Schrot einer Walzenstrecke (14) zugeführt. Um ein optimales Mahlergebnis zu erhalten, wird das in der Walzenstrecke (14) gebildete Schrot laufend physikalisch vermessen, wobei die anstehenden Meßwerte mit vorgegebenen Sollwerten oder Sollwertbereichen unter Verwendung eines Regelalgorithmus zur Bildung von Stellsignalen verglichen werden und die Stellsignale zur Ansteuerung mindestens eines in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrotmühle zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut aus Zerealien oder Braumaterialien, insbesondere von Malzkörnern, mit Hilfe von Mahlwerkzeugen, die mindestens zwei motorisch angetriebene, paarweise einen Walzenspalt begrenzende, mit gleicher oder unterschiedli cher Geschwindigkeit gegeneinander drehende Walzen aufweisen, sowie ein Verfahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut, bei welchem das Mahl gut zur Bildung von Schrot einer vorzugsweise als Walzenstrecke ausgebil deten Mahlstrecke zugeführt wird.

Schrotmühlen dieser Art werden vor allem zum Vermahlen von Malz in der Brauereitechnologie angewandt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Be reich der Getreide- und Rohfrucht-Vermahlung z. B. in Müllereien. Beim Schroten von Malz ist das erzielte Mahlergebnis von entscheidender Bedeu tung für die nachfolgenden Produktionsschritte in der Bierherstellung. Die Partikelgrößenverteilung, Form und Struktur des Schrots oder der Schrot fraktionen bestimmen wesentlich den verfahrenstechnischen Ablauf bei der Läuterung oder bei der Bierfiltration sowie die biochemische Umsetzung und die Lösungsvorgänge in der Maische. Das Mahlergebnis kann beeinflußt werden durch konstruktive Eigenschaften und durch Betriebseigenschaften der Schrotmühle, wie Walzenabstand, -anzahl, -anordnung, -parallelität und -durchmesser, Walzenriffelung, Walzendrehzahlen, Walzenbeladung sowie der Siebsätze innerhalb der Schrotmühle, deren Fläche, Maschenweiten und Schüttelintensität. Weiter wird das Mahlergebnis durch das Mahlgut selbst beeinflußt, beispielsweise durch die Ausgangskorngröße, Form und Sortie rung des Mahlguts. Die Verarbeitungseigenschaften und biochemischen Ei genschaften werden beispielsweise durch die Härte oder Mürbigkeit, die Zä higkeit und das spezifische Gewicht einzelner Bestandteile sowie durch die Sorte des Mahlguts beeinflußt. Auch durch Konditionierung des Mahlguts, wie beispielsweise durch Befeuchtung vor dem Mahlvorgang, kann ein ge wisser Einfluß auf das Mahlergebnis erzielt werden.

Um vorgegebenen Qualitätsanforderungen zu genügen, ist es bekannt, die Schrotmühlen so in ihren Einstellparametern zu justieren, daß eine Partikel größenverteilung des Mahlguts "Malz" entsprechend den sogenannten MEBAK-Richtlinien (veröffentlicht in MEBAK-Handbuch Band II der Mitteleu ropäischen Brautechnischen Analysen-Kommission) oder der DIN 8777 ge geben ist. Zur Zeit ist eine Kontrolle und eine Einstellung der Schrotmühlen nur möglich durch stichprobenartige Kontrollen des Schrotes mittels normier ter Prüfsiebe. Danach werden die das Mahlergebnis beeinflussenden Para meter an der Mühle korrigiert. Dieser Korrekturvorgang erfolgt rein empirisch. Er beruht auf Erfahrungswerten des Einstellers oft mit vielen, teils mit Um bauten verbundenen Iterationsschritten, bis ein optimales Mahlergebnis er zielt wird. Häufig werden die Werte der Norm nicht erreicht, was zum einen an den mangelnden Einstellmöglichkeiten der Schrotmühle selbst liegt, zum anderen auch an einer nicht ausreichenden Definition der Qualitätsanforde rungen in der Norm. Diese Problematik wird noch dadurch verschärft, daß mit ein- und derselben Schrotmühle oft verschiedene Malz- und Rohfrucht sorten gemahlen werden. Produktwechsel z. B. auf Gerste, Reis, Mais usw. sind durchaus üblich. Selbst innerhalb einer Sorte sind die Inhomogenitäten so groß, daß die bisherige, auf Stichproben beruhende Verfahrensweise nicht zu den erwünschten optimalen Mahlergebnissen führt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schrot mühle der eingangs angegebenen Art sowie das eingangs angegebene Ver fahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut dahingehend zu verbessern, daß stets ein optimales Mahlergebnis erzielt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 34 ange gebenen Merkmale vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Wei terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht vor allem darin, daß auf der Aus trittsseite des mindestens einen Walzenpaares eine Meßstation zur laufen den physikalischen Vermessung der ankommenden Mahlbestandteile vorge sehen ist und daß ein mit einer Meßwertausgabe der Meßstation verbunde ner Regler vorgesehen ist, der einen Sollwertgeber, einen Vergleicher zur Ermittlung von Abweichungen der anstehenden Meßwerte von vorgegebe nen Sollwerten oder Sollwertbereichen sowie ein Stellglied zur Ansteuerung eines in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus nach Maßgabe der ermittelten Abweichungen aufweist. In die Schrotbildung eingreifende Stellmechanismen sind vor allem die Weite des Walzenspalts oder die Dreh zahl der Walzen sowie die Menge der Wasserzufuhr bei der Konditionierung. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß der Wal zenspalt über das Stellglied des Reglers in seiner Weite nach Maßgabe der ermittelten Abweichungen motorisch verstellbar ist. Eine weitere Erfindungs variante besteht darin, daß die Drehzahl und/oder die Menge der Wasserzu fuhr bei der Konditionierung über Stellglieder nach Maßgabe der ermittelten Abweichungen durch den Regler automatisch verstellbar sind.

Bei den heute üblichen Vier-, Fünf- und Sechs-Walzenmühlen ist ein Vor brechwalzenpaar und ein diesem in Förderrichtung nachgeordnetes Spel zenwalzenpaar jeweils mit motorisch verstellbarem Walzenspalt vorgesehen, wobei gemäß der Erfindung der Walzenspalt beider Walzenpaare über den Regler einstellbar ist. Einer ersten Gruppe von Walzen kann dabei eine Siebanordnung vorzugsweise mit Schüttelsieben zur Aufteilung des Schrot stroms in Teilströme nachgeordnet sein, wobei jedem Teilstrom oder dem Gesamtstrom eine Meßstation zur laufenden Vermessung der ankommen den Schrotfraktionen zugeordnet sein kann. Der Regler ist dabei erfindungs gemäß mit den Meßwertausgaben der Meßstationen verbunden, wobei für jede Schrotfraktion ein Sollwertgeber und ein Vergleicher zur Ansteuerung von Stellgliedern vorgesehen sein kann.

Zusätzlich kann die Schrotmühle ein Grießwalzenpaar mit motorisch ver stellbarem Walzenspalt aufweisen, das mit einer als Grobgrieß ausgebilde ten Schrotfraktion beaufschlagbar ist und dessen Walzenspalt über den Reg ler einstellbar ist.

Bei der physikalischen Vermessung der Mahlbestandteile ist zu berücksichti gen, daß nach den Vorbrechwalzen alle Körner angebrochen sein sollten. Hinter den Spelzenwalzen sollten die an den Spelzen haftenden Grieße ausgemahlen sein, ohne daß die Spelzen für den Folgeprozeß relevante Beschädigungen zeigen. Das Grießwalzenpaar schließlich sollte grobe Grie ße ausmahlen und nicht zuviel Mehl produzieren, weil das Mehl den Läuter vorgang behindern könnte. Um diese Kriterien zu erfüllen, weisen die hinter den Walzenpaaren angeordneten Meßstationen ein Meßaggregat zur direk ten oder indirekten Erfassung der physikalischen Partikeleigenschaften, ins besondere der Partikel-Größenverteilung und -Form der Mahlbestandteile auf. Für diese Art der Vermessung stehen in der Praxis verschiedene physi kalische Prinzipien zur Verfügung:

Eine erste meßtechnische Erfindungsvariante sieht vor, daß das Meßaggre gat einen von dem Schrot durchströmten, lichtdurchlässigen Strömungskanal aufweist, der im Strahlengang einer Lichtquelle zur Bestimmung und Aus wertung der Lichtschwächung angeordnet ist. Die Lichtschwächung ist bei gegebenem Massenstrom eine Funktion der Partikelgeometrie, insbesonde re der Partikelgröße.

Eine zweite meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß das Me ßaggregat einen von dem Schrot durchströmten, lichtdurchlässigen Strö mungskanal aufweist, der in einem Strahlengang einer Laserlichtquelle zur Bestimmung und Auswertung der Lichtbeugung, der Lichtreflexion oder des Lichtschattens angeordnet ist. Auch hiermit läßt sich eine Partikelgrößenver teilung des Partikelstroms ermitteln.

Eine dritte meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß das Me ßaggregat einen von dem Schrot durchströmten, lichtdurchlässigen Strö mungskanal aufweist, der in einem Strahlengang einer Lichtquelle mit einer Anordnung zur photooptischen und/oder digitalen Bilderfassung und Auswer tung angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist im Strahlengang vorteilhafterweise ein Lichtscanner oder eine Camera, beispielsweise eine Matrixcamera oder eine Zeilencamera angeordnet.

Eine vierte meßtechnische Erfindungsvariante sieht vor, daß das Meßaggre gat einen von dem Schrot durchströmten Kanal aufweist, in dem sich die Partikel über Reibungselektrizität aufladen. Ein Sensor mißt die aufgenom menen Ladungen, deren Menge von der Größe der Oberflächen abhängt. Eine Auswerteeinheit bestimmt daraus die Partikelgröße.

Eine fünfte meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß das Me ßaggregat einen von dem Schrot durchströmten Strömungskanal aufweist, der im Strahlengang einer Ultraschallquelle mit einer Anordnung zur Be stimmung und Auswertung der Schallschwächung oder Schallreflexion an geordnet ist.

Eine sechste meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß das Me ßaggregat einen von einer ausgesiebten Schrotfraktion durchströmten Strö mungskanal aufweist, in welchem eine Bestimmung des Partikel- Massenstroms erfolgt. Für die Bestimmung des Partikel-Massenstroms ste hen verschiedene Meßprinzipien zur Verfügung: Vorteilhafterweise weist der Meßkanal zu diesem Zweck eine Meßwaage vorzugsweise mit Prallplatte auf. Weiter ist es möglich, den Meßkanal mit einer Coriolis-Meßstrecke zur Bestimmung des Massenstroms auszustatten. Auch ein Meßkanal mit einer Umlenkschurre zur Bestimmung der Zentrifugalkraft und Umrechnung auf den Massenstrom ist grundsätzlich möglich. Eine weitere Variante ist ein Meßkanal mit radiometrischer Massenstrombestimmung. Aus der Massen strommessung wird die Partikelgrößenverteilung nach Siebklassen angege ben.

Eine siebte meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß das Me ßaggregat aus einem Sieb-Vollautomaten besteht, auf den ein Probenteil strom des Schrotes geleitet wird. Dieser führt fortlaufend automatisierte (La bor-)Siebanalysen durch. Eine Auswerteeinheit gibt die Partikelgrößenvertei lung nach Siebklassen aus.

Eine ergänzende meßtechnische Erfindungsvariante besteht darin, daß die Stromaufnahme des Walzenantriebs bei konstantem Massenstrom als Maß für die Kornmürbigkeit des Mahlgutes dem Regler als zusätzliches Meß signal zur Verfügung gestellt wird.

Wenn die Spelzen des Mahlguts trocken sind, sind sie spröde und zerbre chen leicht beim Schroten. Um dies zu verhindern, wendet man heute immer häufiger die Konditionierung an. Dabei wird das Malz mit kaltem oder war mem Wasser oder mit Wasserdampf angefeuchtet. Die Spelzen werden da durch elastischer, so daß sie nicht so leicht zerbrechen. Die Feuchtigkeitszu fuhr kann dabei über den erfindungsgemäßigen Regler eingestellt werden. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß eine vor der ersten Walzengruppe angeordnete Zuführstrecke vorgesehen ist, die eine über den Regler ansteuerbare Konditionierungseinrichtung aufweist. Die Zuführstrecke kann dabei als Schneckenförderer ausgebildet sein, in den mindestens eine über den Regler ventilgesteuerte Befeuchtungsdüse mündet. Die Konditionierungseinrichtung ist in Strömungsrichtung vor einem Vorratsbehälter angeordnet, dessen Ausgang über einen Proportionierer mit dem ersten Walzenpaar verbunden ist.

Die Erfindung ist sowohl für Trockenmahlstrecken als auch für Naßmahlstre cken geeignet und bei allen hierfür in Frage kommenden Mühlenbauarten anwendbar. Im letzteren Falle entfällt die Fraktionierung, die bei Trockenwal zenstrecken beispielsweise in einer Vier- oder Sechs-Walzenmühle möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut, bei welchem das Mahlgut zur Bildung von Schrot einer Walzenstrecke zuge führt wird, besteht im wesentlichen darin, daß das in der Walzenstrecke ge bildete Schrot laufend physikalisch vermessen wird, daß die anstehenden Meßwerte mit vorgegebenen Sollwerten oder Sollwertbereichen unter Ver wendung eines Regelalgorithmus zur Bildung von Stellsignalen verglichen werden und daß die Stellsignale zur Ansteuerung mindestens eines in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus verwendet werden. Das Schrot wird vorteilhafterweise hinsichtlich seiner Partikelgrößenverteilung vermessen. Die Partikelgrößenverteilung kann dabei mit optischen Metho den, beispielsweise durch Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit, der Laser beugung, Laser-Reflexion oder -Schattenbildung oder durch Erfassung und Auswertung digitaler Bilder gemessen werden. Auch aus einer akustischen Vermessung insbesondere durch Schallschwächung im Ultraschall lassen sich Informationen über die Partikelgrößenverteilung meßtechnisch erzielen.

Innerhalb der Walzenstrecke wird das Schrot zweckmäßig über eine Sieb anordnung geleitet und in Teilströme aufgeteilt. Die Teilströme oder der Ge samtstrom werden dann laufend hinsichtlich ihrer Partikelgrößenverteilung und/oder Partikelform direkt oder indirekt vermessen und mit zugeordneten Sollwerten und Sollwertbereichen unter Verwendung eines Regelalgorithmus zur Bildung von Stellsignalen verglichen, wobei die Stellsignale zur Ansteue rung von in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismen verwendet werden. Regelungstechnisch ist dies ein geschlossener Wirkungskreis zur Eliminierung der auf die Schrotbildung einwirkenden Störgrößen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema einer Schrotmühle mit vorgeschalteter Konditionie rungsschnecke und Meßstation für die Inline-Vermessung der an kommenden Partikelströme;

Fig. 2 ein Schema eines Regelkreises für den Betrieb der Schrotmühle;

Fig. 3 ein Signalflußplan für eine Mehrgrößenregelung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Sechs-Walzenschrotmühle ist zum Zerkleinern von körnigem Mahlgut K aus Zerealien, insbesondere von Brau materialien, wie Malz bestimmt. Das Mahlgut K gelangt über eine Konditio nierungsstrecke 10 und einen füllstandsgeregelten Vorratsbehälter 12 zur Walzenstrecke 14. Diese weist ein Vorbrechwalzenpaar 16, ein diesem nachgeordnetes Spelzenwalzenpaar 18 und ein Grießwalzenpaar 20 auf. Zwischen den Walzenpaaren 16 und 18 einerseits und dem Grießwalzen paar 20 andererseits befindet sich ein Siebkasten 22 mit einem Schüttel siebsatz 24, durch den die Mahlbestandteile aus dem Vorbrechwalzenpaar 16 und dem Spelzenwalzenpaar 18 in drei Teilströme sortiert werden:
Grobe Bestandteile: Spelzen S
Mittlere Bestandteile: Grieß G
Feine Bestandteile: Mehl M

Die Grobgrieße G werden im Grießwalzenpaar 20 zu Feingrießen F vermah len.

Auf die in der Walzenstrecke 14 stattfindende Schrotbildung wirken die Stör größen z_i.

Hinter den drei Walzenpaaren 16,18 und 20 sind Meßstationen 28 und/oder 30 und/oder 32 angeordnet, mit welchen die an den betreffenden Stellen anfallenden Mahlbestandteile laufend physikalisch hinsichtlich ihrer Partikel größenverteilung und/oder Partikelform vermessen werden. Zur Vermessung der Mahlbestandteile können verschiedene optische, akustische und/oder strömungstechnische Meßprinzipien verwendet werden. Die Meßwerte x_i der einzelnen Fraktionen werden mit vorgegebenen Sollwerten s_i oder Sollwert bereichen verglichen und unter Verwendung eines Regelalgorithmus zur Bil dung von Stellsignalen y_i ausgewertet, wobei die Stellsignale zur Ansteue rung mindestens eines in die Schrotbildung eingreifenden Stellenmechanis mus verwendet werden. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die in der Bierherstellung nachfolgenden Verfahrensschritte und Eigen schaften wesentlich von der Schrotqualität abhängen:

- das Maischverfahren und die Verzuckungszeit,
- die Abläuterung,
- die Sudhausausbeute,
- die Vergärung,
- die Filtrierbarkeit des Bieres sowie
- die Farbe, der Geschmack und der Gesamtcharakter des Bieres.

Die der Schrotmühle vorgeschaltete Konditionierungsstrecke 10 besteht im wesentlichen aus einem Trog 34, in dem das Malz durch eine Schnecke 36 bewegt wird. Dabei wird das Malz durch Sprühdüsen 38 mit Wasser W be sprüht, wobei innerhalb der Konditionierungsstrecke für eine gleichmäßige Verteilung der Feuchtigkeit gesorgt wird. Die zugeführte Feuchtigkeit sorgt dafür, daß die Elastizität der gegebenenfalls zu trockenen Spelzen erhöht wird, so daß sie beim anschließenden Schroten weniger beschädigt werden. In dem als Fig. 2 dargestellten Regelkreis ist schematisch aufgezeigt, daß das Malz aus einem Vorratsbehälter 40 über die Konditionierstrecke 10 der Walzenstrecke 14 zugeführt wird und in Form von Schrot in den Schrotkas ten 42 gelangt. Das Schrot wird in den Meßstationen 28 und/oder 30 und/oder 32 unter Ermittlung von Meßwerten ausgewertet, die in Form von Istwerten x_i einem Regler 44 als Regelgrößen 48 zugeleitet werden. Im Reg ler 44 werden die Istwerte mit vorgegebenen Sollwerten s_i (46) verglichen und unter Anwendung von Regelalgorithmen zur Bildung von Stellgrößen y_i ausgewertet. Mit Hilfe der Stellgrößen y_i werden beispielsweise die Walzen spalte der Walzenpaare 16,18,20 und die Feuchtigkeitszufuhr im Konditio nierer eingestellt. Der im Regler 44 verwendete Regelalgorithmus verarbeitet nicht nur die über die Meßstationen 28 bis 32 ermittelten Meßgrößen, son dern berücksichtigt außerdem Einstellparameter bezüglich des Typs, der Herkunft und der erkennbaren Eigenschaften des Mahlguts, die für den Mahlprozeß von Bedeutung sind und die per Softwareabfrage beispielsweise über eine Tastatur zu Beginn eines jeden Mahlvorgangs eingegeben werden können.

Der Regelalgorithmus selbst hat mehrere Regelgrößen x_i (48) als Eingangs signal zu verarbeiten und mehrere Stellgrößen y_i als Ausgangssignal aus zugeben. Das heißt, es handelt sich um eine Mehrgrößenregelung (vgl. Fig. 3).

Vorzugsweise werden 6 Regelgrößen x_i für die einzelnen Schrotfraktionen gebildet, nämlich "Spelzen", "Grobgrieß", "Feingrieß 1", "Feingrieß 2", "Grießmehl" und "Pudermehl". Diese werden ausgeregelt über die 3 Stell größen y_i "Walzenabstand 1 bis 3" und bei Bedarf zusätzlich über die "Was sermenge der Konditionierung".

Die Lösung derartiger Mehrgrößenregelkreise stellt im allgemeinen ein be sonderes Problem dar, da die Übertragungsfunktionen der Regelstrecken und der Mehrfachkopplungen nicht zu ermitteln sind. Folgende Kuppelwir kungen der Regelstrecken S₁, S₂, S₃ auf die Regelgrößen x₁ . . . x₆ sind bei spielsweise bei einer nach Fig. 1 skizzierten Sechs-Walzen-Schrotmühle bauartbedingt gegeben und im Signalflussplan gemäß Fig. 3 jeweils als Wirklinie dargestellt.

Eine Verstellung des Walzenabstandes am Vorbruchwalzenpaar (Regelstre cke S₁) bewirkt eine Veränderung in den prozentualen Anteilen von allen sechs Schrotfraktionen, weil das gesamte Mahlgut durch dessen Mahlspalt geleitet wird. Der Betrag oder das Verhältnis der jeweiligen prozentualen Veränderungen ist nicht vorherbestimmten, da diese insbesondere von der Zusammensetzung und den Mahleigenschaften der zugeführten (Malz-)Körner abhängig ist.

Eine Verstellung des Walzenabstandes am Spelzenwalzenpaar (Regelstre cke S₂) bewirkt deshalb ebenso eine Veränderung in allen sechs Schrotfrak tionen.

Eine Verstellung des Walzenabstandes am Grießwalzenpaar (Regelstrecke S₃) bewirkt nur eine Veränderung in den fünf Schrotfraktionen der Grieße und Mehle, nicht jedoch in der Fraktion der Spelzen, da diese zuvor ausge siebt und keiner weiteren Nachvermahlung zugeführt werden (vgl. Wirklinien Fig. 3).

Eine Konsequenz hieraus für den aufzustellenden Regelalgorithmus ist, dass ein Reglerzugriff zum Ausregeln einer jeweiligen Fraktion auch auf alle diese Fraktion beeinflussenden Walzenstrecken erfolgen muß (vgl. Wirklinien in Fig. 3 des Reglers R zu den Walzenstrecken S_i). Dabei ist zunächst nicht bekannt, welche Verstellung an welcher der betreffenden Walzenstrecken beziehungsweise welche Kombination von diesen Verstellungen optimaler weise nötig ist, damit der jeweilige Fraktionsanteil x_i zum Sollwert S_i hin ten diert. Auch aus dem Verhalten der Störgrößen z_i (schwankende Eigenschaf ten des Mahlgutes in Kornmürbigkeit, Wassergehalt, Größe, Form usw. so wie Verschleißzustand und Füllgrad der Mühle) sind diese nicht ableitbar.

Erfindungsgemäß wird eine Verknüpfung nach dem Signalflußplan gemäß Fig. 3 vorgeschlagen und das System wie folgt entkoppelt:

Eine erste Maßnahme zur Entkopplung besteht darin, daß jeder Regelgröße x_i (i = 1 bis 6) ein einzelner Regler R_i (i = 1 bis 6) mit einem Übertragungs glied Ü_i zugeordnet wird.

Eine zweite Maßnahme zur Entkopplung sieht vor, daß immer nur genau eine Regelgröße x_i aktiv geregelt wird, und zwar diejenige, die momentan den jeweils größten Abstand zum zugehörigen Sollwert s_i (i = 1 bis 6) auf weist. Auf diese Weise werden alle Regelgrößen x_i zeitlich nacheinander be handelt.

Eine dritte Maßnahme zur Entkopplung besteht darin, daß für jeden einzel nen Regelvorgang eine Abbruchbedingung definiert wird. Dabei wird jeder Regelwert aktiv nur so lange geregelt, wie die übrigen Regelwerte nicht ihren zulässigen Sollwertbereich verlassen. Über diese Abbruchbedingung werden also die übrigen Regelwerte gleichzeitig passiv mitgeregelt.

Durch die vorgenannten drei Maßnahmen ist die Problematik der Koppelwir kungen der Regelstrecken S₁, S₂, S₃ auf die einzelnen Regelgrößen x_i (siehe Fig. 3) gelöst.

Weiterhin werden die Wirkungen der einzelnen Regler R_iauf die Regelstre cken S₁, S₂, S₃ folgendermaßen entkoppelt:

Eine vierte Maßnahme zur Entkopplung sieht vor, daß die Verstellung y_i an den Stellmechanismen der Regelstrecken S₁, S₂, S₃ zeitlich nacheinander und iterativ durchlaufen wird.

Eine fünfte Maßnahme sieht zur Beschleunigung des Regelvorganges vor, daß entsprechend dem Know-How eines erfahrenen Mühleneinstellers Prio ritäten in der Iterationsfolge festgelegt werden.

Eine sechste Maßnahme sieht zur weiteren Beschleunigung des Regelvor ganges vor, daß eine lernende Iteration beim Durchlaufen der Verstellungen über die Regelstrecken S₁, S₂, S₃ durchgeführt wird.

Eine siebte Maßnahme sieht vor, daß neben den klassischen Regelbaustei nen noch die Fuzzy-Logik zur Anwendung kommt.

Die erfindungsgemäße Schrotmühle ist vorstehend vor allem für das Ausfüh rungsbeispiel einer Walzenmühle erläutert, bei der die Mahlwerkzeuge aus Walzen bestehen. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Regelungs prinzip auch in anderen Schrotmühlen einsetzbar, wie beispielsweise in Prallmühlen, Schlagmühlen, Hammermühlen, Vertikalrotormühlen, Wälzmüh len, Ringmühlen, Mahlkörpermühlen oder Dispergiermaschinen.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Schrotmühle und ein Verfahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut aus Zerealien oder Braumaterialien, insbesondere von Malz. Das Mahlgut wird dabei zur Bildung von Schrot einer Walzenstrecke 14 zugeführt. Um ein op timales Mahlergebnis zu erhalten, wird das in und/oder nach der Wal zenstrecke 14 gebildete Schrot laufend physikalisch vermessen, wobei die anstehenden Meßwerte mit vorgegebenen Sollwerten oder Sollwertberei chen unter Verwendung eines Regelalgorithmus zur Bildung von Stellsigna len verglichen werden und die Steilsignale zur Ansteuerung mindestens ei nes in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus verwendet wer den.

Claims

1. Schrotmühle zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut aus Zerealien oder Braumaterialien, insbesondere von Malz, mit Hilfe von Mahlwerk zeugen, die vorzugsweise mindestens zwei motorisch angetriebene, paarweise einen Walzenspalt begrenzende, mit gleicher oder unter schiedlicher Geschwindigkeit gegeneinander drehende Walzen (16, 18, 20) aufweisen, gekennzeichnet durch mindestens eine auf der Austrittsseite der Mahlwerkzeuge angeordnete Meßstation (28, 30, 32) zur laufenden physikalischen Vermessung der ankommenden Mahlbe standteile und einen mit einer Meßwertausgabe der Meßstation ver bundenen Regler (44), der einen Sollwertgeber (46) und einen Verglei cher zur Ermittlung von Abweichungen der anstehenden Meßwerte (x_i) von vorgegebenen Sollwerten (s_i) oder Sollwertbereichen sowie ein Stellglied zur Ansteuerung eines in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus nach Maßgabe der ermittelten Abweichungen auf weist.

2. Schrotmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenspalt des mindestens einen Walzenpaares über das Stellglied des Reglers (44) in seiner Weite nach Maßgabe der ermittelten Abwei chungen motorisch verstellbar ist.

3. Schrotmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Walzenantriebs über das Stellglied des Reglers (44) nach Maßgabe der ermittelten Abweichungen einstellbar ist.

4. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßstation (28, 30, 32) ein Meßaggregat zur direkten oder indirekten Erfassung der physikalischen Partikeleigenschaften, insbesondere der Partikelgrößenverteilung und/oder Partikelform der Mahlbestandteile enthält.

5. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat einen von dem Schrot durchströmten Strömungskanal aufweist, der im Strahlengang einer Lichtquelle zur Bestimmung und Auswertung der Lichtschwächung angeordnet ist.

6. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat einen von dem Schrot durchströmten Strömungskanal aufweist, der in einem Strahlengang einer Laserlicht quelle zur Bestimmung und Auswertung der Lichtbeugung der Lichtre flexion oder des Lichtschattens angeordnet ist.

7. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat einen von dem Schrot durchströmten, lichtdurchlässigen Strömungskanal aufweist, der in einem Strahlengang einer Lichtquelle mit einer Anordnung zur photooptischen und/oder digi talen Bilderfassung und -auswertung angeordnet ist.

8. Schrotmühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang ein Lichtscanner, eine Matrixcamera oder eine Zeilenca mera angeordnet ist.

9. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat einen von dem Schrot durchströmten Kanal aufweist, in dem sich die Partikel über Reibungselektrizität aufla den, und einen Sensor enthält, der die aufgenommenen Ladungen mißt.

10. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat einen von dem Schrot durchströmten Strömungskanal aufweist, der im Strahlengang einer Ultraschallquelle mit einer Anordnung zur Bestimmung und Auswertung der Schall schwächung oder Schallreflexion angeordnet ist.

11. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßstation einen von einer ausgesiebten Schrotfrak tion durchströmten Meßkanal zur Bestimmung und Auswertung des Partikel-Massenstroms aufweist.

12. Schrotmühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal eine Meßwaage, vorzugsweise mit Prallplatte, aufweist.

13. Schrotmühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal eine Coriolis-Meßstrecke zur Bestimmung des Massen stroms aufweist.

14. Schrotmühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal eine Umlenkschurre mit Erfassung der Zentrifugalkraft zur Bestimmung des Massenstroms aufweist.

15. Schrotmühle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal eine Meßstrecke mit radiometrischer Bestimmung des Mas senstroms aufweist.

16. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Meßaggregat aus einem mit einem Probenteilstrom beaufschlagten Sieb-Vollautomaten besteht.

17. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regler mit einem der Stromaufnahme des Walzen antriebs bei konstantem Massenstrom als Maß für die Kornmürbigkeit des Mahlgutes entsprechenden Meßsignal beaufschlagbar ist.

18. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Vorbrechwalzenpaar (16) und ein diesem in Förder richtung nachgeordnetes Spelzenwalzenpaar (18) jeweils mit motorisch verstellbarem Walzenspalt vorgesehen ist, und daß der Walzenspalt beider Walzenpaare über den Regler (44) einstellbar ist.

19. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß einer ersten Gruppe von Walzen (16, 18) eine Sieb anordnung (22, 24) zur Aufteilung des Schrotstroms in Teilströme nach geordnet ist, daß jedem Teilstrom oder dem Gesamtstrom eine Meßsta tion (28, 30, 32) zur laufenden Vermessung der ankommenden Schrot fraktionen zugeordnet ist, daß der Regler (44) mit den Meßwertausga ben der Meßstationen (28, 30, 32) verbunden ist und für jede Schrotfrak tion einen Sollwertgeber (46) und einen Vergleicher zur Ansteuerung von Stellgliedern aufweist.

20. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch ein Grießwalzenpaar (20) mit motorisch verstellbarem Walzen spalt, das mit einer als Grobgrieß ausgebildeten Schrotfraktion beaufschlagbar ist und dessen Walzenspalt über den Regler (44) ein stellbar ist.

21. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch eine in einer Zuführstrecke vor der ersten Walzengruppe ange ordnete, über den Regler (44) ansteuerbare Konditioniereinrichtung (10).

22. Schrotmühle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführstrecke als Schneckenförderer (34, 36) ausgebildet ist, in den mindestens eine über den Regler (44) ventilgesteuerte Befeuchtungs düse (38) mündet.

23. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekenn zeichnet, daß in Förderrichtung vor dem ersten Walzenpaar (16) ein füllstandsgeregelter Vorratsbehälter (12) für das Mahlgut angeordnet ist, dessen Ausgang über einen Portionierer mit dem ersten Walzen paar (16) verbunden ist.

24. Schrotmühle nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierungseinrichtung (10) in Strömungsrichtung vor dem Vor ratsbehälter (12) angeordnet ist.

25. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge eine Trockenmahlstrecke bilden (Trockenschrotmühle).

26. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge eine Naßmahlstrecke bilden (Naßschrotmühle).

27. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge aus Walzen bestehen (Walzenmüh len).

28. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge aus Prall- oder Schlagelementen bestehen (Prallmühlen, Schlagmühlen).

29. Schrotmühle nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Prall- oder Schlagmühle als Hammermühle ausgebildet ist.

30. Schrotmühle nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammermühle als Vertikalrotormühle ausgeführt ist.

31. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge aus einer ringförmigen Mahlbahn mit einem oder mehreren Wälzkörpern bestehen (Wälzmühlen/Ring mühlen).

32. Schrotmühle nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mahlwerkzeuge aus im Mahlraum frei beweglichen Mahlkörpern - vorzugsweise aus der Gruppe Kugeln, Stäbe, Steine oder den Mahlgutpartikeln selbst - bestehen (Mahlkörpermühlen).

33. Schrotmühle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlwerkzeuge aus dem Rotor-Stator-Prinzip bestehen, in dessen Ringspalt Scherströmungen erzeugt werden (Dispergiermaschinen).

34. Verfahren zur Zerkleinerung von körnigem Mahlgut aus Zerealien oder Braumaterialien, insbesondere von Malz, bei welchem das Mahlgut zur Bildung von Schrot einer vorzugsweise als Walzenstrecke ausgebilde ten Mahlstrecke (14) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in und/oder nach der Mahlstrecke (14) gebildete Schrot laufend physikalisch vermessen wird, daß die anstehenden Meßwerte (x_i) mit vorgegebenen Sollwerten (s_i) oder Sollwertbereichen unter Verwen dung eines Regelalgorithmus zur Bildung von Stellsignalen (y_i) vergli chen werden und daß die Stellsignale zur Ansteuerung mindestens ei nes in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismus verwendet werden.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Schrot hinsichtlich seiner Partikelgrößenverteilung und/oder Partikel form direkt oder indirekt vermessen wird.

36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgrößenverteilung durch Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit des durch einen Kanal geführten Schrots indirekt gemessen wird.

37. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgrößenverteilung durch Laserbeugung oder Laserreflexion oder Laserschatten-Auswertung gemessen wird.

38. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein photooptisches und/oder digitales Bild des durch einen Strömungs kanal geführten Schrots erfaßt und unter Bildung der dem Regler (44) zugeführten Meßwerte ausgewertet wird.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Digi talbild der Schrotströmung gescannt oder mit einer Matrix- oder Zeilen camera aufgenommen wird.

40. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schrotpartikeln aufgenommene Reibungselektrizität ge messen und ausgewertet wird.

41. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß das durch einen Strömungskanal strömende Schrot mit Ultraschall be aufschlagt und die dabei auftretende Schallschwächung oder Reflexion bestimmt und unter Bildung der dem Regler (44) zugeführten Meßwerte ausgewertet wird.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekenn zeichnet, daß der Massenstrom der durch einen Meßkanal strömenden Schrotfraktion gemessen und zur Bildung der dem Regler (44) zuge führten Meßwerte ausgewertet wird.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schrotfraktionen automatisch ausgesiebt und aus gewogen und unter Bildung der dem Regler (44) zugeführten Meßwerte ausgewertet werden.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 43, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stromaufnahme des Walzenantriebs bei konstantem Massenstrom gemessen und als Maß für die Kornmürbigkeit des Mahl gutes dem Regler als zusätzliches Meßsignal zur Verfügung gestellt wird.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 44, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schrot innerhalb der Walzenstrecke (14) über eine Siebanordnung (22, 24) geleitet und in Teilströme aufgeteilt wird, und daß die Teilströme oder der Gesamtstrom laufend hinsichtlich ihrer Par tikelgrößenverteilung direkt oder indirekt vermessen und mit zugeord neten Sollwerten oder Sollwertbereichen unter Verwendung eines Re gelalgorithmus zur Bildung von Stellsignalen verglichen werden, wobei die Stellsignale zur Ansteuerung von in die Schrotbildung eingreifenden Stellmechanismen verwendet werden.

46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest eine der über die Siebanordnung (22, 24) herausgeteilten Fraktio nen einem weiteren Walzenpaar (20) zugeleitet wird und daß das in diesem Walzenpaar gebildete Schrot laufend hinsichtlich seiner Parti kelgrößenverteilung direkt oder indirekt vermessen und zur Regelung von Stellmechanismen innerhalb des betreffenden Walzenpaars ver wendet wird.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 46, dadurch gekenn zeichnet, daß das Mahlgut vor der Walzenstrecke durch Befeuchten konditioniert wird und daß die Befeuchtung über den Regler (44) ge steuert wird.

48. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 47, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regelalgorithmus die Regelgrößen "Spelzen", "Grobgrieß", "Feingrieß 1", "Feingrieß 2", "Grießmehl" und "Pudermehl" als Eingangssignal verarbeitet und die Stellgröße "Walzenabstand 1 bis 3" und "Wassermenge Konditionierung" als Ausgangssignal ausgibt.

49. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 47, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regelalgorithmus entsprechend dem Signalflußplan nach Fig. 3 aufgebaut ist.

50. Verfahren nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Regelgröße ein einzelner Regelkreis zugeordnet wird.

51. Verfahren nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils diejenige Regelgröße aktiv geregelt wird, die momentan den größten Abstand zum zugehörigen Sollwert aufweist.

52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regelwert aktiv nur so lange geregelt wird, wie die übrigen momentan passiv sich mitverändernden Regelwerte nicht ihren zulässigen Soll wertbereich verlassen.

53. Verfahren nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstellung an den Stellmechanismen der Regelstre cken zeitlich nacheinander und iterativ durchlaufen wird.

54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Itera tionsfolge nach vorgegebenen Prioritäten festgelegt wird.

55. Verfahren nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Iterationsfolge beim Durchlaufen der Verstellungen über die Regel strecken variiert wird.

56. Verfahren nach einem der Ansprüche 48 bis 55, dadurch gekenn zeichnet, daß der Regelalgorithmus unter Anwendung der Fuzzy-Logik aufgebaut wird.

57. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 34 bis 56 in einer Trockenmahlstrecke.

58. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 34 bis 56 in einer Naßmahlstrecke.

59. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58 in einer Mahlstrecke, in der die Mahlwerkzeuge aus Walzen bestehen (Walzenmühlen).

60. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58 in einer Mahlstrecke, in der die Mahlwerkzeuge aus Prall- oder Schlagelementen bestehen (Prallmüh len, Schlagmühlen).

61. Verwendung nach Anspruch 60 in einer Vertikalrotormühle.

62. Verwendung nach Anspruch 61 in einer Vertikalrotormühle.

63. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58 in einer Mahlstrecke, in der die Mahlwerkzeuge aus einer ringförmigen Mahlbahn mit einem oder meh reren Wälzkörpern bestehen (Wälzmühlen/Ringmühlen).

64. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58 in einer Mahlstrecke, in der die Mahlwerkzeuge aus im Mahlraum frei beweglichen Mahlkörpern, ein schließlich den Mahlgutpartikeln selbst, bestehen (Mahlkörpermühlen).

65. Verwendung nach Anspruch 57 oder 58 in einer Mahlstrecke, in der die Mahlwerkzeuge aus dem Rotor-Stator-Prinzip bestehen, in dessen Ringspalt Scherströmungen erzeugt werden (Dispergiermaschinen).