DE19912462A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines Bruchgutes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Trennen eines Bruchgutes, bestehend aus gebrochenen Körnern oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaobruch (Nibs) von Kakaobohnenschalen, wobei die Trennung elektrostatisch erfolgt, indem das Bruchgut in franktionierter Form in einer Aufladezone zwischen zwei unterschiedlich geladenen Elektroden elektrisch aufgeladen, anschließend im freien Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen Feld entladen und danach mittels eines mechanischen Separators in zwei getrennten Produktströmen, bestehend im wesentlichen aus einem Kernbruchstrom und einem Schalenstrom, weggefördert wird. Durch unterschiedlich starke Ablenkung der Bruchgutteilchen in der Ablenkzone wird der Kernbruch von den Schalen getrennt, wodurch mit einem relativ geringen apparatetechnischen Aufwand Trennergebnisse erzielbar sind, die bisher nur mit Hilfe von Sieb- und Windsichtvorrichtungen und damit kostspieligeren Apparaten erreicht wurden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus gebrochenen Körnern oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaobruch (Nibs) von den Kakaobohnenschalen, mittels elektrostatischer Aufladung des Bruchgutes. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Kakaobohnen, die in Abhängigkeit von der Art der Vorbehandlung aus einer Röst-, Sterilisations- oder Vortrocknungsanlage kommen, werden üblicherweise in einem Reflexionsbrecher gebrochen. Die dabei entstehenden Fraktionen an Kakaokernbruch, die sogenannten Nibs, sowie die Schalen müssen anschließend für die weitere Verarbeitung der Nibs voneinander getrennt werden. Die Trenngenauigkeit muß möglichst groß sein, da von ihr die Qualität der fertigen Kakaomasse entscheidend beeinflusst wird. Maximal sind nach den geltenden Bestimmungen 2% Schalen in den Nibs zulässig. Desweiteren wird durch einen möglichst geringen Schalenanteil in den Nibs die Standzeit der nachgeschalteten Mahlanlagen erheblich verbessert.

Bisher erfolgte die Trennung der Nibs von den Schalen durch Sieben in verschiedene Fraktionen und anschließende Windsichtung der einzelnen Fraktionen. In einer speziellen Anlage der Anmelderin werden hierzu die Kakaobohnen automatisch von vorgeschalteten Maschinen auf ein großes Vorsieb aufgegeben und anschließend zur Brech- und Klassierstation gefördert. Die im Rotations-Doppelwurfbrecher gebrochenen Kakaobohnen werden auf einer Klassiereinrichtung in sechs Fraktionen getrennt. Die in einer Wurfparabel seitlich aus dem Siebkasten austretende Mischung aus Schalen und Nibs gelangt, in Fraktionen getrennt, in einen separaten Steigsichter. Eine gerichtete Luftströmung, welche auf die Korngröße jeder Fraktion abgestimmt ist, erzielt nach dem Prinzip der Gegenstrom- Sichtung eine gute Trennung der spezifisch schwereren Nibs von den spezifisch leichten Schalen. Die Klassiereinrichtung besitzt fünf kaskadenförmig hintereinander angeordnete Siebe, welche den Kakaobruch von grob nach fein in sechs Fraktionen aufteilen. Das verwendete Siebprinzip von grob nach fein ergibt durch kurze Wege der Hauptmenge auch kurze Kontaktzeiten und bietet mikrobiologische und hygienische Vorteile. Die Sichtung der einzelnen Fraktionen erfolgt in sechs seitlich angeordneten Steigsichtern. Durch die feinstufige Aufteilung der Sichtung in sechs Fraktionen wird ein höherer Trenneffekt und eine genauere Sortierung bei hoher Durchsatzleistung erreicht. Die Luftgeschwindigkeit jedes Steigschachtes ist auf optimale Trennwirkung einstellbar. Die sechs Schalenfraktionen werden dann nach oben abgesaugt, in sechs Schalenabscheidern von der Luft getrennt und über eine gemeinsame Schalenschleuse ausgetragen. Die Nlbs fallen nach unten auf eine Vibrationsaustragsrinne.

Die obige Anlage filmt zwar zu sehr guten Trennergebnissen, ist jedoch in konstruktiver und betriebstechnischer Hinsicht relativ aufwendig.

In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, zur Trennung eines Bruchgutes die Wirkung elektrostatischer Kräfte zu nutzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, das Verfahren der genannten Art sowie die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung so zu verbessern, daß ein wesentlich geringerer apparatetechnischer Aufwand zu vergleichbar guten Trennergebnissen führt und damit zu einer erheblichen Kostenersparnis.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst, wobei der Grundgedanke der Lösung darin besteht, die Trennung des Bruchgutes auf elektrostatischem Wege in einer oder mehreren Stufen durchzuführen, und zwar durch Aufladung der Bruchgutteilchen in einem homogenen elektrischen Feld bei gleichzeitiger Unterwerfung der Bruchgutteilchen einer Vibrationsbewegung, wodurch der Ladungsübergang von den geladenen Elektroden auf die Bruchgutteilchen in der Aufladungszone unterstützt wird. Die Stärke der Vibrationsbewegung läßt sich zur Einstellung der Verweilzeit des Bruchgutes in der Aufladungszone und damit der Aufladezeit steuern. Nach der elektrischen Aufladung der Teilchen erfolgt deren Ablenkung durch in einem weiteren Feld wirkende Kräfte, die proportional der spezifischen Ladung sind. Dabei ist von der bekannten Tatsache auszugehen, daß die Korngröße der Teilchen auf die Trennung Einfluß hat, da mit zunehmender Teilchengröße das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ungünstiger und damit die spezifische Ladung kleiner wird. Auch die elektrische Leitfähigkeit der Teilchen spielt in diesem Zusammenhang eine Rolle, da sie der physikalische Parameter ist, der die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Teilchen Ladung aufnehmen. Dazu kommt, daß Schalen und Nibs etwa die gleiche spezifische Dichte aufweisen, so daß eine unterschiedliche Ablenkung für gleichgroße Teilchen nur dann zu erwarten ist, wenn während der Aufladung unterschiedlich viel Ladung auf die Teilchen fließt.

Die obigen physikalischen Gegebenheiten vorausgesetzt hat sich eine Verfahrensvariante besonders bewährt, bei der das Bruchgut im Anschluß an die Aufladungszone im freien Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen Feld entladen wird, wobei wenigstens teilweise durch unterschiedlich starke Ablenkung der Kernbruch von den Schalen getrennt wird und danach mittels eines mechanischen Separators in zwei getrennten Produktströmen, bestehend im wesentlichen aus einem Kernbruchstrom und einem Schalenstrom, weggefördert wird. Die Ablenkung des Bruchgutes in der Freifallstrecke in Richtung auf die geerdete Kathode der beiden Elektroden erfolgt in Abhängigkeit von der Größe der in der Aufladungszone aufgenommenen Ladungsmenge.

Dabei hat sich besonders bewährt, die leichteren und kleineren Bruchgutteilchen in der Freifallstrecke so stark abzulenken, daß sie durch in der Kathode befindliche Öffnungen hindurchtreten und dahinter über einen Schacht dem Schalenproduktstrom zugeführt werden.

Darüber hinaus hat es sich bewährt, die Feuchte des Bruchgutstroms vor der Aufladungszone den Erfordernissen der elektrischen Aufladung der Bruchgutteilchen entsprechend einzustellen, da sich die Leitfähigkeit des Materials mit dem Feuchtigkeitsgehalt sehr stark ändern kann.

Darüber hinaus dient zur Optimierung der Aufladung und der danach erfolgenden Trennung des Bruchgutes in schwere und leichtere Bestandteile in der Aufladungszone im Bereich der Elektroden eine Vibrations- oder Rütteleinrichtung, die die einzelnen Bruchgutteilchen zu einer Einkornschicht ausbreitet, da bei mehreren übereinanderliegenden Teilchen deren Aufladung behindert werden kann, weil dann kein direkter Kontakt zwischen den obenliegenden Teilchen und der Metallfläche der Einrichtung besteht.

Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich ganz allgemein durch eine Aufladungszone zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes, eine sich daran anschließende Ablenkzone zur elektrischen Entladung des aufgeladenen Bruchgutes im freien Fall und eine sich daran anschließende Separationszone zur Trennung der wenigstens teilweise entladenen schwereren von den leichteren Bruchgutteilchen sowie zum Abtransport des getrennten Bruchgutes.

In diesem Zusammenhang hat sich besonders bewährt, die Aufladungszone so auszubilden, daß sie wenigstens einen Aufgabetrichter für das zu trennende Bruchgut und wenigstens eine sich daran anschließende und mit dem Trichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne aufweist, die mit unterschiedlich geladenen Elektroden versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, während die Ablenkzone wenigstens zwei weitere Elektroden aufweisen sollte, die die Freifallsrrecke begrenzen und die sich an diese anschließende Separationszone wenigstens einen einstellbaren mechanischen Separator aufweisen sollte, an den sich ein Fördersystem für die getrennten Produktströme, bestehend aus Kakaokernbruch oder schwereren Bruchgutteilchen und Kakaobohnenschalen oder leichteren Kernbruchteilchen, anschließt.

Die eine der beiden die Ablenkzone begrenzenden Elektroden ist zweckmäßigerweise eine geerdete Kathode und zur Ableitung von abgelenkten Kakaobohnenschalen mit mehreren mit Klappen ausgestatteten Durchgangsöffnungen versehen, hinter denen sich ein Schacht befindet, der mit dem Transportsystem zum Abtransport der Kakaobohnenschalen, also der leichteren Bruchgutteilchen, in Verbindung steht.

Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise einer der beiden Elektroden, mit denen die Vibrationsrinne versehen ist, als geerdete Kathode ausgebildet, die den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilchen unterstützt, und die Vibrationsrinne ist nach außen vollständig elektrisch isoliert und liegt mit einer der Elektroden an der gleichen Spannung. Diese Elektroden, die der Vibrationsrinne zugeordnet sind, welche aus Kunststoff bestehen kann und mit Metall ausgekleidet ist, sind vorteilhafterweise in die Rinne so eingebettet, daß die eine Elektrode sich im Rinnenboden und die andere mit Abstand oberhalb des Bodens befindet, so daß das zu beladende Bruchgutmaterial zwischen den Elektroden hindurchgefördert werden kann. Die Anode dieser Elektroden liegt dabei an einer positiven oder negativen Gleichspannung.

Desweiteren hat sich bewährt, die Vibrationsrinne mit einem verstellbaren Vibratonsantrieb zu versehen und auch den Aufgabetrichter höhenverstellbar zu machen, wodurch die Förderleistung weitgehend variabel ist.

Darüber hinaus hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Innenwandung der Vibrationsrinne mit Konturen zu versehen, die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden Teilchen des Bruchgutes dienen, wobei solche Konturen insbesondere höckerartige Gebilde sein können.

Desweiteren ist eine Ausbildung der Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei der die beiden Elektroden, die die Freifallstrecke der Entladungszone begrenzen, Kondensatorplatten bilden und mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen sind, um Umladungsvorgänge beim Kontakt der Elektroden mit den Bruchgutteilchen zu verhindern.

Wie bereits bei den verfahrensmäßigen Ausgestaltungen des Erfindungsvorschlags angedeutet, könnte die Vorrichtung mit einer Bruchgutbefeuchtungseinrichtung versehen sein, um gewünschte Feuchtigkeitsgrade im Bruchgut einzustellen, da der Wirkungsgrad der Ladungsübertragung u. a. von dem Feuchtigkeitsgehalt abhängt.

Auch hat es sich insbesondere dann bewährt, wenn die gesamte Vorrichtung unter besonderen klimatischen Bedingungen arbeiten soll, die Vorrichtung mit einem Gehäuse zu umschließen, wobei dann in einem solchen Gehäuse auch mehrstufige Trenneinrichtungen hintereinandergeschaltet angeordnet sein können.

Darüber hinaus hat sich eine Vorrichtungsvariante besonders bewährt, die eine Aufladungszone zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes mit wenigstens einem Aufgabetrichter für das zu trennende Bruchgut und wenigstens eine sich daran anschließende und mit dem Aufgabetrichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne vorsieht, welche mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, und die eine Ablenkzone mit einer Absaugvorrichtung für die Schalen des aus Kernbruch und Schalen bestehenden Bruchgutes sowie eine Separationszone zur Abtrennung der Schalen von dem Kernbruch mit wenigstens einem Windsichter aufweist.

Bei dieser Vorrichtungsvariante, von der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen zu entnehmen sind, ist die Ablenkzone nicht durch eine Freifallstrecke gekennzeichnet, sondern durch eine Absaugvorrichtung, an die sich die Separationszone anschließt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Trennvorrichtung und

Fig. 2 den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform der Trennvorrichtung.

Zur Durchführung des Verfahrens zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus in einem Brecher gebrochenen Körnern oder Nüssen oder Mandeln oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere aber zur Trennung von Kakaokeruch, den sogenannten Nibs, von den Kakaobohnenschalen, wird das Bruchgut 5 in fraktionierter Form roh oder getrocknet oder getrocknet und dampfbehandelt oder geröstet oder geröstet und dampfbehandelt in einen Aufgabetrichter 4 eingegeben, dessen Ausgangsende in eine Vibrations- oder Rüttelrinne 6 mündet, welche mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden 7, 8 versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrostatisch aufgeladen zu werden. Aufgabetrichter 4 und Vibrationsrinne 6 bilden zusammen mit den Elektroden 7, 8 die Aufladungszone 1 der Trennvorrichtung.

Die Vibrationsrinne 6 ist mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb ausgestattet, der so eingestellt werden kann, daß eine gewünschte Bruchgutfördergeschwindigkeit erreicht wird, wobei durch die Tatsache, daß der Aufgabetrichter 4 höhenverstellbar ist, die Fördermenge der Vibrationsrinne zusätzlich beeinflusst werden kann. Die Vibrationsrinne ist nach außen vollständig elektrisch isoliert. Ihre Wandung besteht aus Kunststoffmaterial, in das die Elektroden 7, 8 eingebettet sind und ist mit Metall ausgekleidet. Die Innenwandung der Vibrationsrinne ist außerdem mit Konturen in Form von höckerartigen Gebilden versehen, die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden Bruchgutteilchen 5 dienen sowie der Optimierung der auf die Teilchen mit Hilfe der Elektroden zu übertragenden elektrischen Ladung. Um diese Übertragung zu optieren, wird die Ausbildung einer Einkornschicht auf dem Vibrationsrinnenboden angestrebt. Die bodenseitige Elektrode 7 liegt an einer Gleichspannung (U+) von etwa 20-40 kV und stellt die Anode dar, während die direkt darüber befindliche zweite Metallelektrode 8 die geerdete Kathode ist und den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilchen 5 unterstützt.

Bei ihrer Bewegung zwischen den Elektroden 7 und 8 hindurch werden die Bruchgutteilchen, nämlich die Nibs und Schalen, unterschiedlich stark aufgeladen. Die Ladung sitzt im wesentlichen auf der Oberfläche dieser Teilchen, die übertragene Ladungsmenge ist somit proportional der Größe der Teilchenoberfläche. Die Geschwindigkeit, mit der die Aufladung erfolgt, hängt von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials ab, die bei den Schalen und Nibs etwa gleich groß ist.

Somit ist die Aufladungszone 1 entsprechend der Größe der auf die Teilchen zu übertragenden Ladung auszulegen, da die Größe der elektrischen Aufladung der Teilchen für die nachfolgende Trennung in der sich an die Aufladungszone 1 anschließenden Ablenkzone 2 entscheidend ist.

Die Ablenkzone 2 weist eine Freifallstrecke 11 auf die von den beiden Elektroden 9, 10 begrenzt wird und in die die zu trennenden Bruchgutteilchen 5 von der Vibrationsrinne 6 abgeworfen werden. Die eine Elektrode 9 liegt an derselben Gleichspannung (U+) wie die Anode 7 der Vibrationsrinne, während die mit Abstand gegenüberliegende Kathode 10 geerdet ist. Zwischen den beiden Elektroden 9, 10 besteht ein homogenes elektrisches Feld E, in dem die Ablenkung der aufgeladenen Bruchgutteilchen 5 durch die im Feld wirkenden Kräfte F proportional zu ihrer spezifischen Ladung ist, also zu dem Verhältnis von Ladungsmenge zu Masse. Durch die auf die Bruchgutteilchen, also Nibs und Schalen, im freien Fall einwirkenden unterschiedlichen Feldkräfte F werden diese Teilchen, die auf Grund ihrer unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit auch unterschiedlich große Ladungsmengen tragen, in unterschiedlichem Maße in Richtung auf die Kathode 10 abgelenkt. Um zu verhindern, daß die Schalen als leichtere Teilchen dabei auf die Oberfläche der Kathode auftreffen, ist diese mit mehreren mit Klappen 17 versehenen Durchgangsöffnungen 18 ausgestattet, hinter denen sich ein Schacht 19 mit einer Rutsche 14 befindet, der mit einem Transportsystem 13 zum Abtransport der Schalen 16 in Verbindung steht.

Durch die unterschiedliche Ablenkung in der Ablenkzone 2 werden die Nibs 15 von den Schalen 16 getrennt und gelangen im unteren Bereich der Freifallstrecke 11 in die Separationszone 3, in der ein einstellbarer, mechanischer Separator 12 angeordnet ist, an den sich das Fördersystem 13 für die getrennten Produktströme 15, 16, bestehend aus Kakaokernbruch (Nibs) bzw. schwereren Bruchgutteilchen 15 und Kakaobohnenschalen bzw. leichteren Bruchgutteilchen 16, anschließt. Der Separator 12, der bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt eines Strömungstrennkeils aufweist, läßt sich zwischen den Elektroden 9, 10 hin- und herschieben, um eine möglichst saubere Trennung der Nibs von den Schalen zu erreichen. Dieser Einstellvorgang des Separators läßt sich mit Hilfe hier nicht dargestellter Einrichtungen automatisieren.

Die beiden Elektroden 7 und 8 der Ablenkzone 2 sind mit einer isolierenden Schicht überzogen, da anderenfalls bei Kontakt der geladenen Bruchgutteilchen mit den Elektroden Umladungsvorgänge stattfinden und die Teilchen zwischen den Elektroden hin- und herspringen würden. Abgesehen von den zu vermeidenden Umladungsvorgängen wird das mechanische Abprallen der Schalen, wie oben bereits erwähnt, an der Oberfläche der Kathode 10 dadurch vermieden, daß diese mit den klappenartigen Öffnungen 18 ausgestattet ist, durch die die Schalen gezogen werden und somit nicht mehr zurückprallen können.

Zur Durchführung der Verfahrensvariante, bei der das Bruchgut im Anschluß an die Aufladungszone nicht im freien Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen Feld entladen wird, sondern nach seiner Aufladung dadurch getrennt wird, daß die Kakaobohnenschalen als leichtere Bruchgutteilchen von dem Kakaokernbruch (Nibs) als schwerere Kernbruchteilchen durch Absaugen ersterer und Abscheidung der leichteren Teilchen in einem Windsichter getrennt werden, dient die in Fig. 2 schematisch dargestellt Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung wird eine Vibrationsrinne 6 mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb in Schwingung versetzt, um das durch den Aufgabetrichter 4 auf sie fallende Bruchgut in Form von Kakaokernbruch 15 und Kakaoschalen 16 in die Aufladungszone 1 befördern, die durch zwei innerhalb der Vibrationsrinne 6 gegenüberliegende Elektroden 7, 8 gekennzeichnet ist, von denen die Elektrode 7 am Binnenboden angeordnet ist und die Elektrode 8 sich im Bereich der Decke der Vibrationsrinne befindet und als perforierte Platte ausgebildet ist. Beide Elektroden sind auch bei dieser Ausführungsform zur Vermeidung von Umladungsvorgängen mit einer Isolierschicht ummantelt. Die Elektrode 7, die die Anode darstellt, liegt an einer Gleichspannung (U+) von etwa 20-40 kV, während die darüber befindliche Elektrode 8 die geerdete Kathode ist. Zwischen diesen beiden Elektroden wird das zu trennende Bruchgut 5 hindurchgeführt und dabei elektrisch aufgeladen.

Über der Elektrode 8 befindet sich eine Absaugvorrichtung 25, bestehend aus einer Haube 24 und einem sich an ihr anschließenden Absaugrohr 26, das mit einem als Zyklon 20 ausgebildeten Windsichter 27 in Verbindung steht, der seinerseits über ein Abluftrohr 21 mit einem Sauggebläse 28 verbunden ist. Das Abluftrohr 21 mündet in den Zyklon 20, auf dessen konischer Innenwandung sich die Kakaobohnenschalen 16 sammeln, um in einen am unteren Ende des Zyklons angeordneten Aufnahmebehälter 24 zu fallen. Die aus dem Abluftrohr 21 mit Hilfe des von einem Motor 22 angetriebenen Sauggebläses 28 abgesaugte Luft gelangt als Abluft 23 ins Freie.

Dadurch, daß sich die leichteren Bruchgutbestandteile, also die Kakaobohnenschalen 16, bei der elektrischen Aufladung des Bruchgutes zwischen den Elektroden 7 und 8 von den schwereren Kernbruchteilchen (Nibs) abheben, wie in Fig. 2 gezeigt, gelangen sie an die Elektrode 8, werden dort entladen und treten durch deren Lochplatte hindurch in die Haube 24 der Absaugeinrichtung 25 und damit aus dem Förderbereich der Vibrationsrinne 6, so daß diese an ihrem Ende 29 nur die Kakaokernbruchteilchen 15 abwirft, die in ein Fördersystem 13 gelangen, das sie abtransportiert.

Für den Aufladungs- und Entladungsvorgang der Bruchgutteilchen und damit den Trennvorgang ist auch die Feuchtigkeit des Bruchgutes eine wesentliche Einflußgröße, da sich die Leitfähigkeit des Materials mit dem Feuchtigkeitsgehalt stark ändert. Es können daher hier nicht dargestellte Einrichtungen zur Bruchgutbefeuchtung vorgesehen werden sowie zur Klimatisierung der gesamten Anlage, die zu diesem Zweck von einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse umschlossen werden kann.

Darüber hinaus ist eine mehrstufige Ausführung der dargestellten Trennvorrichtung möglich, falls dies der gewünschte Wirkungsgrad der Anlage erfordern sollte.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt, daß die Trennung von Nibs und Schalen mit Hilfe einer elektrostatischen Trennvorrichtung möglich ist, wobei die auftretenden Kräfte im elektrischen Feld von ausreichender Größe und die Unterschiede von Nibs und Schalen ausreichend sind, um diese beiden Bruchgutbestandteile voneinander zu trennen. Die notwendigen Spannungen liegen im Bereich von 40 kV bis 50 kV. Durch geeignete Fraktionierung des in den Aufgabetrichter 4 gelangenden Bruchgutes 5 können besonders große Teilchen vorher abgetrennt werden, wenn die Vorrichtung für sie keine optimale Trennleistung bietet. Im übrigen lassen sich die Trennergebnisse durch eine Variation des Elektrodenabstandes, der angelegten Spannung, der Polarität der Spannung sowie der Fördermenge und des Feuchtigkeitsgrades der Nibs und Schalen optimieren.

Claims (31)

1. Verfahren zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus gebrochenen Körnern oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaokernbruch (Nibs) von den Kakaobohnenschalen, mittels elektrostatischer Kräfte, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bruchgut in fraktionierter Form in einer Aufladungszone zwischen zwei unterschiedlich geladenen Elektroden elektrisch aufgeladen und gleichzeitig einer Vibrationsbewegung unterworfen wird, deren Stärke zur Einstellung der Verweilzeit des Bruchgutes in der Aufladezone und damit der Aufladezeit für die Bruchgutfraktionen, insbesondere Kakaokernbruch und Kakaobohnenschalen, gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut im Anschluß an die Aufladungszone im freien Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen Feld entladen, wobei wenigstens teilweise durch unterschiedlich starke Ablenkung der Kernbruch von den Schalen getrennt wird und danach mittels eines mechanischen Separators in zwei getrennten Produktströmen, bestehend im wesentlichen aus einem Kernbruchstrom und einem Schalenstrom, weggefördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut entsprechend der Größe der in der Aufladungszone aufgenommenen Ladungsmenge in der Freifallstrecke in Richtung auf die geerdete Kathode der beiden Elektroden abgelenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der leichteren und kleineren Bruchgutteilchen in der Freifallstrecke so stark abgelenkt wird, daß er durch in der Kathode befindliche Öffnungen hindurchtritt und dahinter über einen Schacht dem Schalenproduktstrom zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchgutstrom in der Aufladungszone mengenmäßig gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte des Bruchgutstroms vor der Aufladungszone den Erfordernissen der elektrischen Aufladung der Bruchgutteilchen entsprechend eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut in der Aufladungszone im Bereich der Elektroden mittels einer Vibrations- oder Rütteleinrichtung zur Erreichung einer optimalen elektrischen Aufladung der einzelnen Bruchgutteilchen zu einer Einkornschicht ausgebreitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennergebnisse durch Änderung des Elektrodenabstandes optimiert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennergebnisse durch Änderung der an die Elektroden angelegten Spannung optimiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fraktionierte, elektrisch aufgeladene Bruchgut während seiner Vibrationsbewegung mit Hilfe eines einwirkenden Saugluftstroms separiert wird derart, daß die Schalen abgesaugt und in einem Zyklonabscheider von der Luft getrennt werden, während der Kernbruch als separater Produktstrom weggefördert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugung der Schalen durch eine perforierte Platte erfolgt, die die Kathode der beiden Elektroden bildet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut in der Aufladungszone im Bereich der Elektroden mittels einer Vibrations- oder Rütteleinrichtung elektrisch so aufgeladen wird, daß die Schalen über dem Boden der Vibrations- oder Rütteleinrichtung in einen Schwebezustand versetzt werden, wo sie mit Hilfe einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden, während der Kernbruch im wesentlichen auf dem Boden der besagten Einrichtung verbleibt und sich aufgrund der Vibrationsbewegung bis zum Austrittsende dieser Einrichtung weiterbewegt.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch eine Aufladungszone (1) zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes, eine sich daran anschließende Ablenkzone (2) zur elektrischen Entladung des aufgeladenen Bruchgutes im freien Fall und eine sich daran anschließende Separationszone (3) zur Trennung der wenigstens teilweise entladenen schwereren von den leichteren Bruchgutteilchen sowie zum Abtransport des getrennten Bruchgutes.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladungszone (1) wenigstens einen Aufgabetrichter (4) für das zu trennende Bruchgut (5) und wenigstens eine sich daran anschließende und mit dem Trichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne (6) aufweist, die mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden (7, 8) versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, daß die Ablenkzone (2) wenigstens zwei weitere Elektroden (9, 10) aufweist, die die Freifallstrecke (11) begrenzen und daß die Separationszone (3) wenigstens einen einstellbaren mechanischen Separator (12) aufweist, an den sich ein Fördersystem (13) für die getrennten Produktströme (15, 16), bestehend aus Kakaokernbruch (Nibs) oder schwereren Kornbruchteilchen (15) und Kakaobohnenschalen (16) oder leichteren Kernbruchtelichen, anschließt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden die Ablenkzone (2) begrenzenden Elektroden (9, 10) eine geerdete Kathode ist und zur Ableitung von abgelenkten Kakaobohnenschalen (16) mehrere mit Klappen (17) versehene Durchgangsöffnungen (18) aufweist, hinter denen sich ein Schacht (19) befindet, der mit dem Transportsystem (13) zum Abtransport der Kakaobohnenschalen (16) in Verbindung steht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (7, 8), mit denen die Vibrationsrinne (6) versehen ist, als geerdete Kathode ausgebildet ist, die den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilchen unterstützt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsrinne (6) mit einem verstellbaren Vibrationsantrieb versehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabetrichter (4) höhenverstellbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsrinne (6) nach außen vollständig elektrisch isoliert ist und mit einer der Elektroden (7, 8) an der gleichen Spannung liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8), die der Vibrationsrinne (6) zugeordnet sind, in die aus Kunststoff bestehende und mit Metall ausgekleidete Rinne eingebettet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Vibrationsrinne (6) mit Konturen versehen ist, die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden Teilchen (5) des Bruchguts dienen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen höckerartige Gebilde sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-22, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anoden (7, 9) der beiden Elektrodensätze (7, 8 und 9, 10) entweder an einer positiven oder einer negativen Gleichspannung liegen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-23, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (9, 10), die die Freifallstrecke der Ablenkzone (2) begrenzen, Kondensatorplatten bilden und mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen sind, um Umladungsvorgänge beim Kontakt mit den Bruchgutteilchen zu verhindern.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-24, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Bruchgutbefeuchtungseinrichtung versehen ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-25, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Gehäuse umschlossen ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Vorrichtungen zur Bildung einer mehrstufigen Trenneinrichtung hintereinandergeschaltet sind oder zur Trennung verschiedener Teilchenfraktionen parallelgeschaltet sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse klimatisiert ist.

29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Aufladungszone (1) zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes (5) mit wenigstens einem Aufgabetrichter (4) für das zu trennende Bruchgut und wenigstens eine sich daran anschließende und mit dem Aufgabetrichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne (6), die mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden (7, 8) versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, ferner durch eine Ablenkzone (2) mit einer Absaugvorrichtung (25, 28) für die Schalen (16) des aus Kernbruch (15) und Schalen (15) bestehenden Bruchgutes (5) und durch eine Separationszone (3) zur Abtrennung der Schalen (16) von dem Kernbruch (15) mit wenigstens einem Windsichter (27).

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (25, 28) wenigstens eine Haube (24) aufweist, die über einer als perforierte Platte ausgebildeten Kathode (8) im Bereich der Decke der Vibrationsrinne (6) angeordnet ist und durch ein Absaugrohr (26) mit einem als Zyklon (20) ausgebildeten Windsichter (27) in Verbindung steht, der seinerseits über ein Abluftrohr (21) mit einem Sauggebläse (28) verbunden ist und an seinem unteren Ende einen Aufnahmebehälter (24) für die abgeschiedenen Schalen (16) besitzt.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Austragsende (29) der Vibrationsrinne (6) ein Fördersystem (13) für den Abtransport des Kernbruchs (Nibs) angeordnet ist.