DE2054489A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Naßschalen von Körnerfrüchten - Google Patents

Description

SOCIETE D¹ETUDE ET D·EXPLOITATION D^ PROCEDES POUR L'INDUSTRIE ALIMENTAIRE SEPIAL

Verfahren und Vorrichtung zum Naßschälen von Körnerfrüchten

Die Erfindung "bezieht sich' auf ein Verfahren %vm Naßsch&Len von Körnerfrüchten, bei aem die Körner einer Anfeuchtungsbehandlung und einer mechanischen Behandlung durch Bewegen unter Druck "bei gegenseitiger Reibung unterworfen v/erden, und auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

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Bekanntlich werden solche Verfahren angewendet , um Körner- bei Erhaltung ihrer eiweißreichen
Teile von ihren äußeren, zellulosehaltigen Schalen "bzw. Häuten zu befreien. Die Verfahren eignen sich zum Schälen von Weizen, Reis, Hirse und anderen Körnerfrüchten. Im Falle von Weizen ist es beispielsweise erforderlich, das Korn bis auf das Kernhäutchen zu'schälen, dabei jedoch die den Mehlkörper umgebende eiweißhaltige Schicht zu belassen.

Bei den vorstehend angeführten Verfahren besteht die Anfeuchtungsbehandlung darin, durch leichtes
Bewegen der Körner in Wasser während 2 min mit nachfolgendem Aufsaugen des Wassers durch d;Le Körner während
4 bis 10 min eine etwa 5 °/° des Trockengewichts betragende Wassermenge durch die Körner aufnehmen zu lassen. Bei dieser Behandlung durchdringt das gesamte zugesetzte Wasser die verschiedenen Hautschichten der Körner, wodurch insbesondere das Bindegewebe zwischen der Epidermis und dem Epicarp aufweicht.

Nach Beendigung des Anfeuchtens sind die Körner an der Oberfläche nahezu trocken und weisen kkin
Kapillarwasser auf, so daß sie nicht aneinander haften. In diesem Zustand werden sie zum Schälen in eine Kammer für mechanische Behandlung gebracht. ;

Die für die mechanische Behandlung gebräuchlichen Kammern enthalten eine senkrecht angeordnete
Trommel mit einer in ihrer axialen Richtung angeordneten Welle. Die Welle weist Rührorgane auf und ist in der
Trommel drehbar gelagert. Die Körner werden oben in die Kammer eingeführt, abwärts bewegt und unten abgeführt.

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Auf ihrem Weg durch die Kammer werden sie dabei gegeneinander gopreßt. Beim Austritt aus der Kammer werden die Schalen auf irgend eine "bekannte Weise von dern Körnern getrennt. Datei stellt es sich häufig heraus, daß die Körner sehr unvollständig geschält sind.

Solche unbefriedigende Ergebnisse von Naßschälverfahren nach dem Stand der Technik erklären sich daraus, daß zwei Voraussetzungen zum Erzielen eines guten Ergebnisses beim Schälen nicht erfüllt sind: Die Reibungskräfte der Körner* untereinander sind unzureichend und die auf die Körner ausgeübten Kräfte werden schlecht verteilt. Dadurch, daß die Körner beim Eintritt in die Behandlungskammer an der Oberfläche^vnahezu trocken sind und nicht aneinanderhäften, bewirkt die mechanische Bewegung nur eine sanfte Reibung der Körner aneinander, die Eigenreibung der Körner ist also verringert. Da mithin das Ablösen der Schalen im wesentlichen bloß durch die Reibung der Körner an den Wandungen der Kammer und an den Rührorganen der Welle bewirkt wird, werden die Körner nur unvollständig geschält. Außerdem wirken die in der Kammer auftretenden Drücke nur in senkrechter Richtung, so daß im wesentlichen nur die jeweils waagerechten Berührungsflächen der Körner- aufeinander gepreßt werden. V/eil Lageveränderungen der Körner in der Kanner nur in geringen Maße auftreten, sind die , Körner nicht nur unvollständig, sondern auch ungleichmäßig geschält.

Somit erwies es sich als notwendig, sie

einer weiteren Behandlung zu unterwerfen. So war es · beinpielsvreice bei Hartweizen nicht inöglich, mit ei new einzigen mechanischen Bchandlimgcgang einen angemen™

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senen Kleieanteil EU erzielen· Um etwa einen Kleieanteil von 3i7 % äes Trockengewichts der Körner zu er- . * schälen, müssen diese Bw:ei mechanischen Behandlungsgängen der vorstehend beschriebenen Art nacheinander unterworfen werden. Zwischen den beiden Behandlungen liegt eine Pause von 2 h, während welcher die Feuchtigkeit tiefer in die zellulosehaltigen Schichten eindringt. Dieses Schälverfahren ist also zeitraubend und kompliziert, da es einen mehrfachen Durchgang erfordert und erbringt darüberhinaus nicht immer voll befriedigende Ergebnisse.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile mit einfachsten Mitteln sicher zu beheben.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgeisäß vorgesehen, daß die Körner in Gegenwart einer etwa 5 % bis 15 % ihres Trockengewichts betragenden Menge von Wasser, welches durch Kapillarkräfte an ihrer Oberfläche gehalten ist und im Lauf der Behandlung ihre HÜllsehiehten durchdringt, einer mechanischen Behandlung unter einem im wesentlichen konstanten ufid gleichmäßig in d&r Masse der behandelten Körner verteilten, regelbaren Druck unterworfen werden.

Das durch die Kapillarkräfte an der Oberfläche der Körner gehaltene Wasser verstärkt in vorteilhafter Λ/eise die bei der mechanischen Behandlung durch die Körner gegenseitig ausgeübten Reibungskräfte. Dadurch wird das Ablösen der Schalen im Vergleich zu bekannten Verfahren erheblich verbessert. Andererseits dringt das durch Kapillarkräfte an den Körnern Gehaltene Wasser während der Gesamtdauer der mechanischen Behandlung nach und nach in die äußeren Schalen bzw. Häute der Körner

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ein. Dadurch quellen die Körner im Inneren der Kammer in "beträchtlichem Maße. Die Körner sind währenddessen in senkrechter Richtung durch einen regelbaren Druck bela·*- stet, so daß sie beim Quellen in alle anderen Richtungen verlaufende gegenseitige Druckkräfte ausüben. Somit ist der Druck in der Masse der in der Kammer enthaltenen Körner gleichmäßig verteilt. In dieser Hinsicht verhält sich die Masse der Körner wie eine Flüssigkeit. Die die Schalen ablösenden Kräfte wirken dabei gleichmäßig an der gesamten Oberfläche der Körner, so daß das Schälen mit gegenüber früheren Verfahren dieser Art erheblich gesteigerter Wirksamkeit vonstsbten geht. Gegen Ende der mechanischen Behandlung hat die den trockenen Körnern zugesetzte Vassermenge die Umhüllungen der Körner durchdrungen, so daß die Körner pn. wesentlichen mit trockener Oberfläche aus der Kammer austreten. Die geschälten Körner und die abgelösten Schalen können anschließend nach , irgendeinem bekannten Verfahren getrennt werden.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die · Körner vor der mechanischen Behandlung während einer kurzen Zeit in Wasser getaucht' werden, bis sie in ihren Umhüllungen eine gewisse Wessermenge aufgenommen haben, z.B. etwa zwischen 2 % und 4- % ihres Trockengewichts. Eine solche geringe Wassermenge bewirkt das Durchtränken und Ablesen der obersten Schalen- oder Hautschichten, so daß der Schälvorgang wirksam einsetzen kann, sobald das Bewegen der Körner unter Druckbelastung einsetzt. Beispielsweise im Falle von Hartweizen ist es vorteilhaft, den Körnern eine Wassermenge entsprechend 11 % ihres Trockengewichts zuzusetzen und die Körner vor der mechanischen Behandlung so lange in Berührung mit dem V/asser zu belassen, bin sie etwa 2,5 Gew.-'/j Wasser aufgenojwaen haben,

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Die Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend angeführten Verfahrens gerichtet, mit einer zylindrischen Kammer für die mechanische Behandlung der Körner, in welcher eine mit Rührorganen versehene drehbare Welle axial gelagert ist, mit Zuführeinrientungen für Körner zur Kammer, mit Äbführeinrichtungen für die "behandelten Körner und mit einem . Drucke lenient*.... „.,.,,„... , ,.

Bei Vorrichtungen, dieser Art ergeben sich häufig regellose Änderungen der Körnerzufuhr in die Kammer für deren mechanische Behandlung oder Änderungen "beim Abführen der aus der Kammer austretenden behandelten Körner. Auf diese Weise entstehen beträchtliche Schwankungen des Drucks an den in: der Kammer befindlichen Körnern. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß bei ungenügendem Druck das Schälen der Körner nur sehr dünnschichtig erfolgt, während bei zu hohem Druck besonders nährstoffreiche Schichten vom .Mehlkörper abgelöst werden.

Die Erfindung soll unter anderem diesen Nachteil vermeiden. Sie sieht bei einer Vorrichtung der oben genannten Art vor, daß das Druckelement gegen eine durch ein elastisches Glied darauf ausgeübte Kraft in Abhängigkeit von Druckänderungen der Körner in der Kammer auf der Welle gleitbeweglich ist und daß Einrichtungen zum Abtasten der Stellung des Druckelements vorhanden sind, init..denen Einrichtungen zum Unterbrechen der Körnerzufuhr in die Kammer bei Erreichen einer einem bestimmten Druck entsprechenden Stellung des Druckolements verbunden sind.

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Die Einrichtungen zum Abtasten der Stellung des Druckelenents können "beispielsweise feststellen, daß der Druck in der Kammer zu hoch ist, worauf die Zufuhr von Körnern zur Kammer für eine bestimmte Zeitspanne automatisch unterbrochen wird, so- daß der Druck sich verringert und auf den richtigen Wert zurückkehrt. Mit dieser Anordnung läßt sich der Druck der Körner in der Kammer also automatisch auf einem Wert konstant halten, welcher knapp unter einem einer "bestimmten Stellung des Druckelements entsprechenden Sollwert liegt. Bei Unterbrechung der Zufuhr werden die bereits in die Kammer eingeführten Körner weiterhin normal abgeführt, so daß der Druck der Körner in der Kammer sinkt. Dabei bewegt eich das Druckelement in entgegengesetzter Richtung. Sobald der Druck bis knapp unterhalb des vorbestimmten Wertes abgesunken ist, hört die Betätigung der Unterbrechereinrichtungen durch die Abtasteinrichtungen des Druckelements auf und die Körnerzufuhr setzt erneut ein. Ein geeigneter Druckwert läßt sich beispielsweise durch Versuche mühelos ermitteln, so daß man die durch das elastische Glied auf das Druckelement ausgeübte Kraft entsprechend einstellen kann. Nachteile der oben erwähnten Art tröten mithin bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf.

In einer vorteilhaften Ausführung sieht die . Erfindung vor, daß das Druckelement als geschlitzte Scheibe ausgebildet ist, die ein dem Schlitz benachbartes Teil aufweist, das in bezug auf eine senkrecht zur Welle verlaufende Ebene geneigt angeordnet ist. Ferner können die Rührorgane als von der Welle bis dicht an die ' Zylinder'./andujir; der Krmnicr reichende Stäbe nusss sen.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, deren einzige Figur eine schematisierte Darstellung, teilweise mit Schnittansichten, einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung zeigt.

Die gezeichnete Vorrichtung enthält einen Vorratsbehälter 1 für das Schälgut, beispielsweise Hartweizen 2. Eine Schüttelruts-che 3 ist unterhalb des Vorratsbehälters 1 angeordnet und mittels eines elektrischen Rüttlers 4- antreibbar. Der Rüttler 4- ist über Zuleitungen 6 mit einer elektrischen Hauptleitung 5 verbunden. Das Schütt-Ende der Schüttelrutsche 3 befindet sich über der oberen Öffnung eines Trichters 7% dessen unteres Teil 8a im unteren Ende eines geneigt angeordneten Zylinderrohrs 8 mündet. Im Zylinderrohr 8 ist eine Förderschnecke 9 drehbar gelagert. Die Förderschnecke weist eine mit einem Elektromotor 11 gekoppelte Welle 10 auf. Der Motor 11 ist über Zuleitungen 12 mit der Hauptleitung 5 verbunden. Nahe dem oberen Ende ist am Zylinderrohr 8 ein Wasserzulauf 13 angeschlossen. Dieser ist über einen elektrisch betätigbaren Schieber 14-mit einer (nicht dargestellten) Zuleitung verbunden. Der Schieber 14 ist über Zuleitungen 15 ebenfalls an die Hauptleitung 5 angeschlossen. Am unteren Ende des Zylinderrohrs 8 ist ein Wasserablaß 16 vorgesehen.

Die obere Mündung 8b des Zylinderrohrs 8

mündet in eine zylindrische Kanmer 17 für mechanische Behandlung. Die Achse der zylinclrir;che?. ir. einem ]<p;i:nen gehaltenen ILanmer 1" steht senkrecht. Iu der iLoiiuaoi· V/ i_vu eine damit konxiale Welle 19 Gelagert, an welcher aus runden Stäben 20 gebildete Kijhrorgcno befestigt sind.

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Auf der Welle 19 ist eine Buchse 21 mittels eines die Welle durchsetzenden Bolzens 22 drehfest angeordnet. Die Enden des Bolzens 22 sind in zwei Längsschlitzen 23 der Buchse 21 geführt, so daß diese in axialer Sichtung gleitbeweglich ist. Am unteren Ende der Buchse 21 ist eine geschlitzte Scheibe 24 angeschweißt. Ein Teil der Scheibe 24· ist schraubenartig schräggeführt, so daß die Scheibe ein Druckelement bildet. Am oberen Ende der Buchse 21 ist eine Scheibe 25 angeschweißt. Die Scheibe 25 dient einem durch eine (nicht gezeichnete) Feder belasteten, ein Abtastglied bildenden Hebel 26 eines mit dem Speisestromkreis der Hauptleitung 5 verbundenen Mikroschalters 27 als Auflage. Die Scheibe 25 und die fest damit verbundene Buchse 21 mit der Scheibe 24 sind durch eine auf die Welle 19 aufgeschobene sowie zwischen der Scheibe 25 und einem verstellbar auf der Welle 19 angeordneten Anschlag 29 eingespannte Schraubenfeder 28 dauernd abwärts belastet. Mit dem oberen Ende ist die Welle 29 an einen in herkömmlicher Weise gespeisten Elektromotor 30 gekoppelt.

Am unteren Ende der Welle 19 ist eine kreisförmige Scheibe 31 befestigt. Sie ist außerhalb der zylindrischen Kammer 17 angeordnet und weist etwas kleineren Durchmesser auf als diese, so daß zwischen der Scheibe und dem unteren Rand der Kammer eine kalibrierte Austrittsöffnung 32 gebildet ist.

Unterhalb der Austrittsöffnung 32 ist eine herkömmliche Gebläse-Reinigungseinrichtung angeordnet. Sie umfaßt eine Rutsche 33 für geschältes Schälgut, welche unterhalb oinon Schachtes ?A angeordnet int. Iri dem Schacht ist ein über eine Leitung 37 mit einem Geblase

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36 verbundener Gegenntrom-Gebläsekopf 35 angeordnet. Ferner enthält die Reinigungseinrichtung eine unterhalb einer Abscheiderinne 39 angeordnete Rutsche 38 für Kleie.

Die vorstehend beschriebene Schälvorrichtung hat die folgende Wirkungsweise:

Solange die Kammer 17 für mechanische Behandlung leer ist, wirkt keine der Feder 28 entgegengerichtete Kraft auf das Druckelement 24. Daher befindet sich die Scheibe 25 in der unteren Endlage, in der keine Betätigung des Hebels 26 erfolgt und der Mikroschalter 27 geschlossen bleibt. Beim Einschalten der Hauptleitung 5 werden der Rüttler 4 und der Motor 11 in Gang gesetzt, und der elektrisch betätigte Schieber 14 öffnet sich.

Unter der.Wirkung der durch den Rüttler 4 bewirkten Bewegung der Schüttelrutsche 3 bewegt sich der Hartweizen 2 aus dem Vorratsbehälter 1 zum Trichter 7 und fällt durch dessen öffnung 8a in das geneigte Zylinderrohr 8. Durch den Antrieb der Förderschnecke 9 mittels des Motors 11 transportiert diese das Schälgut zum oberen Ende des Zylinderrohrs 8, wo es durch die Mündung 8b in die Kammer 17 fällt. Bei geöffnetem Schieber 14 läuft Wasser von der Zuleitung 13 zum Ablaß 16 entgegen der Bewegungsrichtung des durch die Förderschnecke 9 geförderten Schälguts. Die Zufuhrnengen von Wasser und Körnern sind so bemessen, daß das von dem Schälgut in die Kammer 17 mitgeführte Wnsser 11 ';!> von dessen Trockengewicht ausmacht. Die ürefcj'vschwind;» f;V.^xt

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der Förderechnecke 9 ist-so eingestellt, daß das Schälgut nur einen kurzen Augenblick im Zylinderrohr 8 verweilt. Auf diese Weise führt das Schälgut den größten Teil des Wassers durch Kapill&rkräfte mit; nur ein kleiner Teil von etwa 2,5 ^c/o bis 3 % dringt in die Umhüllungen ein.

Sobald die Kammer 17 "bis zur Höhe des Druckelements 24 mit Schälgut gefüllt ist, übt das Druckelement 24 unter dem über den Bolzen 22 und die Buchse 21 übertragenen Antrieb der Welle 19 einen Druck auf das in der Kammer befindliche Schälgut aus, bis dieses aus der kalibrierten Austrittsöffnung 32 austritt. Während des Durchgangs durch die Kammer 17 sind die Körner des Schälgutes den durch ihre Reibung an der Wandung der Kammer 17 und an den RührOrganen 20 entstehenden Reibungskräften ausgesetzt. Die Reibungskräfte erfahren dadurch eine beträchtliche Verstärkung, daß die Körner des Schälgutes eine Wasserhülle aufweisen, welche zwischen den Körnern Oberflächenspannungen bewirkt· Außerdem treten zusätzlich zu den durch das Druckelement 24 ausgeübten senkrechten Druck infolge des beträchtlichen Quellens der Körner in der Kammer 17 selbst entstehende, in allen anderen Richtungen wirksame Druckkräfte auf· Dies kommt dadurch zustande, daß der beim Eintritt des Schälgutes in die Kammer 17 durch Kapillarkräfte mitgeführte Teil des V/assers die verschiedenen Schalen oder Hautschichten der Körner nach und nach durchdringt. Dieses Durchdringen erleichtert außerdem das Ablösen der die eiweißhaltige Schicht bedeckenden Hautschichten. Infolgedessen werden die Körner genau in der gewünschten Schicht vollständig und gleichmäßig geschält, da die Reibungskräfte aufrruru des Au^cruellenc sin der ces«)rri;<rii

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Oberfläche aller Körner auftreten. Beim Austritt aus der Kammer 17 werden die geschälten Körner im Luftstrom von der Kleie getrennt und fallen auf die Rutsche 33, während" die Kleie in bekannter Weise über die Rutsche 38 abgeführt wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte für Hartweizen bei einmaligem Durchlaufen der Schälkammer ein Kleieanteil von 4,95 % vom Trockengewicht des Schälgutes erschält v/erden, was eine außerordentliche Verbesserung gegenüber bekannten Verfahren darstellt·

Der Druck des Schälgutes in der- Kammer wird auf folgende Weise automatisch konstant gehalten. Bei Verringerung der Austrittsmenge des^NSchälgutes aus der Kammer 17 oder bei Verstärkung der Zufuhr in die Kammer 17 steigt in letzterer der Druck. Dadurch wird das Druckelement 24 zusammen mit der Buchse 21 und der Scheibe 25 gegen die Kraft der Feder 28 aufwärts verschoben, wobei die Enden des Bolzens 22 in den Schlitzen der Buchse 21 gleiten. Sobald der Druck einen bestimmten Wert erreicht, gelangt die Scheibe 25 in eine Stellung, in der sie den Hebel 26 verschwenkt und dadurch den Mikroschalter 27 öffaet. Der Anschlag 29 ist dabei so eingestellt, daß diese Stellung dem gewünschten Arbeitsdruck entspricht. Durch das öffnen des Mikroschalters 27 kommen der Hüttler 4 und der Elektromotor 11 zum Stillstand und der Schieber 14 schließt sich, so daß die Zufuhr von angefeuchtetem Schältugt zur Kammer 17 unterbrochen wird· Inzwischen bleibt der Motor ρΌ weiter in Betrieb, das behandelte Schälgut tritt also ; ' weiterhin aus der Kammer 17 aus und der Druck fällt. Sobald dor Druck unter den vorbestimmten Wert absinkt,

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hört die Betätigung des Hebels 26 durch die Scheibe 25
auf und die Zufuhr von angefeuchtetem Schälgut zur Kammer 17 setzt erneut ein. So wird der Druck des Schälgutes in der Kammer auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten, welcher knapp unterhalt) des Sollwertes liegt. Damit ist ein wichtiger Faktor der mechanischen Behandlung der Körner automatisch gesteuert und eine befriedigende Behandlung gewährleistet. Die Regelung des Drukkes bleibt im übrigen ohne Wirkung auf den Austritt des behandelten Schälgutes auf die Rutsche 331 da der Auslaß aus der Kammer I7 ^zu keinem Zeitpunkt unterbrochen ist.

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Claims (5)

1. Pate-nt ansprüche

   [i\ Verfahren zum Naßschälen von Körnerfrüchten, Sei dem die Körner einer Anfeuchtungsbehandlung und einer mechanischen Behandlung durch Bewegen unter Druck bei gegenseitiger Reibung unterworfen v/erden, dadurch gekennzeichnet·, daß die Körner in Gegenwart in einer etwa 5 % "bis 15 % ihres Trockengewichts betragenden Menge von Wasser, welches durch Kapillarkräfte an ihrer Oberfläche gehalten ist und im Laufe der Behandlung ihre Hüllschichten durchdringt, einer mechanischen Behandlung unter einem im wesentlichen konstanten und gleichmäßig in der Mass.e der behandelten Körner verteilten, regelbaren Druck unterworfen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Körner vor der mechanischen Behandlung während ein§r kurzen Zeit in Wasser getaucht werden _r bis sie in ihren Umhüllungen eine gewisse Wassermenge aufgenommen haben, z.B. etwa ^zwisehen 2 % und fy % ihres CDrockengewichtes. .
3. 3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer zylindrischen K-mmer für die Behandlung der Körner, in welcher eine mit Rührorganen versehene drehbare Welle axial gelagert ist, mit Zufuhreinrichtungen für Körner zur Kammer, mit Abführeinrichtungen für rl ie behandelten Körner und mit einem Druckelement, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckelement (24·) gegen eine durch ein elastischer. Glied (28) darauf ausgeübte Kraft in Abuär'v

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   von Druckänderungen der^ Körner (2) in der Kammer (17) auf der Welle (19) gleitbev/eglich ist und daß Einrichtungen (26, 27) zum Abtasten der Stellung des Druck-, elements vorhanden sind, mit denen Einrichtungen zum Unterbrechen der Körnerzufuhr in die Kammer bei Erreichen einer einem bestimmten Druck entsprechenden Stellung des Drucke lenient s verbunden sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet , daß das Druckelement (24·) als geschlitzte Scheibe ausgebildet ist, die ein dem Schlitz benachbartes Teil aufweist, das in bezug auf eine senkrecht zur Welle (19) verlaufende Ebene geneigt angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Rührorgane (20) als von der Welle (19) bis dicht an die Zylinderwandung der Kammer (17) reichende Stäbe ausgebildet sind.

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