DE2211427A1 - Vermahlvornchtung - Google Patents

Description

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Beschreibung

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betreffend

Vermahlvorri chtung

Die Erfindung betrifft eine Vermahlvorrichtung mit einer geschlossenen Kammer und einem in dieser verschiebbaren Schläger, der hauptsächlich eine hin- und hergehende Bewegung mit vorbestimmtem Hub ausführt.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer solchen Mahlvorrichtung, die bei der Bestimmung des Fett- oder Ölgehalts von Stoffen pflanzlicher oder tierischer Herkunft, beispielsweise Bohnen, Getreide, Saatgut, Nüssen, Fleischwaren, Lebensmitteln und Futtermitteln benutzt wird.

Bei solchen Analysen verwendet man in der Regel eine Extraktionsflüssigkeit zum Ausziehen des Fetts, oftmals durch soge-

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nanntes "Nassmahlen¹¹, indem eine abgewogene Menge eines ungemahlenen Stoffs, beispielsweise Soyabohnen, Erdnüsse, Raps oder dergleichen zusammen mit einem abgemessenen Volumen Extraktionsflüssigkeit in einem sogenannten "Waring-blender" behandelt wird. Dieser Blender hat eine Kammer, in der mehrere Stahlmesser mit grosser Geschwindigkeit umlaufen, wodurch das Material fein zerkleinert und mit der Extraktionsflüssigkeit gemischt wird. Nach dieser in wenigen Minuten durchführbaren Behandlung wird das Gemisch filtriert, wonach am klaren Filtrat die Messung einer von der Fettkonzentration abhängigen physikalischen Eigenschaft, beispielsweise der Dielektrizitätskonstante, des Brechungsindex oder des spezifischen Gewichts erfolgt.

Dieser Vermahlmethode haften jedoch gewisse Mängel und Fehlquellen an. Ii.Mischer ist,die Flüssigkeit einer intensiven Bearbeitung ausgesetzt, während die Stoffteilchen durch Schneid- und Schlagwirkung fein zerkleinert werden. Es ist daher ein erheblicher Temperaturanstieg zu verzeichnen, welcher zu eine» unkontrollablen Verdampfen von Extraktionsflüssigkeit führt. Es hat sich auch herausgestellt, dass die Messer des Blenders allmählich stumpf werden, wodurch das Messergebnis beeinträchtigt wird, indem die Extraktion innerhalb des gegebenen Zeitraums nicht abgeschlossen wird.

Aus der USA Patentschrift Nr. 3.010.666 ist eine Mahl- und Mischvorrichtung zur Bestimmung des Eiweissgehalts von Getreide bekannt. Diese Vorrichtung weist eine hin und her beweglich montierte, an beiden Enden geschlossene Kammer auf. An einer Kammerseitenwand ist eine Beschickungs- und Auslauftülle ausgebildet. Die Kammer enthält einen verschiebbaren hantelförmigen Schläger, der an beiden Enden einen Kranz von radial herausragenden Fingern, beispielsweise Nylonfingern aufweist. Diese Vorrichtung dient zur Behandlung eines Gemische aus Getreide und einer Farbflüssigkeit, deren Farbänderung einen Mass für den Proteingehalt sein soll. Wird die Kammer in Bewegung versetzt, schlägt der Schlagkörper abwechselnd gegen die Kammerstirnwände, wodurch der Kammerinhalt gebrochen und vermischt

wird. Die Nylonfinger dienen teils der Führung des Schlägers und teils zum Umrühren.

Eine solche Vorrichtung ist jedoch als Hilfsmittel zur genauen Messung des Fettgehalts, wobei die Vorrichtung vor jeder Beschickung sorgfältig zu reinigen ist, ungeeignet, einerseits weil es sich um genaue quantitative Bestimmungen handelt, und andererseits weil der Fettgehalt der verschiedenen Proben sehr stark schwanken kann.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer solchen Vorrichtung, die ein schnelles und effektives Vermählen und Extrahieren gewährleistet und schnell und leicht zu entlehren und einwandfrei zu reinigen ist. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Schläger als glatter, zylindrischer Korper mit planparallelen Stirnflächen und mit einer durchgehenden. Axialbohrung ausgebildet ist, die lose auf eine an der einen Kammerstirnwand fest montierte Welle passt, deren Längsachse mit der Kammerlängsachse zusammenfällt, wobei die Kammer als zylindrischer Hohlraum mit einem wesentlich grSsseren Durchmesser als dem des Schlägers ausgebildet und am anderen Ende mittels eines abnehmbaren Deckels verschlossen ist, der eine Lagerung für das entsprechende Wellenende aufweist. In dieser Gestaltung weisen sowohl die Kammer als auch der herausnehmbare Schläger glatte, bequem zugängliche Flächen auf, die sich nach dem Mahlvorgang leicht reinigen lassen. Es sind keine Taschen oder Ecken vorhanden, in denen sich Material festsetzen und von einer Probe zur nächsten übertragen werden konnte. Ein etwaiger Verschleiss an den aktiven Flächen erfolgt gleichmässig, so dass sich die Betriebseigenschaften nicht ändern. Wenn beim Vermählen die Temperatur des Gemischs und des Schlägers steigt, können zwei abwechselnd gekühlte Schläger verwendet werden, wodurch der Mahlvorgang beschleunigt wird.

Die Lagerung im Deckel kann erfindungsgemäss als konische Bohrung ausgebildet sein, während das in dieser gelagerte Wellenende eine entsprechend konische Form hat, wobei als Dichtung

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zwischen einem zylindrischen Deckelumkreis und dem Ende der Kammerinnenseite ein O-Ring vorgesehen ist. Eine solche Wellenlagerung ist leicht zu reinigen und nimmt den vollen Druck beim Einspannen der Kammer in deren Bewegemechanismus auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, die im Schnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vermählvorrichtung darstellt.

Die Zeichnung zeigt eine Kammer 10 mit einer zylindrischen Seitenwand 11 und einer festen Stirnwand 12. An ihrem der Stirnwand 12 gegenüberliegenden Ende hat die Kammer einen abnehmbaren Deckel 13 mit einem gegen die Seitenwand 11 abdichtenden O-Ring 14. Eine Stahlwelle 15 ist mit ihrem einen Ende zentrisch an der Stirnwand 12 befestigt und hat an ihrem anderen Ende eine Kegelfläche 16 mit grossem Kegelwinkel, die in eine entsprechend konische, zentrische Vertiefung 17 im Deckel 13 passt. In der Kammer findet sich ein massiver zylindrischer Schläger 18 mit einer lose auf die Welle 15 passenden Bohrung 19, die so bemessen ist, dass zwischen Welle 15 und Bohrung ein Spielraum von etwa 0,2 mm vorhanden ist. Der Schläger ist im Verhältnis zur Kammer axial bewegbar. Bei mittlerer Schlägerstellung findet sich zwischen beiden Schlägerenden und der Kammerstirnwand beziehungsweise dem Deckel ein axialer Spielraum von 4,5 mm. In diesem Raum ist genügend Platz für grossen Samenkörner oder Bohnen, beispielsweise Soyabohnen, Erdnüsse m.w. Wäre der Spielraum kleiner, könnte die Reaktion nicht beginnen, indem Samenkörner den Schläger festklemmen würden. Der Deckel ist mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung an der Kammer befestigt, die zusammen mit dem Schläger mit Hilfe eines von einem Elektromotor mit einer Umlaufzahl von 1450-1500 Umdrehungen per Minute getriebenen Exzenters in hin und hergehende Bewegung versetzt wird. Hierbei stösst der Schläger abwechselnd gegen die beiden KammerStirnwände. Die Exzentrizität des Exzenters beträgt 5 mm, d.h. etwas mehr als der Spielraum zwischen dem Schläger und den KammerStirnwänden. Bei einer Umlaufzahl von 1500 erhält man 3000 Schläge per Minute, d.h. eine

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sehr effektive Bearbeitung des Stoffs in der Kammer.

Während im Waring-Blender die Teilchen durchgeschnitten werden und dabei die Flüssigkeit intensiv bearbeitet wird, werden in der erfindungsgemässen Mahlvorrichtung die Stoffteilchen flachgedrückt, was hinsichtlich der Fettextraktion günstiger ist. Bei jedem Anschlag des Schlägers erfolgt eine Art "Explosion". Die Materialteilchen werden flachgeschlagen und dabei weiterhin zerkleinert, indem sie mit ausserordentlich grosser Geschwindigkeit radial nach aussen geschleudert werden, wenn sich das Schlägerende der betreffenden Kammerstirnwand nähert. Die Teilchen werden somit gleichzeitig einer Schlagwirkung und einer Friktionswirkung ausgesetzt. Ausserdem wird die Flüssigkeit durch die Schlägerbewegung effektiv umgerührt, so dass an den beiden Stirnflächen ständig neue Flüssigkeits- und Stoffteilchen behandelt werden.

Im Gegensatz zum Waring-Blender werden in der vorliegenden Vermähl vorrichtung vorzugsweise die Stoffteilchen und in weit geringerem Ausmass die Flüssigkeitsteilchen bearbeitet, so dass die Temperaturerhöhung viel geringer ist. Infolgedessen werden Messfehler durch Verdampfung beim Umgiessen von der Mahlvorrichtung auf ein Filter reduziert. Der O-Ring im Deckel hält die Kammer beim Mahlvorgang völlig dicht, so dass Verdampfungsverluste sowie ein Herausspritzen von Flüssigkeit vermieden werden.

Ein korrektes Verhältnis zwischen der Exzentrizität und dem axialen Spielraum ist sehr wichtig. Ein zu grosser oder zu kleiner Spielraum beeinträchtigt die Effektivität.

Auch die Frequenz ist von grosser Bedeutung. Eine höhere Frequenz ergibt grössere Schlagkräfte und mehr Schläge per Zeiteinheit, wodurch eine vollständige. Fettextraktion in kürzerer Zeit ermöglicht wird. Der Frequenz.ist jedoch im Hinblick auf die Lebensdauer des Bewegemechanismus eine obere Grenze gesetzt. Kammer mit Schläger, Flüssigkeit und Stoff sowie die Einspannvor-

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richtung wiegen praktisch bis zu 1 kg. Die Masse wird mit einer Amplitude von 5 mm hin und her bewegt, so dass an den Exzenter und die Lager grosse Anforderungen gestellt werden. Eine Umlaufzahl von etwa 1500 per Minute stellt einen zweckmässigen Kompromis dar.

Die Abmessungen der Kammer und des Schlagkorpers sind von der Wahl der Probengrösse abhängig. Wird die Mahlvorrichtung in Verbindung mit der in der parallellaufenden Anmeldung beschriebenen "Vorrichtung zum Filtrieren und zur Bestimmung des spezifischen Gewichts einer Flüssigkeit" verwendet, und wird nach der dort beschriebenen Methode zur Fettbestimmung eine Probe von 45 kg mit 120 ml Tetrachlorethylen extrahiert, soll die Rammer nach dem Einbringen dieser Menge Stoff und Flüssigkeit und nach dem Einsetzen des Schlägers zu 2/3 gefüllt sein.

Unter den beschriebenen Verhältnissen lassen sich schwierig extrahierbare Stoffe in 2 Minuten und gewöhnliche Stoffe in 1,5 Minuten vollständig extrahieren.

Haben Schläger und Flüssigkeit eine Anfangstemperatur von etwa 20⁰C, beträgt die Endtemperatur nach dem Mahlvorgang etwa 37-40 C. Bei dieser Temperatur erfolgt beim Umgiessen des Gemische keine messbare Verdampfung.

Wird unmittelbar nach einer Reaktion eine neue Reaktion durchgeführt, ist der Schläger noch warm, so dass die Endtemperatur höher liegt als bei der ersten Reaktion. Zur Vermeidung einer zu hohen Endtemperatur kann man den Schläger kühlen. Zu diesem Zweck wird der Schläger nach der Reaktion in einen den Schläger genau umschliessenden zylindrischen Behälter eingebracht, dessen Aussenseite durch fliessendes Leitungswasser gekühlt wird. Bei Verwendung mehrerer Schläger braucht man diese Kühlung nicht abzuwarten, indem bei der nächsten Reaktion ein neuer Schläger benutzt wird.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Vermahlvorrichtung mit einer geschlossenen Kammer und einem in dieser verschiebbaren Schläger, der hauptsächlich eine hin und hergehende Bewegung mit vorbestimmtem Hub ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schläger/als glatter, zylindrischer Korper mit planparallelen Stirnflächen und mit einer durchgehenden Axialbohrung/'ausgebildet ist, die lose auf eine an der

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einen Kammerstirnwand/fest montierte Welle•passt, deren Längsachse mit der Kammerlängsachse zusammenflallt, und dass die Kammer/als zylindrischer Hohlkörper mit einem wesentlich grosser en Durchmesser als dem des Schlägers ausgebildet und am anderen Ende mittels eines abnehmbaren Deckels/Verschlossen ist, der eine Lagerungalüt das entsprechende Wellenende aufweist.

2. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung im Deckeiuals konische Bohrung/'ausgebildet ist, und dass das in dieser gelagerte Wellenende eine entsprechend konische Form hat, wobei als Dichtung zwischen einem zylindrischen Deckelumkreis und dem Ende der Kammerinnenseite ein 0-Ring/ vorgesehen ist.

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