DE2211427C3 - Labormühle zum absatzweisen Zerkleinern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Labormühle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie kann bei der Bestimmung des Fett- oder Ölgehalts von Stoffen pflanzlicher oder tierischer Herkunft, beispielsweise Bohnen, Getreide, Saatgut, Nüssen, Fleichwaren, Lebensmitteln und Futtermitteln, eingesetzt werden. Für solche Analysen wird in der Regel das Fett während eines Naßmahlvorganges mittels einer Extraktionsflüssigkeit ausgezogen. Dazu wird eine abgewogene Menge des ungemahlenen Stoffs, beispielsweise Sojabohnen, Erdnüsse, Raps oder dgl., zusammen mit einem abgemessenen Volumen Extraktionsflüssigkeit in einem sogenannten »Waring-blender« gemahlen. Dieser Blender hat eine Kammer, in der mehrere Stahlmesser mit großer Geschwindigkeit umlaufen, so daß der Stoff 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 Naßmahlung haften jedoch gewisse Mängel an. Im Waring-blender ist die Extraktionsflüssigkeit einer intensiven Beanspruchung ausgesetzt, während die Stoffpartikel durch Schneid- und Schlagwirkung fein zerkleinert werden. Es ist daher ein erheblicher Temperaturanstieg zu beobachten, welcher zu einem unkontrollierbaren Verdampfen von Extraktionsflüssigkeit führt. Es hat sich auch herausgestellt, daß die Messer des Blenders während eines Mahlvorgangs allmählich stumpf werden und das Meßergebnis beeinträchtigen, weil die Extraktion innerhalb der vorgegebenen Mahldauer nicht abgeschlossen wird.

Aus der US-PS 30 10 666 ist eine Labormühle zur Bestimmung des Eiweißgehalts von Getreide bekannt. Diese hat eine geschlossene zylindrische Kammer und einen in diese mit radialem und axialem Spiel passenden rotationssymmetrischen Schläger, der durch eine periodische Bewegung der Kammer eine hin- und hergehende axiale Bewegung jeweils bis zum Anschlagen seiner Stirnflächen an den Sarnflächen der Kammer ausführt An einer Kammerseitenwand ist ein Aufgabe- und ein Ausgabeanschluß ausgebildet In der Kamn-er wird das Getreide mit einer Farbflüssigkeit zerkleinert und vermischt, deren Farbänderung ein Maß für den Proteingehalt sein soll. Beim Anschlagen der Schläger

ίο an den Stirnwänden der Kammer wird das Getreide zerkleinert und mit der Farbflüssigkeit vermischt Der Schläger weist Nylonfinger auf, die der Führung des Schlägers und der Unterstützung des Vermischungsvorgangs dienen.

Diese Labormühle eignet sich jedoch nicht gut bei der Bestimmung des Fettgehalts von Stoffen, weil sie nach jedem Vermahlungsvorgang bzw. nach jeder Scharge sorgfältig gereinigt werden muß, wenn genaue quantitative Bestimmungen durchzuführen sind und weil bei stark schwankendem Fettgehalt der verschiedenen Proben oder Stoffe die Ergebnisse nicht reproduzierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuletzt genannte Labormühle dahingehend zu verbessern, daß ein schnelles und wirkungsvolles Zerkleinern, insbes. Zerkleinern und Extrahieren, von fett- und ölhaltigen Stoffen möglich ist und die nach jeder Charge schnell und leicht entleert und bequem einwandfrei gereinigt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Schläger als glatter, zylindrischer Körper mit einer durchgehenden Axialbohrung ausgebildet ist, der eine Achse, deren Längsachse mit der Kammerlängsachse zusammenfällt und die am einen Ende an der einen Stirnwand der Kammer befestigt ist und am anderen Ende in einen abnehmbaren Verschlußdeckel der Kammer eingreift, lose umgreift.

Eine Ausgestaltung der Labormühle sieht vor, daß die Achse mit einer konischen Spitze in eine konische

«ο Vertiefung im Verschlußdeckel eingreift und dieser mit einem O-Ring gegenüber der Kammerbehälterinnenwand abgedichtet ist.

In dieser Gestaltung weisen sowohl die Kammer als auch der herausnehmbare Schläger glatte, bequem zugängliche Flächen auf, die sich nach einem Zerkleinerungsvorgang leicht reinigen lassen. Es sind keine Taschen oder Ecken vorhanden, in denen sich Mahlgut festsetzen und von einer Probe zur nächsten verschleppen läßt. Ein etwaiger Verschleiß an den Zerkleinerungsflächen erfolgt gleichmäßig, so daß sich das betriebliche Verhalten nicht ungleichmäßig ändert. Wenn beim Zerkleinern die Temperatur des Mahlguts und des Schlägers steigt, können zwei abwechselnd gekühlte Schläger für aufeinanderfolgende Chargen verwendet werden, wodurch sich der Zerkleinerungsvorgang beschleunigen läßt.

Die Lagerung des Schlägers bzw. dessen Achse gemäß der speziellen Ausbildung erlaubt es, auch die Lagerung leicht zu reinigen. Sie nimmt den vollen Druck beim Einspannen der Kammer in deren Bewegungsmechanismus auf.

Während im Waring-blender die Teilchen durchgeschnitten werden und dabei die Extraktionsflüssigkeit intensiv beansprucht wird, werden in der erfindungsgemäßen Labormühle die Stoffteilchen flachgedrückt, was liinsichtlich der Fettextraktion besonders günstig ist. Bei jedem Aufschlag des Schlägers erfolgt eine Art »Explosion«. Die Stoffteilchen werden flachgeschlagen

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und dabei weiterhin verkleinert, indem nie 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 Friktionswirknng ausgesetzt Außerdem wird die Flüssigkeit durch die Schlägerbewegung effektiv umgerührt, so daß an den beiden Stirnflächen ständig neue Flüssigkeit^- und Stoffteilchen beansprucht werden.

Im Gegensatz zum Waring-blender werden in der erfindungsgemäßen Labormühle vorzugsweise die Stoffteilchen und weit in geringerem Ausmaß die Flüssigkeitsteilchen beansprucht, so daß die Temperaturerhöhung geringer ist. Infolgedessen werden Meßfehler durch Verdampfung beim Umgießen des Mahlguts in ein Filter reduziert

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Labormühle ist anhand einer Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt zeigt.

Die Labormühle weist eine geschlossene zylindrische Kammer 10 auf, die von einer zylindrischen Seitenwand 11, einer unteren festen Stirnwand 12 und einem oberen, abnehmbaren Verschlußdeckel 13 gebildet ist, welcher gegenüber der Seitenwand 13 mittels eines O-Rings abgedichtet ist Koaxial zur Kammerlängsachse ist eine Achse 15 vorgesehen, die am unteren Ende an der unteren Stirnwand 12 der Kammer 10 befestigt ist und am oberen Ende in eine konische Vertiefung 17 im Verschlußdeckel 13 mit einer konischen Spitze 16 eingreift Die Achse 15 wird von einem Schläger 18 umschlossen, der als glatter, zylindrischer Körper mit planparallelen Stirnflächen und mit einer durchgehenden Axialbohrung 19 ausgebildet ist. Der Schläger umschließt die Achse 15 mit radialem und axialem Spiel. Die Axialbohrung 19 ist so bemessen, daß gegenüber der Achse 15 ein Spiel von etwa 0,2 mm vorhanden ist. Bei mittlerer Schlägerstellung beträgt das Spiel zwischen den Stirnflächen des Schlägers und den Stirnwänden der Kammer 4,5 mm. Dieses Spiel ist ausreichend groß für große Samenkörner oder Bohnen, beispielsweise Sojabohnen, Erdnüsse und dgl. Wäre das Spiel kleiner, könnte die Extraktionsreaktion nicht beginnen, da die Samenkörner den Schläger festklemmen würden. Der Verschlußdeckel ist mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung an der Kammerseitenwand 11 befestigt, die zusammen mit dem Schläger mit Hilfe eines von einem Elektromotor mit einer Umlaufzahl von 1450 bis 1500 Umdrehungen je Minute angetriebenen Exzenter 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 das axiale Spiel des Schlägers gegenüber den Kammerstirnwänden. Bei einer Uinlaufzahl von 1500 Upm werden 3000 Schläge je Minute erzeugt d. h. eine sehr effektive Beanspruchung des Mahlguts erzielt. Der G-Ring im Deckel hält die Kammer beim Mahlvorgang völlig dicht abgeschlossen, so daß Verdampfungsverluste sowie ein Herausspritzen von Flüssigkeit vermieden wird. Ein günstiges Verhältnis zwischen der Exzentrizität und dem axialen Spiel ist

iü sehr wichtig. Ein zu großes oder zu kleines Spiel beeinträchtigt die Effektivität.

Auch die Antriebsfrequenz ist von großer Bedeutung. Eine höhere Frequenz ergibt größere Schlagkräfte und mehr Schläge je Zeiteinheit, wodurch eine vollständige Fettextraktion in kürzerer Zeit ermöglicht wird. Der Frequenz ist jedoch im Hinblick auf die Lebensdauer des Antriebsmechanismusses eine obere Grenze gesetzt. Kammer mit Schläger, Flüssigkeit und Stoff sowie die Einspannvorrichtung wiegen praktisch bis zu einem Kilo. Die Masse wird mit einer Amplitude von 5 mm hin- und herbewegt, so daß den Exzenter und die Lager große Anforderungen gestellt werden. Eine Exzenterdrehzahl von etwa 1500 Upm stellt einen zweckmäßigen Kompromiß dar.

Die Abmessungen der Kammer und des Schlägers sind von der Wahl der Probengröße abhängig. Wird die Labormühle zur Fettbestimmung einer Probe von 45 g mit 120 ml Tetrachloräthylen verwendet soll die Kammer nach dem Einbringen dieser Stoff- und Flüssigkeitsmenge und nach dem Einsetzen des Schlägers zu zwei Drittel 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 bis 4O⁰C. Bei dieser Temperatur erfolgt beim Umgießen des Mahlguts in ein Filter keine meßbare Verdampfung.

Wird unmittelbar nach einem Mahlvorgang ein weiterer Mahlvorgang durchgeführt, ist der Schläger noch warm, so daß die Endtemperatur nun höher liegt als nach dem ersten Mahlvorgang. Zur Vermeidung einer zu hohen Endtemperatur kann man jedoch den Schläger kühlen. Zu diesem Zweck wird der Schläger nach dem Vermahlvorgang in einem den Schläger genau umschließenden zylindrischen Behälter angebracht, dessen Außenseite durch fließendes Leitungswasser gekühlt wird. Bei Verwendung mehrerer Schläger braucht man diese Kühlung nicht abzuwarten, wenn man für jeden Mahlvorgang einen zuvor abgekühlten neuen Schläger benutzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Labormühle zum absatzweisen Zerkleinern von Stoffen, insbes. zum Zerkleinern und Extrahieren von fett- und ölhaltigen Stoffen, mit einer geschlossenen zylindrischen Kammer und einem in diese mit radialem und axialem Spiel passenden rotationssymmetrischen Schläger, der durch eine periodische Bewegung der Kammer eine hin- und hergehende axiale Bewegung jeweils bis zum Anschlagen seiner Stirnflächen an den Stirnwänden der Kammer ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schläger (18) als glatter, zylindrischer Körper mit einer durchgehenden Axialbohrung (19) ausgebildet ist, der eine Achse (15) , deren Längsachse mit der Kammerlängsachse zusammenfällt und die am einen Ende an der einen Stirnwand (12) der Kammer (10) befestigt ist und am anderen Ende in einen abnehmbaren Verschlußdeckel (13) der Kammer (10) eingreift, lose umgreift.

2. Labormühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (15) mit einer konischen Spitze (16) in eine konische Vertiefung (17) im Verschlußdeckel (13) eingreift und dieser mit einem O-Ring (14) gegenüber der Kammerbehälterseitenwand (11) abgedichtet ist.