DE3347152C2 - Verfahren zur Explosionszerkleinerung von Zellmaterial - Google Patents
Verfahren zur Explosionszerkleinerung von ZellmaterialInfo
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- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren
zur Explosionszerkleinerung von Zellmaterial.
Verfahren zur Explosionszerkleinerung umfassen
prinzipiell die Schritte
- a) Zuführung von Zellmaterial in eine Druckkammer,
- b) Zuführung von Druckgas in die mit Zellmaterial beschickte Druckkammer und
- c) anschließender schlagartiger Entspannung sowie Ent leerung der Druckkammer.
Zur Erzielung einer optimalen Zerkleinerung können die
Schritte a) bis c) gewünschtenfalls ein- oder mehrmals
wiederholt werden.
Solche gattungsgemäßen Verfahren sowie Vorricht
ungen zu ihrer Durchführung sind z. B. bekannt aus
DE-PS 19 42 672, FR-PS 2 030 019, DE-OS 26 32 045,
DE-OS 30 21 083.
Die bekannten Explosionszerkleinerungs-Verfahren weisen verschiedene Nach
teile auf.
So kann es beim gattungsgemäßen Verfahren
bei der Entspannung leicht zum Verlust von niedrig sie
denden, also leicht flüchtigen Anteilen kommen. Ins
besondere bei der Explosionszerkleinerung von aromenhal
tigen Pflanzenteilen gehen wertvolle Inhaltstoffe
verloren und der Charakter des Endproduktes kann dadurch
verändert werden.
Bei anderen Zerkleinerungsverfahren des Standes der Tech
nik wird zur Aromaschonung, ebenso wie auch zur Erhaltung der
Rieselfähigkeit des Zerkleinerungsgutes, der Einsatz von Kälte
vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt die US 4,023,734 ein
konventionelles Mahlverfahren zur Zerkleinerung von Algen.
Hierzu werden die Algen zur Vermeidung von Aromaverlusten bei
einer Temperatur unterhalb von -20°C zerkleinert. Die deutsche
Patentschrift DE-PS 22 53 516 offenbart ein Mahlverfahren zum
Herstellen von Pulver aus Fett bzw. fettähnlichen Stoffen.
Dazu wird das Fett mit einem flüchtigen Kältemittel, z. B. CO₂-
Trockeneis, versprödet, um das Vermahlen der Fett- bzw. fett
ähnlichen Stoffe zu ermöglichen. Man vermahlt in einer herkömm
lichen Mühle und erhält so ein Produkt, das längere Zeit pul
verförmig bleibt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE-OS 30 21 083 offenbart
ein Verfahren zur Explosionszerkleinerung, welches eine schnel
lere Arbeitsweise und eine erhebliche Steigerung des Wirkungs
grades erreichen soll. Hierzu wird das Entspannen und Ablassen
des Druckgases bis zu einem Teildruck vorgenommen, der deutlich
über Atmosphärendruck liegt. Das zu zerkleinernde Stoffgemisch
wird unter mindestens diesem Teildruck stehend zugeführt.
Die gattungsgemäßen Explosionszerkleinerungsverfahren sind
noch verbesserungsbedürftig im Hinblick auf die erreichbaren
Zerkleinerungsgrade.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren
zur Explosionszerkleinerung von Zellmaterial zur Verfügung zu
stellen, mit welchem eine intensivere Zerkleinerung des Zell
materials erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch
das in den Ansprüchen angegebene Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus vom gattungsgemäßen
Verfahren und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Ex
plosionszerkleinerung des Zellmaterials unter Einwirkung von
Kälte vornimmt.
Der Begriff "unter Einwirkung von Kälte" umfaßt, wie im
erfindungsgemäß durchgeführten Beispiel erläutert, beispiels
weise das Arbeiten bei einer Guttemperatur von -30 bis -35°C.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, die Explosionszer
kleinerung des Zellmaterials unter Einwirkung von Kälte vor
zunehmen, wird die Zerkleinerung des zu zerkleinernden Gutes
überraschend intensiver, so daß im Vergleich zum bekannten
Verfahren weniger Zerkleinerungsstufen benötigt werden.
Die Einwirkung von Kälte kann dabei derart reali
siert werden, daß man das zu zerkleinernde Zellmaterial
vor oder während der Zuführung in die Druckkammer kühlt.
Eine andere Variante sieht vor, das zu zerkleinernde
Zellmaterial in der Druckkammer zu kühlen. Natürlich
kann auch vor und während der Zuführung und in der Druck
kammer gekühlt werden.
Die Kühlung selbst kann beispielsweise indirekt
erfolgen, z. B. durch vorherige Lagerung des zu zerklei
nernden Zellmaterials in Kühlvorrichtungen oder z. B.
durch Kühlung der Druckkammer oder der der Zuführung
dienenden Vorrichtungsteile mittels an sich bekannter
Kühlvorrichtungen. Bevorzugt wird allerdings die direk
te Kühlung, vorzugsweise durch direkten Kontakt des
zu zerkleinernden Zellmaterials mit einem inerten Kühl
medium, vorzugsweise mit kaltem Kohlendioxid oder Stick
stoff. Dabei wird das Kühlmedium in einer Menge von
0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf Zellmaterial, eingesetzt.
Bei dieser Verfahrensvariante entfällt die Installation
von separaten Kühlorganen.
In einer besonderen Variante wird das inerte Kühl
medium als kondensierte, Phase eingesetzt, also z. B.
als Stickstoff oder Kohlendioxid in flüssiger Form.
Besonders bevorzugt wird der Einsatz von Kohlendioxid
in fester Form.
Als festes Kohlendioxid ist sowohl Kohlensäure
schnee als auch festes Kohlendioxid in komprimierter
Form, Kohlendioxid-Pellets, verwendbar. Der Einsatz von
festem Kohlendioxid in Form von Pellets ist bevor
zugt. Die Menge an festem Kohlendioxid ist im Einzelfall
vom zu zerkleinernden Gut abhängig. Gute Resultate
wurden mit 0,1 bis 40 Gew.-% Kohlendioxid-Pellets, be
zogen auf Zellmaterial, erzielt.
Eine andere Variante sieht vor, kaltes Kohlendioxidgas
zur Kühlung des zu zerkleinernden Materials einzu
setzen. Bei der nachfolgenden Kompression kondensiert
dabei CO₂ im zu zerkleinernden Material, so daß bei der
anschließenden Entspanung besonders gute Resultate
bezüglich Zerkleinerung und/oder Vermischung erhalten
werden.
Das zur direkten Kühlung verwendete Kühlmedium
kann der Druckkammer durch separate Zuführungen zuge
führt werden. Bei der Verwendung von festem oder flüssigem
Kühlmedium wird allerdings bevorzugt, zu zerkleinerndes
Zellmaterial und Kühlmedium der Druckkammer gemeinsam
zuzuführen.
Das zu zerkleinernde Zellmaterial kann tierischer
oder pflanzlicher Natur sein.
Zellmaterialien tierischer Art können Zellen oder
Zellverbände von Mikroorganismen oder Gewebe- oder Or
ganteile von Tieren sein.
Als Zellmaterial pflanzlicher Natur kommen ins
besondere sowohl unterirdisch wachsenden Pflanzenteile
wie Wurzeln oder Rhizome, als auch oberirdisch wach
sende Pflanzenteile in Frage, von denen insbesondere
Blüten, Früchte und/oder Samen zu nennen sind.
Als Zellmaterial kommt bevorzugt solches zum Ein
satz, das pharmazeutisch und/oder kosmetisch wirksame
Inhaltsstoffe, oder Fette, Öle oder Wachse, oder Aro
men enthält.
Zellmaterial, das pharmazeutisch und/oder kosme
tisch wirksame Inhaltsstoffe enthält, bedeutet insbe
sondere Pflanzenteile von an sich bekannten Arznei-
oder Heilpflanzen, von denen beispielhaft Fenchel, Weiß
dorn, Sennei, Enzian, Mohn oder Baldrian genannt sei
en.
Zellmaterial, das Fett, Öl oder Wachs enthält,
umfaßt insbesondere Früchte oder Samen von Kulturpflan
zen. Diese enthalten Gemische von Estern oder ungesät
tigten oder gesättigten Glyceriden, die z. B. als Kokos
nuß-, Erdnuß-, Lein-, Soja-, Sonnenblumen- oder Jojoba
öl bekannt sind.
Als Zellmaterial, das Aromen, also Geschmacks-
und/oder Geruchsorgane ansprechende Komponenten ent
hält, kommen bevorzugt Pflanzenteile zum Einsatz, ins
besondere Blätter, Früchte, Blüten und/oder Samen von
Gewürzpflanzen. Beispielsweise seien Pflanzenteile ge
nannt, die folgende Gewürze enthalten und/oder liefern:
Estragon, Koriander, Kümmel, Majoran, Muskatnuß und
-blüte, Pfeffer, Piment, Vanille, Zimt. Diese können
sowohl einzeln als auch in besonders vorteilhafter Wei
se in Form von Gewürzmischungen oder Gewürzzubereitungen
im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Solche
Gewürzzubereitungen, wie sie beispielhaft aus "Die Fleisch
wirtschaft" 1977, Seiten 831 bis 837 und Seiten 1125 bis
1132 bekannt sind, enthalten oftmals Hilfsstoffe wie
z. B. Kochsalz, Salpeter, Genußsäuren, Zucker oder Zucker
derivate oder Emulgatoren. Bedingt durch die Hygroskopie
einiger dieser Hilfsmittel kommt es bei der herkömmlichen
Explosionszerkleinerung zu Schwierigkeiten, da das zer
kleinerte Gut stark zum Zusammenbacken neigt und nur
unter Schwierigkeiten weiteren Verfahrensstufen zugeführt
werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält
man ein gut rieselfähiges, zerkleinertes Gut, das problem
los gefördert werden kann.
Der Begriff Zellmaterial umfaßt auch aus tierischen
oder pflanzlichen Zellen gewonnenes Material, das schonend
und intensiv zerkleinert und/oder gemischt werden soll.
Als solches Material sind beispielsweise Extrakte zu
nennen. So sieht eine besondere Variante des Verfahrens
vor, als Zellmaterial Gewürzextrakte, Gewürzextraktzube
reitungen, Gewürzextraktpräparate oder Gewürzextraktsalze
einzusetzen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver
fahrens, zusätzlich zur intensiveren Zerkleinerung, ist bei der Zerkleinerung aromenhaltiger Pflan
zenteile oder anderen Zellmaterials in der schonenderen
Behandlung gegeben, durch die sich in der Druckkammer
und in der Entspannungskammer einstellende tiefere Tem
peratur. Diese tiefere Arbeitstemperatur bewirkt außer
dem, daß sich leichtflüchtige Anteile entweder zu gerin
gerem Anteil verflüchtigen bzw. sofort auf dem zerklei
nerten Gut niederschlagen. Dadurch kann die Ausbeute
erhöht werden und es können unverfälschte Aromengemische
erhalten werden. Ferner wurde beim erfindungsgemäßen
Verfahren eine intensivere Vermischung der Einzelkom
ponenten festgestellt, wodurch zusätzliche Mischstufen
vor oder nach der Explosionszerkleinerung eingespart
werden können.
Bevorzugtes Druckgas im erfindungsgemäßen Ver
fahren ist Kohlendioxid, das gegenüber anderen Druck
gasen Vorteile wie z. B. Inertisierung des zu zerklei
nerden Gutes, bakteriostatische Wirkung und lebensmittel
rechtliche Unbedenklichkeit aufweist.
Das Verfahrensprinzip wird in Fig. 1 wiederge
geben.
Das zu zerkleinernde Gut (Zellmaterial) und festes
Kohlendioxid werden gemeinsam oder getrennt über Lei
tung (1) einer Druckkammer (2) zugeführt. Nach Verschlie
ßen der Ventile (3) und (4) wird Ventil (5) geöffnet.
Über Leitung (6) wird Druckgas wie z. B. Preßluft oder
Stickstoff aus dem Druckgasvorrat (7) in die Druckkammer
(2) geführt, was z. B. über eine - nicht dargestellte -
Pumpe erfolgen kann. In einer besonderen Verfahrens
variante wird als Druckgas Kohlendioxid-Gas verwendet;
für diesen Fall ist (7) ein Kohlendioxid-Vorratsbehäl
ter, in dem sich insbesondere flüssiges Kohlendioxid
befindet. Nach Erreichen des vorbestimmten Arbeits
druckes in der Druckkammer (2) wird Ventil (5) ver
schlossen und Ventil (4) geöffnet, so daß sich der In
halt der Druckkammer (2) schlagartig und in an sich
bekannter Weise in die Entspannungskammer (8) entleeren
kann. Anschließend wird das zerkleinerte Material über
Leitung (9) entnommen und entweder rückgeführt oder
weiteren Behandlungsstufen zugeführt.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren
näher erläutern ohne den Schutzumfang zu begrenzen.
In einer Vorrichtung für die Explosionszerkleinerung,
die nach dem Verfahrensprinzip gemäß Fig. 1 arbeitete,
wurde in üblicher Weise Macis (Muskatblüte) als Einsatz
gut zerkleinert, wobei insgesamt in drei Stufen zerklei
nert wurde. Die Versuchsbedingungen für jede Stufe wa
ren wie folgt:
Druckgas: Kohlendioxid
Druck: 40 bar
Guttemperatur: +15 bis +20°C
Verweilzeit: 2 Minuten.
Druckgas: Kohlendioxid
Druck: 40 bar
Guttemperatur: +15 bis +20°C
Verweilzeit: 2 Minuten.
Es wurden folgende Ergebnisse gefunden:
- - Feinkornanteil (kleiner 0,80 mm; bezogen auf Gesamt
einwaage):
1. Stufe: 62 Gew.-%
2. Stufe: 89,6 Gew.-% - - Gehalt an ätherischen Ölen nach der dritten Stufe:
18,0 Gew.-%.
Beispiel 1 wurde mit folgenden Abänderungen wiederholt:
Vor Zuführung in die Druckkammer wurde das Einsatzgut
mit 25 Gew. -% Trockeneis-Pellets vermischt und diese
Mischung wurde gemeinsam in die Druckkammer eingebracht.
Die Guttemperatur wurde dadurch auf -30 bis -35°C ab
gesenkt. Für die Zerkleinerung waren nur zwei Stufen
notwendig.
Es wurden folgende Ergebnisse gefunden:
- - Feinkornanteil:
1. Stufe: 74 Gew.-%
2. Stufe: 97 Gew.-% - - Gehalt an ätherischen Ölen nach der zweiten Stufe:
18,9 Gew.-%.
Claims (14)
1. Verfahren zur Explosionszerkleinerung von Zellmaterial
tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, umfassend die Schritte
- a) Zuführung von Zellmaterial in eine Druckkammer,
- b) Zuführung von Druckgas, insbesondere Kohlendioxid, in die mit Zellmaterial beschickte Druckkammer und
- c) anschließender schlagartiger Entspannung sowie Entleerung der Druckkammer,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Explosionszerkleinerung des
Zellmaterials unter Einwirkung von Kälte vornimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das zu zerkleinernde Zellmaterial vor dem Zuführen in die
Druckkammer kühlt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man das zu zerkleinernde Zellmaterial in der Druckkammer kühlt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man mit einem inerten Kühlmedium,
vorzugsweise Kohlendioxid oder Stickstoff kühlt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
man als inertes Kühlmedium Kohlendioxid oder Stickstoff in
flüssiger Form einsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
man als inertes Kühlmedium Kohlendioxid in fester Form ein
setzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man festes Kohlendioxid in Form von Pellets einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man zur Kühlung 0,1 bis 40 Gew.-% an Kühl
medium, bezogen auf Zellmaterial, einsetzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß aromenhaltiges Zellmaterial zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
als aromenhaltiges Zellmaterial Gewürze, Gewürzmischungen,
Gewürzzubereitungen, Gewürzextrakte, Gewürzextraktzubereitun
gen, Gewürzextraktpräparate oder Gewürzextraktsalze zugeführt
werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß solches Zellmaterial zugeführt wird, das
pharmazeutisch und/oder kosmetisch wirksame Inhaltsstoffe ent
hält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß Fett, Öl oder Wachs enthaltendes Zellmate
rial zugeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
man als inertes Kühlmedium Kohlendioxid-Gas einsetzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR2287943A1 (fr) * | 1974-10-18 | 1976-05-14 | Herve Rene | Procede et dispositif pour le broyage d'algues marines et produit obtenu |
DE2632045C2 (de) * | 1976-07-16 | 1982-12-02 | Emmy 5014 Kerpen Helwig | Vorrichtung zur Explosionszerkleinerung von Samen, Früchten oder Pflanzen |
DE3021083A1 (de) * | 1980-06-04 | 1981-12-10 | Gefi Gesellschaft für Industriewärme und Verfahrenstechnik mbH, 4150 Krefeld | Verfahren zum zerkleinern von stoffgemischen, insbesondere aus pflanzenprodukten, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
-
1983
- 1983-12-27 DE DE3347152A patent/DE3347152C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1983-12-29 ES ES528511A patent/ES528511A0/es active Granted
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