EP1038583B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines Bruchgutes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus gebrochenen Körnern oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaobruch (Nibs) von den Kakaobeohnenschalen, mittels elektrostatischer Kräfte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß dem oberbegriffdes Anspruchs 4.

Kakaobohnen, die in Abhängigkeit von der Art der Vorbehandlung aus einer Röst-, Sterilisati ons- 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. Des Weiteren wird durch einen möglichst geringen Schalenanteil in den Nibs die Standzeit der nachgeschalteten Mahlanlagen erheblich verbessert.

Bisher erfolgte die Trennung eines Bruchgutes mittels elektrostatischer Kräfte, wobei 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 gesteuert wird. Hierzu werden die CH 381 060 A und EP 0 980 713 genannt. Zusätzlich wird auf die GB-A-1 069 270 verwiesen, die sich aber mit einer Vorrichtung zur Behandlung von Samen befaßt und in diesem Zusammenhang eine elektrostatische Trennung der Samen im Hinblick auf ihre Größe vorsieht, so dass das der Erfindung zu Grunde liegende Problem aus der Druckschrift keine direkte Beantwortung findet. Das Verfahren gemäß dem Dokument CH 381060 und die Vorrichtung gemäß dem Dokument GB 1069270 sind als nächstliegender Stand der Technik anzusehen. Die Aufgabe der Erfindung beste nun darin, das Verfahren der genanten Art sowie die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung so zu verbessern, dass der Wirkungsgrad der Trennung des Bruchgutes weiter erhöht wird.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs, und was die Vorrichtung anbelangt, gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 4 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer Trennvorrichtung näher erläutert.

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 Kakaokernbruch, 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 optimieren, 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 beiden Elektroden 7 und 8 der Ablenkzone 2 sind mit einer isolierenden Schicht überzogen, da anderenfalls bei Kontakt der geladenen Bruchgutteilchen mit den Elektroden Umladungvorgänge stattfinden und die Teilchen zwischen den Elektroden hin- und herspringen würden.

Das Bruchgut wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, nach seiner Aufladung dadurch getrennt, 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.

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 an unteren Ende des Zyklons angeordneten Aufnahmebehälter 24a zu fallen. Die aus dem Abluftrohr 21 mit Hilfe des von einem Motor 22 angetriebenen Sauggebläse 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 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 (4)

1. Verfahren zur elektrostatischen Trennung eines Bruchgutes (5), bestehend aus Kakaokernbruch (Nibs) und Kakaobohnenschalen, wobei das Bruchgut in fraktionierter Form in einer Aufladungszone (1) zwischen zwei unterschiedlich geladenen Elektroden(7, 8) elektrisch aufgeladen und gleichzeitig einer Vibrationsbewegung unterworfen wird, deren Stärke zur Einstellung der Verweilzeit des Bruchgutes in der Aufladungszone (1) und damit der Aufladezeit für die Bruchgutfraktionengesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das fraktionierte, elektrisch aufgeladene Bruchgut (5) während seiner Vibrationsbewegung mit Hilfe eines einwirkenden Saugluftstroms separiert wird, derart, dass die Schalen (16) abgesaugt und in einem Zyklonabscheider (20, 27) von der Luft getrennt werden, während der Kernbruch (15) als separater Produktstrom weggefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugung der Schalen (16) durch eine perforierte Platte erfolgt, die die Kathode (8) der beiden Elektroden (7, 8) bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut (5) in der Außadungszone (1) im Bereich der Elektroden (7, 8) mittels einer Vibrations- oder Rütteleinrichtung (6) so aufgeladen wird, dass die Schalen (16) über dem Boden der Vibrations- oder Rütteleinrichtung in einen Schwebezustand versetzt werden, wo sie mit Hilfe einer Absaugeinrichtung (25) abgesaugt werden, während der Kembruch (15) im wesentlichen auf dem Boden der besagten Einrichtung verbleibt und sich aufgrund der Vibrationsbewegung bis zum Austrittsende (29) dieser Einrichtung weiterbewegt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 3, mit einer Aufladungszone (1) zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes (5) mit wenigstens einem Aufgabetrichter (4) für das zu trennende Bruchgut und wenigstens einer sich daran anschließenden 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 hindurch gefördert wird, ferner mit einer Ablenkzone (2) mit einer Absaugvorrichtung (25, 28) für die Schalen (16) des aus Kernbruch (15) und Schalen bestehenden Bruchgutes (5) und mit wenigstens einem Windsichter (27), dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (25, 28) wenigstens eine Haube (24) aufweist, welche über einer als perforierte Platte ausgebildeten Kathode (8) im Bereich der Decke der Vibrationsrinne (6) angeordnet ist, unter deren Austragsende (29) ein Fördersystem (13) für den Abtransport des Kernbruchs angeordnet ist, dass eine Separationszone (103) zur Abrennung der Schalen (16) von dem Kernbruch (15) vorgesehen ist und dass der Windsichter (27) als Zyklon (20) ausgebildet ist, welcher seinerseits über ein Abluftrohr (21) mit einem Sauggebläse (28) verbunden ist und an seinem unteren Ende einen Aufnahmebehälter (24) für die abgeschiedenen Schalen (16) aufweist.

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