DE2211427C3 - Labormühle zum absatzweisen Zerkleinern - Google Patents
Labormühle zum absatzweisen ZerkleinernInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
- B02C1/14—Stamping mills
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
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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
22 Π 427
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)
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.
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