DE60119265T2

DE60119265T2 - Verfahren zur Vermahlung von Mais

Info

Publication number: DE60119265T2
Application number: DE60119265T
Authority: DE
Inventors: John Atchison Griebat; David Palo Strief
Original assignee: Quaker Oats Co
Current assignee: Quaker Oats Co
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: EP1669136A3; EP1213054B1; ES2266122T3; EP1213054A1; EP1669136A2; ATE324944T1; DE60119265D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Prozesse zum Mahlen von Mais und zum Erhalten von Produkten daraus, wie etwa Schrotmehl und Feinmehl.
Maiskerne sind eine Massenfrucht, die in vielen Teilen der Welt gezüchtet wird. Mais ist außerdem als Indian Corn oder Kukuruz bekannt und das Schrotmehl, das Feinmehl und das Öl, das aus Mais erhalten wird, werden in vielen Lebensmittelprodukten als Zutaten verwendet. Das Mahlen von Mais ist eine uralte Praxis der menschlichen Rasse. Früher wurden Mahlsteine verwendet, um den Mais zu Mehl zu verarbeiten. Wind- und wasserbetriebene Mühlen, die vor einigen Hundert Jahren entwickelt wurden, ermöglichten einen erhöhten Wirkungsgrad bei der Verarbeitung von Mais. In den letzten hundert Jahren sind bei Mahloperationen typischerweise Walzmahlanlagen verwendet worden und es wurde versucht, die Komponenten der Maiskerne für speziellere Verwendungsarten zu trennen.
Maiskerne haben, wie in 1 dargestellt ist, mehrere Komponenten, wovon jede für verschiedene Verwendungsarten bestens geeignet ist. Bei dem Prozess des modernen Trockenmahlens von Mais wird versucht, die nachfolgend angegebenen Teile des Maiskerns zu trennen und einzeln zu verarbeiten, da jeder Teil eine spezielle Verwendung besitzt. Die harte äußere Schale wird als Fruchtwand (Perikarp) oder Kleiemantel bezeichnet. Das Ende des Maiskerns, mit dem es an dem Maiskolben anhaftet, wird als Spitzenkappe bezeichnet. Das Innere des Maiskerns enthält das Endosperm und den Keim. Das Endosperm wird im Allgemeinen in zwei Teile unterteilt: weiches Endosperm und hartes Endosperm. Zum menschlichen Verbrauch wird aus dem harten Endosperm im Allgemeinen Schrot und Maisfeinmehl erzeugt und aus dem weichen Endosperm wird im Allgemeinen Maisschrotmehl erzeugt. Der Keim enthält einen viel größeren Anteil an Fett im Vergleich mit den anderen Teilen des Kerns und ist die Quelle des Maisöls.
Moderne Walzmahlanlagen verwenden aneinander angrenzende Walzen mit Riffelungen verschiedener Größe und Walzenspaltabständen mit veränderlicher Größe, um die gewünschte Zerlegung in Partikelgrößen zu erreichen. Die Mühlen verwenden typischerweise Walzen, die mit immer schmaler werdenden Spalten nacheinander angeordnet sind, in einem stufenweisen Mahlprozess. Im Einzelnen werden die verschiedenen Teile des Maiskerns getrennt und zu unterschiedlichen Verarbeitungswegen, die häufig als Ströme bezeichnet werden, entfernt. Nach dem Reinigen der harten äußeren Schale wird anfangs der Kern durch einen mechanischen Prozess zerbrochen, wodurch der Keim freigelegt und aus den restlichen Teilen des Kerns entfernt wird, ein Schritt, der als Entkeimung bezeichnet wird. Die restlichen Teile des Kerns werden durch eine Reihe von Walzen aufgebrochen. Wenn dieses Material verarbeitet wird, werden die harten äußeren Schalenschuppen (Kleieschuppen) entfernt und das weiche und das harte Endosperm, die verbleiben, werden in unterschiedlichen Strömen weiter verarbeitet, indem sie durch eine Reihe von Walzen und Sichtern, die das Produkt nach Partikelgröße trennen, geleitet werden. Die Endprodukte der Trockenmaismahloperation sind Kleie, Schrot, Feinmehl, Schrotmehl und fettreiche Keime.
Ein Ablaufschema, das für Mühlen nach dem Stand der Technik typisch ist, ist in dem US-Patent Nr. 5.250.313 dargestellt. In 5 des Patents '313 (die hier als 2 wiedergegeben ist) wird der ankommende Mais gereinigt, gewaschen, auf den geeigneten Feuchtigkeitsgehalt wärmebehandelt, zerbrochen oder entkeimt und getrocknet. Es gibt verschiedene Entwürfe, um den Schritt der Entkeimung auszuführen. Der Ocrim-Entkeimer verwendet z. B. einen Drehrotor mit kombinierten Klingen, die gegen einen horizontalen perforierten Zylinder arbeiten, der nur zerteile Kerne durchlässt. Der Rotor und die Brecherstäbe sind so eingestellt, dass sie den Mais zwischen einem Spiralrotorstab und einen Schneidstab brechen. Ein weiterer bekannter Entkeimer ist der Beall-Entkeimer. Bei dem Beall-Entkeimer erfolgt ein Mahlen durch eine Reibwirkung der Kerne untereinander sowie des Kerns gegen eine verschachtelte konische Oberfläche und ein Sieb. Entkeimer des Aufpralltyps werden außerdem verwendet. Ein Beispiel ist der Entoletor-Entkeimer, der in 3 dargestellt ist. Der Entoletor-Entkeimer enthält eine vertikale Antriebswelle, die einen Rotor betätigt. Kerne werden abwärts zum Rotor geleitet, wo sie durch eine Zentrifugalbewegung nach außen gezwungen werden, damit sie auf einer Mantelfläche aufprallen.
Das Ausgangsprodukt des Entkeimers wird im Allgemeinen in einen ersten Strom, der verhältnismäßig reich an Endosperm ist, und einen zweiten Strom, der verhältnismäßig reich an Keimen und Kleine ist, getrennt. In 2 wird im Einzelnen der entkeimte Mais angesaugt, um eine anfängliche Dichtetrennung des gebrochenen Kerns zu bewirken. Die Überreste und die angesaugten Anteile aus den Ansaugeinrichtungen werden durch zusätzliches Ansaugen oder die Verwendung von Schwerkraftsiebtischen weiter getrennt. Im Allgemeinen sind die Kleie, ganze Keime und mit Keimen verunreinigte Partikel, die durch die Dichtetrennung erhalten werden, leichter als andere Bestandteile und können über eine Schwerkrafttrennung teilweise entfernt werden, damit sie zu einer Reihe von Keimwalzen und Sichtern geleitet werden. Getrennte, hauptsächlich Endosperm enthaltende Ströme von den Schwerkraftsiebtischen und Ansaugeinrichtungen können in Abhängigkeit von der Partikelgröße des Stroms zu unterschiedlichen Brechwalzen geleitet werden. Jene Ströme, die hauptsächlich Endosperm mit kleineren Partikelgrößen enthalten, können an den ersten und zweiten Brechwalzen vorbei oder, wie in 2 dargestellt ist, zu späteren Brechwalzen geleitet werden.
Die "Brechwalzen", die in einem stufenweisen Brechprozess verwendet werden, enthalten typischerweise geriffelte Walzen mit Walzenspalten, die sich von breiteren Walzenspalten für die erste Brechwalze zu schmaleren Walzenspalten für nachfolgende Brechwalzen kaskadenartig ändern. Die Walzenspalte sind die Abstände zwischen den äußeren Abschnitten oder "Spitzen"-Abschnitten der Riffelungen auf gegenüberliegenden Walzen. Die Verwendung von fünf Brechwalzen ist typisch und die Walzenspalte können in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt variieren. Typische Walzenspaltabstände in Systeme des Standes der Technik liegen im Bereich von etwa 0,25 mm (0,01 Zoll) bis etwa 1,8 mm (0,07 Zoll), wobei kleinere Spalten feinere Partikel ergeben. Die Brechwalzen werden im Allgemeinen so betrieben, dass sich die gegenüberliegenden geriffelten Walzenflächen mit unterschiedlichen Raten drehen. 4 enthält Beispiele von typischen Konfigurationen der Walzenriffelung im Stand der Technik. Die meisten Konfigurationen weisen eine scharfe Kante und eine stumpfe Kante auf, die durch den Anstieg der Riffelfläche festgelegt sind. Deswegen kann das Brechen zwischen folgenden Anordnungen der gegenüberliegenden Riffelung erfolgen: scharf-scharf, scharf-stumpf, stumpf-scharf oder stumpf-stumpf.
Nach dem Brechwalzen werden die weiter gebrochenen Partikel typischerweise durch einen Sichtungsprozess getrennt. Von dort werden größere Partikel in einer nachfolgenden Brechwalze weiter gewalzt (wobei die weiter gebrochenen Partikel erneut gesichtet werden) oder sie werden zu Trocknungs- oder Kühlschritten oder zu zusätzlichen Sichtungsschritten weitergeleitet, um Endprodukte (Schrotmehl, Feinmehl, Schrot usw.) zu trennen. Durch bestimmte Käufer können natürlich weitere Produkte gewünscht werden. Die verbleibenden Partikel, die nicht durch die Nachkeimsichtungsschritte ausgesondert werden, werden typischerweise zu einem Keimbehandlungsprozess (der in 2 als Ölgewinnung bezeichnet ist) gesendet. Die feineren Partikel, die aus den Keimwalzensichtungen erhalten werden, werden in einer Weise verarbeitet, die den feineren Partikeln von den Brechwalzen im Allgemeinen ähnlich ist.
Große Maismühlen besitzen herkömmlich einen hohen Grad der Redundanz und eine wiederholte Verarbeitung des Getreides. Wie z. B. in 2 dargestellt ist, beinhaltet ein herkömmlicher Maismahlprozess einen anfänglichen Entkeimungsschritt, dem fünf getrennte Walzschritte oder Brechschritte folgen, wobei auf jeden dieser Schritte Sichtungsschritte folgen. Außerdem gibt es im Stand der Technik verschiedene kürzere Mahlprozesse, bei denen weniger Walzschritte verwendet werden, in dem Prozess Keimströme zu einem früheren Zeitpunkt aus dem Mahlstrom extrahiert werden und wertvolle Kapital-, Raum- und Zeiteinsparungen erreicht werden. Siehe z. B. den Prozess, der in dem Patent'313 beschrieben ist. Der verkürzte Mahlbetrieb verringert außerdem die Produktionsausgaben beträchtlich, da die Arbeitskosten, die mit dem Mahlprozess verbunden sind, infolge der verringerten Wartung und Überwachung, die für einen viel kürzeren Prozess erforderlich sind, gesenkt werden.
Trotzdem verbleiben selbst bei den Betriebsarten mit "verkürztem" Mahlstrom im Stand der Technik Unzulänglichkeiten. Das US-Patent Nr. 4.189.503 (ein Patent, von dem das Patent '313 eine teilweise Fortsetzung ist) lehrt z. B. die Verwendung eines bevorzugten Entkeimungs- und Walzprozesses, um ein Brechen des Keims zu vermeiden. Diese Patente lehren außerdem die Trennung der Entkeimungsprodukte in drei Ströme, von denen ein Strom in Bezug auf die anderen Ströme ein "Fein"-Strom ist (siehe die 6, 7 und 8 des Patents '313 und den beigefügten Text). Die Patente '313 und '503 lehren insbesondere die erneute Einleitung dieses Feinstroms in die anderen weniger sorgfältig sortierten Ströme, nachdem die anderen Ströme verschiedenen weiteren Schritten unterzogen wurden, wie etwa Wärmebehandlung und Trocknen (siehe Anspruch 8 des Patents '503). Die Patente '313 und '503 lehren deswegen insbesondere die Trennung oder Sortierung des nach der Entkeimung vorhandenen Produkts, um das Hinzufügen von Feuchtigkeit zu den getrennten Feinströmen zu vermeiden (siehe Patent '313, Abschnitt 11, Zeile 4 bis 14), woraufhin die anschließende erneute Einleitung des Feinstroms in einen gemischten Strom folgt. Das Patent '313 lehrt tatsächlich einen Prozess, bei dem ein Produktstrom von dem Entkeimer zu der ersten Brechwalze Kleie, Endosperm und Keime enthält. Außerdem "verunreinigt" die erneute Einleitung der gesichteten "Fein"-Ströme in die anderen Ströme den gesichteten Strom und vergrößert den Strom über nachfolgende Sichter.
Das US-Patent Nr. 2.460.289 beschreibt eine Lösungsmittelextraktion als einen Schritt in einem Getreidemahlprozess.
Das Patent EP 0 418 801 beschreibt einen Prozess zum Mahlen von Körnerfrüchten, bei dem die Fertigprodukte durch Getreidebrechoperationen, Trennoperationen und weitere Mahloperationen erhalten werden.
Das Patent EP 0 958 863 beschreibt ein Verfahren zum Mahlen von Schrotmehl mit einem Sortierschritt für rohes Weizengetreide, wobei jeder Mahlschritt einen Brechschritt und einen Sortierschritt enthält.
Die Patente AT 380 183 , DE 3 710 602 und CH 271 100 beschreiben Mahlverfahren, die Brech- und Sortierschritte enthalten, wobei das Patent DE 3 710 602 die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet.
Das Patent US 5.114.079 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen von Weißmehl aus Weizengetreide, das Zerdrückungs-, Mahl- und Sichtungsschritte umfasst.
Das Patent US 2.108.655 beschreibt einen Entkeimer zur Verwendung in Mais-, Körnerfrucht-, Grobmais- und Kleiemühlen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Prozess zum Mahlen von Mais zu schaffen. Es ist insbesondere eine Aufgabe, einen Mahlprozess zu schaffen, der einen größeren Wirkungsgrad besitzt und einen geringeren Umfang an Verarbeitungsanlagen erfordert sowie im Vergleich zu Prozessen des Standes der Technik verlustfrei ist.
Die Erfindung schafft dementsprechend ein Verfahren zum Verarbeiten von Getreidekernen, das im Anspruch 1 dargestellt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:

a. Brechen der Kerne in Stücke in einem ersten Brechschritt;
b. wenigstens teilweises Sortieren der Stücke in Ströme aus Stücken mit unterschiedlichen Abmessungen;
c. Extrahieren wenigstens eines der Ströme als ein Fertigproduktstrom; und
d. Brechen der Stücke in den verbleibenden Strömen in wenigstens einem zweiten Brechschritt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:

a. wenigstens teilweises Sortieren der Stücke von dem zweiten Brechschritt in zweite Ströme von Stücken mit unterschiedlichen Abmessungen;
b. Extrahieren wenigstens eines der zweiten Ströme als ein Fertigproduktstrom; und wahlweise
c. weiteres Brechen der Stücke in den verbleibenden zweiten Strömen in wenigstens einem dritten Brechschritt.

Es ist zu bevorzugen, dass das Getreide Mais, d. h. Indian Corn oder Kukuruz ist.
In den Verfahren der Erfindung ist der erste Brechschritt typischerweise ein Entkeimungsschritt. Geeignete Entkeimer enthalten Aufprall-Entkeimer, Entoletor-Entkeimer, Ocrim-Entkeimer oder Beall-Entkeimer. Das Verfahren des Betriebs dieser Entkeimer ist oben angegeben.
In einer Ausführungsform der Erfindung, die im Folgenden genauer beschrieben wird, umfassen die Verfahren bis zu vier gleichzeitig ausgeführte und/oder nacheinander ausgeführte Brechschritte, die einen Entkeimungsschritt und drei Brechschritte enthalten. Einige der gebrochenen Kernstücke durchlaufen mehr als einen Brechschritt, bevor sie die gewünschte Endproduktgröße erreichen, wohingegen andere Stücke schon nach dem ersten oder dem zweiten Brechschritt als Fertigprodukt entfernt werden.
Der Zweite und alle nachfolgenden Brechschritte verwenden typischerweise Brechwalzen, wobei die Walzen vorzugsweise geriffelte Walzen sind. Nach den Brechschritten wird ein Sortieren der gebrochenen Kernstücke typischerweise durch die Verwendung eines Sichters, eines Sortierers für grobes Maismehl, eines Schwerkraftsiebtisches und/oder eines Absaugers erreicht.
Es ist erwünscht, dass der Fertigproduktstrom gebrochene Kernstücke mit im Wesentlichen homogener Größe und Sortierung enthält, d. h. Schrotmehl, Feinmehl, Kleie, Schrot oder fettreiche Keime.
Jeder der Kurzstrom-Getreidemahlprozesse der Erfindung kann vorteilhaft auf einer transportablen Getreidemahlanlage gemäß diesen Aspekten der Erfindung ausgeführt werden. In besonderen Ausführungsformen der Erfindung wird die Anlage des Kurzstrom-Getreidemahlprozesses mit einem Lastkraftwagen, einem Zug, einem Flugzeugtransport und/oder einem Schiffstransport transportiert.
Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dahingehend, dass der vorhandene Prozess die getrennten Ströme nicht verunreinigt und mit weniger speziell sortierten Strömen vermischt, nachdem der Fertigproduktstrom getrennt wurde. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da er eine bedeutende Verringerung der Handhabung und eine Verringerung oder Eliminierung des Stroms über nachfolgende Prozessschritte zur Folge hat. Die sich ergebende Vergrößerung des Produktdurchsatzes ermöglicht die Verarbeitung eines größeren Volumens von Mais in einer bestimmten Zeit sowie die Eliminierung von überschüssigen Verarbeitungsanlagen.
Die Prozesse, die in den Patenten '313 und '503 gelehrt werden, unterscheiden sich von dem Prozess der vorliegenden Erfindung, da sie eine Verunreinigung des anfangs getrennten Feinstroms schaffen. Bei lediglich einer Bezugnahme auf Feinströme lehren oder schaffen diese Patente keine Motivation zum Isolieren von Fertigproduktströmen zu einem derart frühen Zeitpunkt in dem Mahlprozess wie die Entkeimung nach dem Sichten. Das unterscheidet sich von dem Prozess der vorliegenden Erfindung, bei dem ein gesichteter Strom mit Fertigproduktgüte aus dem Schritt der anfänglichen Entkeimungssichtung oder der Sortierung erhalten wird und zur Lagerung oder Fertigprodukthandhabung (Lagerung, Verpackung, Qualitätskontrolle usw.) geleitet wird. Wenn ein Mischen dieses Stroms erfolgt, beinhaltet dies das Mischen von in ähnlicher Weise gesichteten Strömen, die Partikel der gleichen Sortierung aufweisen, d. h. das Hinzufügen eines ähnlichen Fertigproduktstroms.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine Kurzstrom-Getreidemühle mit einer bedeutend verringerten Anzahl von Prozessschritten mit einer entsprechenden Verringerung der Verarbeitungs- und Handhabungsanlagen, der Prozessüberwachung und der Kosten für Wartungsarbeiten sowie der Anforderungen an Prozessräumlichkeiten. Dieser Mühlenentwurf verwendet eine geringere Anzahl von Teilsystemen, jedoch wirkungsvollere Teilsysteme zum Brechen anstelle von Teilsystemen zum stufenweisen Brechen, um den Strom zu verkürzen, während eine ausgezeichnete Qualität geschaffen und ein ausgezeichneter Wirkungsgrad erreicht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung werden typischerweise null bis drei Brechwalzen in Reihe verwendet (oder mehr, wenn ein paralleler Betrieb oder Redundanzen zur Systemstabilität usw. erwünscht sind), wobei die Anzahl vorzugsweise zwischen eins und drei liegt.
Als Fertigprodukt sortiertes Material wird aus den Prozessströmen abgezogen, wenn es erstmals getrennt wird, ohne dass bereits getrennte Ströme weiter gemischt werden und ohne eine Notwendigkeit einer weiteren Produktionssichtung. Diese Trennung erfolgt in dem Kurzmahlprozess früh, vorzugsweise zu dem frühen Zeitpunkt der Trennung des Entkeimungsstroms.
Außerdem enthält eine Ausführungsform der Erfindung das Abzweigen von anderen Strömen zu frühen Zeitpunkten in dem Mahlprozess, um einen Hammermahlprozess für die Produktion von Schrotmehl zu trennen. Diese Abzweigung des Produkts zu einem Hammermahlprozess eliminiert das Produkt aus dem Strom und verringert ferner den Umfang der Behandlung, der Mischung und einer möglichen Verunreinigung von bereits getrennten Strömen mit einem Produkt mit unterschiedlichen Sortierungen. Diese Abzweigungen verringern ferner den Strom an den Walzen und in späteren Abschnitten des Mahlwerks. Deswegen wird durch die rasche Trennung und Entfernung des Fertigprodukts aus dem Strom eine Produktivität erreicht. Es werden ferner sowohl die Ausbeute als auch die Produktivität verbessert.
Mittlere Maismahlausbeuten liegen für die Industrie bei 100 Einheiten des Fertigprodukts pro 180 Einheiten des Rohmais-Ausgangsmaterials. Die Kurzstrom-Mahltechnologie der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine bedeutend verbesserte Ausbeute von 100 Einheiten des Fertigprodukts pro 129 Einheiten des Rohmaises, was gegenwärtig die beste Ausbeute in der Industrie darstellt (wobei angenommen wird, dass der beste Wert in der Industrie vor der neuen Kurzstrom-Technologie der Erfindung bei 100/135 lag).
Die bedeutende Eliminierung von Komponenten und der zugehörigen Leitungen und Transportanlagen, die erforderlich sind, um derartige Komponenten zu verbinden, von einer Anzahl von 450 Maschinen, die in bekannten großtechnischen Mahlprozessen des Standes der Technik erforderlich sind, um 118181 kg/h (260000 lbs/h) zu produzieren, auf weniger als 85 Maschinen, um 72727 kg/h (160000 lbs/h) zu produzieren, ermöglicht gewaltige Platzeinsparungen.
Außerdem kann der Überwachungs- und Wartungsaufwand bei dem Kurzstromprozess stark verringert werden.
Der Prozess der Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung veranschaulicht, in der:
1 eine vergrößerte Darstellung eines Maiskerns ist, um die Bestandteile des Kerns zu zeigen;
2 ein Ablaufplan eines typischen stufenweisen Brechmahlprozesses des Standes der Technik ist;
3 eine Vorderansicht eines Entoletor-Aufprallentkeimers ist;
4 eine Darstellung von Brechwalzen-Riffelungen im Stand der Technik ist;
5 eine Übersichtsdarstellung des Stroms in einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist; und
6 eine Übersichtsdarstellung des Stroms in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist.
In der vorliegenden Erfindung werden Kerne empfangen und die Kerne können wahlweise in einer erforderlichen Weise vorbehandelt werden, um die Produktion des gewünschten Endprodukts (Kleie, Feinmehl, Schrotmehl usw.) maximal zu machen. Der Mais wird üblicherweise gereinigt mittels Aufprall-Befallentfernung oder Waschen. Die Wahl des Reinigungsverfahrens hängt vom gewünschten Endprodukt ab, da selbst die Reinigungsschritte ein Brechen der Kerne oder eine Änderung des Feuchtigkeitsgehalts zur Folge haben können. Außerdem kann eine Vorbehandlung eine Wärmebehandlung und das Befeuchten des Maises mit Wasser, heißem Wasser und/oder Dampf beinhalten, obwohl dies nicht notwendig ist.
Da die Bestandteile des Maiskerns, die in 1 dargestellt sind und oben erläutert wurden, einzelne Komponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen, absorbiert jede Komponente Feuchtigkeit unterschiedlich und diese unterschiedliche Absorption beeinflusst den Wirkungsgrad der Entkeimung. Der Fruchtwand- oder Kleiemantel kann ohne Wärmebehandlung spröde sein, die Wärmebehandlung erzeugt jedoch einen nachgiebigeren Kleiemantel, bei dem eine größere Wahrscheinlichkeit besteht, dass er intakt oder als ein großer Partikel entfernt werden kann. Die Wärmebehandlung kann gleichfalls das Freigeben des Keims unterstützen, der noch mit der Spitzenkappe in Verbindung steht. Dies ermöglicht das Entfernen der Spitzenkappe mit dem Keim und die Verringerung der Anzahl von schwarzen Spitzenkappen, die im Weiteren gemahlen werden und zu einer Verfärbung des Fertigprodukts führen. Tatsächlich lehrt das Patent '313 die Wärmebehandlung als ein Verfahren für die Vereinfachung des verkürzten Prozesses. Die Wärmebehandlung erhöht jedoch notwendigerweise die Produktionskosten durch den Energieverbrauch zum Trocknen und folglich ist die Wärmebehandlung nicht notwendig, um den Prozess der vorliegenden Erfindung zu realisieren.
Nach dem Reinigen und der wahlweisen und/oder gewünschten Vorbehandlung wird der Mais entkeimt. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wird der Mais ohne die Anwendung der Wärmebehandlung entkeimt und dies wird mit einem Aufprall-Entkeimer ausgeführt. Dieses bevorzugte Verfahren der Entkeimung erreicht typischerweise beim Entferner des Keims ein Brechen der Kerne in verhältnismäßig große Stücke. Der Entkeimung folgt ein Trennschritt. Der Entkeimung kann ein vor dem Trennen ein Trocknungsschritt folgen, wenn eine Wärmebehandlung ausgeführt wird, oder die Trocknung kann in dem Prozess in einer späteren Stufe erfolgen.
Der Sichter nach der Entkeimung wird hier als eine "Sortiereinrichtung für grobes Maismehl" bezeichnet. Die Sortiereinrichtung für grobes Maismehl segmentiert den gebrochenen Mais in Abhängigkeit von der Körnung, d. h. der Größe der Produktgranulatelemente in verschiedene Ströme. Die feiner gekörnten Ströme, wie etwa Ströme aus fettarmem Feinmehl und Schrotmehl, werden als Fertigprodukt von der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl abgeleitet, um eine übermäßige Handhabung und die Verschlechterung der Produktqualität zu vermeiden. Das Mehlmaterial kann wahlweise zu einer Hammermühle oder einer Schrotmehlmahleinrichtung geleitet werden, wenn ein größerer Schrotmehlausstoß erwünscht ist. Indem das Fertigprodukt möglichst früh extrahiert wird, kann der Mahlstrom stark verringert werden, da ein weiteres Sichten eines bereits getrennten Stroms nicht erforderlich ist.
Die mittelgroß gekörnten Ströme von der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl werden über Absaugeinrichtungen direkt zu dynamischen (in Reihe angeordneten) zweiten und dritten Brechwalzen-Untersystemen gesendet. Wenn der Strom direkt zu dem zweiten Brechwalzen-Untersystem gesendet wird, durchläuft er nicht zuerst das erste Brechwalzen-Untersystem. Wenn er direkt zu dem dritten Brechwalzen-Untersystem gesendet wird, durchläuft der Strom nicht zuerst entweder das erste oder das zweite Brechwalzen-Untersystem. Deswegen ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verarbeitung eines größeren Volumens, ohne die Beanspruchung bei einer bestimmten Walze zu vergrößern. Der Absaugschritt hilft, miteinander verbundene Partikel aufzubrechen und verbleibende Kleie, Keime oder anderes nicht endospermes Material aus dem endospermen Material weiter zu entfernen. Bevorzugte Absaugeinrichtungen umfassen kaskadenförmig angeordnete angewinkelte Oberflächen mit periodischen Öffnungen in den Seitenwänden, um zu ermöglichen, dass ein Querstrom aus Luft lose Kleie aus den fallenden Partikeln "bläst". Die Reste, die durch das Absaugen entfernt wurden, können als ein hochwertiges Eingangsmaterial zur Kleieverarbeitung geleitet werden.
Die grob gekörnten Ströme von der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl werden durch Absaugen zu Schwerkraftsiebtischen gesendet. Von den Schwerkraftsiebtischen kann der Strom aus leichten Keimen und der durch Keime verunreinigte Strom zu einem Öl- oder Keimgewinnungsprozess weitergeleitet werden. Die verbleibenden Abschnitte des groben Produktstroms werden durch Absaugen zu der (in Reihe angeordneten) dynamischen ersten Brechwalze gesendet.
Keine vollständigen Maiskerne, die diese späteren Stufen erreichen, werden zur Entkeimung zurück gesendet, da der Entkeimer den Mais in einem Schritt wirkungsvoll bricht. Von jedem Sichtungsschritt, einschließlich der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl und der Sichtungen nach dem ersten, zweiten und dritten Brechen, werden Schrotmehl und Feinmehl als Fertigprodukt getrennt und aus dem Mahlstrom entfernt.
Unter Bezugnahme auf 5 arbeitet eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der folgenden Weise. Der eingegebene Mais wird vor der Ankunft an der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl gereinigt und entkeimt. In der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl werden Drahtsiebe mit der Siebweite 6, 12, 30 und 62 mesh verwendet, um die Partikel von der Entkeimung zu trennen. Alternative Siebgrößen können verwendet werden, um Fertigprodukte herzustellen, die die gewünschten Profile und Bereiche der Partikelgröße aufweisen. Die Reste des Siebs Nr. 6 (Partikel, die nicht durch das Sieb passen) werden durch Absaugen zu einem Schwerkraftsiebtisch geleitet. Von dem Schwerkraftsiebtisch werden leichtere Keime und mit Keimen verunreinigtes Material durch Absaugen entfernt und zu einem Keim- oder Ölgewinnungsprozess geleitet. Es ist ermittelt worden, dass an diesem Punkt etwa 95 % der Keime oder mehr aus dem Prozessstrom entfernt werden.
Die schwereren Partikel von dem Schwerkraftsiebtischen werden zu einer ersten Brechwalze geleitet. Die Reste von dem Sieb Nr. 12 der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl werden durch Absaugen zu einer zweiten Brechwalze geleitet. Die Reste von dem Sieb Nr. 30 der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl werden durch Absaugen zu einer dritten Brechwalze geleitet. Schließlich werden die Reste von dem Sieb Nr. 62 der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl durch Absaugen als Fertigprodukt-Feinmehl weitergeleitet, wohingegen die Anteile, die das Sieb Nr. 62 passieren, als Fertigprodukt-Schrotmehl weitergeleitet werden. Nach einer Untersuchung, die typischerweise auf der Grundlage des Fettgehalts basiert, kann der Feinmehl-Fertigproduktstrom wahlweise zum Mahlen zu Schrotmehl abgezweigt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein Feinmehl beschrieben wird, das von Drahtsieben mit Siebweiten zwischen 30 und 62 erhalten wird, kann Mehl aus anderen Bereichen klassifiziert oder erhalten werden, wie einem Fachmann bekannt ist. Ein oberes Mehlsieb liegt z. B. typischerweise im Bereich von etwa Nr. 30 bis etwa 46 und ein unteres Mehlsieb liegt typischerweise im Bereich von etwa 46 bis etwa 72. Schrotmehl kann gleichfalls der Anteil sein, der Siebe im Bereich von etwa Nr. 46 bis etwa 72 durchläuft. Obwohl an dieser Stelle auf Drahtsiebe mit speziellen Siebweiten Bezug genommen wird, um die bevorzugten Ausführungsformen zu beschreiben, ist klar, dass die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann, um alternative Fertigprodukt-Partikelprofile zu erreichen.
Die erste Brechwalze verwendet typischerweise Walzen mit näherungsweise 6 Riffelungen pro cm (gleichbedeutend mit 14 Riffelungen pro Zoll) mit einer Anordnung stumpf an stumpf. Der Walzenabstand wird typischerweise eingestellt, nachdem die Produktion begonnen hat. Diese Einstellungen ermöglichen, dass die Bedienpersonen Sollanteile für die unterschiedlich bemessenen Partikel, die von den Walzen kommen, erreichen, d. h. der Anteil des Walzenausgangs, der in dem Sichtungsschritt nach der Walze in jede Siebgröße fällt. Ein Fachmann wird jedoch anerkennen, dass die Riffelungen, die Walzeneinstellung und Produktabgabeziele, die hier offenbart wurden, bevorzugten Ausführungsformen sind und dass die vorliegende Erfindung modifiziert werden kann, um den Gesamtmühlenausgang aus einer Vielzahl von bestimmten Produktströmen (Feinmehl, Schrotmehl, Kleie usw.) maximal zu machen.
Von der ersten Brechwalze werden die gewalzten Partikel mit Drahtsieben der Siebgrößen 12, 30 und 62 gesichtet. Schrotmehl und Feinmehl werden wie zuvor als Fertigprodukt aus dem Mahlstrom entfernt. Die Reste von dem Sieb Nr. 12 werden (zusammen mit den Resten des Siebs Nr.12 der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl) zu der zweiten Brechabsaugeinrichtung gesendet und die Reste des Siebs Nr. 30 werden zu der dritten Brechabsaugeinrichtung gesendet.
Die zweiten Brechwalzen verwenden typischerweise 6 Riffelungen pro cm ((gleichbedeutend mit 14 Riffelungen pro Zoll) und eine Konfiguration stumpf an stumpf: Nach der zweiten Brechwalze werden die gewalzten Partikel mit Drahtsieben der Siebgröße Nr. 12, 30 und 62 gesichtet. Schrotmehl und Feinmehl werden wie zuvor als Fertigprodukt aus dem Mahlstrom entfernt. Die Reste von dem Sieb Nr. 12 werden zu der Keimölgewinnung gesendet und die Reste des Siebs Nr. 30 werden zu der dritten Brechansaugeinrichtung gesendet. Das Entfernen der größten verbleibenden Partikel von diesem Schritt zur Ölgewinnung und zur Keimverarbeitung verringert den Mahlstrom weiter und begrenzt den Fettgehalt des restlichen Produkts.
Die dritten Brechwalzen verwenden näherungsweise 8 Riffelungen pro cm (gleichbedeutend mit 20 Riffelungen pro Zoll) in einer Konfiguration stumpf an stumpf. Nach der dritten Brechwalze werden gewalzte Partikel mit Drahtsieben der Siebgrößen Nr. 22, 30 und 62 gesichtet. Schrotmehl und Feinmehl werden wie zuvor als Fertigprodukt entfernt. Reste von dem Sieb der Siebgröße 30 werden zum Mahlen geleitet, wie etwa ein Hammermahlprozess, um Schrotmehl zu erzeugen. Reste des Siebs Nr.22 werden zu einem Kleiezerstäubungsschritt geleitet, um restliche Kleie abzuschleifen. Die Kleie, die aus dem Kleiezerstäuber gewonnen wird, ist für eine Verwendung als ein Kleiemehl oder in anderen Kleieprodukt-Prozessen geeignet. Die Reste von dem Kleiezerstäubungsprozess können bei Bedarf so geleitet werden, dass sie an der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl wieder in den Prozess eintreten.
Das gesamte Mahlmaterial (einschließlich der Reste von dem Sieb Nr.30 des dritten Brechsichters und eines Teils oder des gesamten Fertigprodukt-Feinmehls, wenn keine Feinmehlproduktion gewünscht ist) wird durch einen Prozess, wie etwa Hammermahlen, gemahlen, um Schrotmehl zu erzeugen. Eine einfache Sichtung mit einem Schrotmehlsieb (hier ein Drahtsieb der Siebweite 62) kann verwendet werden, um ein zusätzliches Fertigprodukt-Schrotmehl zu trennen und die Reste des Schrotmehlsiebs für ein zusätzliches Mahlen umzuleiten. In dem gesamten Prozess, der in 5 offenbart ist, können insbesondere an den Sichtungsschritten zusätzliche Siebe enthalten sein. Dies schafft den zusätzlichen Vorteil der weiteren Trennung von Strömen mit möglicherweise wertvollen Verwendungsarten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in 6 dargestellt ist, werden die Ströme von der Schwerkraftsiebtisch-Trenneinrichtung weiter unterteilt, damit sie das Abzweigen zu einer Schwerkraftsiebtisch-Keimansaugeinrichtung enthält. Von der Schwerkraftsiebtisch-Keimansaugeinrichtung wird das Produkt zu einer Schwerkraftsiebtisch-Keimwalze und einem Sichter geleitet. Die Schwerkraftsiebtisch-Walze verwendet typischerweise 5 Riffelungen pro cm (gleichbedeutend mit 12 Riffelungen pro Zoll). Der Sichter der Schwerkraftsiebtisch-Keimwalze verwendet Drahtsiebe der Siebweiten 12, 30 und 62. Schrotmehl und Feinmehl werden wie zuvor weitergeleitet. Die Reste des Siebs Nr. 12 werden zu der Keim- oder Ölgewinnungsverarbeitung geleitet, und die Reste des Siebs Nr. 30 werden über Ansaugen zu dritten Brechwalzen weitergeleitet.
Es ist festgestellt worden, dass mit der bevorzugten Ausführungsform, die in 6 beschrieben wurde, Feinmehl und Schrotmehl gemäß den Daten, die nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt sind, hergestellt werden können. Tabelle 2 zeigt ferner den Anteil des Produkts, das aus den verschiedenen Sichtungsschritten erhalten wird.
Der Fachmann kann feststellen, dass der Kurzstrom-Entwurf der vorliegenden Erfindung ein Fertigprodukt in dem Mahlprozess viel schneller bereitstellen kann als typische Mahloperationen mit dem ursprünglichen Umfang (Sortiereinrichtung für grobes Maismehl gegenüber erstem oder zweitem Brechsichter). Jeder Brechsichter in dem Kurzstrom erzeugt ein Fertigprodukt im Unterschied zu typischen Mahlverfahren, bei denen eine sekundäre Handhabung und Sichtung erforderlich sind.
Ferner werden Zwischenproduktströme im Unterschied zu anderen Systemen auf Schrotmehl reduziert, die Untersysteme für Keime, Reste und Reiniger verwenden, um Mehlströme mit schlechterer Qualität aufzubessern. Dies schafft ein sehr hochwertiges Feinmehl/Schrotmehl bei einer minimalen Ausrüstung, verringertem Überwachung- und Wartungsbedarf und einer ausgezeichneten Ausbeute. Die grundlegende Mahlphilosophie, die hinter der Entwicklung eines kürzeren Maismahlstroms steht, besteht darin, ein Fertigprodukt schneller, billiger und besser herzustellen. Diese und die weiteren Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch die Anwendung der bevorzugten Betriebsart und der hier beanspruchten Erfindung.
Diese Vorteile ermöglichen natürlich, das Verfahren der vorliegenden Erfindung für leicht transportierbare Vorort-Mahlanwendungen anzuwenden. Einfach gesagt, wenn der Prozess vereinfacht werden kann, um eine Redundanz beim Walzen und Sichten zu eliminieren, Schritte zu eliminieren, die erforderlich sind, um ein Fertigprodukt zu erhalten, und den Überwachungs- und Wartungsbedarf zu verringern, kann der Mahlprozess aus einer isolierten Produktionsanlage herausgenommen werden und das Mahlen kann vor Ort ausgeführt werden, z. B. in einer mobilen Mahlanlage, die zu der Quelle des Ausgangsmaterials bewegt werden kann. Tabelle 1 Walzeneinstelldaten
Tabelle 2 Sichter der Sortiereinrichtung für grobes Maismehl bei Beschickung mit 11350 kg/h
Verteilung des ersten Brechsichters bei Beschickung mit 2951 kg/h
Verteilung des GT-Keimsichters bei Beschickung mit 2634 kg/h

Verteilung des zweiten Brechsichters bei Beschickung mit 3905 kg/h
Verteilung des dritten Brechsichters bei Beschickung mit 6901 kg/h

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von Getreidekernen in einem Mahlstrom, um ein gewünschtes Endprodukt zu produzieren, das die folgenden Schritte umfasst: Reinigen der Getreidekerne; Brechen der Getreidekerne in zwei oder mehr Teile; Trennen der Teile in Übereinstimmung mit ausgewählten Größenklassen, wobei wenigstens ein Trennschritt direkt nach dem Brechschritt erfolgt; und Entfernen wenigstens einer der Größenklassen als ein gewünschtes Endprodukt aus dem Mahlstrom direkt von jedem Trennschritt; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Abzweigen einer oder mehrerer der verbleibenden Größenklassen für einen Keimöl-Gewinnungsprozess; Abzweigen einer oder mehrerer der verbleibenden Größenklassen des Getreides zu einem Sauggebläse und Absaugen der Getreide-Größenklasse; und Abzweigen des abgesaugten Getreides zu einer Schrotmühle.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Brechschritt ein Entkeimungsschritt ist; und bei dem wenigstens zwei Trennschritte vorgesehen sind, wobei der erste Trennschritt direkt nach der Entkeimung erfolgt; ferner umfassend das Brechen des Getreides und ferner Verwenden von Schrotmühlen zwischen den Trennschritten; und Abzweigen der verbleibenden Größenklassen zu einem oder mehreren anderen Orten.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Getreide Mais ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwei der Größenklassen, die nach dem ersten Trennschritt aus dem Mahlstrom entfernt werden, Schrotmehl und Feinmehl sind.
Verfahren für die Bereitstellung von Getreidemahldiensten, das die folgenden Schritte umfasst: Transportieren einer Kurzstrom-Getreidemahlanlage an einen Ort und darin Ausführen eines Kurzstrom-Getreidemahlprozesses gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4; Empfangen von Getreide in dem Kurzstrom-Getreidemahlprozess; Erzeugen eines fertig gestellten Produkts aus dem Kurzstrom-Getreidemahlprozess.
Verfahren zum Mahlen von Mais, das die folgenden Schritte umfasst: Transportieren einer Kurzstrom-Getreidemahlanlage, die einen Reiniger, einen Entkeimer, einen ersten Sichter, wenigstens eine Walze und einen zweiten Sichter umfasst und darin Ausführen eines Kurzstrom-Getreidemahlprozesses gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4; Verarbeiten von Getreide, um ein ausgewähltes fertig gestelltes Produkt unter Verwendung des Kurzstrom-Getreidemahlprozesses zu produzieren, wobei wenigstens ein Teil des ausgewählten fertig gestellten Produkts direkt von dem ersten Sichter erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Kurzstrom-Getreidemahlanlage mit einem Lastkraftwagen, einem Zug, einem Flugzeugtransport und/oder einem Schiffstransport transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Getreide Mais ist und das die folgenden Schritte umfasst: a) Abzweigen wenigstens einer der verbleibenden Größenklassen von dem ersten Trennschritt zu einer ersten Brechwalze mit ersten Walzeneinstellungen, die diese Größenklasse in zwei oder mehr Teile bricht; Trennen der Teile entsprechend der Größenklasse in einem zweiten Trennschritt direkt nach ihrem Durchlauf durch die erste Brechwalze; Entfernen wenigstens einer der Größenklassen aus dem Mahlstrom direkt von dem zweiten Trennschritt und Lenken der verbleibenden Größenklassen zu einem oder mehreren Orten; b) Abzweigen wenigstens einer der verbleibenden Größenklassen von dem ersten Trennschritt zu einer zweiten Brechwalze mit zweiten Walzeneinstellungen, die diese Größenklasse in zwei oder mehr Teile bricht; Trennen der Teile entsprechend der Größenklasse in einem dritten Trennschritt direkt nach ihrem Durchlauf durch zweite Brechwalze; Entfernen wenigstens einer der Größenklassen aus dem Mahlstrom direkt von dem ersten Trennschritt und Lenken der verbleibenden Größenklassen zu einem oder mehreren anderen Orten; und c) Abzweigen wenigstens einer der verbleibenden Größenklassen von dem Trennschritt zu einer dritten Brechwalze mit dritten Walzeneinstellungen, die diese Größenklasse in zwei oder mehr Teile bricht; Trennen der Teile entsprechend der Größenklasse in einem vierten Trennschritt direkt nach ihrem Durchlauf durch die dritte Brechwalze; Entfernen wenigstens einer der Größenklassen aus dem Mahlstrom direkt von dem vierten Trennschritt und Lenken der verbleibenden Größenklassen zu einem oder mehreren anderen Orten.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zwei der Größenklassen, die von dem Mahlstrom nach dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Trennschritt entfernt werden, Schrotmehl und Feinmehl sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der erste und der dritte Brechwalzenschritt Walzen mit unterschiedlichen Riffelungen pro Zoll aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem wenigstens eine der verbleibenden Größenklassen nach dem zweiten Trennschritt zu der zweiten Brechwalze gelenkt wird und wenigstens eine der verbleibenden Größenklassen nach dem zweiten Trennschritt zu der dritten Brechwalze gelenkt wird; und wenigstens eine der verbleibenden Größenklassen nach dem dritten Trennschritt zu der dritten Brechwalze gelenkt wird.