DE102008043140A1

DE102008043140A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten

Info

Publication number: DE102008043140A1
Application number: DE102008043140A
Authority: DE
Inventors: Arturo Bohm
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten, insbesondere von Mehlen, Grießen, Dunsten, Kleie, Keimen und/oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Weizen, aber auch von Kakaobohnen, Kakao-Nibs, Pflanzen oder Pflanzenabfällen, wobei Getreidekörner o. a. dem Mahlspalt einer Gutbettwalzenmühle (1) zugeführt werden. Auf einen Vermahlungsschritt in der Gutbettwalzenmühle (1) folgt ein Auflösen und Klassieren des Mahlproduktes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten, insbesondere von Getreidemehlen, Griessen, Dunsten, Kleie, Keimen und/oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Weizen, aber auch aus bzw. von Kakaobohnen, Kakao-Nibs, Pflanzen oder Pflanzenabfällen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten.
Es ist hinlänglich bekannt, Getreidekörner mittels Walzenstuhl oder Hammermühle zu vermahlen und die Vermahlungsprodukte durch Sichtung in Endosperm, Kleie und Keime zu trennen ( US-A-5100062 , EP-B-335925 u. a.).
Zur Vermahlung spröder Materialien wie Erze, Kohle oder Gesteine sind insbesondere Walzwerke, Strahlmühlen oder auch Gutbett-Walzenmühlen im Einsatz. Sogenannte Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung sind z. B. in den DE-A-102006032362 oder DE-A-102006025833 beschrieben. Dem Mahlspalt wird sowohl grobkörniges Frischgut wie auch bereits vermahlenes, feinkörnigeres Material eines nachgeordneten Sichters/Trenngerätes zugeführt. Das Aufgabegut Feingut wird unter Pressdruck – meist infolge Schwerkraft oder in besonderen Fällen mittels einer Druckschnecke in den Gutaufgabeschacht eingeführt.
Walzenmühlen werden meist mit konstanter, fest eingestellter Spaltweite gefahren um den Grad der Zerkleinerung (Abbaugrad) festzulegen. Abhängig von der Festigkeit und Körnigkeit des Mahlgutes ergeben sich Kräfte und daraus resultierend Drehmomente, die vom Motor aufzubringen sind und die der Mühlenrahmen standhalten muss. Partikel, die zerkleinert werden sollen, müssen grösser, als der eingestellte Spalt sein. Walzenmühlen arbeiten ausschliesslich mit Direktkontakt der Partikel (Klemmung zwischen den Walzen infolge Reibung oder Formschluss). Um definierte Einzelkornbedingungen im Spalt sicherzustellen bedarf es i. a. einer präzisen Dosierregelung und Walzenspeisung um die Länge der Walzen optimal zu nutzen.
Dagegen arbeiten Gutbett-Walzenmühlen kraftgesteuert; der resultierende Mahlspalt ergibt sich beim Einzug infolge Gutreibung an den Walzen. Dabei kann ein Teil der Partikel durchaus Direktkontakt zu den Walzen haben, also grösser als der Spalt sein. Typischerweise sind die Partikel jedoch kleiner als der resultierende Spalt. Im Einzugsbereich zwischen den Walzen entsteht dann ein Gutbett, wenn die Mühle aus einem Überangebot an Mahlgut, z. B. mittels eines gefüllten Materialschachtes oder Trichters, einziehen kann. Die Gutbettzerkleinerung basiert auf der Kompression einer gepackten Partikelschüttung. Die Mahlkraft dient zur Einstellung des Energieeintrags an der Mühle. Der Energieeintrag bestimmt – abhängig von Material und Körnung – die Feinguterzeugung im Gutbett und ist auf einen optimalen Bereich einzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten, insbesondere von Mehlen, Griessen, Dunsten, Kleie, Keimen und/oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Weizen, aber auch von Kakaobohnen, Kakao-Nibs, Pflanzen oder Pflanzenabfällen, die hinreichend spröde sind zu entwickeln, das ein im Vergleich zu herkömmlichen Vermahlungsverfahren mittels Walzenstuhl kürzeres Mühlendiagramm ermöglicht und das energetisch günstig ist.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Auf einen Vermahlungsschritt in einer Gutbettwalzenmühle folgt ein Auflösen und Trennen des Mahlproduktes in Fraktionen. Die Trennstufen können Klassierstufen oder Sortierstufen oder Kombinationen beider sein, um die gewünschten Fraktionen in geforderter Qualität zu erzeugen.
Diese Materialien haben ein durchaus sprödes Materialverhalten, das von Feuchte, Temperatur und Gehalt an Inhaltstoffen (Oel, Fett u. a.) abhängt. Eine Einstellung des Mahlgutes hinsichtlich dieser Parameter ist zwar nicht zwingend erforderlich, jedoch anzuraten, wie Versuche gezeigt haben.
Weizenkörner wurden hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften vermessen um den Grad der Sprödigkeit festzustellen. Dabei ergab sich, dass sich das elastische Verhalten ähnlich wie bei harten, elastischen Materialen durch einen E-Modul, eine Bruch spannung und eine Bruchdehnung auch bei Weizenkörnern hinreichend genau beschreiben lässt. Je nach Feuchte ergaben sich für den Mehlköper E-Moduli von 300 bis 2250 N/mm², Bruchspannungen (Druck) zwischen 10 und 65 N/mm² und Bruchdehnungen zwischen 4 bis 15%. Gerade diese Bruchdehnungen indizieren sprödes Materialverhalten, wie es für eine Gutbett-Zerkleinerung vorteilhaft und zwingend erforderlich ist. Plastische Stoffe mit geringen elastischen Anteilen lassen sich in Gutbett-Walzenmühlen nicht zerkleinern. Ihre starke Agglomeration, teils mit Kornverschmelzungen verhindert das Auflösen und Freilegen des Feingutes.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. So kann eine Produktrückführung von unzureichend zerkleinerten Fraktionen, mittel- bis grobvermahlenen Fraktionen in das zuzuführende Frischgut erfolgen und/oder das der Gutbettwalzenmühle zuzuführende Gut wird einer Sichtung bereits vor dem Eintritt in den Mahlspalt unterworfen.
Bevorzugt wird jede einzelne Fraktion der Vermahlungsprodukte in separaten Zickzack-Sichtstufen gereinigt um Kleiebruch abzutrennen.
Fertigprodukte sind vom Mahlkreislauf in Plansichtern sauber zu trennen/klassieren. Die Auflösung erfolgt bevorzugt durch eine Prallauflösung.
Das Verfahren umfasst zumindest einen Schritt a) zum Zerkleinern von Getreidekörnern zu einer ersten Menge von Getreide-Bruchstücken; sowie einen Schritt b) zum Weiterverarbeiten mindestens eines Teils der Menge von ersten Getreide-Bruchstücken zu einer zweiten Menge von Getreide-Bruchstücken. Erfindungsgemäss erfolgt zumindest zwischen dem Zerkleinern in Schritt a) und dem Weiterverarbeiten in Schritt b) ein weiterer Schritt c) zum Konditionieren mindestens eines Teils der ersten Menge von Getreide-Bruchstücken. Weiterhin erfolgt vor dem Zerkleinern eine Konditionierung der ganzen Getreidekörner.
Als unabhängige Variable können folgende Parameter variiert werden:

– Wirkzeit Konditionierung (2) 5 min–15 min (60 min)
– Wasserzugabe, bezogen auf Kleie-Trockensubstanz (30%–70%)
– Walzenspalt (klein, gross)
– Weizen-Temperatur (0°–50°)
– Anfangsfeuchte (10%–14,0%)

Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Zerkleinerung im Gutbett, dass das Aleuron an der Kleie verbleibt und nicht ins Mehl gelangt, wobei die Kleie weniger zerkleinert wird als der Mehlkörper (Endosperm). Mehlkörper und Kleie werden offenbar selektiv zerkleinert.
Die Gutbettwalzenmühle wird bevorzugt im Kreislauf geführt, doch sind andere Verfahrensweisen denkbar.
Der Pressdruck auf das Mahlprodukt beträgt bevorzugt ca. 50–80 MPa für Griesse oder weniger als 50 MPa für Hartweizen, was wesentlich weniger als 50% des Pressdruckes bei der Vermahlung von Erzen oder Gestein ausmacht. Es ist ein Kompromiss zwischen Feingutproduktion, Agglomeration des vermahlenen Gutes und Energiebedarf zu finden.
Pro Durchgang sind wenigstens 10–20% Feingut zu erzielen.
Die Qualität der durch Gutbettzerkleinerung hergestelltes Passagenmehle entspricht nach Untersuchungen mit Extensographen und Farinographen den Mehlqualitäten bei der Vermahlung mittels Walzenstuhl.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Herstellung von Getreidemahlprodukten, insbesondere der o. g. Mahlprodukte zu schaffen.
Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst.
Die Einrichtung umfasst mindestens eine Gutbettwalzenmühle, gefolgt vom einem Auflöser und einer Klassier- und oder Sortiereinrichtung.
Der Auflöser ist bevorzugt ein Prallauflöser und die Klassiereinrichtung ist bevorzugt ein Plansichter.
Ebenfalls bevorzugt ist der Gutbettwalzenmühle ein Zickzacksichter zur Zuführung des Mahlgutes vor- oder nachtgeschaltet und es ist eine Einrichtung zur Rückführung von Mittel- und Grobgut vom Auslass des Plansichters zur Mahlgutzuführung resp. zum Zickzacksichter vorgesehen.
Weiterhin kann auch dem Plansichter mindestens ein weiterer Zickzacksichter oder anderer Sichter nachgeordnet sein.
Eine Mühlenanlage kann zudem mehrere Gutbettwalzenmühlen mit den o. g. weiteren Einrichtungen umfassen.
Es werden bevorzugt Riffelwalzen zur Erhöhung des Durchsatz infolge verbessertem Einzug verwendet.
Da eine Gutbettwalzenmühle keine komplizierte Dosiereinrichtung oder Überlastsicherungen o. a. enthalten muss, ist sie deutlich einfacher und günstiger als ein konventioneller Walzenstuhl.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die
1: eine Basisanordnung mit einer Gutbettwalzenmühle mit Mahlkreislauf
2: eine mehrstufige Mühlenanlage für Passagenmehle.
Eine Basisanordnung einer Vermahlungseinrichtung (1) umfasst einen Zickzacksichter 9, über den zu mahlendes Gut 8 (Frischgut) dem Mahlspalt einer Gutbettwalzenmühle 1 zugeführt wird. Auf die Gutbettwalzenmühle folgt ein Prallauflöser 2 zum Auflösen des Mahlgutes. Von diesem gelangt das Mahlgut in einen Plansichter 3 und wird in Feingut 4, Mittelgut 5 und Grobgut 6 gesichtet.
Im Gutbett wie im Prallauflöser 2 kann auch ein Aufbrechen von Anrissen im Stärkekorn erfolgen.
Mittelgut 5 und Grobgut 6 gelangen in eine Produktrückführung 7, z. B. ein Rohrstrang oder ein Kettenförderer und werden mit diesem dem Gut 8 zur weiteren Vermahlung zugeführt.
In einer ausgebauten Variante einer Mühlenanlage (2) kann zwischen Prallauflöser 2 und Plansichter 3 noch eine weitere Gutbettwalzenmühle 1' angeordnet sein und das gesichtete Mahlgut kann weiteren Mahlpassagen mit Gutbettwalzenmühlen 11 zugeführt werden, wobei den nachgeordneten Plansichtern mindestens ein weiterer Zickzacksichter 10 folgt.
Eine Guttbettwalzenmühle 11 kann auch zur Vormahlung vorgesehen sein.
Eine Gutbettwalzenmühle vom Durchmesser 250 mm wird mit einem Mahlspalt von 2 mm mit Weizen-Griessfraktion im Kreislauf betrieben. Die Partikel werden aufgebrochen. Bei einer eingestellten spezifischen Mahlkraft von Fsp = F/(DL) von ca. 2 N/mm² ergibt sich eine Spaltweite von ca. 2 mm. Die Mehlausbeute im Mahlprodukt beträgt dabei 12,5%. Es werden mit einem Zickzacksichter etwa 5,3% Kleie separiert. Die spezifische Energieaufnahme an der Mühle beträgt nur 1,6 kWh/t, entsprechend sind für die Erzeugung von fertigem Mehl ca. 12,5 kWh/t aufzuwenden.
Es wird eine Feingriessfraktion kleiner 475 um und einem Mehlanteil kleiner 125 um darin erzeugt, ebenso eine mittlere Fraktion von 475–600 um.
Das dem Kreislauf zugeführte Frischgut (Weizengriess) hatte einen Aschegehalt von 0,52%, der Aschegehalt des Mehles betrug 0,47%.
Bei einem anderen Beispiel der Gutbett-Vermahlung wurden ganze Körner konditionierten Weizens (mittlerer Aschegehalt 1,72%) vermahlen. Es wurde eine Feinfraktion < 475 μm mit einem Anteil von 50% im Kreislauf erzeugt. Obwohl nur ein Zickzacksichter für die Reinigung der zur Mühle rückgeführten Grobfraktion installiert war, konnte der Aschegehalt dieser Fraktion auf 0,91% gesenkt werden. Es wurden 14,0% Kleie separiert. Das Beispiel belegt, wie effektiv die Selektivzerkleinerung im Gutbett ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass dem Kreislauf nach Bedarf auch gröbere Fraktionen entnommen werden können, ohne dass der Prozess der Gutbettmahlung stark gestört wird. Mahlgut aus dem Kreislauf kleiner 600 um kann auch fraktioniert werden.

1: Gutbettwalzenmühle
1': Gutbettwalzenmühle
2: Prallauflöser
3: Plansichter
4: Feingut
5: Mittelgut
6: Grobgut
7: Produktrückführung
8: Gut
9: Zickzacksichter
10: Zickzacksichter
11: Gutbettwalzenmühle
12: Mahlgut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5100062 A [0002]
- EP 335925 B [0002]
- DE 102006032362 A [0003]
- DE 102006025833 A [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten, insbesondere von Mehlen, Griessen, Dunsten, Kleie, Keimen und/oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Weizen, aber auch von Kakaobohnen, Kakao-Nibs, Schalen oder Schalenteile, Pflanzen oder Pflanzenabfällen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mühle eine Gutbett-Walzenmühle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Vermahlungsschritt in der Gutbettwalzenmühle (1) ein Auflösen und Trennen des Mahlproduktes in Fraktionen folgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführung der unzureichend zerkleinerten Fraktionen durch Kreislaufführung in die Gutbettwalzenmühle (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Frischgut und Mahlgut vor der Zuführung in den Mahlspalt gesichtet oder gesiebt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittel- bis grobvermahlene Fraktionen zurückgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne Fraktion der Vermahlungsprodukte in separaten Zickzack-Sichtstufen gereinigt wird.
Einrichtung zur Herstellung von pflanzlichen Mahlprodukten, insbesondere von Mehlen, Griessen, Dunsten, Kleie, Keimen und/oder Mischungen daraus, bevorzugt aus Weizen, aber auch von Kakaobohnen, Kakao-Nibs, Pflanzen oder Pflan zenabfällen, wobei die Einrichtung eine Gutbettwalzenmühle (1) und eine nachgeordnete Trennstufe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf die Gutbettwalzenmühle (1) ein Prallauflöser (2) folgt.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gutbettwalzenmühle (1) als Trennstufe ein Zickzacksichter (9) vorgeschaltet ist.
Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstufe ein Sichter, bevorzugt ein Plansichter (3) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Plansichter (3) mindestens ein weiterer Zickzacksichter (10) nachgeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass des Plansichters (3) für Mittel- und Grobgut mit einer Einrichtung zur Rückführung von Mittel- und Grobgut in den Mahlspalt der Gutbettwalzenmühle (1) verbunden ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Riffelwalzen vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konditionierung des Mahlgutes entweder direkt vor der Walzenmühle und/oder durch Konditionierung des Frischgutes und/oder in mindestens einer Fraktion im Kreislauf vorgenommen wird.