DE19603603A1 - Mahlvorrichtung für trockenes Mahlgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlvorrichtung für trockenes Mahlgut mit einem in einem zylindrischen Gehäuse rotierenden Flügelrad, zu dessen zentralem Bereich ein Ansaugkanal für Luft und/oder Gase sowie für das Mahlgut geführt ist, und mit einem Sammelraum für das Mahlprodukt.

Es ist eine Vielzahl von industriellen Mahlvorrichtungen zum Vermahlen von unterschiedlichen Materialien bekannt. Je nach gewähltem Mahlprinzip werden beispielsweise Walzenmühlen, Scheibenmühlen, Steinmühlen, Hammermühlen, Messermühlen oder Prallmühlen, die zum Vermahlen unterschiedlicher Produkte der eingangs genannten Mahlvorrichtung mit einem Flügelrad ent­ sprechen können, unterschieden. Alle diese Mühlen haben ge­ meinsam, daß mittels Schneid-, Reib- oder Schervorgängen das Mahlgut zerkleinert wird. Dabei durchläuft das Mahlgut einmal einen Mahlvorgang und hat dann seine gewünschte Mahlfeinheit, die durch den Abstand zwischen den Mahlwerkzeugen einstellbar ist, erreicht. Die erreichbare Mahlfeinheit ist durch das gewählte Mahlprinzip vorgegeben. Walzen- und Steinmühlen er­ reichen die höchsten Mahlfeinheiten bei trockenen und nicht ölhaltigen Ausgangsmaterialien. So werden insbesondere zum Mahlen von Kaffee Steinmühlen eingesetzt. Für die Qualität "Türkisch fein" ist hierbei eine Mahlfeinheit von Partikeln mit der Größe von ca. 120 Mikrometer erforderlich. Diese Fein­ heitsqualität wird vor allem in Griechenland, Jugoslawien, der Türkei und in arabischen Ländern gefordert. Beim Aufbrühen des gemahlenen Kaffees mit Wasser wird das Aroma um so mehr er­ schlossen, je kleiner die erreichte Partikelgröße ist. Die Grenzen der Feinheit der Vermahlung von Kaffee mittels Stein­ mühlen, deren Mahlsteine theoretisch beliebig eng beabstandet angeordnet werden können, sind durch die aufgrund der Reibung entstehende Wärme gegeben, die vom Mahlwerk und vom Mahlpro­ dukt aufgenommen wird. Die Erwärmung kann bei feinster Ver­ mahlung bei Steinmühlen so hoch sein, daß bei diesen Mahltem­ peraturen ein unerwünschter Nachrösteffekt auftritt. Bei hoher Erwärmung gehen außerdem Aromastoffe und ätherische Öle ver­ loren. Außerdem tritt beim Vermahlen zwischen Mahlsteinen durch Reibung gleichzeitig ein Abrieb an den Mahlsteinen auf, der mit der Zeit zu deren Zerstörung führt. Aus diesem Grund werden die feinsten Kaffeequalitäten meist mit mehreren Mühlen gemahlen, von denen sich immer einige in einer Ruhephase be­ finden und wieder abkühlen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mahlvorrichtung zu schaffen, die einen hohen Feinheitsgrad des Mahlprodukts unter Vermeidung der obengenannten Nachteile ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Flügel­ rad mit hohen Drehzahlen rotiert und dadurch einen radialen Luft- und/oder Gasstrom hoher Geschwindigkeit erzeugt, und daß das zylindrische Gehäuse mindestens einen Wandungsabschnitt, der auf der Innenseite mit einer Mahlfläche versehen ist, und mindestens einen Wandungsabschnitt mit einem Siebeinsatz, durch den entsprechend fein vermahlenes Mahlgut in den Sammel­ raum gelangt, aufweist.

Bei den seither für die industrielle Vermahlung oder auch für den Laboreinsatz bekannten Prallmühlen wird das zu vermahlende Gut von Einrichtungen wie Schleuderrädern beschleunigt und auf unterschiedliche Arten von Werkzeugen geschleudert. Als Werk­ zeuge kommen dabei stehende Stifte, stehende scharfkantige Teile, Lochbleche oder Schlitzbleche oder dergleichen in Fra­ ge. Dabei werden die Mahlgutpartikel beim Aufprall durch die Aufprallenergie zerbrochen und zerkleinert. Das Mahlgut bleibt dabei so lange im Prallraum in Zirkulation, bis es soweit zerkleinert ist, daß es durch entsprechend gestaltete Schlitze oder sonstige Öffnungen nach außen gefördert werden kann. Der Vorteil dieser Prallmühlen liegt darin, daß die Erwärmung des Mahlgutes durch den gleichzeitigen Luftdurchsatz relativ ge­ ring ist. Nachteilig ist, daß die Verteilung der Partikelgröße breit gestreut ist, d. h. daß kein besonders homogenes Mahl­ produkt entsteht. Bei der Mahlvorrichtung nach der Erfindung hingegen wird mittels des Flügelrades ein radialer Luftstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit erzeugt. Das durch den zentralen Ansaugkanal des Flügelrades durch den Luft- und/oder Gasstrom aus einem entsprechenden Vorratsbehälter mitangesaug­ te Mahlgut wird durch den Luftstrom auf eine hohe Geschwindig­ keit gebracht und anschließend durch das Flügelrad zusätzlich beschleunigt und radial nach außen gegen die Mahlfläche des zylindrischen Gehäuses geschleudert. Das Mahlgut wandert an­ schließend mit Hilfe des rotierenden Luftstromes, welcher aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit als Arbeitswerkzeug wirkt, spiralförmig an der Mahlfläche des zylindrischen Gehäu­ ses nach oben und wird dabei zerrieben. Anschließend gelangt das durch den Aufprall auf der Mahlfläche vorzerkleinerte und dann durch die Reibung entlang der Mahlfläche fein vermahlene Mahlgut zum Siebeinsatz im zylindrischen Gehäuse und durch dessen Öffnungen in den Sammelraum für das Mahlgut, der gleichzeitig als Entspannungsraum wirkt, in dem sich die Par­ tikel des Mahlproduktes verlangsamen und allmählich zum Boden absinken. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann in einem vom Flügelrad entfernten Bereich des Ansaugkanals eine oder mehrere Öffnungen zum Wiederansaugen von nicht genü­ gend fein vermahlenem, noch im zylindrischen Körper verbliebe­ nen Mahlgut vorgesehen sein. Die Größe der Partikel des Mahl­ produkts wird durch die Öffnungen des verwendeten Siebeinsat­ zes bestimmt. Nur genügend kleine Partikel gelangen mit einem Teil des Luft- oder Gasstromes in den Sammelraum. Zu grobe Partikel werden vom rotierenden Luftstrom weiter über den Siebeinsatz transportiert und durch die Öffnungen im Ansaugka­ nal wieder angesaugt und erneut durch das Flügelrad gegen die Mahlfläche geschleudert und anschließend durch Reibung an dieser noch einmal weiterzerkleinert. Dies bedeutet, daß die Partikel so lange in der Mahlvorrichtung bleiben, bis sie die erforderliche Feinheit erreicht haben und den zylindrischen Körper über den Siebeinsatz, der zweckmäßigerweise auswechsel­ bar angeordnet sein kann, verlassen können. Mittels eines Drehschiebers können die Öffnungen im Ansaugkanal kontinuier­ lich geöffnet oder geschlossen werden. Bei geschlossenen Öff­ nungen des Ansaugkanals erhöht sich der Druck im zylindrischen Gehäuse und unterstützt die Aussiebung der feinen Teile durch die Siebwandung in den Sammelraum für das Mahlgut. Der in den Sammelraum gelangende Anteil des Luft- und/oder Gasstromes kann ebenfalls über ein verschließbares Rohr wahlweise in den Ansaugkanal rückführbar sein. Über das Rückführungsrohr ge­ langt somit die Luft oder das Gas wieder in das zylindrische Gehäuse und damit in den Mahlkreislauf und wird vom Flügelrad wieder auf Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt. Eine solcher­ maßen ausgebildete Mahlvorrichtung arbeitet also mit einem geschlossenen Luft- bzw. Gasstrom-Mahlkreislauf. Dies bedeu­ tet, daß auch nur eine geringe Oxydation der Mahlpartikel mit Luftsauerstoff stattfindet, was beim Vermahlen von Lebensmit­ teln zu einem unerwünschten Aromaverlust führen kann. Die Erwärmung der Vorrichtung ist durch die Luft/Gas-Zirkulation nur gering und beträgt ca. 30 bis 50°C. Die Gleichförmigkeit des Mahlprodukts ist durch die Feinheit des Siebeinsatzes beeinflußbar und jederzeit reproduzierbar. Die erreichbare Mahlfeinheit liegt bei einer Partikelgröße von 50 bis 60 Mi­ krometern verglichen mit 200 bis 300 Mikrometern bei herkömm­ lichen Prallmühlen und ca. 120 Mikrometern bei Steinmühlen. Die Beschaffenheit der Mahlfläche und ihre Länge bestimmen neben der Ausgestaltung des Flügelrades, d. h. der Ganghöhe der erzeugten Luftstromspirale, im wesentlichen die erreich­ bare Feinheit des Mahlprodukts. Die Mahlfläche kann aus Stein bestehen oder aber auch eine geriffelte Stahllauffläche sein. Um eine höhere Verweildauer der Partikel auf der Mahlfläche zu erzielen, können auch zusätzlich senkrechte Verzahnungen und Vertiefungen vorgesehen sein. Für ein besonders hartes Mahlgut kann die Mahlfläche auch mit Diamanten beschichtet sein. Mit der Mahlvorrichtung können auch gleichzeitig verschiedene Feinheitsgrade des Mahlprodukts erzielt werden, wenn konzen­ trisch zu dem mindestens einen Wandungsabschnitt mit einem Siebeinsatz außerhalb von diesem weitere Siebeinsätze mit zunehmendem Feinheitsgrad angeordnet sind. Die feinsten Parti­ kel gelangen ganz nach außen, gröbere Partikel werden weiter innen aufgefangen. Weitere Vorteile können dadurch erzielt werden, daß das zylindrische Gehäuse entgegen der Richtung des Flügelrades rotieren kann. Außerdem kann im Ansaugkanal ein Aufprallmesser zur Vorverkleinerung des Mahlgutes vorgesehen sein.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Mahlvorrichtung. Die gezeigte Mahlvorrichtung besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 10, an dessen unterem Ende ein mit hohen Drehzahlen rotierendes Flügelrad 11 angeordnet ist. Zu einem zentralen Bereich 11.1 des Flügelrades 11 ist ein An­ saugkanal 12 geführt, in dessen oberes Ende ein Mahlguttrich­ ter 13 mündet. Am unteren Ende des Ansaugkanals 12 ist ein Aufprallmesser 14 angeordnet, auf das das durch den Luft- oder Gasstrom aus dem Mahlguttrichter 13 mitangesaugte Mahlgut mit hoher Geschwindigkeit auftrifft und vorgebrochen wird, bevor das Flügelrad 11 das Mahlgut radial beschleunigt und gegen einen mit einer Mahlfläche 15 versehenen Wandungsab­ schnitt 10.1 des zylindrischen Gehäuses 10 schleudert. An­ schließend sorgt der radiale Luftstrom für einen spiralförmi­ gen Weitertransport des Mahlgutes entlang der Mahlfläche 15, wobei das Mahlgut weiter zerkleinert wird, bis es zu einem Wandungsabschnitt 10.2 des zylindrischen Gehäuses 10 mit einem Siebeinsatz 16 gelangt. Genügend fein vermahlenes Mahlgut dringt durch die Öffnungen des Siebes in einen konzentrisch um den Siebwandungsabschnitt 10.2 des zylindrischen Gehäuses 10 angeordneten Sammelraum 17 für das Mahlprodukt. Der Sammel­ raum 17 weist an seinem unteren Ende eine Öffnung 18 auf, durch die das Mahlprodukt der Mahlvorrichtung entnommen werden kann. Nicht genügend fein vermahlene Mahlgutpartikel gelangen entlang des Siebwandungsabschnittes 10.2 zu einer Öffnung 19 im oberen Bereich des Ansaugkanals 12 und werden von dort wieder auf das Flügelrad 11 zu beschleunigt und erlaufen einen erneuten Mahlvorgang. Die Öffnung 19 kann auch mittels eines Drehschiebers 20 wechselweise geschlossen oder geöffnet wer­ den, um neues Mahlgut aus dem Mahlguttrichter 13 anzusaugen und dadurch gleichzeitig den Druck im zylindrischen Gehäuse 10 zu erhöhen, so daß der Austritt von Mahlpartikeln durch den Siebeinsatz 16 in den Sammelraum 17 unterstützt wird. Im Sammelraum 17 erfahren die Mahlpartikel eine Abbremsung und sinken allmählich zu Boden. Der mit in den Sammelraum 17 gelängende Anteil des Luft- und/oder Gasstromes kann über ein Rohr 21, das mit dem Ansaugkanal 12 verbunden ist und im Sammelraum 17 eine Filter- und Verschlußeinrichtung 22 auf­ weist, wieder in das zylindrische Gehäuse 10 für einen erneu­ ten Mahlvorgang zurückgeführt werden. Dadurch entsteht ein nahezu geschlossener Luft- und/oder Gaskreislauf, was beim Vermahlen von Lebensmitteln den Vorteil hat, daß das Mahl­ produkt nur zu einem äußerst geringen Teil eine aromaschädi­ gende Oxydation erfährt.

Die dargestellte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft. Der zylindrische Körper könnte auch mehrere, im Wechsel an­ geordnete Wandungsabschnitte mit Mahlflächen und Siebeinsätzen aufweisen. Auch die Anordnung mehrerer konzentrischer Siebein­ sätze zur gleichzeitigen Produktion unterschiedlich feiner Partikelgrößen ist denkbar.

Claims (12)

1. Mahlvorrichtung für trockenes Mahlgut mit einem in einem zylindrischen Gehäuse rotierenden Flügelrad, zu dessen zentralem Bereich ein Ansaugkanal für Luft und/oder Gase sowie für das Mahlgut geführt ist, und mit einem Sammel­ raum für das Mahlprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (11) mit hohen Drehzahlen rotiert und dadurch einen radialen Luft- und/oder Gasstrom hoher Geschwindig­ keit erzeugt, und daß das zylindrische Gehäuse (10) minde­ stens einen Wandungeabschnitt (10.1), der auf der Innen­ seite mit einer Mahlfläche (15) versehen ist, und minde­ stens einen Wandungsabschnitt (10.2) mit einem Siebein­ satz (16), durch den entsprechend fein vermahlenes Mahlgut in den Sammelraum (17) gelangt, aufweist.

2. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vom Flügelrad (11) entfernten Bereich des Ansaugkanals (12) eine oder mehrere verschließbare Öff­ nungen (19) zum Wiederansaugen von nicht genügend fein vermahlenem, noch im zylindrischen Körper (10) verbliebe­ nen Mahlgut vorgesehen sind.

3. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in den Sammelraum (17) gelangende Anteil des Luft- und/oder Gasstromes über ein verschließbares Rohr (21) wahlweise in den Ansaugkanal (12) rückführbar ist.

4. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Mahlfläche (15) und die mit einem Siebeinsatz (16) versehenen Wandungsabschnit­ te (10.1, 10.2) des zylindrischen Gehäuses (10) jeweils ringförmig ausgebildet und im Wechsel angeordnet sind.

5. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche (15) aus Stein besteht.

6. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche (15) eine geriffelte Stahllauffläche ist.

7. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche (15) senkrechte Ver­ zahnungen und Vertiefungen aufweist.

8. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfläche mit Diamanten beschich­ tet ist.

9. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu dem mindestens einen Wandungsabschnitt (10.2) mit einem Siebeinsatz (16) au­ ßerhalb von diesem weitere Siebeinsätze mit zunehmendem Feinheitsgrad angeordnet sind.

10. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (10) entgegen der Richtung des Flügelrades (11) rotiert.

11. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufprallmesser (14) im Ansaugka­ nal (12) angeordnet ist.

12. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Siebeinsatz (16) austauschbar im zylindrischen Gehäuse (10) angeordnet ist.