8 Zerkleinern von Feststoffen PDF

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Mitschrift : Zerkleinern von Feststoffen...

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Abbildungen Professor Dr. Steffen-Heins

Zerkleinern von Feststoffen: Mahlen

Zerkleinern: Zerteilung von Feststoff (mit Einwirkung mechanischer Kräfte)  Entnahme innerer Bestandteile  Verkleinerung der Teilchen/Korngröße Zerkleinerung harter und mittelharter Stoffe Hartzerkleinerung Mittelharter Lebensmittel (an)organische kristalline Stoffe Organische Stoffe Spröde/Zähe Stoffe (faserig/heterogen) Endprodukt: Pulver  Wasser 14-16% z.B. Salz, Zucker, Kaffeebohnen z.B.Getreide Zuckerrohr Zerschneiden: Brechen: Schroten: Quetschen: Zerreißen: Raspeln: Schnitzeln: Walzen: Kuttern: Mahlen:

Weichzerkleinerung Organische Stoffe  viel Wasser 60-80% Erhaltung der Mikrostruktur  Schneidevorgänge z.B. Fisch, Gemüse

mit Messer/Schneidemaschine (Fleisch, Fisch, Obst, Gemüse, Kartoffeln) mit Riffelwalzen (mittelharte Lebensmittel) mit Mühlen/Scheidewalzen (Röstkaffe, Getreide, Darrmalz) mit Walzen (Haferschrot, Ölsaaten mit Reißmühen (Zuckerrohr) mit Königsfelder Messer (Zuckerrüben mit Schnitzelmaschine (Kartoffeln) mit Walzenstühle (Getreide, Feinzermahlung) mit Kutter (Fleisch) mit verschiedenen erfahren (Obst, Zucker)

Physikalische Zerkleinerung  Erhöhung von Oberfläche von Feststoff pro Volumeneinheit  nach physikalischen Eigenschaften  verschiedenen Beanspruchungsarten gleichzeitig Schlag Arbeitsfläche gegen Korn (Hammer)

Druck Auf Korn zwischen zwei Arbeitsflächen

Prall Korn gegen Arbeitsfläche

Scherung Schub/Reibung Zwischen zwei Arbeitsflächen

Schnitt Feine Spitze, hoher Druck von zwei Arbeitsflächen

Bruchvorgang Korn zerbricht in verschieden große Stücke  entweder ein Prall oder zwei (Druck) kegelförmige Bereiche  Rest in Grobe Splitter Bedingungen: Mindestlänge des Spaltes ist 1um + Spaltweite 10-4-10-3 Zerkleinerungsgrad Feine Zerkleinerung  größerer Zerkleinerungsgrad (n)

Grenzflächenenergie Wo: Inneren eines Festkörpers/Flüssigkeit (keine Anziehungskräfte mehr) Oberfläche: Kräfte aus Gasphase zu gering  Kraft: senkrecht zur Oberfläche nach innen gerichtet  Zug zum Inneren des Körpers  Oberflächenspannung

Oberflächenvergrößerung: Oberfläche von Körper (konstantes Volumen) erweitern  kraft Spezifische, freie Grenzflächen Energie Arbeit zur Vergrößerung der Oberfläche  extra Oberfläche (unabhängige Stoffkonstanten) Obeffächenenergie bei Feststoff größer

Theoretische Zerreißspannung Molekulare Zerreißspannung: Zerteilung von spröden Festkörpern (Smekal)

Spröde Festkörper: 105/6 N/cm2  Kerben Kerbstellen  Risse, Hohlräume, Fremdstoffeinschlüsse  Eigenspannung (weniger Arbeitsbedarf bei Nässe)  Kerbstellendichte entscheiden über Zerkleierungsgrad Zerkleinerungsarbeit

Arbeit, welche aufgewendet werden muss: Vielfaches des Zuwachses an Grenzflächenenergie Technische Zerkleinerungsarbeit: freie Oberflächenenergie, Formverändungsarbeit, Verlustarbeit Maschine, Reibungsarbeit Energetischer Wirkungsgrad (technische/physikalische Zerkleinerungsenergie)  nur 0,1-1%  viele Energieverluste (besonders Wärme)  Eigenschaften, Prozessbedingungen, nicht elastische Deformation und Reibung Beeinflussung der Reibungsverluste: Kornzahlkonzentration im Prozessraum, Wechselwirkungskräfte zwischen Körnern und umgebenden Medium, Beanspruchungsgeometrie Zerkleinerungsverfahren Brechen: Korngröße 5>50mm Mahlen: Korngröße 5...