Kaltvermahlung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 24. August 2018, 13:10 Uhr

Kaltvermahlung

Beim Kaltmahlen oder auch Cryogen-Mahlen wird das Zerkleinerungsgut durch Kühlung durch flüssigen Stickstoff, seltener Trockeneis, versprödet und anschließend durch mechanische Krafteinwirkung zerkleinert. Um das Mahlgut zu zerkleinern, muss Energie aufgewendet werden. Über den Motor wird elektrische Energie in mechanische Energie und beim Mahlen durch die Reibung zwischen Mahlgut und Mahlkörper in Wärme umgewandelt (Reibungswärme). Durch Einsatz von flüssigem Stickstoff wird die entstehende Reibungswärme abgeführt, so dass sich das Mahlgut nicht erwärmt, so ist ein Verschmelzen und Verkleben des Mahlguts ausgeschlossen und es werden aromaschonende Prozessbedingungen geschaffen.

Je niedriger die Temperatur des Mahlguts ist, desto spröder sind die Inhaltsstoffe. Dadurch können zähe oder elastische Materialien, die sonst schwierig zu vermahlen wären, bei niedriger Temperatur gut vermahlen werden.

Fette werden durch das Kühlen trocken so dass auch Verklebungen bei öl- und fetthaltigen Produkten reduziert werden.Dadurch kann das Mahlgut zerkleinert werden, ohne das die Apparatur verschmiert.

Die Vorteile der aromaschonenden Kaltvermahlung werden insbesondere für Gewürze genutzt. Ätherische Öle geben Gewürzen den Geschmack. Um diese in ihrer hohen Güte zu erhalten, wird Kaltvermahlung eingesetzt. Mit ihrer Hilfe werden 30 bis 40 Prozent mehr Aroma, Geschmack und damit mehr Qualität im Gewürz erhalten. Vor allem bei Gewürzen wie der Muskatnuss, Pfeffer, Ingwer, Kardamom oder Nelken spielt die Temperatur eine wichtige Rolle – steigt sie während des Mahlens zu stark an, können Aroma und Geschmacksstoffe (leichtflüchtige ätherische Öle) verloren gehen. Zudem wird damit eine Feinvermahlung empfindlicher Produkte möglich, ohne deren Eigenschaften z.B. durch Oxidationsprozesse zu verändern.

ERHALTUNG DER PRODUKTQUALITÄT DURCH KALTMAHLEN Mithilfe von verflüssigtem, tiefkalten Stickstoff (LIN) oder flüssigem Kohlendioxid (LCO2) wird das Mahlgut abgekühlt, so dass es versprödet und sich besser vermahlen lässt. Die Qualität der Produkte sowie alle wertvollen Inhaltsstoffe wie ätherische Öle oder Vitamine bleiben voll erhalten.

In diesem Video des Deutschen Museums werden die Eigenschaften von flüssigem Stickstoff sehr anschaulich dargestellt:

Damit die Mühle trocken bleibt, wird sie inertisiert, indem das beim Mahlen anfallende Gas in den Produkteinlauf zurückgeleitet wird (Kreisgassystem). Diese Methode sorgt auch für mehr Sicherheit in der Produktionsstätte, da durch die Inertisierung auch Brände und Staubexplosionen verhindert werden.

Eine Mahlung unter flüssigem und gasförmigem Stickstoff ist auf folgenden Anlagen möglich: Stiftmühle Pralltellermühle Pralltellermühle ausgestattet als Labormühle

Eignung der Kaltmahlung für folgende Stoffe Zähe und elastische Stoffe Produkte mit einem hohen Öl- oder Fettanteil, wie Muskatnuss, Ölsaat, Gewürze, Aromastoffe Staubexplosive Stoffe, da Stickstoff oder Kohlendioxid durch die Verdrängung von Sauerstoff eine inerte Atmosphäre herstellen, die Brände und Explosionen sicher vermeidet

Anwendungsbereiche für Kaltmahlung in der Lebensmittelindustrie

Lebensmittel zum Erhalt von Vitaminen und Eiweißen Gewürze, wie z. B. Pfeffer, Ingwer, Kardamom oder Nelken, zur Erhaltung von Duft- und Geschmackstoffen, Aromen sowie ätherischen Ölen

Kaltvermahlung Bsp.

Vorteile der Kaltvermahlung

• Ätherische Öle und andere Inhaltstoffe bleiben voll erhalten, das Aroma ist einheitlich
• Oxidationen und Bräunungseffekte werden ausgeschaltet
• Feuchtigkeitseintrag wird durch Abgasrückgewinnung vermieden
• Mühlendruchsatz wird erhöht – damit steigt die Leistung
• Mahlfeinheit wird verbessert, Mahlgut bleibt rieselfähig
• Verklebung der Mühle wird reduziert
• Schwelbrände werden verhindert
• Reinigungsvorgänge werden minimiert
• Verfahren ist betriebssicherer und umweltfreundlicher
• Fettausfällung wird unterbunden
• Kristallwasseraustritt unterbleibt

Wasserkühlung, indirekt:

Die indirekte Wasserkühlung der Mühle ist möglich, doch die Temperatur des Mahlgutes bleibt unverändert. Daher konnten die Verluste an Ätherischen Ölen nicht reduziert werden und das Verfahren hat sich deshalb nicht durchgesetzt.

Kühlen mit flüssigem Kohlenstoffdioxid:

Das flüssige Kohlenstoffdioxid wird direkt in den Mahlraum eingedüst. Die Verdampfungswärme beträgt 70-72kacl/kg bei einer Lagertemperatur von -25°C bis -30°C und einem Druck von 17 bis 14 bar. Bei der Expansion gegen den Umgebungsdruck entstehen Schnee und Gas bei einer Temperatur von -78°C. Ein Angriff durch das flüssige Kohlenstoffdioxid auf das Mahlsystem findet nicht statt. Es kann zur Kondensation der Luftfeuchtigkeit in der Mühle kommen, die durch das starke abkühlen der angesaugten Umgebungsluft entsteht. Die Mahlanlage besitzt eine Abgasrückführung die den negativen Einfluss der Luftfeuchtigkeit (Schimmelbildung) vermeidet.

Kühlung mit Trockeneis

Trockeneis weist eine Temperatur von -78,9°C auf. Die Sublitmationswärme beträgt 136,89 kcal/kg. So ist gewährleistet, dass ein schneller Wärmeentzug aus dem Mahlgut stattfindet. Zur Zerkleinerung wird Pfeffer mit 10% Trockeneis versetzt. Beim Mahlen verdunstet das Trockeneis vollständig, jedoch bleibt es in der Abluft. Da Kohlenstoffdioxid schwerer als Luft ist sammelt es sich am Boden.

Kühlung mit flüssigem Stickstoff

Flüssigstickstoff hat eine Temperatur von -195,8°C und eine Verdampfungswärme von 38,8kcal/kg. Stickstoff hat sich als sehr gutes Kühlmittel bewährt, mit ihm können beliebig tiefe Temperaturen eingestellt werden. Vorteilhaft sind Produktionstemperatu-en von -40°C bis -70°C, dies entspricht einer Mühlenaustrittstemperatur von 0°C – 15°C. So wird eine Verklebung der Mühle verhindert, da man unter der kritischen Temperatur für ätherische Öle und Fette bleibt. Das Mahlgut wird in den Flüssigstickstoff getaucht und mittels Förderschnecken in den Mahlraum transportiert. Man muss dem geschlossenen Kaltkreislauf ständig Stickstoff zugeben um die eingestellte Temperatur aufrecht zu erhalten.

• Gewürze in der Lebensmittelindustrie