Kaltvermahlung: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 24. August 2018, 11:32 Uhr

Kaltvermahlung

Beim Kaltmahlen oder auch Cryogen-Mahlen wird das Zerkleinerungsgut durch Kühlung durch flüssigen Stickstoff versprödet und anschließend durch mechanische Krafteinwirkung zerkleinert. Zähe oder elastische Materialien werden so in einen Zustand versetzt, dass eine Mahlung überhaupt möglich ist.

Mit dem Kaltmahl-Verfahren werden besonders Partikelfeinheiten bei gleichzeitiger Erhaltung der Produktqualität erzielt. Insbesondere verhindert das Kühlen des Mahlvorgangs mit flüssigem Stickstoff bei wärmeempfindlichen Stoffen einen Temperaturanstieg während der mechanischen Mahlung/Zerkleinerung. Die übliche Erwärmung durch den Mahlprozess wird so verhindert und ein Verschmelzen und Verkleben des Mahlguts ausgeschlossen.

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.

Bei der Kaltvermahlung – auch kryogenes Mahlen genannt – sorgt flüssiger Stickstoff, seltener Trockeneis, in einem geschlossenen System für aromaschonende Prozessbedingungen. Diese Art der mechanischen Zerkleinerung reduziert aber auch Verklebungen bei öl- und fetthaltigen Produkten. Zudem wird damit eine Feinvermahlung empfindlicher Produkte möglich, ohne deren Eigenschaften z.B. durch Oxidationsprozesse zu verändern.

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In der Lebensmittelindustrie lassen sich viele Stoffe nur in pulverisierter Form effizient einsetzen bzw. weiterverarbeiten; Zerkleinerungsprozesse haben daher eine zentrale Bedeutung. Je nach Festigkeit, Härte und Elastizität können unterschiedliche Feinheitsgrade des zu mahlenden Produkts erreicht werden. Doch dabei entsteht auch Wärme, die oft zum Verschmelzen und Verkleben von empfindlichen Stoffen führt. 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 verloren gehen.

ERHALTUNG DER PRODUKTQUALITÄT DURCH KALTMAHLEN Mithilfe von verflüssigtem, tiefkaltem 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.

Dieses Verfahren verhindert außerdem einen unerwünschten Anstieg der Temperatur durch die entstehende Reibungswärme zwischen Mahlgut und den Mahlkörpern. die elektrische Energie der Mühlenmotoren. Das führt zu höheren Durchsatzleistungen – auch das Verschmelzen und Verkleben des Mahlguts lässt sich so vermeiden.

Durch die hohe Flüchtigkeit der ätherischen Öle können bei unsachgemäßer Mahlung beträchtliche Verluste an Aromastoffen auftreten. Die Ursache hierfür ist die . Es muss Energie aufgebracht werden um das Zellgewebe des Mahlgutes zu trennen, dabei wandelt sich ein Großteil der aufgebrachten Energie in Wärme um. Dies führt zu einer Zunahme an Elastizität. Beim zerkleinern muss daher die Reibungswärme möglichst gering gehalten werden. Je niedriger die Temperatur des Mahlguts ist, desto spröder sind die Inhaltsstoffe, dadurch werden die Fette trocken und fest. Da Mahlgut kann deshalb ohne große Verluste in den gewünschten Feinheitsgrad gebracht werden, ohne das die Apparatur verschmiert.

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.

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