In diesem Artikel wird auf Folgendes eingegangen:

  • Der Unterschied zwischen dem Mahlen (Milling) und dem Zerkleinern (Grinding) von Pulvern und Granulaten
  • Welche Kräfte für das Mahlen und Zerkleinern erforderlich sind

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Entdecken Sie die Unterschiede zwischen Milling und Grinding

Für die Herstellung von Pulvern sind verschiedene Bearbeitungen erforderlich. Eine dieser Bearbeitungen ist die Umwandlung von größeren Körnern in kleinere Partikel. In der Industrie werden verschiedene Arten von Maschinen dafür verwendet. Die beiden englischen Begriffe Milling und Grinding kommen häufig in diesem Zusammenhang vor und werden oft verwechselt.

Milling entspricht dem Mahlen und bezeichnet ursprünglich die Umwandlung körniger Materialien in kleinere Stücke durch Druckkraft. Beispiele hierfür sind die Umwandlung von Getreide in Mehl und die Transformation von Pfefferkörnern in Pfefferpulver. Dies wurde durch das Zerkleinern von Körnern auf einer ringförmigen Fläche mit schweren rotierenden Steinrädern durchgeführt. Der Antrieb der Steine erfolgte ursprünglich durch Pferde, die in einer Tretmühle die Energie dafür lieferten. Bald darauf kamen Windmühlen und Wassermühlen, die das Mahlwerk antrieben.

Grinding bedeutet Zerkleinern und bezieht sich, wie auch Milling, auf die Umwandlung von Körnern in kleinere Stücke oder Pulver. Im Gegensatz zum Milling werden hier keine Druckkräfte, sondern Scherkräfte in Kombination mit Druckkräften eingesetzt. Beim Grinding befinden sich die Körner in einer engen ringförmigen Öffnung. Am Eingang, dort wo die Körner in das Mahlwerk eintreten, ist die ringförmige Öffnung so groß, dass die Körner vollständig hineinpassen. Nach unten hin wird die ringförmige Öffnung immer enger. Sowohl die Innen- als auch die Außenwand sind mit Rillen versehen, die Widerstand auf die Körner ausüben. Sobald die Innenwand der Öffnung zu rotieren beginnt, setzen sich die in der Öffnung befindlichen Körner in Bewegung und werden dabei auf Scherung belastet. Dadurch brechen die Körner in kleinere Stücke. Die gebrochenen Stücke sinken immer weiter nach unten und werden erneut zerkleinert. Beispiele für dieses Mechanismus sind eine traditionelle Kaffeemühle oder eine Pfeffermühle.

Die Verkleinerung der Partikelgröße

Milling und Grinding werden in erster Linie eingesetzt, um die Größe von Körnern und Brockenmaterial zu verkleinern. Mit speziellen Milling- und Grinding-Maschinen ist eine Verkleinerung bis zu 20 Mikron möglich. Neben der Verkleinerung der Körner wird der Mechanismus auch für folgende Zwecke eingesetzt:

  • Die Vergrößerung der Oberfläche der Partikel,
  • Die Produktion von Partikeln mit einer gewünschten Größe,
  • Das Zerkleinern des Materials oder der Ressourcen.

Beim Milling und Grinding von Körnern und Brockenmaterial treten insbesondere folgende Kräfte auf:

  • Impulskräfte
  • Druckkräfte
  • Scherkräfte

Welche Kraft oder Kombination von Kräften am besten zur Verkleinerung der Körner eingesetzt werden kann, hängt von den Eigenschaften des zu verkleinernden Materials ab. Besonders die Zerbrechlichkeit des Produkts, die Feuchtigkeit und die Wärmebeständigkeit bestimmen die Effektivität von Milling und Grinding.

Hamex Hammermühle 03

Dinnissen Hamermühle

Formeln

Es gibt drei Formeln, um zu berechnen, wie viel Energie benötigt wird, um die Partikelgröße zu verringern. Je nach den Eigenschaften der Körner und der Mahlmethode liefert jede Formel eine unterschiedliche Näherung.

Es handelt sich um die folgenden drei Formeln:

KICK'S LAW

Diese Formel ist am besten geeignet für grobes Mahlen (d1/d2 < 8). Kick’s Law besagt, dass die benötigte Energie proportional zum Logarithmus des Verhältnisses des ursprünglichen Durchmessers der Partikel zum Durchmesser der gebrochenen Partikel verläuft.

$E\ =\ K_kln\left(\frac{d_1}{d_2}\right)$

Bond’s law

Diese Formel ist am besten geeignet für mittelgrobes Mahlen (8 < d1/d2 < 100) und besagt, dass die benötigte Energie proportional zur Quadratwurzel des Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen verläuft.

$E\ =\ K_R\left(\frac{1}{d_1} -\ \frac{1}{d_2}\right)$

Rittinger’s law

Diese Formel liefert bessere Ergebnisse beim feinen Mahlen (d1/d2 > 100). Rittinger’s Law besagt, dass die benötigte Energie proportional zur Veränderung der Oberfläche des Produkts verläuft.

$E\ =\ K_{kfc}\left(\sqrt \frac {1}{d_2} -\ \sqrt \frac{1}{d_1}\right)$
DinnoX hygienisch Hammermühle

Dinnox Mühle

Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können

Juul Jenneskens

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