Für die Verkleinerung von Partikeln und Pulvern werden in der Industrie verschiedene Mechanismen eingesetzt. Jede dieser Maschinen ist für bestimmte Produkttypen und die zu erreichende Feinheit der Pulverpartikel geeignet. Auch elastische und zähe Produkte wie beispielsweise Holz und Papier können in kleinere Teile umgewandelt werden. Dieser Artikel behandelt eine Reihe von Maschinen, die eingesetzt werden, um Partikel, körnige Produkte und faserreiche Materialien zu verkleinern. Die Geräte, auf die eingegangen wird, sind:

  • Die Funktionsweise eines Hackers
  • Die Funktionsweise eines Brechers
  • Die Funktionsweise einer Hammermühle
  • Die Funktionsweise einer Kugelmühle
  • Die Funktionsweise einer Scheibenmühle
  • Die Funktionsweise einer Pinmühle

Die Funktionsweise eines Pulper, Shredders, Fleischschneidemaschine, Fleischmühle, Walzenmühle und Zerkleinerers wird im Artikel: Maschinen zur Verkleinerung von Materialien – Teil 2 beschrieben.


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Die Funktionsweise eines Hackers

Ein Hacker ist eine Maschine, die scharfe Messer mit hoher Geschwindigkeit in einem Vorratsbehälter rotieren lässt. Das Verkleinern erfolgt durch Scherkräfte. Die Geschwindigkeit eines Hackers ist einstellbar. Darüber hinaus muss der Behälter aus Sicherheitsgründen abgeschirmt sein. Der niederländische Begriff für dieses Gerät ist „Hakmolen“, aber im Haushalt wird fast immer der Begriff „Mixer“ verwendet.

Im Haushalt wird der Hacker in der Regel verwendet, um Flüssigkeiten zusammen mit Obst und/oder Gemüse zu pürieren und zu mischen. Auch in der Lebensmittelindustrie wird der Hacker eingesetzt, um Lebensmittelprodukte herzustellen. Der Hacker ist besonders geeignet für elastische und zähe Materialien. Es kann ein Endprodukt mit mittelfeiner bis ultrafeiner Körnung produziert werden.

hygienischer Klumpenbrecher

Ein Brockenbrecher verkleinert Brocken durch Impulskräfte

Die Funktionsweise eines Brechers

Ein Brecher ist eine Maschine, die große Brocken, Klumpen und Agglomerate in kleinere Teile zerbrechen kann, basierend auf Impulskräften. Ursprünglich wurde diese Maschine zum Zerkleinern von Felsen und zur Erzeugung kleinerer Felsbrocken, Kies oder Gesteinsstaub und Mörtel eingesetzt. Heute werden Brecher verwendet, um Stoffe zu verkleinern oder deren Form für die Weiterverarbeitung oder das Recycling anzupassen. Auch in der Lebensmittelindustrie wird der Brecher eingesetzt, zum Beispiel zum Zerkleinern von Kakaobruch, Filterkuchen, gefrorenen Früchten, Zimtstangen und verklumpten Produkten.

Die Funktionsweise des Brechers beruht auf dem Rotor/Stator-Prinzip, bei dem das Produkt durch Nocken auf einer zentralen Achse in Kombination mit im Gehäuse montierten Statorzähnen verkleinert wird. Durch die niedrige Drehzahl des Brechers ist es möglich, große Mengen Material bei niedrigem Energieverbrauch zu verarbeiten. Aufgrund der geringen Wärmeentwicklung ist der Brecher in der Lage, feuchte und fettige Produkte, wie Rohstoffe für die Lebensmittelindustrie, zu verkleinern. Dadurch ist der Brecher sowohl für große, harte Materialien als auch für elastische und zähe Materialien mit faseriger Struktur geeignet. Das Endprodukt, das geliefert wird, kann von kleineren Brocken bis hin zu Körnern von wenigen Millimetern und Staubpartikeln variieren. Für Anwendungen, bei denen feine Pulver erzeugt werden müssen, wird unter dem Rotor ein Siebsystem montiert, das aus mehreren Sieben besteht.

Die Funktionsweise einer Hammermühle

Eine Hammermühle ist eine Maschine, die klebrige Materialien durch Impulskräfte in kleinere Partikel verformen kann. Im Zentrum der Hammermühle befindet sich der Mahlraum. Hier drehen sich mehrere Hämmer schnell. Das grobe Material, das in den Mahlraum zugeführt wird, kollidiert mit den rotierenden Hämmern und wird in kleine Stücke zerschlagen. Unter dem Hammermechanismus ist ein Sieb montiert. Sobald das Produkt die gewünschte Feinheit erreicht hat, verlässt es den Mahlraum durch das Sieb. Die Kapazität und die Partikelgröße hängen von mehreren Faktoren ab:

  • Die Konfiguration umfasst die Anzahl der Hämmer, die Länge der Hämmer, den Abstand zur Siebplatte, die Verteilung der Hämmer und die Breite der Hämmer.
  • Die Drehzahl in Kombination mit der Länge der Hämmer beeinflusst die Kapazität und die Produktfeinheit.
  • Die Hammergeschwindigkeit. Eine höhere Geschwindigkeit der Hämmer verursacht eine größere Auswirkung auf das Produkt. Dies führt zu einem Produkt mit höherer Feinheit und größerer Kapazität.
  • Die Menge an Luft durch die Hammermühle beeinflusst die Kapazität und die Feinheit. Mehr Luft durch die Mühle sorgt für eine höhere Kapazität und ein gröberes Produkt. Eine größere Luftströmung hat als Nebeneffekt, dass eine stärkere Kühlung entsteht.
  • Die Siebplatten beeinflussen die Kapazität und die Partikelgröße. Kleinere Löcher im Sieb und/oder eine dickere Siebplatte liefern ein feineres Produkt, aber eine geringere Kapazität. Ein kleinerer Abstand und/oder die Verwendung von Raspelplatten erhöhen die Kapazität und liefern ein groberes Produkt.

Für die verschiedenen Anwendungsbereiche sind verschiedene Arten von Hammermühlen erhältlich. So gibt es Hammermühlen, die besonders robust gebaut sind und mit einem leistungsfähigeren Antrieb ausgestattet sind. Diese eignen sich für grobere Zerkleinerungsarbeiten. Eine Hammermühle ist vielseitig einsetzbar. Es ist möglich, spröde und kristalline Materialien sowie harte und abrasive Produkte zu mahlen. Für die Zerkleinerung von Produkten in der Lebensmittelindustrie muss die Hammermühle hygienisch verantwortungsvoll konstruiert sein. Die Hammermühle muss leicht zu reinigen und für Inspektionen geeignet sein. In der Lebensmittelindustrie werden verschiedene Lebensmittel mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet. Daher ist es wichtig, dass die Hämmerbelegung angepasst werden kann und die Siebe einfach gewechselt werden können.

Hamex Hammermühle 02

Eine Hammermühle verfeinert klebrige Partikel durch Impulskräfte

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

Die Funktionsweise einer Kugelmühle

Eine Kugelmühle wird eingesetzt, um Pulver oder körnige Materialien zu mahlen oder um Suspensionen auf Basis von Impulskräften zu mischen. Eine Suspension ist ein Gemisch aus zwei Stoffen, wobei der eine Stoff aus sehr kleinen Partikeln besteht und mit einem anderen Stoff gemischt wird. Oft handelt es sich dabei um feste Stoffe, die in einer Flüssigkeit gemischt werden. Kugelmühlen werden unter anderem in der chemischen Industrie und der Farbenindustrie oder für die Produktion von Feuerwerk eingesetzt.

Das Funktionsprinzip einer Kugelmühle beruht auf einem hohlen Zylinder, der mit rotierenden Kugeln gefüllt ist. Der Zylinder besteht aus verschleißfestem Material. Sobald der Zylinder mit Rohmaterial gefüllt wird, setzen die beweglichen Kugeln den Mahl- und Mischprozess in Gang. Bei industriellen Kugelmühlen bleibt in der Regel der Zylinder still, und die Kugeln werden durch eine schnell rotierende Rotorwelle in Bewegung versetzt. Nach der Bearbeitung in der Kugelmühle hat das Endprodukt eine feine bis ultrafeine Körnung.

Die Funktionsweise einer Scheibenmühle

Eine Scheibenmühle ist eine Mahlmaschine, die auf Scherkräften basiert. Bei Scheibenmühlen werden viele Anwendungen und Bearbeitungen verwendet. Das Prinzip einer Scheibenmühle beruht auf einer rotierenden Scheibe, die an der Unterseite geriffelt ist und sich über einer flachen Platte dreht. Zwischen der Scheibe und der Platte befindet sich das zu mahlende Produkt, das durch die rotierende Scheibe gleichzeitig mitgenommen und zerquetscht wird. Dieser Mühlentyp wird als Einzelscheibenmühle bezeichnet. Effektiver sind die Doppelscheibenmühlen, bei denen das Mahlen zwischen zwei entgegengesetzt rotierenden Scheiben stattfindet. Scheibenmühlen verleihen dem bearbeiteten Produkt eine mittelfeine bis ultrafeine Feinheit.

Eine Einzelscheibenmühle wird beim Mahlen von Mais, der Produktion von Erdnussbutter, der Verarbeitung von Chemikalien wie Ammoniumnitrat und Ureum, der Herstellung von chemischen Schlämmen und dem Mahlen von Chrommetall eingesetzt.

Eine Doppelscheibenmühle wird für viele Anwendungen wie Aluminiumspäne, Rinde, Gerste, Borax, Messingspäne, Natriumhydroxid und chemische Salze verwendet. Scheibenmühlen sind teurer als andere Mühlen aufgrund der höheren Investitionen und Wartungskosten. Sie werden daher nur eingesetzt, wenn andere Mühlentypen nicht das gewünschte Ergebnis liefern.

Die Funktionsweise einer Pinmühle

Eine Pinmühle ist eine Mahlmaschine, die Materialien durch Impulskräfte verkleinern kann. Pinmühlen werden sowohl für die Bearbeitung trockener Stoffe als auch für das Verkleinern und Mischen flüssiger Suspensionen eingesetzt. Besonders für die Herstellung von Arzneimitteln sind Pinmühlen sehr geeignet, da sie Partikelgrößen von nur wenigen Mikrometern erreichen können. Das Prinzip einer Pinmühle basiert auf der Funktionsweise eines Küchenmixers. Ein Mechanismus lässt eine Reihe von Stiften wiederholt aneinander vorbeibewegen, während sie das zu verkleinernde Material durchqueren. Durch den wiederholten Aufprall wird das Material in Stücke zerbrochen. Die Stifte sind auf zwei Scheiben montiert, wobei die Stifte aufeinander ausgerichtet sind. Es gibt Pinmühlen, bei denen eine Scheibe rotiert und die andere unbeweglich bleibt. Es ist auch möglich, dass beide Scheiben rotieren. Diese Drehgeschwindigkeit ist einstellbar. Die Stifte sind so positioniert, dass sie sich während der Rotation nicht berühren, sondern dicht aneinander vorbeigleiten. Das zu mischende und zu mahlende Material befindet sich im Mahlraum. Dies ist der Raum zwischen den Scheiben und den Stiften. Das Material wird gleichmäßig in die Mahlkammer zugeführt, wobei es stark von der schnell rotierenden Scheibe beeinflusst wird. Gleichzeitig wird es verschiedenen intensiven Kräften wie Reibung, Scherung und Kollision zwischen der statischen Scheibe und dem Ringzahn ausgesetzt, um das Material zu mahlen. Die rotierende und die statische Scheibe können in verschiedenen strukturellen Formen kombiniert werden, je nach Art des Materials, um den Schleifanforderungen verschiedener Materialien gerecht zu werden. Darüber hinaus können die Scheiben und Stifte in verschiedenen Formen ausgeführt werden, sodass für jedes Produkt und jede Anwendung eine optimale Verarbeitung erzielt werden kann.

Juul Jenneskens

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