DE1085751B - Verfahren und Einrichtung zur Vorbereitung hinsichtlich der Mahl- und Backfaehigkeit von Getreide, insbesondere von Roggen, mit Infrarot-Strahlen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Getreide vor dem Vermählen oder Verschroten zu waschen und wieder zu trocknen. Während nun beim Weizen die der eigentlichen Vermahlung vorangehende Behandlung zur Säuberung des Korns, zu seiner Mürbung zwecks leichter Vermahlung, zur Verbesserung der Schalenlöslichkeit sowie zur Erhöhung der Backfähigkeit mittels Waschen und Konditionieren weitgehend erforscht ist und seit langem nach verschiedenen Verfahren, u. a. auch unter Einwirkung infraroter Strahlung, mit gleichem Erfolg -10 durchgeführt wird, ist dies bei Roggen nicht der Fall.

Schon das Waschen des Roggens hat Folgen, die für die weitere Verarbeitung oft unerwünscht sind. Das Roggenkorn nimmt die Feuchtigkeit gieriger auf als das Weizenkorn, hält sie aber hartnäckiger fest. Durch das Waschen wird selbst ein lagerfähig trockener Roggen trotz anschließender Trocknung nach den bisherigen Verfahren leicht zäh und ist zur Vermahlung weniger geeignet. Am meisten macht sich dies bei zähem, dickschaligem Roggen bemerkbar.

Das Waschen des Getreides hat aber so große Vorteile zur Gewinnung eines staub- und steinfreien Mahlproduktes, daß der Müller es für Roggen nur ungern vermißt.

Da bei den einzelnen bisher bekanntgewordenen Verfahren die Beschaffenheit des Kornes nicht den von den Müllern an das Mahlgut gestellten Anforderungen gerecht werden konnte, stellte man immer wieder neue Versuche an, um zu einem wirtschaftlichen Trocknen, insbesondere von Roggen, zu gelangen. Bei den mit Leitwärme arbeitenden bekannten Trocknungsverfahren z. B. hat es sich als schädlich herausgestellt, daß das Eindringen des in der Wäscherei aufgenommenen Wassers in den Kern durch die von außen nach innen dringende Wärme zunächst noch begünstigt wurde. Offenbar quellen hierbei die hyaline Schicht und der Roggenschleim stark auf und bedingen das für die Vermahlung ungünstige Zäherwerden des Roggenkernes, der das aufgenommene Wasser selbst bei starker Trocknung schwer wieder abgibt. Eine Verbesserung hierbei brachte bereits — insbesondere bei der Behandlung von Weizen — die Anwendung von infraroten Strahlen. Die relativ »kalten Infrarotstrahlen« setzen sich erst beim Auftreffen auf den Körper in Wärme um; sie dringen je nach Wellenlänge und Art des absorbierenden Stoffes bis zu einer bestimmten Tiefe in den Stoff ein, bevor die Energieumwandlung stattfindet. Es besteht also auch beim Getreidekorn ein Wärmegefälle von innen nach außen, welches das Eindringen des Wassers in den Mahlkern behindert.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die Beeinflussung der Mahlfähigkeit wie auch der Backfähigkeit in erster Linie von der Dauer und der Wellenlänge der Strahlung abhängig ist. Es wurde Verfahren und Einrichtung

zur Vorbereitung hinsichtlich der Mahl-

und Backfähigkeit von Getreide,

insbesondere von Roggen,

mit Infrarot-Strahlen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Saladin Rumpf, Laubenheim/Nahe,

Dr. rer. nat. Ernst Otto, Nürnberg,

und Dipl.-Ing. Hans Hendricks,

Stuttgart-Bad Cannstatt,
sind als Erfinder genannt worden

erkannt, daß eindeutige Optima realisierbar sind, bei denen die Behandlung ein Korn ergibt, das allen Anforderungen gerecht wird.

Gemäß der Erfindung wird daher das Getreide der Einwirkung von Infrarot-Strahlern, deren Strahlung ihr Strahlungsmaximum bei oder in der Nähe der Wellenlänge von 3 μ hat, mit einer Strahlungsintensität von etwa 20 kW/m² und mit einem Strahlerabstand von etwa 8 bis 10 cm kurzzeitig ausgesetzt. Unter »kurzzeitig« ist dabei eine Zeitspanne von etwa 45 Sekunden zu verstehen, in der das Getreide eine Temperaturerhöhung seiner Oberfläche bei der Getreidevorbereitung von gewaschenem Getreide von mindestens 25° bis 30° C und beim Vorbereiten von trockenem oder genetztem Getreide von mindestens 45° bis 60^p C erreicht. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Getreide der Infrarot-Bestrahlung sofort nach dem Verlassen der Wascheinrichtung, d. h. spätestens nach 5 Sekunden ausgesetzt wird. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird zunächst eine ganz erhebliche Abkürzung der Erwärmungszeit des Getreides erzielt, was

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für die Trocknung von Bedeutung ist. Darüber hinaus bietet aber das Verfahren nach der Erfindung noch überraschende weitere Vorteile, die nicht zu vermuten waren, und die die wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens vollauf rechtfertigen.

Dabei hat sich gezeigt, daß die Infrarot-Bestrahlung bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung weit bessere Ergebnisse bringt als alle anderen bisher angewandten Methoden. Mit der Einrichtung nach der Erfindung ist die Behandlung von nassem, beispielsweise von der Wäschereizentrifuge abgeschleudertem Roggen betriebsmäßig, also in den die Leistungsfähigkeit einer Mühle entsprechenden Mengen durchführbar. Schneller als das Wasser dringt die Strahlungswärme in das Korn und riegelt damit eine unerwünschte J-5 Überfeuchtung des Mehlkornes ab. Die Entfernung der unerwünschten Oberflächenfeuchtigkeit durch kräftige Kalt- oder Warmluftaspiration bietet keine Schwierigkeit mehr. Sie kann je nach dem gewünschten Einfluß auf die Holzfaser in ruhendem oder be- a° wegtem Zustand des Getreidekornes erfolgen.

Das Verfahren nach der Erfindung bietet vor allem noch folgende Vorteile: Es ergibt sich bei seiner Anwendung bei Mahlroggen eine beachtliche Steigerung der Schalenlöslichkeit. Es fallen ungeputzte Roggengrieße an, wie sie bisher nicht erreicht wurden. Vor allem aber läßt sich mit dem durch die Bestrahlung geschaffenen Wärmegefälle vom Korninneren zur Schale auch beim Roggen eine Mürbung des Korns schaffen und erhalten, wie dies bisher mit anderen Mitteln nicht möglich war. Für Weizen bringt die Infrarot-Behandlung die Möglichkeit, durch die angegebene schnelle Erwärmung die Verbesserung der Backfähigkeit kleberschwacher Weizen und kranker Weizen noch zu steigern.

Zur Frage der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sei bemerkt, daß die Anlagekosten bei Energiebezug aus dem Netz unter 10% der Kosten für die üblichen Vorbereiter liegen. Die Betriebskosten stellen sich bei einem Strompreis von 0,08 bis 0,10 DM pro kWh auf etwa 0,25 bis 0,35 DM pro 100 kg Getreide, sind also durchaus tragbar. Bei Auslandsroggen und bei dünnschaligem Inlandsroggen liegen die Betriebskosten noch niedriger. Wesentlich ist vor allem, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren auch sämtliche chemisehen Nachbehandlungen, wie sie bisher in der Mahltechnik nach der Trocknung bzw. Wärmebehandlung des Roggens üblich waren, vermieden werden können. Wenn auch bisher nicht einwandfrei nachgewiesen werden konnte, daß diese chemische Behandlung zu Schädigungen des menschlichen Körpers führt, so liegt doch die Vermutung nahe, daß chemisch behandeltes Getreide mindestens für empfindliche Menschen bei dauerndem Genuß der hieraus vermahlten Mehle zu Beschwerden führen können.

Die Versuche haben ferner gezeigt, daß das Verfahren nach der Erfindung bei der Anwendung zum Trocknen um so wirksamer ist, je kurzer die Zeitspanne ist, in der das Getreide nach dem Verlassen der Wascheinrichtung bis zum Einlauf in die Infrarot-Trocknungseinrichtung gebracht wird, das heißt also praktisch gesehen, je kurzer die Entfernung zwischen der Wascheinrichtung und der Infrarot-Trocknungseinrichtung ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Getreide nach dem Verlassen der Zentrifuge, in der ⁶S nach dem Waschen das überschüssige Wasser abgeschleudert wird, mit einem kräftigen Luftstrom zur Trocknungsanlage gefördert wird, was sich bei geeigneter räumlicher Ausbildung der Gesamtanlage bereits innerhalb von etwa 1 bis 2 Sekunden durchführen läßt.

Da das Verfahren nach der Erfindung außer den Vorteilen für die Trocknung zusätzliche Vorteile hat, insbesondere hinsichtlich der besseren Ablösung der Schale und der wirksameren Vorbereitung der Randzonen für die spätere Vermahlung und der hierdurch bedingten Erhöhung seiner Backfähigkeit und seiner sonstigen Güteeigenschaften, so stellt es auch ohne Verbindung mit einem voraufgehenden Wasch- und Trocknungsvorgang bereits einen erheblichen technischen Fortschritt dar.

Die Verbesserung der Mahlfähigkeit durch Beeinflussung der Randzonen kann gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung noch dadurch gesteigert werden, daß das Getreide, nachdem sein Mehlkern zuvor durch Waschen, Netzen und Trocknen auf den zur Vermahlung bzw. Verschrotung günstigsten Zustand gebracht worden ist, wiederholt abwechselnd einer Kurzbenetzung und einer Kurz-Infrarot-Bestrahlung ausgesetzt wird. Hierdurch wird die Loslösung des zu vermählenden Kernes von der abzusondernden farbigen Sehale erheblich gefördert. Die Zeitdauer und die Intensität der Kurzbestrahlung können die gleichen Werte haben wie oben für das Verfahren nach der Erfindung angegeben.

Für die Wahl der zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlichen Einrichtungen gilt folgende Überlegung: Bei allen bekannten Verfahren zur Bestrahlung einer Fläche mit Infrarot-Strahlung trachtet man danach, die zu bestrahlende Fläche so auszustrahlen, daß an allen Flächenstellen möglichst annähernd die gleiche Strahlungsintensität erreicht wird. Dies kann durch Variieren eines oder mehrerer von folgenden drei Faktoren erreicht werden: Erstens der Strahlungsleitung jedes einzelnen Strahlers bzw. seiner elektrischen Leistungsaufnahme, zweitens des gegenseitigen Abstandes der Strahler und drittens des Abstandes der Strahler von der zu bestrahlenden Fläche. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen versucht man, mit möglichst leistungsschwachen Strahlern und mit möglichst großem gegenseitigen Strahlerabstand bzw. möglichst geringer Strahleranzahl auszukommen und den Abstand der Strahler von der zu bestrahlenden Fläche möglichst klein zu wählen. In der Praxis haben sich bei den bekannten Verfahren, teils auf Grund eingehender Untersuchungen und teils auf Grund der Erfahrung, für jeden dieser drei Faktoren Werte ergeben, die innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen und somit größenordnungsmäßig festliegen, wobei sich lediglich die untere und obere Grenze dieser Werte je nach dem Anwendungszweck der Infrarot-Strahlung nach oben oder unten hin verschiebt. Auch bei den älteren Versuchen zur Infrarot-Bestrahlung von Getreide hat man sich an diese Erfahrungswerte gehalten und dabei die eingangs erwähnten Mißerfolge gehabt. Demgegenüber lehrt die vorliegendeErfindung die genannten Faktoren so zu wählen, daß sich eine Bestrahlungsintensität je Flächeneinheit von einer solchen Größe ergibt, in der sie bisher bei Getreide noch niemals angewendet worden ist.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorteilhaft eine Einrichtung verwendet, die aus einer einzigen oder aus mehreren hintereinandergeschalteten Rieselflächen für das Getreide besteht. Bei letzterer ist abwechselnd je eine mit Infrarot-Strahlern und je eine mit Luftabsaugeeinrichtungen ausgestattet. Eine weitere vorteilhafte Einrichtung nach der Erfindung kennzeichnet sich durch mindestens zwei Rieselflächen zur Bestrahlung des Getreides — vorzugsweise mit sich an jede Förderbahn anschließender zweiter Rieselfläche für die Luftabsaugung — aus und einer

zwischen je zwei Bestrahlungsrieselflächen zwischengeschalteten Vorrichtung zur Kurzbenetzung des Getreides.

An Hand der Zeichnung wird die zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung nach der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung im Aufriß und

Fig. 2 die gleiche Einrichtung im Grundriß;

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung mit mehreren hintereinandergeschalteten Rieselflächen für das Getreide.

Das Getreide 1 kommt von einer Wascheinrichtung durch einen Trichter 2, der an seinem unteren Ende gemäß Fig. 2 in einen Verteilerrüssel 3 ausläuft, auf eine geneigte Förderbahn 4, die vorteilhaft siebförmig *5 ausgebildet ist. An dem oberen Ende der Förderbahn ist ein Rüttler 5 angebracht, der sie zu Rüttelschwingungen in ihrer Längsrichtung anregt, wie es in den Fig. 1 und 2 durch einen Doppelpfeil am Rüttler gekennzeichnet ist. Unter dem Einfluß der Rüttelschwingungen der Förderbahn rutscht das Getreide über die schwingende Förderbahn hinweg und führt auf ihr Tanzbewegungen aus, so daß sich jedes Korn dauernd in seiner Lage ändert und sich wendet. Das Getreide verläßt die Förderbahn an deren unterem Ende, fällt in eine Sammelrinne 6 und wird in dieser mittels der Förderschnecke 7 weitergefördert.

Oberhalb der Förderbahn und längs derselben ist in Fig. 1 eine Strahlerhaube 8 dargestellt, die aus einem haubenförmigen Strahlungsreflektierenden Blech und aus den in dessen Höhlung angeordneten, vorzugsweise stabförmigen Infrarot-Dunkelstrahlern 9 besteht. Besonders geeignet sind als Strahler Heizstäbe, die aus einem dünnen Strahlungsabgebenden Metallmantel, ζ. B. aus Stahl, und im Inneren aus isoliert angeordneten Heizelementen bestehen. Ferner ist am unteren Ende der Förderbahn ein Lüftungsschacht 10 vorgesehen, durch den mittels des Lüfters 11 feuchte Luft und Staub abgesaugt und durch das Rohr 12 abgeleitet werden. Ein Meßgerät 13 ist am Boden der Sammelrinne 6 eingebaut, ragt in die Masse des bestrahlten Getreides und mißt dessen Temperatur.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung kann in mannigfacher Weise abgewandelt werden. Beispielsweise braucht der Rüttler die Förderbahn nicht unbedingt in ihrer Längsrichtung in Schwingungen zu versetzen, sondern er kann auch in einer beliebigen anderen Richtung auf die Förderbahn einwirken, beispielsweise senkrecht oder unter einem spitzen Winkel zur Förderbahn. Auch die Ausbildung der Förderbahn kann in bekannter Weise mannigfach abgewandelt werden. Statt einer glatten oder siebförtnigen Förderbahn kann eine stufenförmige — wie bei einem Waschbrett — geriffelte Förderbahn verwendet werden, die das selbsttätige Wenden der Getreidekörner während des Bestrahlens fördert. Die Förderbahn kann z. B. aus eloxierten Aluminiumblechen bestehen, die auf einer ebenen Unterlage stufenförmig angebracht werden. Die Förderbahn kann aber auch als Kaskade, ähnlich einem Kaskadenrieselgerät bei der Milchkühlung, ausgebildet werden, oder aus übereinander angeordneten Rieseltrichtern bestehen. Man kann schließlich die Förderbahn aus einem wellig gebogenen Sieb aufbauen, unterhalb dessen ein Reflektorblech angeordnet wird, das die durch das Sieb hindurchfallende Strahlung zurückwirft und auf die Unterseite des Getreides richtet. Ein solches Reflektorblech kann auch bei anderen siebförmigen Förderbahnen verwendet werden.

Da die Infrarot-Strahler und die reflektierende Innenseite der Strahlerhaube 8 in Fig. 1 wegen des auftretenden Staubes, insbesondere Holzfasern und Schalenteilchen, häufig gereinigt werden müssen, ist es vorteilhaft, beide Teile für die Reinigung leicht zugängig zu machen. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die Strahlerhaube um einen Festpunkt schwenkbar angeordnet wird und mittels eines Seiles, das über eine Umlenkrolle geführt ist, hochgeklappt werden kann. Die Förderbahn kann gegebenenfalls nach unten ausgeschwenkt werden.

Eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Das Getreide 1 läuft bei dieser Einrichtung aus einem Trichter 2 der Reihe nach über die Rüttelflächen 14, 15, 16 und 17 in den Sammeltrichter 18. Unterhalb des Sammeltrichters 18 kann eine Förderschnecke angeordnet werden, z. B. in der in den Fig. 1 und 2 angegebenen Weise. Die Rüttelflächen 14,15,16 und 17 sind über das Gestänge 19 und 20 mit einem gemeinsamen Rüttelantrieb 21 versehen. Oberhalb der Rüttelflächen 14 und 16 ist je eine Bestrahlungshaube 22 bzw. 23 angeordnet und oberhalb der Rüttelflächen 15 und 17 befindet sich je eine Luftabsaughaube 24 bzw. 25. Alle vier Rüttelflächen sind vorteilhaft als Siebe ausgebildet, zum mindesten aber die Rüttelflächen 15 und 17, damit durch diese Luft hindurchgebracht werden kann. Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß die Bestrahlungsstrecke des Getreides in Teilstrecken aufgeteilt ist und eine räumlich gedrungenere Bauform der Gesamteinrichtung zuläßt. Auch ist es günstig, daß hierbei mehrfach abwechselnd eine Bestrahlung und eineLuftabsaugung erfolgt. Soll das Getreide wiederholt abwechselnd einer Kurzbestrahlung und einer Kurzbenetzung ausgesetzt werden, so können zwischen je zwei Bestrahlungsförderbahnen zusätzlich noch eine oder mehrere zeichnerisch nicht dargestellte Benetzungsvorrichtungen eingebaut werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Vorbereitung hinsichtlich der Mahl- und Backfähigkeit von Getreide, insbesondere von Roggen, mit Infrarot-Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Getreide (1) der Einwirkung von Infrarot-Strahlern (9, 22, 23), deren Strahlung ihr Strahlungsmaximum bei oder in der Nähe der Wellenlänge von 3 μ hat, mit einer Strahlungsintensität von etwa 20 kW/m² und mit einem Strahlerabstand von etwa 8 bis 10 cm kurzzeitig ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit vorausgehendem Waschen des Getreides, dadurch gekennzeichnet, daß das Getreide (1) der Infrarot-Bestrahlung sofort nach dem Verlassen der Wascheinrichtung, d. h. spätestens nach 5 Sekunden ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getreide (1) wiederholt abwechselnd der Infrarot-Bestrahlung ausgesetzt und kurzzeitig benetzt wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer einzigen oder aus mehreren hintereinandergeschalteten Förderbahnen (4 bzw. 14, 15, 16 und 17) für das Getreide (1) besteht, bei denen abwechselnd je eine mit Infrarot-Strahlern (22, 23) und je eine mit Luftabsaugeeinrichtungen (24, 25) ausgestattet ist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens zwei Förderbahnen (14, 16) zur Bestrahlung des Getreides (1) — vorzugsweise mit sich an jede Förderbahn anschließender zweiter Förderbahn (15, 17) für die Luftabsaugung — und einer zwischen je zwei Bestrahlungs-Rieselflächen zwischengeschalteten Vorrichtung zur Kurzbenetzung des Getreides (1).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 630443, 671193, 641457, 66 062, 646 627;

französische Patentschrift Nr. 966 851; USA.-Patentschriften Nr. 2 355 670, 2 474 952; Zeitschrift VDI, 1950, Fr. 13, S. 315 bis 318;

»Elektrizitätsverwertung«, Heft 11/12, 1946/47, S. 269.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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