DREISÖRNER, Jens (Am Walde 2, Lübbecke, 32312, DE)
Brabender GmbH & Co . KG Kulturstrasse 51-55 D-47055 Duisburg
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit und Knetbarkeit einer aus mindestens zwei Medien bestehenden Mischung
Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit und Knetbarkeit eines in einer Mischkammer befindlichen Mediums A mit einem Medium B, wobei in der Mischkammer mindestens ein oder mehrere Knet/Ruhrkorper für die Vermischung des Mediums A mit dem von außen geregelt zugefuhrten Medium B sorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Medium B automatisch bei einer Winkelstellung α der Knet/Ruhrkorper zueinander erfolgt, die zuvor für jeweilige Medienpaare empirisch ermittelt wird, derart, dass bei Zugabe von Medium B zu Medium A der Anstieg des auf die Knet/Ruhrkorper und damit auf den Antrieb derselben wirkenden Drehmoments angenähert linear über die Zeit erfolgt, bis eine homogene Mischung des gesamten Materials vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für das jeweilige Medium A definierte Winkelstellung und/oder Winkelbereich α durch mechanische, optische oder elektronische Sensoren überwacht wird, die dann bei Erkennen der für das jeweilige Medienpaar ermittelten Winkelstellung die Zudosierung veranlassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium A Mehl, Gries, Schrot o. ä. und als Medium B Wasser oder eine wässrige (Salz) -Lösung verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einer Mischkammer, in der ein oder mehrere um ihre parallel zueinander liegenden Achsen rotierbare Knet/Rührkörper angeordnet sind und über einen Antrieb verfügen, der mit einer Einrichtung zur Messung des durch die sich vermischenden Medien A und B auf die Knet/Rührkörper ausgeübten Drehmoments versehen ist, die wiederum mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Detektion einer definierten Winkelstellung a der/des Knet/Rührkörper (s) (2,3) zueinander vorgesehen ist, die signaltechnisch mit einer Vorrichtung zur automatisierten Zudosierung (4,5) von Medium B in Medium A verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Detektion der Winkelstellung a aus einem optischen Detektor besteht, der mit entsprechenden Markierungen auf den/dem Knet /Rührköper (2,3) wechselwirkt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Detektion der Winkelstellung α der beiden oder mehrerer Knet/Rührkörper (2,3) zueinander ein Winkeldecoder ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Rührkörper (2,3) identisch ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Knet/Rührkörper (2,3) unterschiedlich geformt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Knet/Rührkörper (2,3) gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Knet/Rührkörper (2,3) unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten aufweisen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Knet/Rührkörper (2,3) gleichen Drehsinn aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Knet/Rührkörper (2,3) gegensinnig drehen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Knet/Rührkörper (2,3) um ihre Achsen oszillierend bewegbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Dosiervorrichtung (5) für Medium B eine Wägezelle vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Dosiervorrichtung (5) für Medium B eine solche mit volumetrischer Dosierung vorgesehen ist. |
Brabender GmbH & Co. KG Kulturstrasse 51-55 D-47055 Duisburg
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit und Knetbarkeit einer aus mindestens zwei Medien bestehenden Mischung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit und Knetbarkeit eines in einer Mischkammer befindlichen Mediums A mit einem Medium B, wobei in der Mischkammer ein oder mehrere Knet/Rührkörper für die Vermischung des Mediums A mit dem von außen geregelt zugeführten Medium B sorgen.
Das Verfahren kann für verschiedene Medienkoinbinationen und Medienpaare angewendet werden.
So z.B. in der keramischen Industrie, wobei Medium A Ton ist und Medium B Wasser.
Ein weiteres Einsatzgebiet könnte die Bauindustrie sein, wobei beispielsweise Medium A ein Gemisch aus Sand und Zement ist und Medium B ebenfalls Wasser.
Allgemein sind jedoch alle Medienkombinationen möglich und denkbar, bei denen Medium A fest, flüssig oder eine Emulsion ist und Medium B ebenfalls, wobei Medium A jedoch nicht aus der gleichen Gruppe stammen darf wie Medium B, also nicht fest/fest, flüssig/flüssig.
Im folgenden wird die Erfindung jedoch anhand des Ausführungsbeispiels gemäß ' Anspruch 3 erläutert, bei dem das Verfahren zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit und Knetbarkeit eines aus Mehl und Wasser bestehenden Teiges durchgeführt wird.
Hierbei handelt es sich um ein standardisiertes Verfahren, bei dem eine abgemessene Menge Mehls (beispielsweise 50g) in die Mischkammer gefüllt wird. Darauf hin werden die Knet/Rührkörper in Tätigkeit gesetzt. Nach einer gewissen Zeit wird nun das Wasser oder eine wässrige Lösung in einer solchen Menge zugeführt, dass eine vorher gewünschte Zielviskosität erreicht ist oder erreicht wird.
Im Laufe des Vermischens wächst der den Knet/Rührkörpern entgegen gesetzte Widerstand und somit das auf den in einer speziellen Lagerung gelagerten Antrieb ausgeübte Drehmoment. Die Messdaten des Drehmoments werden softwaremäßig erfasst und in einem Diagramm aufgezeichnet.
Der Anstieg der Drehmomentkurve über die Zeit, das Erreichen eines maximalen Drehmoments und der sich anschließende Kurvenverlauf über die Messzeit (beispielsweise 20 Minuten) gibt Aufschluss über die Qualität des zu testenden Mehls, Grieses oder Schrot.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass, obwohl jeweils das gleiche Mehl, die gleichen Mischungsquantitäten und Temperaturen benutzt werden, die Diagramme, insbesondere im ersten Anstiegsbereich, unterschiedlich ausfallen und somit nicht aussagekräftig sind.
Durch umfangreiche Untersuchungen wurde nun bei der Anmelderin ermittelt, dass lediglich dann reproduzierbare Messergebnisse
erreicht werden, wenn abhängig vom jeweiligen Medienpaar das Medium B, in diesem Fall Wasser, dann zugeführt wurde, wenn die beiden Knet/Rührkörper eine bestimmte Winkelstellung zueinander aufweisen, wobei Winkelstellung nicht unbedingt einen exakten Winkelwert bedeutet, sondern auch ein schmaler Winkelbereich sein kann.
Bei . Vorliegen dieser Bedingung ergibt sich reproduzierbar ein Anstieg der Drehmomentkurve, der eine gute Linearität aufwies.
Wie aus den beigefügten Diagrammbeispielen zu ersehen ist, ist das Kriterium „Linearität" lediglich im Diagramm für den Winkel D erreicht.
Beim Diagramm für den Winkel A ergibt sich, dass hier zunächst das Drehmoment stark ansteigt (nur wenig Wasser hat sich mit Mehl vermischt) und wieder stark absackt (viel Wasser ist unkontrolliert in den Mischbereich zugelaufen) .
Bei der Messung mit dem Winkel D wurde das Wasser von Anfang an kontinuierlich und gleichmäßig mit dem Mehl vermischt.
Nur bei dieser Stellung der Knet/Rührkörper zueinander ist der Zufall weitgehend ausgeschlossen.
Diese Erkenntnis hat sich die Erfindung zunutze gemacht, derart, dass die Zugabe des Mediums B automatisch bei einer Winkelstellung der Knet/Rührkörper zueinander erfolgt, die zuvor für jeweilige Medienpaare empirisch ermittelt wird, derart, dass bei Zugabe von Medium B zu Medium A der Anstieg des auf die Knet/Rührkörper und damit auf den Antrieb derselben wirkenden Drehmoments angenähert linear über die Zeit erfolgt, bis eine homogene Mischung des gesamten Materials vorliegt.
Dabei könnte natürlich auch die testende Person anhand von Markierungen an den Knet/Rührkörper die ermittelte Position erkennen und die Wasserzufuhr einleiten.
Gemäß Anspruch 2 ist jedoch vorgesehen, dass die für das jeweilige Medium A definierte Winkelstellung durch mechanische, optische oder elektronische Sensoren überwacht wird, die dann bei_ Erkennen der für das jeweilige Medienpaar ermittelten Winkelstellung automatisch die Zudosierung veranlassen.
Es könnte sich hierbei gemäß Anspruch 5 um eine Videokamera oder einen Laserdetektor handeln.
Gemäß Anspruch β wird vorgeschlagen, dass die Einrichtung zur
Detektion der Winkelstellung der beiden Knet/Rührkörper zueinander ein Winkeldecoder ist, der in die Knet/Rührkörperwellen integriert ist.
Andere Lösungen sind denkbar.
Die entsprechende Menge an Medium B (in diesen Fall Wasser) wird dann automatisch bei Erkennnen der vorgeschriebenen Winkelstellung beispielsweise über eine Wägezelle (Anspruch 14) zudosiert .
Eine vom Detektor angesteuerte Pumpe ist ebenfalls für die Zudosierung denkbar.
Die Zudosierung des Mediums B erfolgt abhängig vom Medienpaar und der Knet/Rührkörpergeometrie an hierfür geeignet ermittelten Stellen.
Die Bewegung der Knet/Rührkörper können gleichsinnig im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt erfolgen. Sie können aber
auch gegensinnig oder gar oszillatorisch erfolgen, wobei z. B. die Knet/Ruhrkörper einige Umdrehungen im Uhrzeigersinn und einige Umdrehungen anschließend entgegen dem Uhrzeigersinn ausfuhren.
Die Knet/Ruhrkorper können identisch aber auch unterschiedlich ausgebildet sein, je nachdem, welches Medienpaar vermischt werden soll.
Schließlich können die Knet/Ruhrkorper gleiche Drehgeschwindigkeiten aufweisen. In der Regel ist es jedoch so, dass die Drehgeschwindigkeiten unterschiedlich sind und der zuvor ermittelte Winkelbereich je nach Drehverhaltnis nur alle zwei, drei etc. Umdrehungen erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand einer Prinzipskizze dargestellt.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist die kastenförmige Misehkämmer bezeichnet, in die das Medium A eingefüllt ist. In der Mischkammer 1 sind zwei Knet/Ruhrkorper 2, 3 angeordnet, derart, dass ihre Drehachsen senkrecht auf der Papierebene
I stehen.
Die vordere Umrissform der Knet/Ruhrkörper 2 und 3 ist in diesem Fall oval gewählt. Der Füllstand des Mediums A ist hier so gewählt, dass die Knet/Ruhrkorper 2 und 3 exemplarisch aus der Mediumoberflache herausragen.
Gezeigt ist in der Darstellung der Zeitpunkt, zu dem die Langsachsen der oval ausgestalteten Knet/Ruhrkorper 2 und 3 einen Winkel α zueinander bilden, der zuvor empirisch als der Winkel ermittelt worden ist, bei dem die Zudosierung eines Mediums B aus einem schematisch dargestellten Dosierbehalter 4 erfolgt .
Die Dosierung des Mediums B ' aus dem Dosierbehälter 4 erfolgt über einen Regler 5 über ausgewählte Zugabeorte I, II oder III.
Nicht dargestellt ist die Einrichtung zur Detektion des definierten Winkels α, die beispielsweise in die Wellen der Knet/Rührkörper 2 und 3 integrierte Winkeldecoder sein können.
Mit zunehmender Vermischung vom Medium A und Medium B wächst der den Knet/Rührkörpern 2 und 3 und somit deren Antrieben entgegen gesetzte Widerstand, was zu einem Anstieg des Drehmoments führt. Die Messwerte des Drehmoments werden graphisch dargestellt und ergeben im Endeffekt eine Kurve mit einem annähernd linearen Anstieg bis auf einen Maximalwert, wonach je nach Qualität des Mediums A (beispielsweise Mehl) die Kurve über einen langen Zeitraum in etwa konstant bleibt bzw. nur langsam abfällt (siehe Diagramm „Winkel D λλ ).
Da durch das erfindungsgemäße Verfahren reproduzierbare Messergebnisse erreicht werden, ist es möglich, z.B. die Qualität des Mehls schon anhand des ersten linearen Anstiegs festzustellen.