Beim Kaltmahlen, auch bekannt als kryogenes Mahlen oder kryogenes Fräsen, wird flüssiger Stickstoff verwendet, um Materialien vor und während des Mahlvorgangs auf extrem niedrige Temperaturen abzukühlen.
Diese Methode eignet sich besonders gut für hitzeempfindliche Materialien, da sie dazu beiträgt, deren nützliche Bestandteile zu erhalten und die Qualität des Endprodukts zu verbessern.
Der Einsatz von flüssigem Stickstoff bei -196 °C erleichtert nicht nur die Feinvermahlung, sondern sorgt auch für eine gleichmäßige Verteilung der Aromen und den Schutz der hitzelabilen Bestandteile.
Diese Technik wird in verschiedenen Industriezweigen wie der Lebensmittelverarbeitung, der verarbeitenden Industrie, der Stahlvermahlung und dem Recycling eingesetzt, um die Probleme zu lösen, die bei herkömmlichen Mahlverfahren auftreten.
5 Schlüsselpunkte erklärt
1. Definition und Prozess des Kaltmahlens
Kryogenes Mahlen: Bei diesem Verfahren werden Materialien mit flüssigem Stickstoff auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt und dann zu kleinen Partikeln zerkleinert.
Durch die extreme Kälte verspröden die Werkstoffe und lassen sich leichter zerkleinern, ohne dass es zu Wärmeentwicklung, Zugspannungen und Verstopfungen kommt, wie sie beim Mahlen bei Raumtemperatur üblich sind.
Gefriermahlen: Eine spezielle Art des kryogenen Mahlens, bei der ein Magnet zum Mahlen von Proben verwendet wird.
Die Magnetspule bewegt die Mahlkörper in der Mahlkammer hin und her und sorgt so für eine effiziente Mahlung.
2. Vorteile des Kaltmahlens
Erhaltung der nützlichen Bestandteile: Die Kaltvermahlung trägt dazu bei, bioaktive Verbindungen und flüchtige Öle zu erhalten, die bei der herkömmlichen Vermahlung aufgrund der Wärmeentwicklung oft verloren gehen.
Verbesserte Qualität: Die Endprodukte haben ein besseres Aussehen, weniger Verfärbungen und eine bessere funktionelle Qualität.
Bei der Lebensmittelverarbeitung beispielsweise bewahrt die Kaltvermahlung den Geschmack und die Textur von hitzeempfindlichen Lebensmitteln wie Käse, Trockenfrüchten und öligen Gewürzen.
Effizientes Mahlen: Die durch niedrige Temperaturen hervorgerufene Sprödigkeit ermöglicht eine extrem feine Zerkleinerung schwieriger Materialien und gewährleistet eine gleichmäßigere Partikelgrößenverteilung.
3. Anwendungen des Kaltmahlens
Lebensmittelverarbeitung: Zum Mahlen von zucker- und fetthaltigen Lebensmitteln, die empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren, wobei ihr Geschmack und ihre Qualität erhalten bleiben.
Herstellung: Unverzichtbar für die Zerkleinerung von Materialien wie Ruß ohne thermischen Abbau, was für Produkte in Kunststoffen, Gummi, Pigmenten und Beschichtungen entscheidend ist.
Schleifen von Stahl: Hilft bei der Bewältigung der beim Hochgeschwindigkeitsschleifen entstehenden übermäßigen Hitze und gewährleistet einen effizienten Betrieb ohne Beeinträchtigung der Stahlqualität.
Recycling: Effektive Zerkleinerung von Bauteilschrott, wobei Probleme wie Wärmeentwicklung, Zugspannungen und Verstopfung, die bei herkömmlichen Schleifmethoden auftreten, überwunden werden.
4. Technische Vorteile
Geringere Wärmeentwicklung: Durch die Verwendung von Flüssigstickstoff wird die beim Schleifen entstehende Wärme absorbiert, was eine thermische Schädigung des Materials verhindert.
Verbesserte Werkzeugstandzeit: Das Schleifen bei niedrigen Temperaturen verringert den Verschleiß der Schleifausrüstung und erhöht deren Lebensdauer.
Minimierte Oxidation: Die durch Flüssigstickstoff geschaffene inerte Umgebung trägt dazu bei, Oxidation zu verhindern, was besonders bei empfindlichen Materialien von Vorteil ist.
5. Überwundene Herausforderungen durch Kaltmahlen
Elastische Materialien: Das Kaltmahlen macht elastische Materialien spröde und verhindert, dass sie erweichen, anhaften und die Siebe verstopfen, was ein häufiges Problem beim Mahlen bei Umgebungstemperatur ist.
Wärmeempfindliche Produkte: Durch die Beibehaltung einer niedrigen Temperatur während des gesamten Mahlvorgangs sorgt das Kaltmahlen dafür, dass wärmeempfindliche Produkte ihre vorteilhaften Eigenschaften und ihre Qualität beibehalten.
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