Kryogenes Mahlen, auch Kaltmahlen genannt, ist ein spezielles Verfahren, bei dem Materialien mit Hilfe kryogener Flüssigkeiten wie flüssigem Stickstoff auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt werden, bevor sie zu feinen Partikeln gemahlen werden.
Diese Methode eignet sich besonders für Materialien, die bei niedrigen Temperaturen spröde werden, und ermöglicht ein effizienteres und effektiveres Mahlen.
Zu den wichtigsten Vorteilen der kryogenen Vermahlung gehören der Erhalt flüchtiger Öle und Aromen, ein besseres Aussehen des Produkts und eine geringere Verfärbung.
Durch das Verspröden des Materials bei kryogenen Temperaturen werden häufige Probleme beim konventionellen Mahlen wie Wärmeentwicklung, Oxidation und Materialverklumpung beseitigt, so dass das Material ohne die mit dem Mahlen bei Umgebungstemperatur verbundenen Nachteile leichter gemahlen werden kann.
7 Schlüsselpunkte werden erklärt
1. Definition und Grundlagen des kryogenen Schleifens
Definition des kryogenen Schleifens: Beim kryogenen Mahlen werden Materialien mit Hilfe kryogener Flüssigkeiten wie flüssigem Stickstoff (LN2) auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt, bevor sie zu feinen Partikeln gemahlen werden.
Kryogenik Herkunft: Der Begriff "Kryogenik" leitet sich von den griechischen Wörtern "kryos" (Kälte oder Gefrieren) und "genes" (geboren oder erzeugt) ab.
Für das kryogene Mahlen geeignete Materialien: Diese Technik wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, u. a. bei kryogenem Stahl, Thermoplasten, Duroplasten, Sprengstoffen und Gewürzen.
2. Vorteile des kryogenen Mahlens
Konservierung flüchtiger Öle und Aromastoffe: In Industriezweigen wie der Gewürzverarbeitung wird durch das kryogene Mahlen der Verlust von flüchtigen Ölen und Aromen, die für die Produktqualität entscheidend sind, erheblich reduziert.
Besseres Erscheinungsbild des Produkts: Das Verfahren trägt dazu bei, das ursprüngliche Aussehen des Produkts zu bewahren, indem es Verfärbungen verhindert, die beim herkömmlichen Mahlen häufig auftreten.
Verringerung von thermischen Schäden: Durch die Kontrolle der Temperatur während des Schleifens minimiert das kryogene Schleifen thermische Schäden, die bei herkömmlichen Schleifverfahren häufig auftreten.
3. Mechanismus des kryogenen Schleifens
Versprödung von Werkstoffen: Fast alle Materialien werden spröde, wenn sie kalten Temperaturen ausgesetzt werden. Das kryogene Schleifen macht sich diese Eigenschaft zunutze, indem es die Kälteenergie kryogener Flüssigkeiten nutzt, um das Material vor und während des Schleifvorgangs zu verspröden.
Überwindung von Problemen beim Schleifen in der Umgebung: Herkömmliches Schleifen bei Umgebungstemperaturen kann dazu führen, dass elastische Materialien erweichen, aneinander haften und verklumpen, was zu Verstopfung und verminderter Effizienz führt. Das kryogene Mahlen behebt diese Probleme, indem es das Material versprödet, so dass es leichter in feine Partikel gemahlen werden kann, ohne zu verklumpen.
4. Verwendete kryogene Fluide
Gängige kryogene Fluide: Trockeneis und flüssiger Stickstoff sind die in der Gewürzmahlindustrie am häufigsten verwendeten Kälteträger. Flüssiger Stickstoff ist aufgrund seiner extrem niedrigen Temperatur, die bis zu -196°C betragen kann, besonders effektiv.
Auswirkung auf die Materialeigenschaften: Wenn Materialien mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden, ändern sich ihre Eigenschaften. Sie werden spröder und lassen sich leichter mahlen, ohne dass die Nachteile von Hitze und Oxidation auftreten.
5. Anwendungen und Entwicklung
Gewürzverarbeitende Industrie: Kryogenes Mahlen wird in der Gewürzindustrie häufig eingesetzt, um die in den Gewürzen enthaltenen Aroma- und Geschmacksstoffe zu erhalten. Es hilft dabei, eine kontinuierlich niedrige Temperatur in der Mühle aufrechtzuerhalten, wodurch ein Großteil der Aromastoffe pro Masseneinheit des Gewürzes erhalten bleibt.
Entwicklung von Kühlsystemen: Die Entwicklung von Niedertemperatur-Mahlanlagen umfasst die Konstruktion von Kühlschlangen (Verdampfern) und die Auswahl von Kältemitteln und Kompressoren auf der Grundlage der aus den Abmessungen der Mahlkammer berechneten Kühllast.
6. Vergleich mit konventionellem Mahlen
Energie-Effizienz: Beim konventionellen Mahlen wird nur 1 % der insgesamt eingesetzten Energie für den Mahlprozess verwendet, die restlichen 99 % werden als Wärme abgeführt. Beim kryogenen Schleifen hingegen wird die Kälteenergie der kryogenen Flüssigkeiten genutzt, um den Schleifprozess effizienter zu gestalten.
Problemlösung: Beim kryogenen Schleifen werden die beim konventionellen Schleifen auftretenden Probleme wie Wärmeentwicklung, Zugspannungen, verringerte Werkzeugstandzeit, Verstopfung und Verharzung der Mühlen sowie Oxidation überwunden.
7. Praktische Anwendungen
Feinschleifen von viskoelastischen und plastischen Werkstoffen: Kryogenes Schleifen eignet sich besonders für das Feinschleifen von viskoelastischen und plastischen Werkstoffen, deren Zerkleinerung bei Raumtemperatur oft energie- und kostenintensiv ist. Durch die Abkühlung dieser Materialien mit flüssigem Stickstoff werden sie spröde und können effektiver gemahlen werden.
Innovative Zerkleinerungsanlagen: Unternehmen wie die Messer Gruppe setzen innovative Mahlanlagen mit Paddelschneckenkühlern ein und liefern kryogenen flüssigen Stickstoff oder Kohlendioxid, um die Produktqualität während des Mahlprozesses zu erhalten.
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