[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus
gebrochenen Körnern oder Bohnen und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaobruch
(Nibs) von den Kakaobohnenschalen, mittels elektrostatischer Aufladung des Bruchgutes.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
[0002] Kakaobohnen, die in Abhängigkeit von der Art der Vorbehandlung aus einer Röst-, Sterilisations-
oder Vortrocknungsanlage kommen, werden üblicherweise in einem Reflexionsbrecher gebrochen.
Die dabei entstehenden Fraktionen an Kakaokernbruch, die sogenannten Nibs, sowie die
Schalen müssen anschließend für die weitere Verarbeitung der Nibs voneinander getrennt
werden. Die Trenngenauigkeit muß möglichst groß sein, da von ihr die Qualität der
fertigen Kakaomasse entscheidend beeinflusst wird. Maximal sind nach den geltenden
Bestimmungen 2 % Schalen in den Nibs zulässig Desweiteren wird durch einen möglichst
geringen Schalenanteil in den Nibs die Standzeit der nachgeschalteten Mahlanlagen
erheblich verbessert.
[0003] Bisher erfolgte die Trennung der Nibs von den Schalen durch Sieben in verschiedene
Fraktionen und anschließende Windsichtung der einzelnen Fraktionen. In einer speziellen
Anlage der Anmelderin werden hierzu die Kakaobohnen automatisch von vorgeschalteten
Maschinen auf ein großes Vorsieb aufgegeben und anschließend zur Brech- und Klassierstation
gefördert. Die ha Rotations-Doppelwurfbrecher gebrochenen Kakaobohnen werden auf einer
Klassiereinrichtung in sechs Fraktionen getrennt. Die in einer Wurfparabel seitlich
aus dem Siebkasten austretende Mischung aus Schalen und Nibs gelangt, in Fraktionen
getrennt, in einen separaten Steigsichter. Eine gerichtete Luftströmung, welche auf
die Korngröße jeder Franktion abgestimmt ist; erzielt nach dem Prinzip der Gegenstrom-Sichtung
eine gute Trennung der spezifisch schwereren Nibs von den spezifisch leichten Schalen.
Die Klassiereinrichtung besitzt fünf kaskadenförmig hintereinander angeordnete Siebe,
welche den Kakaobruch von grob nach fein in sechs Fraktionen aufteilen. Das verwendete
Siebprinzip von grob nach fein ergibt durch kurze Wege der Hauptmenge auch kurze Kontaktzeiten
und bietet mikrobiologische und hygienische Vorteile. Die Sichtung der einzelnen Fraktionen
erfolgt in sechs seitlich angeordneten Steigsichtern. Durch die feinstufige Aufteilung
der Sichtung in sechs Fraktionen wird ein höherer Trenneffekt und eine genauere Sortierung
bei hoher Durchsatzleistung erreicht. Die Luftgeschwindigkeit jedes Steigschachtes
ist auf optimale Trennwirkung einstellbar. Die sechs Schalenfraktionen werden dann
nach oben abgesaugt, in sechs Schalenabscheidern von der Luft getrennt und über eine
gemeinsame Schalenschleuse ausgetragen. Die Nibs fallen nach unten auf eine Vibrationsaustragsrinne.
[0004] Die obige Anlage führt zwar zu sehr guten Trennergebnissen, ist jedoch in konstruktiver
und betriebstechnischer Hinsicht relativ aufwendig.
[0005] In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, zur Trennung eines Bruchgutes die Wirkung
elektrostatischer Kräfte zu nutzen.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, das Verfahren der genannten Art sowie
die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung so zu verbessern, daß ein wesentlich
geringerer apparatetechnischer Aufwand zu vergleichbar guten Trennergebnissen führt
und damit zu einer erheblichen Kostenersparnis.
[0007] Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst, wobei der Grundgedanke
der Lösung darin besteht, die Trennung des Bruchgutes auf elektrostatischem Wege in
einer oder mehreren Stufen durchzuführen, und zwar durch Aufladung der Bruchgutteilchen
in einem homogenen elektrischen Feld bei gleichzeitiger Unterwerfung der Bruchgutteilchen
einer Vibrationsbewegung, wodurch der Ladungsübergang von den geladenen Elektroden
auf die Bruchgutteilchen in der Aufladungszone unterstützt wird. Die Stärke der Vibrationsbewegung
läßt sich zur Einstellung der Verweilzeit des Bruchgutes in der Aufladungszone und
damit der Aufladezeit steuern. Nach der elektrischen Aufladung der Teilchen erfolgt
deren Ablenkung durch in einem weiteren Feld wirkende Kräfte, die proportional der
spezifischen Ladung sind. Dabei ist von der bekannten Tatsache auszugehen, daß die
Korngröße der Teilchen auf die Trennung Einfluß hat; da mit zunehmender Teilchengröße
das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ungünstiger und damit die spezifische Ladung
kleiner wird. Auch die elektrische Leitfähigkeit der Teilchen spielt in diesem Zusammenhang
eine Rolle, da sie der physikalische Parameter ist, der die Geschwindigkeit bestimmt,
mit der die Teilchen Ladung aufnehmen. Dazu kommt; daß Schalen und Nibs etwa die gleiche
spezifische Dichte aufweisen, so daß eine unterschiedliche Ablenkung für gleichgroße
Teilchen nur dann zu erwarten ist, wenn während der Aufladung unterschiedlich viel
Ladung auf die Teilchen fließt.
[0008] Die obigen physikalischen Gegebenenheiten vorausgesetzt hat sich eine Verfahrensvariante
besonders bewährt, bei der das Bruchgut im Anschluß an die Aufladungszone im freien
Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten
homogenen elektrischen Feld entladen wird, wobei wenigstens teilweise durch unterschiedlich
starke Ablenkung der Kernbruch von den Schalen getrennt wird und danach mittels eines
mechanischen Separators in zwei getrennten Produktströmen, bestehend im wesentlichen
aus einem Kernbruchstrom und einem Schalenstrom, weggefördert wird. Die Ablenkung
des Bruchgutes in der Freifallstrecke in Richtung auf die geerdete Kathode der beiden
Elektroden erfolgt in Abhängigkeit von der Größe der in der Aufladungszone aufgenommenen
Ladungsmenge.
[0009] Dabei hat sich besonders bewährt, die leichteren und kleineren Bruchgutteilchen in
der Freifallstrecke so stark abzulenken, daß sie durch in der Kathode befindliche
Öffnungen hindurchtreten und dahinter über einen Schacht dem Schalenproduktstrom zugeführt
werden.
[0010] Darüber hinaus hat es sich bewährt, die Feuchte des Bruchgutstroms vor der Aufladungszone
den Erfordernissen der elektrischen Aufladung der Bruchgutteilchen entsprechend einzustellen,
da sich die Leitfähigkeit des Materials mit dem Feuchtigkeitsgehalt sehr stark ändern
kann.
[0011] Darüber hinaus dient zur Optimierung der Aufladung und der danach erfolgenden Trennung
des Bruchgutes in schwere und leichtere Bestandteile in der Aufladungszone im Bereich
der Elektroden eine Vibrations- oder Rütteleinrichtung, die die einzelnen Bruchgutteilchen
zu einer Einkornschicht ausbreitet; da bei mehreren übereinanderliegenden Teilchen
deren Aufladung behindert werden kann, weil dann kein direkter Kontakt zwischen den
obenliegenden Teilchen und der Metallfläche der Einrichtung besteht.
[0012] Weitere vorteilhafte Verfährensvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich
ganz allgemein durch eine Aufladungszone zur elektrischen Aufladung des zu trennenden
Bruchgutes, eine sich daran anschließende Ablenkzone zur elektrischen Entladung des
aufgeladenen Bruchgutes im freien Fall und eine sich daran anschließende Separationszone
zur Trennung der wenigstens teilweise entladenen schwereren von den leichteren Bruchgutteilchen
sowie zum Abtransport des getrennten Bruchgutes.
[0014] In diesem Zusammenhang hat sich besonders bewährt, die Aufladungszone so auszubilden,
daß sie wenigstens einen Aufgabetrichter für das zu trennende Bruchgut und wenigstens
eine sich daran anschließende und mit dem Trichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne
aufweist, die mit unterschiedlich geladenen Elektroden versehen ist, zwischen denen
das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu
werden, während die Ablenkzone wenigstens zwei weitere Elektroden aufweisen sollte,
die die Freifallstrecke begrenzen und die sich an diese anschließende Separationszone
wenigstens einen einstellbaren mechanischen Separator aufweisen sollte, an den sich
ein Fördersystem für die getrennten Produktströme, bestehend aus Kakaokernbrach oder
schwereren Bruchgutteilchen und Kakaobohnenschalen oder leichteren Kernbruchteilchen,
anschließt.
[0015] Die eine der beiden die Ablenkzone begrenzenden Elektroden ist zweckmäßigerweise
eine geerdete Kathode und zur Ableitung von abgelenkten Kakaobohnenschalen mit mehreren
mit Klappen ausgestatteten Durchgangsöffnungen versehen, hinter denen sich ein Schacht
befindet, der mit dem Transportsystem zum Abtransport der Kakaobobnenschalen, also
der leichteren Bruchgutteilchen, in Verbindung steht.
[0016] Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise einer der beiden Elektroden, mit denen die Vibrationsrinne
versehen ist, als geerdete Kathode ausgebildet, die den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilchen
unterstützt, und die Vibrationsrinne ist nach außen vollständig elektrisch isoliert
und liegt mit einer der Elektroden an der gleichen Spannung. Diese Elektroden, die
der Vibrationsrinne zugeordnet sind, welche aus Kunststoff bestehen kann und mit Metall
ausgekleidet ist, sind vorteilhafterweise in die Rinne so eingebettet, daß die eine
Elektrode sich im Rinnenboden und die andere mit Abstand oberhalb des Bodens befindet,
so daß das zu beladende Bruchgutmaterial zwischen den Elektroden hindurchgefördert
werden kann. Die Anode dieser Elektroden liegt dabei an einer positiven oder negativen
Gleichspannung.
[0017] Desweiteren hat sich bewährt, die Vibrationsrinne mit einem verstellbaren Vibratonsantrieb
zu versehen und auch den Aufgabetrichter höhenverstellbar zu machen, wodurch die Förderleistung
weitgehend variabel ist.
[0018] Darüber hinaus hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Innenwandung
der Vibrationsrinne mit Konturen zu versehen, die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden
Teilchen des Bruchgutes dienen, wobei solche Konturen insbesondere höckerartige Gebilde
sein können.
[0019] Desweiteren ist eine Ausbildung der Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei der die
beiden Elektroden, die die Freifallstrecke der Entladungszone begrenzen, Kondensatorplatten
bilden und mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen sind, um Umladungsvorgänge
beim Kontakt der Elektroden mit den Bruchgutteilchen zu verhindern.
[0020] Wie bereits bei den verfahrensmäßigen Ausgestaltungen des Erfindungsvorschlags angedeutet,
könnte die Vorrichtung mit einer Bruchgutbefeuchtungseinrichtung versehenn sein, um
gewünschte Feuchtigkeitsgrade im Bruchgut einzustellen, da der Wirkungsgrad der Ladungsübertragung
u.a. von dem Feuchtigkeitsgehalt abhängt.
[0021] Auch hat es sich insbesondere dann bewährt, wenn die gesamte Vorrichtung unter besonderen
klimatischen Bedingungen arbeiten soll, die Vorrichtung mit einem Gehäuse zu umschließen,
wobei dann in einem solchen Gehäuse auch mehrstufige Trenneinrichtungen hintereinandergeschaltet
angeordnet sein können.
[0022] Darüber hinaus hat sich eine Vorrichtungsvariante besonders bewährt, die eine Aufladungszone
zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes mit wenigstens einem Aufgabetrichter
für das zu trennende Bruchgut und wenigstens eine sich daran anschließende und mit
dem Aufgabetrichter in Förderverbindung stehende Vibrationsrinne vorsieht, welche
mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden
versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um
dabei elektrisch aufgeladen zu werden, und die eine Ablenkzone mit einer Absaugvorrichtung
für die Schalen des aus Kernbruch und Schalen bestehenden Bruchgutes sowie eine Separationszone
zur Abtrennung der Schalen von dem Kernbruch mit wenigstens einem Windsichter aufweist.
[0023] Bei dieser Vorrichtungsvariante, von der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus
den Unteransprüchen zu entnehmen sind, ist die Ablenkzone nicht durch eine Freifallstrecke
gekennzeichnet, sondern durch eine Absaugvorrichtung, an die sich die Separationszone
anschließt.
[0024] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführugsbeispiele
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Trennvorrichtung und
- Fig. 2
- den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform der Trennvorrichtung.
[0025] Zur Durchführung des Verfahrens zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus in einem
Brecher gebrochenen Körnern oder Nüssen oder Mandeln oder Bohnen und ihren Schalen,
insbesondere aber zur Trennung von Kakaokernbruch, den sogenannten Nibs, von den Kakaobohnenschalen,
wird das Bruchgut 5 in fraktionierter Form roh oder getrocknet oder getrocknet und
dampfbehandelt oder geröstet oder geröstet und dampfbehandelt in einen Aufgabetrichter
4 eingegeben, dessen Ausgangsende in eine Vibrations- oder Rüttelrinne 6 mündet, welche
mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden
7, 8 versehen ist; zwischen denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird,
um dabei elektrostatisch aufgeladen zu werden. Aufgabetrichter 4 und Vibrationsrinne
6 bilden zusammen mit den Elektroden 7,8 die Aufladungszone 1 der Trennvorrichtung.
[0026] Die Vibrationsrinne 6 ist mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb ausgestattet,
der so eingestellt werden kann, daß eine gewünschte Bruchgutfördergeschwindigkeit
erreicht wird, wobei durch die Tatsache, daß der Aufgabetrichter 4 höhenverstellbar
ist, die Fördermenge der Vibrationsrinne zusätzlich beeinflusst werden kann. Die Vibrationsrinne
ist nach außen vollständig elektrisch isoliert. Ihre Wandung besteht aus Kunststoffmaterial,
in das die Elektroden 7, 8 eingebettet sind und ist mit Metall ausgekleidet. Die Innenwandung
der Vibrationsrinne ist außerdem mit Konturen in Form von höckerartigen Gebilden versehen,
die der Durchmischung der über sie hinweglaufenden Bruchgutteilchen 5 dienen sowie
der Optimierung der auf die Teilchen mit Hilfe der Elektroden zu übertragenden elektrischen
Ladung. Um diese Übertragung zu optimieren, wird die Ausbildung einer Einkornschicht
auf dem Vibrationsrinnenboden angestrebt. Die bodenseitige Elektrode 7 liegt an einer
Gleichspannung (U+) von etwa 20-40 kV und stellt die Anode dar, während die direkt
darüber befindliche zweite Metallelektrode 8 die geerdete Kathode ist und den Ladungsübergang
auf die Bruchgutteilchen 5 unterstützt.
[0027] Bei ihrer Bewegung zwischen den Elektroden 7 und 8 hindurch werden die Bruchgutteilchen,
nämlich die Nibs und Schalen, unterschiedlich stark aufgeladen. Die Ladung sitzt im
wesentlichen auf der Oberfläche dieser Teilchen, die übertragene Ladungsmenge ist
somit proportional der Größe der Teilchenoberfläche. Die Geschwindigkeit mit der die
Aufladung erfolgt, hängt von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials ab, die
bei den Schalen und Nibs etwa gleich groß ist.
[0028] Somit ist die Aufladungszone 1 entsprechend der Größe der auf die Teilchen zu übertragenden
Ladung auszulegen, da die Größe der elektrischen Aufladung der Teilchen für die nachfolgende
Trennung in der sich an die Aufladungszone 1 anschließenden Ablenkzone 2 entscheidend
ist.
[0029] Die Ablenkzone 2 weist eine Freifallstrecke 11 auf; die von den beiden Elektroden
9, 10 begrenzt wird und in die die zu trennenden Bruchgutteilchen 5 von der Vibrationsrinne
6 abgeworfen werden. Die eine Elektrode 9 liegt an derselben Gleichspannung (U+) wie
die Anode 7 der Vibrationsrinne, während die mit Abstand gegenüberliegende Kathode
10 geerdet ist. Zwischen den beiden Elektroden 9, 10 besteht ein homogenes elektrisches
Feld E, in dem die Ablenkung der aufgeladenen Bruchgutteilchen 5 durch die im Feld
wirkenden Kräfte F proportional zu ihrer spezifischen Ladung ist, also zu dem Verhältnis
von Ladungsmenge zu Masse. Durch die auf die Bruchguttelichen, also Nibs und Schalen,
im freien Fall einwirkenden unterschiedlichen Feldkräfte F werden diese Teilchen,
die auf Grund ihrer unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit auch unterschiedlich
große Ladungsmengen tragen, in unterschiedlichem Maße in Richtung auf die Kathode
10 abgelenkt. Um zu verhindern, daß die Schalen als leichtere Teilchen dabei auf die
Oberfläche der Kathode auftreffen, ist diese mit mehreren mit Klappen 17 versehenen
Durchgangsöffnungen 18 ausgestattet, hinter denen sich ein Schacht 19 mit einer Rutsche
14 befindet, der mit einem Transportsystem 13 zum Abtransport der Schalen 16 in Verbindung
steht.
[0030] Durch die unterschiedliche Ablenkung in der Ablenkzone 2 werden die Nibs 15 von den
Schalen 16 getrennt und gelangen im unteren Bereich der Freifallstrecke 11 in die
Separationszone 3, in der ein einstellbarer, mechanischer Separator 12 angeordnet
ist, an den sich das Fördersystem 13 für die getrennten Produktströme 15, 16, bestehend
aus Kakaokernbruch (Nibs) bzw. schwereren Bruchgutteilchen 15 und Kakaobohnenschalen
bzw. leichteren Bruchgutteilchen 16, anschließt. Der Separator 12, der bei der dargestellten
Ausführungsform die Gestalt eines Strömungstrennkeils aufweist, läßt sich zwischen
den Elektroden 9, 10 hin- und herschieben, um eine möglichst saubere Trennung der
Nibs von den Schalen zu erreichen. Dieser Einsteilvorgang des Separators läßt sich
mit Hilfe hier nicht dargestellter Einrichtungen automatisieren.
[0031] Die beiden Elektroden 7 und 8 der Ablenkzone 2 sind mit einer isolierenden Schicht
überzogen, da anderenfalls bei Kontakt der geladenen Bruchgutteilchen mit den Elektroden
Umladungsvorgänge stattfinden und die Teilchen zwischen den Elektroden hin- und herspringen
würden. Abgesehen von den zu vermeidenden Umladungsvorgängen wird das mechanische
Abprallen der Schalen, wie oben bereits erwähnt, an der Oberfläche der Kathode 10
dadurch vermieden, daß diese mit den klappenartigen Öffnungen 18 ausgestattet ist,
durch die die Schalen gezogen werden und somit nicht mehr zurückprallen können.
[0032] Zur Durchführung der Verfahrensvariante, bei der das Bruchgut im Anschluß an die
Aufladungszone nicht im freien Fall in einem von zwei anderen, die Freifallstrecke
begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen Feld entladen wird, sondern
nach seiner Aufladung dadurch getrennt wird, daß die Kakaobohnenschalen als leichtere
Bruchgutteilchen von dem Kakaokernbruch (Nibs) als schwerere Kernbruchteilchen durch
Absaugen ersterer und Abscheidung der leichteren Teilchen in einem Windsichter getrennt
werden, dient die in Fig. 2 schematisch dargestellt Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung
wird eine Vibrationsrinne 6 mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb in Schwingung
versetzt, um das durch den Aufgabetrichter 4 auf sie fallende Bruchgut in Form von
Kakaokernbruch 15 und Kakaoschalen 16 in die Aufladungszone 1 befördern, die durch
zwei innerhalb der Vibrationsrinne 6 gegenüberliegende Elektroden 7, 8 gekennzeichnet
ist, von denen die Elektrode 7 am Rinnenboden angeordnet ist und die Elektrode 8 sich
im Bereich der Decke der Vibrationsrinne befindet und als perforierte Platte ausgebildet
ist. Beide Elektroden sind auch bei dieser Ausführungsform zur Vermeidung von Umladungsvorgängen
mit einer Isolierschicht ummantelt. Die Elektrode 7, die die Anode darstellt, liegt
an einer Gleichspannung (U+) von etwa 20-40 kV, während die darüber befindliche Elektrode
8 die geerdete Kathode ist. Zwischen diesen beiden Elektroden wird das zu trennende
Bruchgut 5 hindurchgeführt und dabei elektrisch aufgeladen.
[0033] Über der Elektrode 8 befindet sich eine Absaugvorrichtung 25, bestehend aus einer
Haube 24 und einem sich an ihr anschließenden Absaugrohr 26, das mit einem als Zyklon
20 ausgebildeten Windsichter 27 in Verbindung steht, der seinerseits über ein Abluftrohr
21 mit einem Sauggebläse 28 verbunden ist Das Abluftrohr 21 mündet in den Zyklon 20,
auf dessen konischer Innenwandung sich die Kakaobohnenschalen 16 sammeln, um in einen
am unteren Ende des Zyklons angeordneten Aufnahmebehälter 24 zu fallen. Die aus dem
Abluftrohr 21 mit Hilfe des von einem Motor 22 angetriebenen Sauggebläses 28 abgesaugte
Luft gelangt als Abluft 23 ins Freie.
[0034] Dadurch, daß sich die leichteren Bruchgutbestandteile, also die Kakaobohnenschalen
16, bei der elektrischen Aufladung des Bruchgutes zwischen den Elektroden 7 und 8
von den schwereren Kernbruchteilchen (Nibs) abheben, wie in Fig. 2 gezeigt, gelangen
sie an die Elektrode 8, werden dort entladen und treten durch deren Lochplatte hindurch
in die Haube 24 der Absaugeinrichtung 25 und damit aus dem Förderbereich der Vibrationsrinne
6, so daß diese an ihrem Ende 29 nur die Kakaokernbruchteilchen 15 abwirft, die in
ein Fördersystem 13 gelangen, das sie abtransportiert.
[0035] Für den Aufladungs- und Entladungsvorgang der Bruchgutteilchen und damit den Trennvorgang
ist auch die Feuchtigkeit des Bruchgutes eine wesentliche Einflußgröße, da sich die
Leitfähigkeit des Materials mit dem Feuchtigkeitsgehalt stark ändert. Es können daher
hier nicht dargestellte Einrichtungen zur Bruchgutbefeuchtung vorgesehen werden sowie
zur Klimatisierung der gesamten Anlage, die zu diesem Zweck von einem ebenfalls nicht
dargestellten Gehäuse umschlossen werden kann.
[0036] Darüber hinaus ist eine mehrstufige Ausführung der dargestellten Trennvorrichtung
möglich, falls dies der gewünschte Wirkungsgrad der Anlage erfordern sollte.
[0037] Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt, daß die Trennung von Nibs und Schalen mit Hilfe
einer elektrostatischen Trennvorrichtung möglich ist, wobei die auftretenden Kräfte
im elektrischen Feld von ausreichender Größe und die Unterschiede von Nibs und Schalen
ausreichend sind, um diese beiden Bruchgutbestandteile voneinander zu trennen. Die
notwendigen Spannungen liegen im Bereich von 40 kV bis 50 kV. Durch geeignete Fraktionierung
des in den Aufgabetrichter 4 gelangenden Bruchgutes 5 können besonders große Teilchen
vorher abgetrennt werden, wenn die Vorrichtung für sie keine optimale Trennleistung
bietet. Im übrigen lassen sich die Trennergebnisse durch eine Variation des Elektrodenabstandes,
der angelegten Spannung, der Polarität der Spannung sowie der Fördermenge und des
Feuchtigkeitsgrades der Nibs und Schalen optimieren.
1. Verfähren zur Trennung eines Bruchgutes, bestehend aus gebrochenen Körnern oder Bohnen
und ihren Schalen, insbesondere zur Trennung von Kakaokernbruch (Nibs) von den Kakaobohnenschalen,
mittels elektrostatischer Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut in fraktionierter Form in einer Aufladungszone zwischen zwei unterschiedlich
geladenen Elektroden elektrisch aufgeladen und gleichzeitig einer Vibrationsbewegung
unterworfen wird, deren Stärke zur Einstellung der Verweilzeit des Bruchgutes in der
Aufladezone und damit der Aufladezeit für die Bruchgutfraktionen, insbesondere Kakaokernbruch
und Kakaobohnenschalen, gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut im Anschluß an die Aufladungszone im freien Fall in einem von zwei
anderen, die Freifallstrecke begrenzenden Elektroden erzeugten homogenen elektrischen
Feld entladen, wobei wenigstens teilweise durch unterschiedlich starke Ablenkung der
Kernbruch von den Schalen getrennt wird und danach mittels eines mechanischen Separators
in zwei getrennten Produktströmen, bestehend im wesentlichen aus einem Kernbruchstrom
und einem Schalenstrom, weggefördert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut entsprechend der Größe der in der Aufladungszone aufgenommenen Ladungsmenge
in der Freifallstrecke in Richtung auf die geerdete Kathode der beiden Elektroden
abgelenkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der leichteren und kleineren Bruchgutteilchen in der Freifallstrecke
so stark abgelenkt wird, daß er durch in der Kathode befindliche Öffnungen hindurchtritt
und dahinter über einen Schacht dem Schalenproduktstrom zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchgutstrom in der Aufladungszone mengenmäßig gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte des Bruchgutstroms vor der Aufladungszone den Erfordernissen der
elektrischen Aufladung der Bruchgutteilchen entsprechend eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut in der Aufladungszone im Bereich der Elektroden mittels einer Vibrations-
oder Rütteleinrichtung zur Erreichung einer optimalen elektrischen Aufladung der einzelnen
Bruchgutteilchen zu einer Einkornschicht ausgebreitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennergebnisse durch Änderung des Elektrodenabstandes optimiert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennergebnisse durch Änderung der an die Elektroden angelegten Spannung
optimiert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fraktionierte, elektrisch aufgeladene Bruchgut während seiner Vibrationsbewegung
mit Hilfe eines einwirkenden Saugluftstroms separiert wird derart, daß die Schalen
abgesaugt und in einem Zyklonabscheider von der Luft getrennt werden, während der
Kernbruch als separater Produktstrom weggefördert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugung der Schalen durch eine perforierte Platte erfolgt, die die Kathode
der beiden Elektroden bildet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bruchgut in der Aufladungszone im Bereich der Elektroden mittels einer Vibrations-
oder Rütteleinrichtung elektrisch so aufgeladen wird, daß die Schalen über dem Boden
der Vibrations- oder Rütteleinrichtung in einen Schwebezustand versetzt werden, wo
sie mit Hilfe einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden, während der Kernbruch im wesentlichen
auf dem Boden der besagten Einrichtung verbleibt und sich aufgrund der Vibrationsbewegung
bis zum Austrittsende dieser Einrichtung weiterbewegt.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9, gekennzeichnet durch eine Aufladungszone (1) zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes,
eine sich daran anschließende Ablenkzone (2) zur elektrischen Entladung des aufgeladenen
Bruchgutes im freien Fall und eine sich daran anschließende Separationszone (3) zur
Trennung der wenigstens teilweise entladenen schwereren von den leichteren Bruchgutteilchen
sowie zum Abtransport des getrennten Bruchgutes.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladungszone (1) wenigstens einen Aufgabetrichter (4) für das zu trennende
Bruchgut (5) und wenigstens eine sich daran anschließende und mit dem Trichter in
Förderverbindung stehende Vibrationsrinne (6) aufweist, die mit unterschiedlich geladenen,
ein homogenes elektrisches Feld erzeugenden Elektroden (7, 8) versehen ist, zwischen
denen das zu trennende Bruchgut hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen
zu werden, daß die Ablenkzone (2) wenigstens zwei weitere Eletroden (9, 10) aufweist,
die die Freifallstrecke (11) begrenzen und daß die Separationszone (3) wenigstens
einen einstellbaren mechanischen Separator (12) aufweist, an den sich ein Fördersystem
(13) für die getrennten Produktströme (15, 16), bestehend aus Kakaokernbruch (Nibs)
oder schwereren Kornbruchteilchen (15) und Kakaobohnenschalen (16) oder leichteren
Kernbruchteilchen, anschließt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden die Ablenkzone (2) begrenzenden Elektroden (9, 10) eine geerdete
Kathode ist und zur Ableitung von abgelenkten Kakaobohnenschalen (16) mehrere mit
Klappen (17) versehene Durchgangsöffnungen (18) aufweist, hinter denen sich ein Schacht
(19) befindet, der mit dem Transportsystem (13) zum Abtransport der Kakaobohnenschalen
(16) in Verbindung steht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (7, 8), mit denen die Vibrationsrinne (6) versehen
ist, als geerdete Kathode ausgebildet ist, die den Ladungsübergang auf die Bruchgutteilehen
unterstützt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsrinne (6) mit einem verstellbaren Vibrationsantrieb versehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabetrichter (4) höhenverstellbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsrinne (6) nach außen vollständig elektrisch isoliert ist und mit
einer der Elektroden (7,8) an der gleichen Spannung liegt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8), die der Vibrationsrinne (6) zugeordnet sind, in die aus
Kunststoff bestehende und mit Metall ausgekleidete Rinne eingebettet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Vibrationsrinne (6) mit Konturen versehen ist, die der Durchmischung
der über sie hinweglaufenden Teilchen (5) des Bruchguts dienen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen höckerartige Gebilde sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anoden (7, 9) der beiden Elektrodensätze (7, 8 und 9, 10) entweder
an einer positiven oder einer negativen Gleichspannung liegen.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (9, 10), die die Freifällstrecke der Ablenkzone (2) begrenzen,
Kondensatorplatten bilden und mit einer elektrisch isolierenden Materialschicht überzogen
sind, um Umladungsvorgänge beim Kontakt mit den Bruchgutteilchen zu verhindern.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Bruchgutbefeuchtungseinrichtung versehen ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüäche 13 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Gehäuse umschlossen ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Vorrichtungen zur Bildung einer mehrstufigen Trenneinrichtung
hintereinandergeschaltet sind oder zur Trennung verschiedener Teilchenfraktionen parallelgeschaltet
sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse klimatisiert ist.
29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Aufladungszone (1) zur elektrischen Aufladung des zu trennenden Bruchgutes (5)
mit wenigstens einem Aufgabetrichter (4) für das zu trennende Bruchgut und wenigstens
eine sich daran anschließende und mit dem Aufgabetrichter in Förderverbindung stehende
Vibrationsrinne (6), die mit unterschiedlich geladenen, ein homogenes elektrisches
Feld erzeugenden Elektroden (7, 8) versehen ist, zwischen denen das zu trennende Bruchgut
hindurchgefördert wird, um dabei elektrisch aufgeladen zu werden, ferner durch eine
Ablenkzone (2) mit einer Absaugvorrichtung (25, 28) für die Schalen (16) des aus Kernbruch
(15) und Schalen (15) bestehenden Bruchgutes (5) und durch eine Separationszone (3)
zur Abtrennung der Schalen (16) von dem Kernbruch (15) mit wenigstens einem Windsichter
(27).
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (25, 28) wenigstens eine Haube (24) aufweist, die über
einer als perforierte Platte ausgebildeten Kathode (8) im Bereich der Decke der Vibrationsrinne
(6) angeordnet ist und durch ein Absaugrohr (26) mit einem als Zyklon (20) ausgebildeten
Windsichter (27) in Verbindung steht, der seinerseits über ein Abluftrohr (21) mit
einem Sauggebläse (28) verbunden ist und an seinem unteren Ende einen Aufnahmebehälter
(24) für die abgeschiedenen Schalen (16) besitzt.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Austragsende (29) der Vibrationsrinne (6) ein Fördersystem (13) für
den Abtransport des Kernbruchs (Nibs) angeordnet ist.