Verfahrenstechnik: Die Grundoperationen Mischen, Trennen & Zerkleinern

1. Trennverfahren: Aus eins mach' viele

Trennverfahren haben das Ziel, ein Stoffgemisch in seine Bestandteile zu zerlegen. Sie sind ein zentraler Teil der Aufbereitung von Rohstoffen.

• Mechanische Trennverfahren: Diese nutzen physikalische Eigenschaften wie Größe, Dichte oder Form. Das Zentrifugieren ist ein solches mechanisches Verfahren, das die Fliehkraft (Massenträgheit) nutzt, um Stoffe unterschiedlicher Dichte zu trennen. Ein Fliehkraftabscheider (Zyklon) nutzt dieses Prinzip, um Feststoffpartikel aus Gasströmen abzuscheiden.
• Klassieren: Dies ist der Fachbegriff für die mechanische Aufteilung eines Feststoffgemischs in Fraktionen mit definierten Korngrößen. Typische Maschinen dafür sind Rüttelsiebe oder Plansichter, die in Mühlen eingesetzt werden. So wird beispielsweise ein Schüttgut wie Erbsen nach Größe sortiert.
• Sortieren: Während beim Klassieren nach Größe getrennt wird, trennt man beim Sortieren nach der Art der Stoffe. Das Entfernen von metallischen Fremdkörpern aus Erbsen mit einem Magneten ist ein Sortierprozess.
• Filtrieren: Dient der Abscheidung von feinen Feststoffpartikeln aus einem Gasstrom oder einer Flüssigkeit. Dies geschieht durch ein feinporiges Filtermedium.
• Sichten: Ein Zick-Zack-Sichter trennt leichte von schweren Partikeln durch das Zusammenspiel von Schwerkraft und einem entgegenwirkenden Luftstrom.
• Sedimentieren: Ist die Trennung durch das Absetzen eines Stoffes allein durch die Einwirkung der Schwerkraft.
• Extrahieren: Hier wird ein Stoff gezielt mit einem Lösungsmittel aus einem Gemisch herausgelöst.

Thermische Trennverfahren nutzen Wärmeenergie. Das Trennen durch Trocknen ist ein solches Verfahren.

2. Mischen & Rühren: Alles zu einer homogenen Masse

Mischprozesse dienen dazu, verschiedene Komponenten zu vereinigen.

• Kneten: Der zentrale Vorgang bei der Herstellung von Brotteig ist das intensive Mischen und Bearbeiten der Zutaten. Hierbei werden die Zutaten nicht nur vermengt, sondern auch die Kleberstruktur des Mehls entwickelt.
• Homogenisieren: Dient dem feinen Verteilen von Stoffen, um die Konsistenz zu verbessern und ein Entmischen zu verhindern. Ein typisches Beispiel ist die Reduzierung der Größe von Fettkügelchen in Milch.
• Rühren: Rührwerke in Behältern sorgen für eine gleichmäßige Verteilung. Ein Ankerrührer ist ein wandgängiger Rührer für langsam laufende Prozesse.
• Dispergieren & Suspendieren: Um Kräuter in einem Salatdressing fein zu verteilen (dispergieren), ist Vermischen durch Rühren der passende Prozess. Das Aufwirbeln feiner Feststoffpartikel in einer Flüssigkeit nennt man eine Suspension.

3. Zerkleinern: Von grob zu fein

Der primäre Effekt des Zerkleinerns ist die Vergrößerung der spezifischen Gesamtoberfläche eines Feststoffes.

• Grobzerkleinerung: Hierfür werden Brecher wie der Walzenbrecher eingesetzt, der durch eine Kombination aus Druck und Reibung arbeitet.
• Feinzerkleinerung: Erfolgt in Mühlen. Eine Stiftmühle arbeitet nach dem Prinzip der Prallbeanspruchung.
• Spezialfälle: Die Zerkleinerung von Fleisch im Kutter erfolgt durch Scher- und Schneidwirkung.