Mehl

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VERWENDUNG 
Verwendung zum Backen und Kochen. 

MESSEINRICHTUNG 
Messgerät: Pulverfluss-Tester (PFT) 
Pulverringschale: 230 cc, 15,3 cm Durchmesser (Standard-Volumen) 
Deckeltyp: Scherzellendeckel, 33 cc, 15,3 cm Durchmesser 
Wandreibungsdeckel, Oberflächenbeschaffenheit 2B, 15,3 cm Durchmesser 
Art der Prüfung: Fließfunktionstest, Wandreibungstest 
Temperatur: Raumtemperatur (ca. 21 bis 22 °C) 
Luftfeuchte: 24%

METHODE 
Brookfield Pulverfluss-Tester mit Powder Flow Pro Software zur automatisierten Gerätesteuerung und Datenerfassung. Das Mehl wurde in die Pulverringschale geschöpft und das Pulver dann mit dem Schaber gleichmäßig über die Schale verteilt. Nach Aufzeichnung des Probengewichts und Eingabe der Daten in die Software wurden ein standardmäßiger Fließfunktionstest und anschließend ein Wandreibungstest durchgeführt. Der Zeitaufwand für die einzelnen Tests betrug 25 bzw. 13 Minuten. 

KENNGRÖSSEN 
Fließfähigkeit: Sehr kohäsiv bis kohäsiv 
Wandreibung: 12° (0,5 kPa) bis 9,5° (4,75 kPa) 
Schüttdichte: 530 kg/m3 (Fülldichte) bis 880 kg/m3 

AUSWERTUNG 
Trichterform: Konisch 
Kritische Brückenbildungsdimension: Flacher Trichter: 71,7 mm 
Konischer Trichter: 143,3 mm 
Kernflussdurchmesser Abhängig vom Durchmesser des Silos 

ERGEBNISSE
Abbildung 1 zeigt die Fließfähigkeit des Mehls bei verschiedenen Werten der Verfestigungsspannung. Diese Ergebnisse zeigen, dass das Mehl im Allgemeinen kohäsiv ist, mit Ausnahme sehr geringer Verfestigungsspannung, bei der es beginnt, in den sehr kohäsiven Bereich zu fallen (unter 2 kPa). 

Hinweis: Die Fließfunktionsdaten werden durch die rote Linie dargestellt. Zum Auswerten der Fließkurve werden die Daten von rechts nach links gelesen. Der Datenpunkt ganz rechts zeigt den Pulverfluss an, wenn der Trichter voll ist; der Datenpunkt ganz links zeigt den Pulverfluss an, wenn der Trichter fast leer ist. Die violetten Kurven entsprechen Standardfließkennwerten, die eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Arten von Fließverhalten über mehrere Verfestigungsstufen, die von „frei fließend“ (unteres Segment) bis zu „nicht fließend“ (oberstes Segment) reichen, erlauben. 

Powder App Flour Figure 1
Abbildung 1: Fließkurve des Mehls
Druckfestigkeit in Abhängigkeit von der Verfestigungsspannung

 
Abbildung 2 zeigt den Wandreibungswinkel bei verschiedenen Werten der Normalspannung. Durch den Wandreibungswinkel wird die Reibung zwischen dem gleitenden Pulver und der Wandoberfläche des Trichters oder Fallrohrs bei einsetzendem Durchfluss erfasst. Mit diesem Test, bei dem ein Deckel aus Edelstahl 304 verwendet wurde, konnte veranschaulicht werden, welche Reibung entstehen würde, wenn sich das Mehl in einem Trichter aus Edelstahl befände. Ein Wandreibungswinkel von >30° lässt darauf schließen, dass das Schüttgut nur schwer an der Trichterwand abfließen wird. Bei niedriger Normalspannung von ca. 0,5 kPa liegt der effektive Wandreibungswinkel bei ca. 12º und sinkt dann bei höherem Druck (4,75 kPa) auf etwa 9,5º. 

Hinweis: Wandreibungs- und Fließfunktionstest werden unabhängig voneinander durchgeführt. Der Fließfunktionstest misst das Abfließen des Pulvers durch die Auslauföffnung, während der Wandreibungstest das Fließen von Pulver misst, das gegen ein bestimmtes Konstruktionsmaterial anströmt.

Powder App Flour Figure 2 

Abbildung 2: Wandreibung des Mehls 
Effektiver Wandreibungswinkel in Abhängigkeit von der Normalspannung


Abbildung 3 zeigt die Schüttdichte des Materials bei verschiedenen Werten der Verfestigungsspannung. Diese Grafik veranschaulicht, dass das Mehl eine Fülldichte von ca. 530 kg/m³ hat, die bei einer Verfestigungsspannung von ca. 4,5 kPA auf etwa 880 kg/m³ steigt. Gewöhnlich schwankt die Schüttdichte bei einem frei fließenden Pulver nur sehr geringfügig (unter 30 %), während diese bei einem kohäsiven oder schlecht fließenden Pulver im Allgemeinen stark zunimmt (über 30 %). Bei dieser Probe ist die Schwankung der Schüttgutdichte um 66 % ein Indiz für einen kohäsiveren, schwerer fließenderen Stoff. 

Powder App Brownie Mix Figure 3
Abbildung 3: Grafik der Schüttdichte von Mehl 
Dichte in Abhängigkeit von der Verfestigungsspannung


FAZIT 
Das Mehl ist bei niedriger Verfestigungsspannung sehr kohäsiv und bei hohen Verfestigungsspannungen kohäsiv. Daher können beim Fließen des Mehls an der Oberfläche der Trichterwand möglicherweise Probleme auftreten. Mögliche Probleme sind Brückenbildung (wenn das Pulver über der Auslauföffnung ein stabiles Gewölbe ausbildet) und Schachtbildung. Das Maß des kritischen Kernflusses ist abhängig vom Durchmesser des Silos. Powder Flow Pro kann bei Vorgabe des Silodurchmessers den Kernflussdurchmesser automatisch berechnen. Die kritische Brückenbildungsdimension wurde mit 104,8 mm ermittelt. Sie lässt eine vorsichtige Schätzung zu, inwieweit sich die Brückenbildung durch eine Auslauföffnung von der Mindestgröße dieses Wertes vermeiden lässt. In diesem Fall zeigt die große Brückenbildungsdimension, dass die Fließfähigkeit dieses Schüttguts erschwert wird. 






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