DE2336639B2

DE2336639B2 - Verfahren zur halbkontinuierlichen Desodorierung von ölen und Fetten

Info

Publication number: DE2336639B2
Application number: DE2336639A
Authority: DE
Inventors: Albert 6056 Heusenstamm Hartmann; Bernhard 6450 Hanau Romeiser; Herbert 6360 Friedberg Schilken
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-07-18
Filing date: 1973-07-18
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS5761076B2; JPS5043105A; GB1467819A; BE817803A; FR2237958A1; IT1017050B; NL179144B; NL7408657A; DE2336639C3; NL179144C; SE7409357L; DE2336639A1; FR2237958B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verf?'iren zur halbkontinuierlichen Desodorierung von Ölen und Fetten, wobei das zu desodorierende öl oder Fett chargenweise mit vorbestimmter Verweilzeit in mehreren Stufen einen geschlossenen Apparat diskontinuierlich durchläuft und in den einzelnen Stufen nacheinander aufgeheizt, auf Temperatur gehalten, mit Wasserdampf behandelt und abgekühlt wird, wobei das zu desodorierende öl oder Fett in direkten Wärmeaustausch ohne Zwischenschaltung eines Wärmeträgers gebracht wird.

Bei der Herstellung von Speiseölen und Speisefetten wird nach der Raffination das neutralisierte und gebleichte Öl einer Desodorierstufe zugeführt, in der die unerwünschten Geschmacks- und Geruchsstoffe entfernt werden. Es handelt sich dabei vorwiegend um Alkohole, Ketone, Aldehyde und niedermolekulare Fettsäuren und neuerdings auch Spuren von chlorhaltigen Pestiziden.

Diese Stoffe werden im Prinzip durch eine Trägerdampfdestillation mit Wasserdampf bei höheren Temperaturen und vermindertem Druck in einem geschlossenen Apparat behandelt. Über die dabei ablaufenden Vorgänge gibt die »Chemikerzeitung« 88, Seite 412 ff (1964) Auskunft.

Das Verfahren kann diskontinuierlich, halbkontinuierlich und kontinuierlich durchgeführt werden (Fette, Seifen, Anstrichmittel 72, Seite 166 ff, 1970),

Die allgemeinen Bestrebungen gehen von dem diskontinuierlichen alten Verfahren zu einem kontinuierlichen Betrieb. Das kontinuierliche Verfahren hat zwar den Vorteil, daß infolge des kontinuierlichen Zu- und Abflusses ein Wärmeaustausch zwischen ein- und austretendem Produkt möglich ist. jedoch den Nachteil, daß die Vcrweilzeit des zu desodorierenden Produktes infolge der möglichen Rückvermischung im Desodorierungsapparat nicht genau definiert ist, d. h. ein Teil des Öles durchläuft ihn langsamer und ein anderer schneller. Eine konstante definierte Verweilzeit ist in den einzelnen Stufen des kontinuierlichen Verfahrens nicht zu erreichen. Weiterhin ist ein schneller Wechsel der Chargen nicht möglich. Der schnelle Wechsel von Chargen unterschiedlicher öl- oder Fettsorten ist ein besonderer Vorteil des diskontinuierlichen Verfahrens.

Das kontinuierliche Verfahren beschränkt sich daher auf solche raffinierten Produkte, die sich leicht desodorieren lassen. Bei schwierig zu raffinierenden ölen und Fetten sowie bei häufigem Produktwechsel benutzt man meist eine Modifikation des diskontinuierliehen Verfahrens, das halbkontinuierliche Verfahren. Im halbkontinuierlichen Verfahren durchläuft die Charge einen mehrstufigen geschlossenen Apparat, der separate übereinander angeordnete abgeschlossene Stufen aufweist. Durch eine Prozeßsteuerung werden Temperaturen, Dampfzugabe und Verweilzeit sowie der Ablauf des Desodorierungsprozesses optimal gesteuert.

Umfang, Verweiizeit und Wechsel des Produktes sind nach dieser Arbeitsweise in weiten Grenzen variabel.

Man hat versucht, den Prozeß des halbkontinuierlichen Verfahrens zu verbessern, indem man das Produkt in der ersten Stufe der Anlage kontinuierlich zulaufen läßt und aus der letzten Stufe das Produkt kontinuierlich ablaufen läßt und die dazwischenliegenden Stufen diskontinuierlich wechselt. Dadurch wird ein direkter Wärmeaustausch zwischen ablaufendem heißen Produkt und zulaufendem kalten Produkt in einem separaten Wärmeaustauscher möglich (DE-OS 20 51 999).
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei einem stetigen Zulaufen und Ablaufen die Behandlungszeit des Öles in der ersten und der letzten Stufe nicht einheitlich ist. Auch hier werden Teile des Öles länger und weniger lang behandelt. Eine Voraussetzung bei Anwendung dieses Verfahrens ist, daß über längere Zeiträume ein und dasselbe Produkt bearbeitet v/ird, also kein häufiger Produktwechsel stattfindet.

Es ist auch bekannt, die erste Stufe über einen geschlossenen Kreislauf eines Wärmeträgers aufzuheizen, wobei der sich abkühlende Wärmeträger in einer

■»5 der nachfolgenden Stufen durch das erwärmte Produkt wieder aufgeheizt wird (DE-OS 20 39 531). Bei der Verwendung eines Wärmeträgers, beispielsweise Thermoöl, Wasser oder Glycerin, sind meistens zwei Stufen mit Heiz- bzw Kühlsystem ausgerüstet. In dem miteinander verbundenen Kühl- und Heizsystem zirkuliert der Wärmeträger. Bei solchen Einrichtungen liegen die Investitionskosten relativ hoch. Ferner wird der Wärmeaustausch durch den doppelten Wärmeübergang: abzukühlendes Produkt — Wärmeträger, aufzu· heizendes Produkt — Wärmeträger vermindert.

Es ist ferner bekannt, das zu desodorierende Öl (Rohprodukt) mit dem heißen desodorierten Öl (Fertigprodukt) in direkten Wärmeaustausch zu bringen. Aufheizen und Abkühlen des Produktes erfolgt hier in einem Plattenwärmeaustauscher, ohne Direktdampf-ZUgabe und ohne Vakuum, d.h. unter Pumpendruck (H. P. Kaufmann: »Neuzeitliche Technologie der Fette und Fettprodukte«, Bd. 5 (1968) S. 789.

In der DE-AS 21 61 060 wird ein Wärmeaustauscher beschrieben, in welchem sich auf der einen Seite das aufzuheizende, bzw. abzukühlende Produkt und auf der anderen Seite Heizdampf bzw. Kühlwasser befinden. Es handelt sich hier um eine Aufheiz- bzw. Kühlvorrichtung

deren dem Produkt gegenüberliegende Seite mit Dampf oder Kühlwasser beaufschlagt wird. Ein Wärmeaustausch zwischen undssodoriertem und desodoriertem Produkt (also gleiche Medien) findet nicht statt. Ferner ist nicht vorgesehen, beide Seiten des Wärmeaustauschers unter Vakuum zu halten und eine Direktdampfzuführung auf beiden Seiten vorzunehmen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und in einem halbkoatinuierlichen Verfahren durch diskontinuierliche Behandlung der Chargen unter Einhaltung genau definierter Verweilzeiten einen Wärmeaustausch ohne Wärmeträger direkt zwischen dem aufzuheizenden und abgekühlten Produkt unter vermindertem Druck in einer geschlossenen Apparatur zii finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man in der ersten Stufe das zu desodorierende öl oder Fett mit dem heißen, desodorierten öl oder Fett im Vakuum und unter Direktdampfzugabe aufheizt und das in der gleichen Stufe abgekühlte desodorierte Öl oder Fett zur Schlußkühlung direkt der letzten Stufe zuführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der F.rfindung erfolgt der Wärmeaustausch zwischen zugelaufenem Produkt und abgepumptem Produkt durch getrenntes Umwälzen der beiden Chargen längs Trennwänden der ersten Stufe.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Umwälzung längs der Trennwände in der ersten Stufe mittels Treibdampf oder einem Inertgas in einem durch Leitbleche gebildeten spaltförmigen Raum zwischen Leitblech und Trennwand.

Das erfindungsgemäCle Verfahren hat z. B. bei Verwendung von Treibdampf den Vorteil. d;iß während des Wärmeaustausches in einem Vorvakuum neben einer Entgasung und Trocknung des Materials gleichzeitig eine Vordesodorierung für das zugelaufene Produkt und eine weitere Desodorierung für das abgepumpte Produkt erreicht wird.

Der besondere Vorteil dieses Verfahrens ist aber der einfache und schnelle Wärmeaustausch bei definierter Verweilzeit, denn gerade die Verweilzeit hat einen großen Einfluß auf die Qualität und Stabilität des Öles oder Fettes.

Anhand der Figuren wird das Verfahren näher und beispielsweise beschrieben. Es zeigt F i g. I ein Fließschema einer Desodorierungsanlage.

Fig.2a einen vergrößerten Längsschnitt durch die Stufe I,

Fi g. 2b und 2c verschiedene Ausführungen der Stufe I im Querschnitt.

Das raffinierte Produkt mit Raumtemperatur oder etwas darüber wird in der Leitung 1 über eine Pumpe einem Behälter 2 zugeleitet. Von dort läuft die gewogene Charge über ein Ventil 3 durch die Leitung 3a der Wärmeaustausch-Stufe I der Desodorierapparatur solange zu, bis die geschlossene Einlaßkammer la der Stufe I gefüllt ist. Der Zulauf kann aber auch direkt erfolgen und durch einen Niveaukontakt oder Ähnliches in der Stufe 1 gesteuert werden. Nach dem nachfolgend beschriebenen Wärmeaustausch mit einer heißen Charge aus beispielsweise Stufe IV des Apparates gelangt das erhitzte Produkt über das Ventil 4 in die nächste Stufe II und nach Behandlung in der Stufe Il über das Ventil 5 in die darunter sich anschließende nächste Stufe usw.

Bevor das Produkt in die unterste Stufe V gelangt, wird es mit einer stoDUuchsloscn Pumoe 8 wieder in die Stufe I, und zwar in deren separate Kühlkammer \b, über die Leitung 9 zurückgepumpt. Hier gelangt das nun heiße vorbehandelte Produkt aus der Stufe IV mit neu zugelaufenem Produkt der Kammer la in einer vorbestimmten Verweilzeit zum Wärmeaustausch.

Der Wärmeaustausch wird dadurch intensiviert, daß Treibdampf von 14 bar aus den Leitungen 10a über Düsenrohre 10 ausströmt Der Dampf strömt aufwärts längs der Trennwand oder Trennwände 11 mit den

ίο Drall- und Umlenkblechen 12 im Innern eines Spaltes Ha zwischen Trennwand und Leitblechen 13 und wälzt das öl um. Diese Umwälzung erfolgt in beiden Kammern Ia und Ib. Nach einer vorbestimmten Verweilzeit, und nachdem das zugelaufene öl oder Fett aufgeheizt ist, läuft das abgekühlte Produkt der Kammer 16 über das Ventil 7a und die Leitung 14 direkt in die letzte Stufe. Die letzte Stufe, Stufe V, ist eine Kühlstufe, in der das öl durch /Cühlwasserumlauf im indirekten Wärmeaustausch auf ca. 100⁰C abgekühlt wird. In den einzelnen Stufen II bis V wird das Öl durch Zugabe von Direktdampf aus άν Leitung 15 desodoriert. Gleichzeitig wird zur Erwärmurg des öies auf die Endtemperatur von 200 bis 270°C, je nach Öl- oder Fettsorte, Heißdampf über Leitung 16 in die Stufen II bis IV zugegeben.

In den Stufen II bis V wird das Öl mit Dampfbrausen und ölumwälzen, die nach dem Prinzip der Mammut-Pumpe arbeiten, behandelt. Die Heiz- und Kühlsysteme sind in die Umwälzer eingebaut. Im Oberteil jeder Stufe sind Auffänger für die Abscheidung des Spritzöles aus dem Brüdendampf vorgesehen; diese verhindern, daß Kondensationsprodukte aus dem Oberteil der einzelnen Stufen in das desodorierte öl oder Fett zurückfließen können. Das Spritzöl wird über die Leitung 17 abgeführt.

Die Kammer Ia ist im Gegensatz zu Kammer \b und den übrigen Stufen nicht an das Hochvakuum angeschlossen, sondern an ein etwas niedrigers Vakuum. Dies hat den Vorteil, daß die hier eventutll auf iretenden Vakuumschwankungen, z. B. bei Eintritt von feuchtem Produkt, nicht auf die übrigen Stufen übertragen werden und somit das Vakuum in den übrigen Stufen nicht gestört wird.

Für die Vorkühlung des Öles oder Fettes in der letzten Stufe V ist ein geschlossener Kühlkreislauf 18 vorgesehen. Hierbei wird z. B. Kondensat im Kreislauf durch das Kühlsystem der letzten Stufe geführt und in einem außen liegenden Plattenkühler 18a mittels Kühlwasser 19 zurückgekühlt. Hierdurch werden Ablagerungen durch Ausfall von Härtebildnern in dem Kühlkreislauf der letzten Stufe vermieden.

Um den Wärmeaustausch noch zu verbessern, unterteilt man zweckmäßigerweise die Stufe I in nv trere Sektoren, die als Kreissektoren oder ringförmig ausgebildet sein können, wie es die F i g. 2b und 2c zeigen. Die Ein; ittskammern Ia, die in oxiden Figuren schraffiert sind, können gemeinsam gefüllt und entleert werden, was auch für die Kühlkammern 16 gilt. Die Trennwände 11 der einzelnen Sektoren können dabei gerade Bleche uder zur Verbesserung des Wärmeüberganges Wellbleche sein. Die parallel dazu angebrachten Leitbleche 13 haben einen solchen Abstand, daß in Verbindung mit dem Treibdampf eine optimale Umwälzung in dem gesamten Sektor stattfindet. Als Düsenrohre 10 (in Fig. 2a und 2b nicht dargestellt) werden Rohre mit Löchern auf der Oberseite verwendet. Es sind aber auch andere Düsenkonstruktionen denkbar, um den umwälzenden Treibdampf in die

Spalte Ha zu drücken.

Die Stufe I kann auch abweichend von der Darstellung der F i g. I mehr oder weniger getrennt von der übrigen Apparatur angeordnet sein.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird in einfacher und wirtschaftlicher Weise ein Wärmeaustausch bei definierter Verweilzeit in der ersten Stufe durchgeführt, wobei durch die Umwälzung des Öles für das zugelaufene öl eine Trocknung, Aufheizung und Vordesodorierung stattfindet, während in der ersten Stufe für das zugepumpte Produkt aus der vierten Stufe eine zusätzliche Desodorierung erfolgt. Der Wärmeaustausch in den Stufen ist sehr intensiv und es werden k-Zahlenbis 1000 kcal/m² ■ h · Grad erreicht.

Beispiel 1

Aus dem Meßbehälter 2 wird eine Charge vorbehandeltes Erdnußöl mit einer Temperatur von 50⁰C in die iinke Kammer der Stufe i eingesaugt. Diese Kammer steht unter einem Restdruck von ca. 40 mbar. Zur gleichen Zeit wird aus der Stufe IV des Desodorierapparates eine bereits in Stufe II. IM utia IV desodorierte Sojaölcharge in die rechte Kammer der Stufe I mit einer Temperatur von 240^rC gepumpt. Die rechte Kammer der Stufe I steht wie die übrigen Stufen des Üesodonerapparates unter einem Restdruck von ca. 5.J mbar. Innerhalb der Stufe I werden die zwei verschiedenen Ölchargen entlang den Trennwänden durch Einblasen von Direktdampf mit einem Druck von 4 bar mit großer Geschwindigkeit umgewälzt, wobei das Erdnußöl in der linken Kammer auf !40C aufgewärmt und das Sojaöl in der rechten Kammer von 240" C auf 150"C abgekühlt werden.

Die Verweilzeit in den beiden Kammern der Stufe I entspricht der für alle Stufen des Desodorierapparates vorgegebenen Intervallzeit von zum Beispiel 0,6 bis 0.8 Stunden. Nach Ablauf dieser Intervallzeit öffnen die beiden Ventile an den beiden Kammern der Stufe I (was durch automatische Einstellung oder aber von Hand geschehen kann) und das Erdnußöl fließt mit einer Temperatur von I40X aus der linken Kammer in die Stufe II. in der es dann mit Dampf indirekt von 140^cC auf die gewünschte Desodoriertemperatur von zum Beispiel 240'C aufgeheizt wird. Aus der rechten Kammer der Stufe I fließt das Sojaöl mit einer Temperatur von 150"C in die Stufe V, in der es mittels ί Kühlwasser von I5O"C auf ca. IOO"C weitergekühlt wird.

Beispiel 2

In einer Desodorieranlage nach F i g. I mit einer i" Kapazität von 200 t öl pro Tag wurde die Wärmeaustausch-Stufe 1 weggelassen und durch eine normale Desodorierstufe wie Il bis IV ersetzt. In diese Anlage wurden 30 Chargen von je 7 Tonnen Öl von einer Temperatur von 50 C in einer Taktzeit von 0.8 Stunden '■"> gegeben. Das öl wurde mittels Dampf von 41 bar in den Stufen I bis IV von 50 C auf 240"C erhitzt und bei dieser Temperatur desodoriert. Nach der Desodorierung wurde das Öl in der Stufe V mit Kühlwasser auf etwa 100 C abgekühlt. Der bampivcrbrauch fur das Auiheizen und die Desodorierung betrug 280 kg pro Tonne Öl.

B e i s ρ i e ' 3

Zum Vergleich mit Beispiel 2 wurde die gleiche Desodorieranlage wie in Beispiel 2 verwendet, jedoch

-'' bestand die erste Stufe aus dem Wärmeaustauscher, wie er als Stufe I in F i g. I und 2a gezeigt ist.

Das zu desodorierende öl von 50°C wurde in Stufe I durcn Wärmeaustausch mit dem heißen, bereits desodorierten Öl aus Stufe IV auf etwa 140'C erwärmt.

ic wobei sich letzteres auf eiwa 150"C abkühlte. Die Umwälzung in der Wärmeaustausch-Stufe I erfolgte mit Treibdampf von 4 bar Druck. Das in Stufe I auf 140" C erwärmte öl wurde dann in den Stufen Il bis IV mit Dampf von 41 bar auf 240°C erhitzt und bei dieser

ii Temperatur desodoriert. Das in der Wärmeaustausch Stufe I von 240^cC auf etwa 150⁰C abgekühlte, desodorierte Öl wurde der Kühlstufe V zugeführt und dort mit Kühlwasser auf etwa 100⁰C gekühlt.

Gegenüber dem Beispiel 2 ergab sich eine Dampfer-

■»<"' sparnis von 115 kg pro Tonne öl, was die Wirksamkeit der neuen Verfahrensweise eindrucksvoll belegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J, Verfahren zur halbkontinuierlichen Desodorierung von ölen und Fetten, wobei das zu desodorierende öl oder Fett chargenweise mit vorbestimmter Verweilzeit in mehreren Stufen einen geschlossenen Apparat diskontinuierlich durchläuft und in den einzelnen Stufen nacheinander aufgeheizt, auf Temperatur gehalten, mit Wasserdampf behandelt und abgekühlt wird, wobei das zu desodorierende öl oder Fett in direkten Wärmeaustausch ohne Zwischenschaltung eines Wärmeträgers gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe das zu desodorierende öl oder Fett mit dem heißen, desodorierten Öl oder Fett im Vakuum und unter Direktdampfzugabe aufheizt und das in der gleichen Stufe abgekühlt desodorierte Öl oder Fett zur Schlußkühlung direkt der letzten Stufe zuführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der Wärmeaustausch zwischen zugelaufenem Produkt und abgepumptem Produkt durch getrenntes Umwälzen der beiden Chargen längs Trennwänden der ersten Stufe erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzung längs der Trennwände in der ersten Stufe mittels Treibdampf in einem durch Leitbleche gebildeten spaltförmigen Raum zwischen Leitblech und Trennwand erfolgt.