DE2938805C2 - - Google Patents

Description

Es ist seit langem bekannt, daß die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden große Schwierigkeiten bei der Kondensation bereiten, weil sie sehr stabile Emulsionen bilden. Kondensation dieser Brüden durch Wärmeaustausch an gekühlten Flächen wird deshalb bisher in der Praxis nie angewendet, sondern ausschließlich Kondensation durch direkte Einspritzung von Wasser. Die dadurch regelmäßig notwendig werdende Entfernung der dabei anfallenden, sehr hochschmelzenden und fest an den Wänden haftenden Ausscheidungen verursacht einen erheblichen technischen Aufwand. Hohe Kosten verursacht auch der erhebliche Kühlwasserverbrauch im System der direkten Einspritzung, da 80 bis 90 Prozent des gesamten im Kondensator anfallenden Kondensates aus Kühlwasser bestehen. Das anfallende Kühlwasser kann normalerweise weder ohne aufwendige Reinigung rezykliert noch ohne zusätzliche Behandlungsmaßnahmen in den Vorfluter abgelassen werden. Eine gewisse Einsparung an Kühlwasser kann zwar durch indirekte Vorkühlung an gekühlten Flächen auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Kondensation und anschließende Kondensation der so vorgekühlten Brüden in herkömmlicher Weise durch direkte Wassereinspritzung erzielt werden, vgl. Fette-Seifen-Anstrichmittel, 76, 197 (1974), Seite 203, rechts unten. Hierdurch werden die geschilderten Nachteile der Kondensation durch direkte Wassereinspritzung lediglich etwas gemildert, keinesfalls jedoch grundsätzlich beseitigt.

Die festeingewurzelte, allgemein verbreitete Meinung der Fachwelt, daß die Kondensation dieser Brüden nur durch direkte Wassereinspritzung und keinesfalls auch indirekten Wärmeaustausch möglich ist, ist sogar noch in einem relativ neuen Artikel einer anerkannten Fachzeitschrift wiederholt, vgl. Möller, Fette-Seifen-Anstrichmittel (1964), Seite 453.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das es erstmals ermöglicht, die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden durch indirekten Wärmeaustausch an gekühlten Flächen total zu kondensieren und dadurch die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren völlig zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Brüden in der Weise eingestellt wird, daß die betreffende Kondensationstemperatur mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 40°C, beträgt und die Brüden anschließend durch indirekte Kühlung an gekühlten Flächen bei einer Temperatur von mindestens 30°C, vorzugsweise von mindestens 40°C, kondensiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf mehreren neuen, überraschenden Erkenntnissen. Die wichtigste dieser Erkenntnisse ist die, daß das bei der Speisefettdesodorierung anfallende Gemisch aus Wasserdampf und flüchtigen Substanzen, emulsionsstabilisierende organische Anteile enthält. Die entstehenden Emulsionen sind jedoch lediglich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in einem relativ engen, technologisch leicht vermeidbaren Temperaturbereich stabil; das Stabilitätsmaximum liegt im Bereich von etwa 15-20°C.

In den Bereichen von etwa 7 bis 15°C einerseits und 30 bis 41°C andererseits sinkt die Stabilität der Emulsion deutlich ab, um im Bereich unterhalb 0°C und oberhalb 42°C ganz auf Null abzusinken. Man kann also auf Grund dieser erfindungsgemäßen Erkenntnis die Emulsionsbildung vollkommen vermeiden, wenn man entweder bei Temperaturen unter 0°C oder über 43°C arbeitet. Da es selbstverständlich wirtschaftlicher ist, mit wärmerem Kühlwasser zu arbeiten als mit kälterem, wird erfindungsgemäß der Temperaturbereich oberhalb 30°C, vorzugsweise oberhalb etwa 40°C, angewendet. Die genauen Grenzen der Emulsionsstabilitäten schwanken bei Brüden verschiedener Herkunft etwas, jedoch nicht mehr als etwa 2 bis 5°C. Allgemein kann man sagen, daß man bei Kondensationstemperaturen oberhalb etwa 41°C bereits stets im sicheren Gebiet ist, wenn auch bei dieser Temperatur Emulsionsbildung in geringem Umfang nicht ganz auszuschließen ist. Die in diesem Temperaturbereich anfallenden Emulsionen führen aber zu keinen Störungen im praktischen Betrieb.

In den Temperaturbereichen zwischen etwa 0°C und 15°C einerseits und 30°C und 42°C andererseits ist zwar die Emulsionsbildung nicht verhindert, die Emulsion fällt aber in sehr grobblasiger Struktur an, die keine Scherkräfte ausbildet und somit zu einer den Produktionsablauf störenden Brückenbildung zwischen den Kühlflächen nicht befähigt ist. Deshalb ist es erfindungsgemäß sogar möglich, in Temperaturbereichen zu arbeiten, bei denen Emulsionsbildung nicht vollkommen ausgeschlossen ist. Bevorzugt wird aber ein Temperaturbereich in der Nähe desjenigen, in dem überhaupt keine Emulsionsbildung auftritt, d. h. etwa im Bereich von 40-43°C.

Weiter wurde gefunden, daß die gefürchteten, sehr hochschmelzenden, fest anhaftenden Ausscheidungen, wie sie bei der bisher bekannten Kondensation durch direkte Wassereinspritzung anfallen, gerade durch die direkte Wassereinspritzung verursacht werden. Sie bestehen nämlich zum größten Teil aus mono-fettsauren Calciumsalzen, die sich aus den in den Brüden enthaltenden Fettsäuren und den im Einspritzwasser enthaltenen Calcium- und/oder Magnesiumsalzen unter den Kondensationsbedingungen bilden. Da erfindungsgemäß die Brüden nicht mit diesen Salzen in Berührung kommen, ist die Bildung dieser unerwünschten Verbindungen beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Sicherheit ausgeschlossen.

Entsprechend können die Lipide aus den im Oberflächenkondensator anfallenden Kondensaten direkt mittels einer Zentrifuge mit niedrigem Wassergehalt gewonnen werden. Im Vergleich zum konventionellen Verfahren ergeben sich hierbei zwei wesentliche Vorteile:

• a) Kosteneinsparungen durch Fortfall der wegen der Calciumseifen erforderlichen Verfahrensstufe zur Behandlung der Brüdenkondensate mit Mineralsäuren und Fortfall des Betriebes einer Fettfanganlage (die vergleichsweise sehr großen Volumina an Brüdenkondensaten können nicht in wirtschaftlich vertretbarer Weise zentrifugiert werden);
• b) größere Umweltfreundlichkeit, da keine zusätzlichen Aufsalzungen des Abwassers erfolgen.

Um die erfindungsgemäß erforderliche, relativ hohe Kondensationstemperatur über 30°C, vorzugsweise über 40°C, einhalten zu können, muß die Kondensation bei höherem Druck erfolgen als bei bekannten Verfahren. Da die Brüden bei der Dämpfung normalerweise mit einem Druck von etwa 0,8 kPa anfallen, müssen die Brüden vorher auf einen entsprechend hohen Druck von mindestens 4 kPa, vorzugsweise mindestens 7,3 kPa, gebracht werden, um die erfindungsgemäße Kondensationstemperatur von über 30°C und vorzugsweise über 40°C, insbesondere über 43°C, einhalten zu können. Diese Druckerhöhung kann in beliebiger, an sich bekannter Weise am einfachsten durch Zwischenschaltung eines Dampfstrahlers zwischen Dampfkolonne und Kondensator erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für die Kondensation der auf etwa 7,3 kPa oder darüber angebrachten Brüden ein Röhrenkondensator, und zwar vorzugsweise in vertikaler Anordnung, verwendet. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt einen Mindestabstand zwischen den Röhren im Kondensator von 1 bis 1,5 cm, um Brückenbildung zwischen den Röhren, welche das Kondensierungsverfahren beeinträchtigt, zu verhindern.

Die zu kondensierenden Brüden werden um die Kühlrohre geführt und kondensieren an deren Außenflächen, während das auf mindestens 30°C, vorzugsweise auf mindestens 37°C, temperierte Kühlwasser durch die Kühlrohre geleitet wird. Bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen werden nämlich die Kühlflächen so wenig verschmutzt, daß es nicht notwendig ist, die Brüden durch die - bekanntlich leichter zu reinigende - Innenseite der Kühlrohre zu führen, wodurch der weitere Vorteil erzielt wird, daß das Kühlwasser besonders einfach im Kreislauf gefahren werden kann. Ein weiterer auf der Hand liegender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es mit höheren Kühlwassertemperaturen arbeitet, als es bisher allgemein üblich gewesen ist, wodurch Rückkühlkosten gespart werden.

Es ist üblich, als Kühlmedium Wasser zu verwenden, das am einfachsten erhältlich ist. Aber auch Umluft-Luftkühler, in denen temperierbare Luft als Kühlmedium verwendet wird, ergeben sehr befriedigende Resultate.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können vorübergehende Emulsionsbildungen, wie sie sich bei Betriebsstörungen, z. B. unerwartetem Abfall der Kühlwassertemperatur unter die erfindungsgemäß zulässige Höchstgrenze und/oder Leistungsabfall des für die Brüdenkompression eingesetzten Kompressors ergeben, dadurch beseitigt werden, daß den Brüden vor ihrem Eintritt in den Kondensator oder im Brüdenraum des Kondensators selbst kleine Mengen, 0,001 bis 0,1%, vorzugsweise 0,01 bis 0,05%, z. B. 0,02%, bezogen auf die Fettphase, an geeigneten Demulgatoren zugesetzt werden, die die Bildung von W/O-Emulsionen verhindern. Geeignet sind Demulgatoren mit HLB über 15 bei Molekulargewichten ≦5000.

Besonders bevorzugt werden handelsüblich erhältliche Demulgatoren. Diese Demulgatoren sind zusammengesetzt aus Copolymeren von Polypropylenglykol und Polyäthylenglykol und können durch Polydaddition von Äthylenoxid an die endständigen OH-Gruppen von Polypropylenglykol hergestellt werden. Das mittlere Molekulargewicht dieses Produktes liegt zwischen etwa 1000 und 16 000. Am besten sind geeignet Demulgatoren, die die Bedingung

erfüllen, wobei

MG= Molekulargewicht, L= lipophiler oder Polypropylenglykol-Anteil und H= hydrophiler oder Polyäthylenglykol-Anteil ist.

Beispiele derartiger Demulgatoren sind:
Ein Polyadditionsprodukt (PAP) mit einem Molekulargewicht von 1050, wovon 950 auf Polypropylenglykol und 100 auf Polyäthylenglykol entfallen,
ein PAP mit einem Molekulargewicht von 1500, wovon 1200 auf Polypropylenglykol und 300 auf Polyäthylenglykol entfallen und
ein PAP mit einem Molekulargewicht von 6750, wovon 1750 auf Polypropylenglykol und 5000 auf Polyäthylenglykol entfallen.

Fig. 2 zeigt das Schema einer Anlage zur Direktkondensation von Brüden aus der Speisefettdesodorierung. Das Verfahren wird anhand des Beispiels der batch-Desodorierung einer 15 to-Charge bei 0,8 kPa, 190°C und einer Dämpfdampfmenge von 200 kg/h erläutert:

Der aus dem Dämpfer (1) austretende Dämpfdampf wird zur Abscheidung von Spritzfett über den Ölabscheider geführt und im Booster (3) von 0,8 auf 5,6-7,3 kPa verdichtet. Die hierfür erforderliche Treibdampfmenge beträgt ca. 1000 kg/h. Nach Passieren eines Kondensatabscheiders (4) wird das verdichtete Gemisch aus Dämpfdampf und Boosterdampf durch Oberflächenkondensation, gegebenenfalls nach Zudosierung geeigneter Demulgatoren in den Dampfstrom bzw. in den Dampfraum des Röhrenkondensators (5), kondensiert.

Um den Röhrenbündelkondensator wegen des erforderlichen Röhrenabstandes von 10 bis 15 mm nicht zu groß werden zu lassen - bei reinen Dampfkondensatoren sind Röhrenabstände von 3-4 mm üblich - empfiehlt es sich, die in dem gewählten Beispiel erforderliche Kühlfläche von 400 m² auf zwei parallel arbeitende Röhrenkondensatoren (5) aufzuteilen.

Aus dem über die vereinigten Fallwasserrohre in den Fallwasserbehälter (6) gelangenden Kondensat kann durch Zentrifugieren, beispielsweise unmittelbar nach dem Fallwasserbehälter, ein Brüdenfett mit geringem Wassergehalt gewonnen werden.

Fig. 2 stellt eine reine Schema-Skizze des Verfahrens dar, in welcher im Interesse der Übersichtlichkeit mehrere Vereinfachungen vorgenommen wurden. So wurden beispielsweise die Injektoren für die Demulgatoren nicht eingezeichnet; außerdem wird man in der Praxis die erforderliche Temperatur des Kondensator-Kühlwassers über Kühltürme und nicht durch geregelte Zugabe von Frischwasser einstellen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Kondensation der bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen anfallenden Brüden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Brüden in der Weise eingestellt wird, daß die betreffende Kondensationstemperatur mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 40°C, beträgt und die Brüden anschließend durch indirekte Kühlung an gekühlten Flächen bei einer Temperatur von mindestens 30°C, vorzugsweise von mindestens 40°C, kondensiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Brüdenkondensator die Temperatur des Kühlmediums mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 37°C, ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kondensierenden Brüden um die Rohre eines Röhrenwärmeaustauschers herumgeleitet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Brüden vor ihrem Eintritt in den Kondensator oder im Brüdenraum des Kondensators selbst ein oder mehrere Demulgatoren, welche die Bildung von W/O-Emulsionen verhindern, zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zugesetzten Demulgatoren 0,001 bis 0,1%, vorzugsweise 0,01 bis 0,05, besonders etwa 0,02%, bezogen auf die Fettphase, beträgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Demulgatoren Polyadditionsprodukte von Äthylenoxid und Polypropylenglykol sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, enthaltend einen Dämpfer (1), eine Brüdenleitung (2) und einen Röhrenkondensator (5), dadurch gekennzeichnet, daß in der Brüdenleitung (2) zwischen dem Dämpfer (1) und dem Röhrenkondensator (5) eine druckerhöhende Vorrichtung (3) eingebaut und der Röhrenkondensator (5) ein indirekter Wärmeaustauscher ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenkondensator (5) ein Röhrenwärmeaustauscher ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenkondensator (5) ein vertikal angeordnetes Kühlerbündel mit beiderseits glatten Kühlröhren und Mantelkühlung ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren voneinander einen Abstand von mindestens 1, vorzugsweise mindestens 1,5 cm haben.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch einen Umluft-Luftkühler einschließt.