<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf das Verarbeiten einer organischen Nichtpetroleum-Flüssigkeit, z. B.
Fetten, tierischen und pflanzlichen Ölen, und insbesondere auf die Verbesserung in der Farbe einer solchen organischen Flüssigkeit durch einen mehrstufigen Behandlungsprozess. Viele organische
Nichtpetroleum-Flüssigkeiten (z. B. Fette, pflanzliche und tierische Öle) werden für den menschlichen
Verzehr und andere Anwendungsfälle verwendet. Die organische Flüssigkeit kann chemisch und mechanisch gereinigt werden, damit Feststoffe entfernt werden und damit die chemischen Eigenschaften,
Farbe und Geruch verbessert und die Speicherfähigkeit erhöht werden, so dass sie für die Endverwertung besser geeignet werden. Die heutzutage übliche Behandlung von unbearbeitetem Fett, tierischen und pflanzlichen Ölen, also organischen Flüssigkeiten, besteht im allgemeinen im Raffinieren, Bleichen und
Geruchbeseitigen.
Der Ausdruck "Raffinieren" bezieht sich auf eine beliebige Reinigungsbehandlung, die so ausgestaltet ist, dass unerwünschte Materialien, z. B. freie Fettsäuren, Phosphatide oder schleimiges
Material oder andere grobe Verunreinigungen in der organischen Flüssigkeit entfernt werden. Der
Ausdruck "Bleichen" bezieht sich auf eine Behandlung, mit der ausschliesslich die Farbe der organischen
Flüssigkeit reduziert wird. Der Ausdruck"Geruchsbeseitigen"wird für die Behandlung verwendet, die zum Hauptzweck die Entfernung der Spuren von Bestandteilen aus der organischen Flüssigkeit hat, die für das Aroma und den Geruch veranwortlich sind.
Das Raffinieren einer organischen Flüssigkeit macht üblicherweise Gebrauch von wässerigen
Reagentien in Form von Basen oder Säuren, um bestimmte Verunreinigungen z. B. freie Fettsäuren und bestimmte Farbkörper zu entfernen. Auch kann die Raffinierbehandlung die Farb- oder Geruchseigen- schaften der organischen Flüssigkeit verbessern. Beispielsweise haben pflanzliche Öle, insbesondere die, die einer Oxydation ausgesetzt sind, erhöhte Rot-und Gelbfarbkomponenten ; die grüne Farbe von
Chlorophyll wird jedoch nicht beeinflusst. Bei der Härtung der raffinierten organischen Flüssigkeit wird der organischen Flüssigkeit ein geringer Anteil an Härtungskatalysator in fein dispergiertem Zustand beigemischt.
Beispielsweise wird ein Metallhärtungskatalysator mit einem Anteil von weniger als etwa 0, 05 Gew.-% in die organische Flüssigkeit eingeführt. Dann wird dieses Gemisch Wasserstoff von Überatmosphärendruck bei erhöhten Temperaturen über eine bestimmte Zeitperiode ausgesetzt, bis die gewünschte Reaktion der ungesättigten und wasserstoffreduzierenden Materialien in der organischen Flüssigkeit erreicht ist. Nach Beendigung der Härtung wird die organische Flüssigkeit, die den dispergierten Härtungskatalysator aufnimmt, durch vorher mit Überzug versehene Blattfilter zum Entfernen des Metallhärtungskatalysators geführt. Die Art der Filtrierung ergibt, dass ein geringer Anteil des Metallhärtungskatalysators mit der gefilterten organischen Flüssigkeit mitgenommen wird.
In vielen Fällen muss der Restanteil an Metallhärtungskatalysatoren durch nachfolgende Schritte entfernt werden, die üblicherweise als"Nachbleichen"bezeichnet werden, wobei die Restspuren des Metallhärtungskatalysators durch Verwendung von Metallspülmitteln oder-Verbindungen entfernt werden, die in der Lage sind, inaktive Komplexe mit der Metallkomponente zu bilden. Diese Materialien enthalten bestimmte Säuren, z. B. Phosphorsäure und organische Säuren, z. B. Zitronensäure und Weinsäure. Der Nachbleichvorgang der gehärteten organischen Flüssigkeit erfordert eine zusätzliche Filtrierung unter ausgewählter Hinzufügung von Materialien, z. B. Filterhilfsmitteln, um das vollständige Entfernen der Restmengen an Metallhärtungskatalysator zu beschleunigen.
Obgleich die Härtung von organischer Flüssigkeit die Farbe in bezug auf Gelb- und Rot-Komponenten verbessert, wird leider die hervortretende grüne Farbe aus Pflanzenöl, insbesondere Sojabohnenöl, nicht entfernt. Diese grüne Farbe in dem gehärteten Pflanzenöl ist in Produkten, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind, z. B. für Speiseöle, nicht brauchbar. Zur Zeit wird eine Farbverbesserung in einer organischen Flüssigkeit durch Verwendung ausgewählter Beigaben von sehr fein verteiltem festem Adsorbens in eine gefilterte, gehärtete, organische Flüssigkeit unter Bedingungen erzielt, bei den die Farbkörper durch das feste Adsorbens adsorbiert werden.
Die organische Flüssigkeit, die das feste Adsorbens enthält, muss nach Hinzufügen des Filterhilfsmaterials wieder gefiltert werden, so dass das feste Adsorbens entfernt wird. Jeder Filterschritt bedeutet jedoch einen Produktverlust, selbst bei sorgfältiger Handhabung durch die heute zur Verfügung stehende mechanische Filtriertechnik.
Eine Farbverbesserung in einer organischen Flüssigkeit liegt im Rahmen einer Bleichbehandlung. Zu diesem Zweck werden viele Arten von Materialien verwendet, beispielsweise Bleicherde, aktivierter Kohlenstoff, säureaktivierte Erde und verbrauchter Härtungskatalysator. Das Problem bei der Bleichbehandlung wie auch bei der Raffinerie umfasst auch mechanische Filtriervorgänge, um die dispergierten Feststoffe aus
<Desc/Clms Page number 2>
der gereinigten organischen Flüssigkeit zu entfernen. Die gleichen Filtrierprobleme sind auch bei der
Geruchsentzugbehandlung vorhanden, wo ein festes, dispergiertes Material verwendet wird.
Die
Einführung eines festen Materials in fein dispergiertem Zustand in organische Flüssigkeit macht heutzutage einen nachfolgenden mechanischen Filtrierschritt erforderlich, der sehr sorgfältig durchgeführt werden muss, damit ohne ungewöhnlich hohe Produktverluste ein hoher Beseitigungsgrad erreicht werden kann.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das eine Kombination von Schritten verwendet, die in der
Praxis des Raffinierens und Entfärbens von organischen Flüssigkeiten angewendet werden. Es werden jedoch bei diesem Verfahren zusätzliche neue Schritte hinzugefügt, wodurch die resultierende Kombination von Schritten die gewünschte Raffinier- und Entfärbungs- und/oder Geruchsentzugbehandlung ohne mechanische Filtrierung der organischen Flüssigkeit ergibt. Ferner werden sogar geringe Mengen an fein verteilten festen Materialien durch einfache Verfahren und Einrichtungen nahezu vollständig entfernt.
Zusätzlich werden die Schwierigkeiten vermieden, die bei der Oxydation der organischen Flüssigkeit während des mechanischen Filtrierens auftreten, damit optimale Farb- und Geruchseigenschaften, in der organischen Flüssigkeit gewährleistet sind.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur Qualitätsverbesserung von organischen Nichtpetroleum-
Flüssigkeiten aus der Gruppe, die Fette, pflanzliche und tierische Öle enthält, vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst :
1. Raffinieren der organischen Flüssigkeit mit einem wässerigen Reagens,
2. Härten dieser gereinigten organischen Flüssigkeit bei Anwesenheit eines fein verteilten
Katalysators und bei erhöhten Temperaturen zur Bildung einer gehärteten organischen
Flüssigkeit.
3. Mischen der gereinigten organischen Flüssigkeit oder der gehärteten organischen Flüssigkeit nach Schritt (2) mit einem fein verteilten (dispergierten) Feststoff zur Entfernung von
Farbkörpern, und
4. Elektrofiltrieren des Gemisches zum möglichst vollständigen Entfernen des Härtungskatalysators und festen Adsorbens aus der gehärteten organischen Flüssigkeit, wodurch eine organische
Flüssigkeit für die nachfolgende Auswertung erzielt wird, die frei von Feststoffen ist, und die eine erhöhte Qualität besitzt.
Die Schritte (3) und (4) des Mischens und Elektrofiltrierens werden in einer Atmosphäre durchgeführt, die im wesentlichen frei von Sauerstoff enthaltenden Gasen ist.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird in Verbindung mit der Reinigung einer organischen Flüssigkeit, nämlich Sojabohnenöl, beschrieben. Das Verfahren ist jedoch ebenso auf andere Arten von organischen Flüssigkeiten, z. B. Fetten und tierischen sowie pflanzlichen Ölen anwendbar. In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung der für das erfindungsgemässe Verfahren erforderlichen Schritte dargestellt. Es können jedoch auch andere Einrichtungen verwendet werden, die in der Lage sind, die angegebenen Verfahrensschritte durch gleiche oder äquivalente Vorkehrungen auszuführen, um den gleichen Effekt in bezug auf die Raffinier-, Entfärbungs- und/oder Geruchsentfernungsbehandlungen zu erreichen.
Insbesondere werden die Schritte des Raffinierens in einem Raffiniergefäss oder Separator - II-, einem Härtungskonverter-12-, einem Mischer --13-- und einem Elektrofilter --14-- vorge- nommen.
Der Separator-11-- nimmt eine Charge organischer Flüssigkeit, z. B. Rohsojabohnenöl, über einen Einlass --16-- auf, dem ein entsprechendes wässeriges Reagens über einen zweiten Einlass --17-- un- mittelbar vor dem Eintritt in den Separator hinzugefügt wird. Beispielsweise kann das wässerige Reagens ein Alkali oder eine Säure sein. Üblicherweise ist das wässerige Reagens verhältnismässig schwach alkalisch, z. B. kaustisch mit einer Konzentration von 5 Gew.-%. In bestimmten Fällen können jedoch mineralische Säuren, z. B. Schwefelsäure verwendet werden.
Das wässerige Reagens wandelt bestimmte Verunreinigungen in dem rohen Sojabohnenöl in eine Form um, in der sie von dem raffinierten Sojabohnenöl durch Setzen oder andere physikalische Abscheidungen, die im Separator --11-- durchgeführt werden, getrennt werden. Die wässerige Phase, die die getrennten Verunreinigungen führen, wird in einem Auslauf --18-- aus dem Separator entfernt. Die wässerige Phase wird in eine entsprechende Absetzvorrichtung gebracht, in der die entfernten Verunreinigungen, z. B. Alkalimetallsalze, rückge-
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
--11-- gelangt- -12--. Das Rückschlagventil --22-- gewährleistet, dass die gesamte nachfolgende Verarbeitung bei Überatmosphärendruck erfolgt.
Zusätzlich zu dem raffinierten Sojabohnenöl nimmt der Konverter --12-- über den Einlass --23-- eine
Charge eines Härtungskatalysators auf, der in Zumessmengen über ein Ventil --24-- eingeführt wird. Der Härtungskatalysator kann beispielsweise ein Metallhärtungskatalysator sein. Beispielsweise kann der Metallhärtungskatalysator Nickelmetall sein, das auf einer aus Kieselgur gebildeten tragenden Unterlage aufgenommen wird. Es werden nur geringe Mengen an Härtungskatalysator verwendet ; der Katalysator ist jedoch in einem sehr fein verteiltem Zustand vorhanden, damit die Wirksamkeit der Härtung des raffinierten Sojabohnenöles verbessert wird.
Zusätzlich nimmt der Konverter --12--- Wasserstoffgas bei Überatmosphärendruck über einen Einlass --26-- auf, der auch ein Rückschlagventil --27-- besitzt, damit die Härtungsreaktion bei Überatmosphärendruck gewährleistet ist. Der Konverter --12-- kann Heizspulen und Mixer (nicht gezeigt) aufweisen, um das Erreichen des gewünschten Härtungsniveaus im Sojabohnenöl zu erleichtern.
Wenn die Härtung des Sojabohnenöles abgeschlossen ist, wird überschüssiges Wasserstoffgas durch einen Auslass --28-- und ein Steuerventil --29-- abgelassen, bis der Überatmosphärendruck im Konverter auf einen entsprechenden Wert, beispielsweise 0, 7 kg/cm2 fällt. Der Überatmosphärendruck des verbleibenden Wasserstoffes im Konverter --12-- ist nicht kritisch, er soll jedoch so hoch sein, dass alle stromabwärts verlaufenden Verarbeitungsschritte in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt werden, die ausreicht, damit der Eintritt von Sauerstoff enthaltenden Gasen sicher ausgeschlossen ist. Falls erwünscht, kann inertes Gas anstatt Wasserstoff in den nachfolgenden Schritten verwendet werden, um den Eintritt von Sauerstoff enthaltenden Gasen auszuschliessen.
Normalerweise wird der fein verteilte Katalysator aus dem gehärteten Sojabohnenöl durch mechanische Filtrierung entfernt. Die mechanische Filtrierung wird jedoch durch den nachfolgend beschriebenen Schritt bei dem erfindungsgemässen Verfahren vermieden.
Das gehärtete Sojabohnenöl und ein geschlossener, fein verteilter Härtungskatalysator werden aus dem Konverter --12-- über den Auslass --31-- und ein Steuerventil --32-- zur Einführung in den Mixer - entfernt. Der Mixer --13-- kann die gesamte oder einen Teil der Beimischung von Sojabohnenöl und Härtungskatalysator aus dem Konverter --12-- aufnehmen. Anderseits kann ein regulierter Strom der Beimischung durch den Mischer --13-- geschickt werden. Der Mischer-13-- nimmt ferner eine
EMI3.2
laufenden Vorgängen eine ausreichende Menge an festem Adsorbens dem gehärteten Sojabohnenöl beigegeben, damit die Farbkörper durch Adsorption einwandfrei entfernt werden.
Es sei angenommen, dass das feste Adsorbens mit einer geeigneten Geschwindigkeit durch Einstellung des Ventils --34-- relativ zum Durchfluss des gehärteten Sojabohnenöles, das einen eingeschlossenen, fein verteilten Härtungskatalysator enthält, was durch das Ventil --32-- geregelt wird, eingeführt wird. Der Mixer --13-- wird so betrieben, dass eine fein verteilte Dispersion von festem Adsorbens bei verhältnismässig konstanter Konzentration mit dem Sojabohnenöl und eingeschlossenen Katalysator erhalten wird. Zu diesem Zweck weist der Mixer --13-- eine Welle auf, die eine Vielzahl von Mischschaufeln --36-- enthält, die von einem Antrieb --37-- in Drehung versetzt werden, der einen Elektromotor mit Getriebe besitzt.
Die resultierende Beimischung wird direkt von dem Mixer --13-- über einen Auslass-38-- in das Elektrofilter --14-- geleitet.
Das feste Adsorbens kann aus der Gruppe von Materialien ausgewählt werden, die bei der herkömmlichen Entfernung von organischer Flüssigkeit verwendet werden. Beispiele für solche Adsorbentien umfassen verbrauchte Härtungskatalysatoren, Bleicherde, Fullererde, Diatomeenerde, aktivierten Kohlenstoff und Kieselgur. Besonders brauchbar bei der Entfernung der grünen Farbe aus Sojabohnenöl, die sich aus dem Chlorophyll ergibt, sind durch Säure aktivierbare Erdmaterialien. Bestimmte der festen Adsorbentien haben offensichtlich eine höhere Brauchbarkeit als andere, abhängig von der jeweiligen Art der organischen Flüssigkeit und den früheren Behandlungen, die in der Speiseölindustrie vorgenommen werden.
<Desc/Clms Page number 4>
Die Härtungsreaktion im Konverter --12-- reduziert üblicherweise die die rote und die gelbe Farbe erzeugenden Bestandteile im Sojabohnenöl. Dies ergibt, dass die grüne Farbe aus Chlorophyll ziemlich stark in Erscheinung tritt. Somit wird das feste Adsorbens so ausgewählt, dass es Chlorophyll entfernt, das ein Farbband im Bereich von 6400 und 6600 Angströmeinheiten besitzt. Andere Farbkörper machen gewisse Änderungen in der Art und Menge des festen Adsorbens zum vollständigen Entfernen dieser
Materialien erforderlich. Es soll eine effekte Menge an festem Adsorbens verwendet werden. Im allgemeinen müssen mehr als etwa 0, 01 Gew.-% des festen Adsorbens in Beimischung in das gehärtete Sojabohnenöl eingeführt werden, das den fein verteilten Härtungskatalysator aufnimmt.
In vielen Fällen strömt die Beimischung von dem Mixer-13-zum Auslass-28-auf Grund des restlichen überatmosphärischen Wasserstoffdruckes durch. Es kann jedoch eine Pumpe --39-- verwendet werden, um die Beimischung von dem Mischer --13-- über ein Rückschlagventil --41-- in das Elektrofilter - zur Prozesssteuerung oder aus andern Gründen zu bewegen.
Das Elektrofilter --14-- nimmt das gehärtete Sojabohnenöl, eingeschlossenen Katalysator und das feste Adsorbens unter Überatmosphärendruck und in einer Atmosphäre auf, die weitgehend frei von
Sauerstoff enthaltenden Gasen ist. Der Ausschluss von Sauerstoff enthaltenden Gasen aus dem Mixer --13-- und dem Elektrofilter --14-- ergibt eine besonders gute Entfärbung der organischen Flüssigkeit und im speziellen Fall des Sojabohnenöles.
Das Elektrofilter --14-- ist ein Druckgefäss --15--, das ein poröses, partikelförmiges Bett enthält, welches in einem intensiven elektrischen Feld angeordnet ist, so dass Feststoffe in der organischen
Flüssigkeit dadurch entfernt werden, dass sie an dem partikelförmigen Bett anhaften. Das Elektrofilter - besteht aus einem Metallgefäss --15-- mit einem Einlass --42-- und einem Auslass-56-- und enthält partikelförmiges festes Material --44--, das vollständig das Innere ausfüllt. Das Elektrofilter --14-- nimmt vorzugsweise einen kontinuierlichen und gleichförmigen Fluss der Beimischung auf, die durch einen Einlass --42-- in den Verteiler-43-- strömt, der durch Rohrleitungskreuzarme, die Zumessöffnungen enthalten, vorgesehen ist.
Das Innere des Gefässes enthält eine Vielzahl von erregten Elektroden --46-- im Abstand von einer Vielzahl von geerdeten Elektroden --47--. Vorzugsweise sind die Elektroden --46 und 47-- in vertikaler Richtung längliche Metallrohre und haben überlappende Dimensionen, wobei ein elektrisches Feld innerhalb des partikelförmigen Materials im Elektrofilter --14-- ausgebildet wird. Die Elektroden --46-sind an dem Gefäss --15-- mit Hilfe von Isolatoren --48-- aufgehängt. Die Elektroden --46-- werden durch eine äussere Speisequelle --49-- erregt, die ein Potential hoher Intensität über einen Leiter --51--, eine Einführungsbuchse-52-und eine flexible Leitung --53-- zu den Elektroden --46-- ergibt.
Die Speisequelle --49-- kann mit dem Gefäss --15-- über den Leiter --54-- geerdet sein.
Das Elektrofilter --14-- gibt das elektrische Feld hoher Intensität auf, damit die zähe Adhäsion des Härtungskatalysators und des festen Adsorbens auf das partikelförmige Material --44-- induziert wird.
Vorzugsweise ergibt die Speisequelle --49-- ein elektrisches Gleichfeld hoher Intensität innerhalb des partikelförmigen Materials --44--, welches in dem durch die Elektroden --46 und 47-- definierten elektrischen Feld enthalten ist. Das elektrische Feld erzeugt dabei einen Potentialgradienten in dem partikelförmigen Material --44-- von mindestens 20 kV/2, 5 cm. Eine bestimmte Art von partikelförmigem Material --44-- soll für optimale Resultate verwendet werden. Das Material --44-- besteht aus starren festen Partikeln mit einer verhältnismässig niedrigen Dielektrizitätskonstanten (unter etwa 6). Insbesondere soll das partikelförmige Material chemisch inert, inkompressibel, hartes Granulat und starr mit einer nicht kugelförmigen Konfiguration sein.
Das partikelförmige Material kann ein festes Mineral sein, das kristallines Siliziumdioxyd, z. B. Flint, Garnet, Granit und geschmolzenen Quarz enthält. Vorzugsweise ist das Mineral gebrochen, damit nichtkugelförmige Konfigurationen entstehen, die verhältnismässig diskontinuierliche Oberflächen besitzen. Beispielsweise kann gebrochenes Flintgestein mit einer Partikelgrösse von zwischen 0, 3 cm und 1, 25 cm für das erfindungsgemässe Verfahren verwendet werden.
Das Elektrofilter --14-- ergibt ein im wesentlichen vollständiges Entfernen des Härtungskatalysators und des festen Adsorbens, wenn die organische Flüssigkeit von dem Einlass-42-- durch das Bettmaterial - -44-- zum Auslass --56-- gelangt. Dies ergibt, dass das Sojabohnenöl, das durch den Auslass-56- entfernt wird, gleichzeitig frei von Feststoffen und in der Farbe verbessert ist. Ein zweiter mechanischer Filtrierschritt zum herkömmlichen Raffinieren wird vermieden. Das Sojabohnenöl fliesst durch ein Rückschlagventil --57--, das so eingestellt ist, dass der gewünschte Überatmosphärendruck aufrechterhalten wird, der, wie weiter oben erwähnt, im Konverter, Mischer und Elektrofilter herrscht.
Das
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.