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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abpressen von Flüssigkeiten,
bei dem ein als Ausgangsmaterial verwendeter Grundstoff nacheinander einem
ersten Preßvorgang
und anschließend
einem zweiten Preßvorgang
unterzogen wird.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus eine Vorrichtung zum Abpressen von Flüssigkeiten, die in einer Materialtransportrichtung
hintereinander angeordnete erste und zweite Preßeinrichtungen aufweist.
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Derartige
verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um Öle aus zu
verarbeitenden Saaten zu gewinnen. Gemäß dem Stand der Technik wird
verbreitet ein zweistufiger Preßvorgang
durchgeführt,
bei dem das Saatgut nach einer Aufbereitung zunächst einer Vorpressung und
anschließend
einer Hauptpressung zugeführt
wird. Gemäß diesem
Stand der Technik verbleibt nach der Entnahme des Preßgutes aus der
zweiten Preßstufe ein
Restölgehalt
von etwa sieben bis 7,5 Gewichtsprozent. Selbst dieser relativ hohe
Restölgehalt
kann nur dadurch erreicht werden, daß mit sehr hohen Preßdrücken bis
zu 600 bar gearbeitet wird. Die hohen Preßdrücke machen mechanisch äußerst stabile und
damit teure Pressen erforderlich, der hohe Restölgehalt ist als nachteilig
anzusehen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend
genannten Art derart zu verbessern, daß eine Verminderung des Restflüssigkeitsgehaltes
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß nach
dem zweiten Preßvorgang mindestens
ein dritter Preßvorgang
durchgeführt wird.
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Weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der
einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß verringerte
Preßdrücke bei
gleichzeitig erhöhter
Materialausbeute unterstützt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß in
Materialtransportrichtung hinter der zweiten Preßeinrichtung mindestens eine
dritte Preßeinrichtung
angeordnet ist.
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Durch
die mehrstufige Durchführung
des Preßvorganges
ist es möglich,
in der jeweiligen Einzelpresse eine niedrigere spezifische Energie
einzusetzen. Dies führt
dazu, daß beispielsweise
bei einem dreistufigen Preßvorgang
nicht nennenswert mehr Energie als bei der Durchführung eines
zweistufigen Preßvorganges
erforderlich ist, das Gesamtpreßergebnis
jedoch deutlich verbessert werden kann. Durch das mindestens dreistufige
Pressen ist es beispielsweise möglich,
die Ölausbeute
gegenüber
einem einstufigen oder einem zweistufigen Preßvorgang bis zu 70% zu steigern.
Saatabhängig
ist es insbesondere möglich,
einen Restölgehalt
von weniger als zwei Gewichtsprozenten zu erreichen. Die tatsächlichen
Preßergebnisse
variieren jedoch stark in Abhängigkeit
von der Anzahl der eingesetzten Preßstufen, der konkret als Grundstoff
zum Einsatz gekommenen Saat sowie der Aufbereitung des ölhaltigen
Grundstoffes.
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Die
Durchführung
des Preßvorganges
in mindestens drei aufeinanderfolgenden Preßschritten ermöglicht es
darüber
hinaus, eine bei zweistufigen Preßvorgängen oder bei einem einstufigen
Preßvorgang
zum Einsatz kommende thermische Aufbereitung des Saatgutes wegfallen
zu lassen oder zumindest nur eine verminderte thermische Aufbereitung durchzuführen. Hierdurch
kann ein wesentlicher Energiebedarf des Preßvorganges vermieden werden. Versuche
haben gezeigt, daß bei
mindestens vergleichbarem Preßergebnis
ein dreistufiger Preßvorgang
ohne zwischengeschaltete thermische Aufbereitung zu einem vergleichbaren
Preßergebnis
wie ein zweistufiger Preßvorgang
mit zwischengeschalteter thermischer Aufbereitung führt, wobei
das dreistufige lediglich mechanische Pressen zusätzlich mit einem
erheblich verminderten Energiebedarf des Gesamtprozesses durchgeführt werden
kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung
können
ebenfalls bei anderen Anwendungen zum Abpressen von Flüssigkeiten
zur Anwendung kommen. Beispielsweise sei hier die Verwertung von
Tierkörpern
genannt, bei denen unter Verwendung von Seiherpressen ein Abpressen
diverser enthaltener Feuchtigkeit und Körperflüssigkeiten erfolgt.
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Eine
weitere Verbesserung des Preßergebnisses
kann dadurch erreicht werden, daß vor dem ersten Preßvorgang
eine Aufbereitung des Grundstoffes durchgeführt wird.
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Eine
besonders wirkungsvolle Aufbereitung kann dadurch erreicht werden,
daß bei
der Aufbereitung des Grundstoffes ein Walz- und/oder Riffelvorgang
durchgeführt
wird.
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Zur
weiteren Aufschließung
des Grundstoffes und zur Erhöhung
der Fließfähigkeit
des abzupressenden Öles
wird vorgeschlagen, daß zwischen mindestens
zwei Preßvorgängen eine
thermische Konditionierung durchgeführt wird.
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Eine
Optimierung der einzelnen Preßvorgänge wird
dadurch unterstützt,
daß mindestens
zwei Preßvorgänge räumlich voneinander
getrennt mit einem zwischengeschalteten Transportvorgang durchgeführt werden.
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Eine
wirkungsvolle und zugleich schonende Ölgewinnung wird dadurch erreicht,
daß der
Preßvorgang
als mechanisches Entölen
durchgeführt
wird.
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Zur
kontinuierlichen Durchführung
von Preßvorgängen bei
hohen Durchsatzraten erweist es sich als vorteilhaft, daß der Preßvorgang
unter Verwendung einer Schneckenpresse durchgeführt wird.
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Sowohl
gute Preßergebnisse
als auch geringe mechanische Belastungen der Preßeinrichtung bei geringem Energieverbrauch
können
dadurch erreicht werden, daß der
Preßvorgang
bei einem Druck von maximal etwa 300 bar durchgeführt wird.
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Zur
Verbesserung des Preßergebnisses
erweist es sich ebenfalls als vorteilhaft, daß das Preßgut vor mindestens einen Preßvorgang
erwärmt
wird.
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Der
Preßvorgang
kann nochmals dadurch verbessert werden, daß vor mindestens einem Preßvorgang
eine Trocknung des Preßgutes
durchgeführt wird.
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In
den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Preßvorganges mit thermischer
Vorkonditionierung,
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2 eine
vereinfachte Prozeßdarstellung eines
mehrstufigen Preßvorganges,
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3 eine
detaillierte Darstellung eines mehrstufigen Preßvorganges mit thermischen
Zwischenbehandlungen,
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4 eine
Prozeßdarstellung
eines mehrstufigen Preßvorganges
ohne thermische Zwischenbehandlung und
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5 ein
vereinfachtes Anlagenschaubild zur Durchführung eines mehrstufigen Preßvorganges
mit zwischengeschalteten Transportvorgängen.
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Die
Vorrichtung zur Gewinnung von Öl
besteht gemäß der Ausführungsform
in 1 aus einer Aufbereitungseinrichtung (1),
der ein ölhaltiger Grundstoff
zugeführt
wird. Insbesondere ist an eine Zufuhr von Saat als Grundstoff gedacht.
Im Bereich der Aufbereitungseinrichtung (1) erfolgt eine
mechanische Beaufschlagung des Grundstoffes, beispielsweise über Walzwerke
bzw. Flockierwalzwerke. Im Anschluß an die mechanische Aufbereitung
wird der Grundstoff einer Konditionierstation (2) zugeführt, in der
eine thermische Behandlung erfolgt. Im Anschluß an die Konditionierstation
(2) ist eine Fertigpresse (3) mit mindestens einer
Preßstufe
angeordnet. Die Fertigpresse (3) ist mit einer Ölentnahme
(4) sowie einem Preßgutaustrag
(5) versehen. Ein vergleichbarer Aufbau ist auch bei Pressen
zur Verwertung von Tierkörpern
vorgesehen.
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2 zeigt
einen mehrstufigen Preßvorgang in
einer detaillierteren Darstellung. Im Anschluß an die Konditionierstation
(2) ist hier eine Vorpressung (6) vorgesehen,
an die sich eine zweite Konditionierstation (7) anschließt. Erst
hinter der zweiten Konditionierstation (7) ist die Fertigpresse
(13) positioniert. Sowohl im Bereich der Vorpressung (6)
als auch im Bereich der Fertigpressung (3) erfolgt eine Ölentnahme.
Die Fertigpressung (2) kann auch gemäß der Ausführungsform in 2 mehrstufig
realisiert sein.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für den Ablauf
eines n-stufigen Preßvorganges
mit jeweils zwischengeschalteter thermischer Behandlung. Es sind
hierbei jeweils abwechselnd Konditionierstationen (2) sowie
Preßeinrichtungen
(8) angeordnet. Optional kann eine Aufbereitungseinrichtung
(1) vorgeschaltet werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwischen jeder der einzelnen Preßeinrichtungen (8)
Konditionierstationen (2) zur thermischen Behandlung des
Preßstoffes
angeordnet. Grundsätzlich
ist es auch möglich,
die Anzahl der Konditionierstationen (2) derart zu vermindern,
daß nur
zwischen einigen der Preßeinrichtungen
(8) Konditionierstationen (2) verwendet werden.
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4 zeigt
eine gegenüber 3 abgewandelte
Ausführungsform
ohne Verwendung von Konditionierstationen (2). Auch hier
kann optional eine Aufbereitungseinrichtung (1) zum Einsatz
kommen. Bei der Ausführungsform
gemäß 4 erfolgt
somit eine im wesentlichen rein mechanische Aufbereitung und Pressung
des Grundstoffes. Es läßt sich
hierdurch der Preßvorgang
mit einem sehr niedrigen Energieverbrauch durchführen.
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5 zeigt
ein Beispiel für
eine anlagentechnische Realisierung eines mehrstufigen Preßvorganges.
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Ausgehend
von einer ersten Fördereinrichtung
(10) für
das Preßgut
gelangt dieses in den Bereich einer ersten Konditionierstation (2),
die das Preßgut
nach der erfolgten Konditionierung zu einem Förderelement (11) weiterleitet.
Das Förderelement (11)
transportiert das Preßgut
vorzugsweise in einer lotrechten Richtung nach oben. Vom Ausgang
des Förderelementes
(11) gelangt das Preßgut
in den Bereich einer ersten Preßeinrichtung
(8), die vorzugsweise als Schneckenpresse ausgebildet ist.
Aus der ersten Preßeinrichtung
(8) austretende abgepreßte Flüssigkeit, beispielsweise Öl, gelangt
in den Bereich einer ersten Austragsvorrichtung (12). Nach
dem Verlassen der ersten Preßeinrichtung
(8) gelangt das austretende Preßgut über eine Fördereinrichtung (13),
die beispielsweise als Schilferaustrag ausgebildet ist, in den Bereich
einer zweiten Konditionierstation (2). Diese übergibt
das Preßgut
wiederum an ein Förderelement
(11), dem eine zweite Preßeinrichtung (8) mit
zugeordneter Austragsvorrichtung (12) und Fördereinrichtung
(13) nachgeschaltet sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 5 schließen sich
an die zweite Preßstufe
nochmals zwei weitere im wesentlichen baugleich realisierte Preßstufen
an.
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Die
Konditionierstationen (2) können jeweils zur thermischen
Konditionierung ausgebildet sein. Die in 5 beispielhaft
dargestellte Anlage zur Ölgewinnung
aus Saaten kann in einer abgewandelten Ausführungsform auch zur Tierkörperverwertung zum
Einsatz kommen.
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Die
nachfolgende Verfahrensbeschreibung dient der grundsätzlichen
Illustration des Prozesses der Ölgewinnung
mittels Fertigpressung. Anzahl und Art der aufgeführten Elemente
können
variieren. Für den
Transport des Materials sind Ketten- und Schneckenförderer vorgesehen,
um Ablagerungen in den Förderelementen
zu minimieren. Weiterhin werden Risiken, wie Selbstentzündungen
und Kontaminierungen mit Schimmelpilzen des Fördermaterials reduziert. Für die Saaterwärmung und
Trocknung sind Konditionierer vorgesehen. Dieser Konditioniertyp
erlaubt eine einfache Einstellung für einen gleichmäßigen Saattransport,
Dampfdruck, Wärmeübertragung und
Anpassung des Feuchtigkeitsgehalts der Saat. Der Dampfdruck wird
durch Regelventile automatisch kontrolliert und eingestellt. Es
ist eine vollständige
Rückführung der
aus dem Öl
abgeschiedenen Feststoffe (Grobtrub und Filterkuchen) zu einer erneuten Ölgewinnung
vorgesehen, so daß Verluste ausschließlich durch
verdunstete Saatfeuchte und in der Saatreinigung abgetrennte Begleitstoffe
entstehen.
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Die
zu verarbeitende Saat wird in ein Arbeitssilo eingebracht. Das Silo
ist mit Grenzschaltern ausgerüstet,
die eine Überfüllung vermeiden
und bei Niedrigstand die Saatzufuhr wieder automatisch einzuschalten.
Der kontrollierte, gleichmäßige Abzug der
Saat erfolgt mittels eines Schneckenförderers. Die Drehzahl des Förderers
wird über
einen Frequenzumformer verändert
und damit die Leistung der Anla ge eingestellt. Die Kontrolle des
Saatdurchsatzes geschieht mit einer Bandwaage. Der integrierte Magnetabscheider
entfernt Eisenpartikel aus dem Saatstrom.
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Die
vorgereinigte Saat wird vom Kettenförderer zur Weiterverarbeitung
gefördert.
Die Saat kann kalt (mindestens 10°C)
mit einer Saatfeuchte < 7
Gewichtsprozent verarbeitet werden. Hierbei wird die Saat an den
Konditionierapparaten vorbei, über
den Förderweg,
der Vorpresse direkt zugeführt.
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Der
Preßkuchen
aus der Vorpresse wird bei Kaltverarbeitung zur weiteren Pressung
in den Nachpressen konditioniert, um eine maximale Ölausbeute zu
gewährleisten.
Bei der Kaltverarbeitung der Saat erfolgt diese Konditionierung
in den Apparaten.
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Die
warme Verarbeitung wird immer bei Saatfeuchten > 7 Gewichtsprozent und Saattemperaturen < 10°C erforderlich.
Die Erwärmung
und Trocknung der Saat erfolgt kontinuierlich in den Konditionierapparaten.
Durch die Erwärmung
und Trocknung wird die Saat für
die folgende Pressung und mechanische Aufbereitung in der Vorpresse
eingestellt. Durch die Erwärmung
wird u.a. die Viskosität
des Öles
herabgesetzt und die Ölausbeute
in der ersten Stufe erhöht.
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Die
Konditionierung der Preßkuchen
aus der Vorpresse erfolgt bei der warmen Saatverarbeitung ausschließlich im
Konditionierapparat.
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In
der Vorpresse befindet sich eine Steckwelle mit einzeln aufgezogenen,
austauschbaren und aneinander gepreßten Schneckenteilen, ein senkrecht
geteilter Klappseiher und eine Ölaustragsvorrichtung.
Durch die auf der Schneckenwelle montierten Widerstände und
das in Förderichtung
redu zierte Fördervolumen
wird das Preßgut
verdichtet und das Öl über den
umhüllenden,
geschlitzten Mantel (Seiher) nach außen geleitet. Die Feststoffe
verlassen die Presse als Preßkuchen
am Ende der Welle.
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Nach
der Vorpressung und Zerkleinerung in der ersten Preßstufe wird
die Saat einer weiteren thermischen Behandlung in einem Konditionierer
unterzogen. In diesen Apparaten wird der Kuchen konditioniert und
getrocknet, um für
die folgende mechanische Ölgewinnung
in den Nachpressen die günstigsten
Parameter (ca. 120°C
und 2,5 Gewichtsprozent Feuchter) für eine hohe Ölausbeute
einzustellen.
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Die
mechanische Ölgewinnung
in der zweiten Preßstufe
erfolgt in der Schneckenpresse. Durch auf der Schneckenwelle montierte
Widerstände
und das in Förderrichtung
reduzierte Fördervolumen
wird das Preßgut
verdichtet und das frei werdende Öl über den umhüllenden, geschlitzten Mantel
(Seiher) nach außen
abgeleitet.
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Der
entölte
Feststoff (Preßkuchen,
Schilfer) wird von dem Kettenförderer
und dem Schneckenförderer über einen
Kuchenkühler
auf Lagertemperatur abgekühlt.
Um die Abkühlung
zu unterstützen
wird nach den Fertigpressen Wasser durch die Befeuchtungseinheit
auf den heißen
Preßkuchen
gespritzt. Im Kuchenkühler
wird im Gegenstrom Luft gezogen, die sich am warmen Preßkuchen
erwärmt
und gleichzeitig Feuchtigkeit aufnimmt. Die aus dem Preßkuchen
verdunstende Feuchtigkeit entzieht dem Produkt die Wärme. Der
Preßkuchen
wird mit einer Temperatur ca. 5 bis 10°C über der Umgebungstemperatur
zum Preßkuchenlager
gegeben. Der Kühler
wird komplett mit Ventilator, Staubabscheidezyklon (alternativ mit
Abluftfilter) und Schleuse realisiert.
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Das
abgepreßte Öl ist mit
Saatpartikeln (Trub) beladen. Es wird durch eine, im Boden des Pressengestelles
montierte Förderschnecke
zu einem zentralen Auslauf gefördert.
Von dort gelangt es über
einen Kettenförderer
zu einem Trubabscheider. Der Trubabscheider arbeitet zur groben
Vorreinigung. Durch diese Arbeitsweise erfolgt die kontinuierliche
Rückführung der
Trubstoffe in den Ölgewinnungsprozeß.
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Bei
der Kaltverarbeitung der Saat in der ersten Preßstufe erhält man den größten Anteil
des zu gewinnenden Öles
als hochwertiges Pflanzenöl
von sehr heller Farbe mit einem niedrigen Gehalt an Phosphatiden.
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Das
Nachpreßöl ist deutlich
dunkler und hat einen erheblich höheren Anteil an Phosphatiden.
Um das Öl
aus der ersten und zweiten Preßstufe
zu trennen, sind zwei Ölreinigungssysteme
erforderlich.
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Das
kalt gepreßte Öl wird in
dem Öltrubabscheider
vorgereinigt und gelangt über
eine Öltrocknung
in den Zwischentank zu. Ein Rührwerk
verhindert, daß die
verbleibenden, feinen Feststoffe aussedimentieren. Die Filterpreßpumpe fördert das Öl durch
einen Filter. Nach Beendigung eines jeden Filtervorganges wird der
auf den Filterelementen abgeschiedene Feststoff (Filterkuchen) mittels
Druckluft trockengeblasen und in einem Auffangbehälter unterhalb
des Filters gesammelt und von dort dem Prozeß wieder dosiert zugeführt.
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Das
warm gepreßte Öl aus den
Nachpressen wird dem Öltrubabscheider
zugeführt.
Die Ölmenge von
den Nachpressen ist vergleichsweise gering, auf einen Vorhälter zwischen
Trubabscheider und Filter wird verzichtet. Die Filterpreßpumpe fördert das Öl direkt
aus dem Trubabscheider auf das Filter.
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Die
Filter werden als Druckfilter in vertikaler Bauart ausgeführt. Nach
Beendigung eines jeden Filtervorganges wird der auf den Filterelementen
abgeschiedene Feststoff (Filterkuchen) mittels Druckluft trockengeblasen
und in einem Auffangbehälter
unterhalb des Filters gesammelt und von dort dem Prozeß wieder
dosiert zugeführt.
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Zur
Steuerung des Filtrationsprozesses sind die Filter vollständig automatisiert.
Die benötigte Druck-
und Instrumentenluft für
die Ölfiltration
wird in einem Druckluftsystem erzeugt. Das gefilterte Öl fließt in einen
Zwischentank und wird mittels der Förderpumpen dem Lagertank zugeführt.
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Das
im Konditionierer anfallende Kondensat wird im Kondensattank gesammelt
und mit der Kondensatpumpe wieder zurück zum kundenseitigen Dampfkessel
geführt.
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Kalt
gepreßte Öle haben
eine höhere
Feuchtigkeit, die vorhandene hydratisierbare Schleimstoffe aufquellen
läßt. Die
aufgequollenen Phosphatide legen sich auf das Filtergewebe und verhindern
möglicherweise
die Ölfiltration.
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Das
kaltgepreßte Öl wird deshalb
durch Trocknung auf die Ölfiltration
vorbereitet. Dazu wird die noch im Öl befindliche Feuchtigkeit
entfernt. Das vorgereinigte Öl
aus dem Trubabscheider wird über einen
Wärmetauscher
auf ca. 90°C
vorgewärmt
und in den Öltrockner
eingesprüht.
Im Öltrockner
wird durch eine Vakuumpumpe ein Absolutdruck von ca. 80 mbar erzeugt,
um den Siedepunkt der Feuchtigkeit zu senken. Die Feuchtigkeit verdampft
und wird in dem Wärmetauscher
kondensiert. In einem Abscheider wird die Flüssig- Gasphase separiert. Die Flüssigphase
fließt
durch Schwerkraft in ein Abscheidebecken. Die Gasphase wird in der
Vakuumpumpe verdichtet und gelangt als Abluft in die Atmosphäre.
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Das
getrocknete Öl
aus dem Öltrockner
wird über
ein Ölpumpe
in den Trubölbehälter gefördert und
dort für
die Ölfiltration
gesammelt. Die Filterpreßpumpe
fördert
das vorgereinigte und getrocknete Öl durch einen Filter.