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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen, insbesondere im Sinne einer Schneckenpresse.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pressen.
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Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden dafür verwendet, Flüssigkeiten aus einem Presskuchen, beispielsweise Öl aus ölhaltigen Saaten, abzupressen. Dazu wird das Pressgut einer Pressvorrichtung, beispielsweise ausgebildet als eine Schneckenpresse, zugeführt, in der dem Presskuchen Flüssigkeit durch mechanisches Abpressen entzogen wird, sodass feste und flüssige Bestandteile des Pressguts voneinander getrennt werden.
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Schneckenpressen weisen eine Schneckenwelle auf, die in einer Presskammer rotierbar gelagert ist. Die Presskammer wird durch einen sogenannten Seiherkorb in einer rohrartigen Form begrenzt, wobei an einem ersten Ende das Pressgut zugeführt und am zweiten Ende der Presskuchen ausgeworfen wird. Der Seiherkorb weist umlaufend Öffnungen auf, die in der Regel als parallel zur Rotationsachse der Schneckenwelle verlaufende Schlitze ausgebildet sind und durch die hindurch die abgepresste Flüssigkeit aus der Presskammer entweichen kann. Diese Schlitze werden in der Regel durch die Zwischenräume von nebeneinander angeordneten Seiherstäben gebildet.
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Während des Pressvorgangs treten aufgrund der mechanischen Reibung und der hohen Drücke mitunter sehr hohe Temperaturen auf, die sowohl die Qualität von Presskuchen und abgepresster Flüssigkeit als auch die Betriebssicherheit der Presse beeinflussen.
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Eine Begrenzung der Temperatur während des Pressvorgangs hat sowohl auf den Presskuchen selbst als auch auf die abzupressende Flüssigkeit einen positiven Einfluss im Hinblick auf die Produktqualität.
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Der Presskuchen wird nach dem Pressen beispielsweise als Tierfutter oder als Nahrungsergänzungsmittel verwendet, sodass bestimmte Anforderungen im Hinblick auf die Qualität gegeben sind.
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Beispielsweise ist es diesbezüglich eine Anforderung, einen möglichst hohen PDI-Wert (Protein Dispersibility Index) im Presskuchen zu erhalten. Dieser Wert steht für die Löslichkeit der Proteine im Presskuchen, die durch die bei hohen Temperaturen auftretende Proteindenaturierung negativ beeinflusst wird.
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Im Hinblick auf die Qualität abgepresster Flüssigkeiten ist es beispielsweise bei aus Senfsaaten abgepresstem Senföl ein Ziel, in diesem einem möglichst hohen Allylisothiocyanat-Anteil (AITC-Anteil) zu erhalten, da der AITC-Gehalt den scharfen Geschmack verursacht.
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Auch der AITC-Gehalt sinkt mit steigenden Temperaturen während des Pressvorgangs.
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Für beide vorgenannten Ziele im Hinblick auf die Produktqualität von Presskuchen und abgepresster Flüssigkeit ist es somit von erheblicher Bedeutung, die Temperatur während des Pressvorgangs möglichst gering zu halten.
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Insbesondere im Hinblick auf Öle als abgepresste Flüssigkeiten hat die Kühlung des Presskuchens während des Pressvorgangs jedoch nachteilige Wirkungen auf die Viskosität, sodass dieses schwerer abfließen kann.
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In der
DE 10 2007 014 775 A1 werden Verfahren und Vorrichtungen der vorgenannten Art vorgeschlagen, die eine Verbesserung der Produktqualität des gewonnenen Öls insbesondere für den Einsatz zur Speiseölherstellung ermöglichen, was insbesondere durch eine Begrenzung der Temperatur des Extrakts auf maximal 60°C während des gesamten Extraktionsprozesses durch die Verwendung von superkritischem CO2 als Extraktionsmittel erreicht wird.
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Das Zuführen von superkritischem CO2 während des Pressvorgangs wirkt somit einerseits als Kühlmittel und andererseits als Extraktionsmittel im eigentlichen Sinn. Bei der Anwendung dieser Lehre bei einer Extraktion von Saatöl erfolgt durch das Lösen des Kohlendioxids im Öl eine erhebliche Erniedrigung der Viskosität und somit eine deutliche Verflüssigung, sodass die nachteilige Wirkung der Kühlung auf die Viskosität des Öls zumindest kompensiert wird.
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Nachteilig an der Verwendung von CO2 als Kühlmedium für Schneckenpressen sind jedoch die vergleichsweise hohen Kosten von flüssigem CO2, die hierzu erforderliche aufwändige Konstruktion der Pressvorrichtung selbst und Sicherheitsaspekte. Die Verwendung von CO2 erfordert eine aufwändige Abdichtung der Presse mit einer geschlossenen Kammer und den Einsatz von Gaswarngeräten von im Bereich der Presse arbeitendem Personal, um eine erstickende Atmosphäre im Bereich der Presse zu verhindern und/oder zu detektieren. Die geschlossene Kammer verhindert zusätzlich das Ablaufen der abgepressten Flüssigkeit in diesem Bereich, sodass nicht die gesamte Länge der Presskammer voll nutzbar ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Pressen anzugeben, mit der das Pressgut und/oder die abgepresste Flüssigkeit während des Pressens kühlbar ist/sind, ohne dass die bei der Verwendung von superkritischem CO2 auftretenden Nachteile auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Pressen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Pressen anzugeben, mit dem das Pressgut und/oder die abgepresste Flüssigkeit während des Pressens kühlbar ist/sind, ohne dass die bei der Verwendung von superkritischem CO2 auftretenden Nachteile auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Pressen gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
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Die im folgenden offenbarten Merkmale einer Vorrichtung zum Pressen und eines Verfahrens zum Pressen sind sowohl einzeln als auch in allen ausführbaren Kombinationen Bestandteil der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen ist als eine mechanische Pressvorrichtung, insbesondere als eine Schneckenpresse, ausgebildet und weist Mittel zum Zuführen eines Kühlmittels in die Presskammer auf.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Kühlmittel ausschließlich oder zusätzlich von außen zumindest bereichsweise auf den Seiherkorb geleitet.
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Als Kühlmittel wird erfindungsgemäß Luft oder Stickstoff verwendet, wobei das jeweilige Kühlmittel in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in flüssiger Form in die Presskammer der Vorrichtung zum Pressen zuführbar ist.
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Stickstoff wird gegenüber Luft in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung als Kühlmittel verwendet, da dies neben dem Kühleffekt zusätzlich zu einer besseren Produktqualität von Presskuchen und abgepresster Flüssigkeit beiträgt, da eine Oxidation der Produkte während des Pressens vermieden wird, und die Brandgefahr durch das Verdrängen von Sauerstoff aus der Presskammer verringert.
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Da der in den Presseninnenraum entweichende Stickstoff als ungefährlich anzusehen ist und dieser zudem vollständig in Luft, die zu 80 % aus Stickstoff besteht, löslich ist, besteht kein Gefahrenpotential, sofern die Presse an ein ausreichend dimensioniertes Aspirationssystem angeschlossen wird und die Halle, in der die Presse aufgestellt wird, gut belüftet wird. Zur zusätzlichen Sicherheit können Klappenabdichtungen Verwendung finden.
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Klappenabdichtungen sind Abdichtungen für Klappen, die einen Teil eines Gehäuses bzw. Verkleidung einer Vorrichtung zum Pressen bilden. Diese Klappen dienen einer Zugänglichkeit des Seiherkorbes einer Vorrichtung zum Pressen beispielsweise zu Wartungszwecken und schirmen gleichzeitig den Innenraum der Vorrichtung zum Pressen von der Umgebung ab. Eine Abdichtung der Klappen unterstützt diese Abschirmung, sodass der Austritt von Gasen aus der Vorrichtung zum Pressen in den umgebenden Arbeitsbereich vermieden wird. Die Klappenabdichtungen sind in Ausführungsformen der Erfindung als Gummilippen ausgebildet, die an den Rändern der Klappen angeordnet sind.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind Klappenabdichtungen mit einer Aspiration des Presseninnenraumes kombiniert.
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In flüssiger Form ist die Temperatur des jeweiligen Kühlmittels im Vergleich zum gasförmigen Zustand bei Umgebungsdruck niedriger, sodass der Kühleffekt auf den Presskuchen und/oder die abgepresste Flüssigkeit höher ist.
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Die Mittel zum Zuführen eines Kühlmittels umfassen zumindest eine Kühlmittelquelle und mindestens einen Kühlmittelauslass, der an der Vorrichtung zum Pressen derart angeordnet ist, dass das Kühlmittel in die Presskammer einleitbar ist.
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Die Kühlmittelquelle kann in Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise als ein Kühlmittelbehälter oder -speicher ausgebildet sein, in dem Kühlmittel unter Umgebungsdruck oder ggf. einem höheren Druck bevorratet ist, oder als eine Vorrichtung zur Erzeugung des Kühlmittels.
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Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung zum Pressen eine Mehrzahl von Kühlmittelauslässen auf.
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Die mindestens eine Kühlmittelquelle und der mindestens eine Kühlmittelauslass sind in Ausführungsformen der Erfindung über mindestens eine Kühlmittelleitung miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist mindestens ein Kühlmittelventil vorgesehen, über das die Zufuhr von Kühlmittel in die Presskammer der Vorrichtung zum Pressen steuerbar ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der mindestens eine Kühlmittelauslass nah an der Schneckenwelle oder in der Schneckenwelle selbst angeordnet, sodass eine Eindüsung des Kühlmittels nah an der Schneckenwelle erfolgt. Dadurch wird der Weg, den das Kühlmittel bis zum Verlassen der Presskammer durch den Presskuchen hindurch nehmen muss, maximiert, sodass der Effekt des Wärmeaustauschs zwischen Kühlmittel und Presskuchen maximiert wird.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist zumindest ein Kühlmittelauslass an der Schneckenwelle angeordnet.
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In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Eindüsung des Kühlmittels aus dem Inneren der Schneckenwelle durch einen Kühlmittelauslass hindurch.
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In anderen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Eindüsung des Kühlmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Kühlmittelauslässe. Diese Anordnung der Kühlmittelauslässe ermöglicht ein leichteres Nachrüsten herkömmlicher Vorrichtungen zum Pressen im Vergleich zur Eindüsung aus der Schneckenwelle heraus.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Eindüsung des Kühlmittels aus dem Inneren der Schneckenwelle durch einen Kühlmittelauslass hindurch und die Eindüsung des Kühlmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Kühlmittelauslässe miteinander kombiniert.
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Bei einer Eindüsung des Kühlmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Kühlmittelauslässe sind diese in Ausführungsformen der Erfindung in Bereichen in Förderrichtung der Presse hinter Drosselringen liegend angeordnet. In diesen Entspannungs- und Durchmischungszonen kann das eingeleitete Kühlmittel optimal mit dem Presskuchen in Kontakt treten.
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Da sich der Aggregatszustand von in flüssiger Form eingeleiteten Kühlmitteln in der Presskammer der Presse von flüssig zu gasförmig ändert, wird eine gute Durchmischungswirkung und ein hoher Wärmeaustausch erzielt.
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Eine zusätzliche Durchmischungswirkung zu der von der Presse als solche bewirkten Durchmischung von Presskuchen und Kühlmittel ist bei in die Presskammer hineinragenden Kühlmittelauslässen durch die damit einhergehenden Strömungswiderstände im Bereich der Kühlmittelauslässe für den Presskuchen realisiert.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist diese im Bereich der Kühlmittelauslässe und/oder in einem in Förderrichtung unmittelbar dahinter liegenden Bereich einen abgedichteten Bereich des Seiherkorbes auf, in dem das Kühlmittel nicht aus diesem entweichen kann. Dadurch wird das Kühlmittel in Förderrichtung der Presse länger gemeinsam mit dem Presskuchen gefördert, sodass eine bessere Kühlung des Presskuchens realisiert ist. Dadurch lässt sich der Austritt von Trub, d.h. Presskuchen als Feststoffanteil in der abgepressten Flüssigkeit, verringern.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Mittel zur Einleitung des Kühlmittels vollständig oder teilweise in einem Kühlring angeordnet, der einen Teil der Presskammer bildet. In Abhängigkeit der Einbaulänge des Kühlrings ist die Länge der Seiherstäbe im Einbaufeld in erfindungsgemäßen Ausführungsformen entsprechend angepasst.
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Durch die Einleitung des Kühlmittels im Bereich der Schneckenwelle treten beim Durchströmen des Presskuchens vom Kühlmittelauslass zu den Öffnungen der Presskammer Mitrisseffekte auf, sodass Teile der abzupressenden Flüssigkeit mit dem Kühlmittel mitströmen. Dadurch lässt sich die durch die mit der Kühlung des Presskuchens einhergehende verringerte Viskosität der abgepressten Flüssigkeit und das dadurch bedingte verschlechterte Abfließen der abgepressten Flüssigkeit zumindest teilweise kompensieren. Je nach Druck, Temperatur und Strömungsrichtung des Kühlmittels sind ggf. sogar verbesserte Ausbeuten der abgepressten Flüssigkeit realisierbar.
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Durch die Auflockerung des Presskuchens mit verdampfendem Kühlmittel und den Strömungswiderständen der Düsen bzw. Kühlmittelauslässe, kommt es in den Entspannungszonen nach den Drosselringen der Presse zu einer verbesserten Durchmischung des Presskuchens im Seiher. Dadurch wird ein besserer Stofftransport der abgepressten Flüssigkeit (z.B. des Öls) aus dem Presskuchen aus dem Seiher heraus ermöglicht, da sich nunmehr Presskuchen mit erhöhtem Flüssigkeitsgehalt an der Seiherinnenseite befindet.
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Neben dem Ort und der Art des Kühlmittels spielt auch die Menge des zugeführten Kühlmittels insbesondere auch in Relation zum Durchfluss des Presskuchens eine Rolle in Bezug auf die Erzielung der erfindungsgemäßen Effekte.
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Mit einer Erhöhung der Menge des zugeführten Kühlmittels steigt dabei zumindest auch der Kühleffekt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Pressen umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
- - Bereitstellen von Luft oder Stickstoff als Kühlmittel mithilfe einer Kühlmittelquelle
- - Zuführen des Kühlmittels aus der Kühlmittelquelle in die Presskammer einer Schneckenpresse und/oder zumindest bereichsweise außen auf den Seiherkorb der Schneckenpresse
- - Kühlen des Presskuchens und/oder der abgepressten Flüssigkeit mithilfe des Kühlmittels
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Dabei wird ein Pressgut bzw. ein Presskuchen durch eine Zuführöffnung in eine Schneckenpresse eingeführt und mithilfe einer Schneckenwelle durch eine Presskammer transportiert und dabei gepresst, sodass eine Flüssigkeit aus dem Presskuchen abgepresst wird. Die abgepresste Flüssigkeit tritt durch Öffnungen aus der Presskammer aus.
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Vorzugsweise wird das Kühlmittel der Schneckenpresse in flüssigem Zustand zugeführt, da dieses so kälter ist und ein höherer Kühleffekt eintritt.
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Vorzugsweise erfolgt eine Eindüsung des Kühlmittels in die Presskammer im Bereich der Schneckenwelle, sodass die Kühlwirkung verbessert wird und ggf. Mitrisseffekte bezüglich der abgepressten Flüssigkeit erzielt werden.
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Vorzugsweise wird Stickstoff als Kühlmittel verwendet, besonders bevorzugt flüssiger Stickstoff.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Pressen ist in Ausführungsformen der Erfindung zur Realisierung eines Teils oder sämtlicher der Funktionen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Pressen wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen verwendet.
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Anders herum ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen in Ausführungsformen auch zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in allen offenbarten Varianten ausgebildet.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Pressen bzw. mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen werden in Ausführungsformen der Erfindung die folgenden Betriebsparameter angewendet:
- Der Eingangsdruck des Kühlmittels ist in Ausführungsformen der Erfindung ein atmosphärischer Druck. In anderen Ausführungsformen ist ein Druck unter 100 bar vorgesehen. In davon verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung wird das Kühlmittel unter hohem Druck eingedüst. In jedem Fall ist der Eingangsdruck des Kühlmittels so hoch, dass sich dieses in entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung in den Seiherkorb pumpen lässt.
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Als Massenstrom für den Presskuchen sind in Ausführungsformen der Erfindung 100 - 1000 t/d Saatäquivalent für Vorpressen, 90 - 170 t/d Saatäquivalent bei Nachpressen und 30 - 100 t/d Saatäquivalent bei Fertigpressen einstellbar. In anderen Ausführungsformen sind jedoch auch geringere Massenströme abdeckbar.
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Das Verhältnis der zugeführten Massenanteil des Kühlmittels zum Gesamtmassenstrom der Presse (Presskuchen und Kühlmittel) beträgt in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 0 und 25 %. Ein zu hoher Kühlmitteleintrag verbraucht unnötig viel Kühlmittel und kühlt den Presskuchen unnötig weit ab. Bevorzugt wird der Presskuchen bzw. die abgepresste Flüssigkeit nur so weit abgekühlt, dass die Prozessvorgaben im Hinblick auf die vorgegebene Produktqualität gerade erreicht werden.
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Der erfindungsgemäß erzielbare wesentliche Vorteil in der Produktqualität des Presskuchens ist der höhere PDI Wert, der die prozentuale Wasserlöslichkeit bezogen auf die gesamte Proteinmenge im Produkt angibt.
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Aufgrund der niedrigeren Temperatur bilden sich zudem weniger Phosphatide, sodass die Entschleimung des Öls weniger aufwändig wird, bzw. beim Mischen des nunmehr qualitativ hochwertigeren Nachpressöls mit Vorpressöl ggf. vollständig entfallen kann.
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Beim Pressen von Senfsaat ist der Gehalt von Allylthiocyanat entscheidend für die Produktqualität. Für hochwertige Produkte angestrebt wird ein Wert von 0,3 meq, wobei ein Wert bis 0,26 meq noch als akzeptabel gilt. Der Gehalt von Allylthiocyanat nimmt mit höheren Temperaturen ab, sodass sich der Zielwert von 0,3 meq im Bereich einer Öltemperatur in einem Bereich von etwa 70 °C erwarten lässt. Die übliche Öltemperatur herkömmlicher Nachpressen beträgt hingegen ca. 100 °C, sodass eine erfindungsgemäße Temperaturerniedrigung mit einer signifikanten Verbesserung der Ölqualität einhergeht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Verwendung kostengünstiger Kühlmittel. Flüssiges Kohlendioxid ist typischerweise etwas teurer als flüssiger Stickstoff. Stickstoff selbst aus der Umgebungsluft zu gewinnen, ist bei hohem Bedarf nochmals wesentlich günstiger. Je nach Einkaufs- und Lieferkosten in einem Gebiet können Einsparungen von 40 bis 75 % erzielt werden. Es ist somit fallabhängig zu entscheiden. ob eine Anlieferung von Flüssigstickstoff oder die Erzeugung vor Ort, die eine höhere Anfangsinvestition erfordert, finanziell sinnvoller ist. Für Luft als Kühlmittel gilt dies ebenfalls.
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Weiterhin lassen sich bestehende herkömmliche Pressen im Vergleich zur Verwendung von überkritischem CO2 als Kühlmittel wesentlich einfacher zur Verwendung gemäß der erfindungsgemäßen Lehre umrüsten, da nur wenige konstruktive Anpassungen der Pressen zwingend erforderlich sind.
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Mit einer klassischen Wellenkühlung, bei der ein Kühlmittel lediglich durch die Schneckenwelle hindurchgeleitet wird, lassen sich die erforderlichen Temperaturabsenkungen nicht annähernd erreichen.
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In den nachfolgend erläuterten Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1: Eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen,
- 2: Eine Detailansicht eines Schnitts im Bereich eines Kühlmittelauslasses,
- 3: Eine Detailansicht eines Schnitts im Bereich einer weiteren Ausführungsform eines Kühlmittelauslasses,
- 4: Eine Tabelle mit Vergleichswerten zu Parametern eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Pressen und
- 5: Eine grafische Darstellung des Kühleffekts zweier Kühlmittel im Vergleich.
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In 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen (1) dargestellt.
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Die gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen (1) ist als eine Schneckenpresse ausgebildet und weist eine Presskammer (2) auf, der sich rohrartig in Längsrichtung der Vorrichtung zum Pressen (1) erstreckt. Die Presskammer (2) ist in radialer Richtung von einem Seiherkorb (3) begrenzt, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch die eine abgepresste Flüssigkeit (8) aus dem Seiherkorb (3) austreten kann.
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In der Presskammer (2) ist eine Schneckenwelle (4) rotierbar gelagert und mithilfe eines Pressenantriebs (5) antreibbar. An einem ersten Ende weist die Vorrichtung zum Pressen (1) eine Zuführöffnung (6) für das Pressgut / Presskuchen auf, das/der dann mithilfe der Schneckenwelle (4) durch die Presskammer (2) förderbar ist. In Längsrichtung der Vorrichtung zum Pressen (1) wird der zwischen der Schneckenwelle (4) und dem Seiherkorb (3) gebildete Schneckengang immer enger, sodass ein kontinuierlich ein hoher Druck auf das Pressgut / den Presskuchen ausgeübt wird. Am zweiten Ende der Vorrichtung zum Pressen (1) weist diese einen Auslass (7) für den Presskuchen auf.
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Die Vorrichtung zum Pressen (1) weist weiterhin einen als ein Kühlring (9) ausgebildeten Seiherkorbabschnitt auf. Im Bereich des Kühlrings (9) weist die Vorrichtung zum Pressen (1) mehrere Kühlmittelauslässe (10) auf, über die ein Kühlmittel in die Presskammer (2) der Vorrichtung zum Pressen (1) einleitbar ist. Die Kühlmittelauslässe (10) sind über eine Kühlmittelleitung (11) mit einer Kühlmittelquelle (12) verbunden.
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Weiterhin weist die Vorrichtung zum Pressen (1) ein Kühlmittelventil (13) auf, über das die Zufuhr von Kühlmittel in die Presskammer (2) in Bezug auf die zugeführte Menge je Zeiteinheit (z.B. Volumenstrom) regelbar oder zumindest ein- und ausschaltbar ist.
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Darüber hinaus weist die dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen (1) eine Kühlmittelpumpe (14) auf, mit der das Kühlmittel von der Kühlmittelquelle (12) zu den Kühlmittelauslässen (10) förderbar ist. Je nach Ausführungsform der Kühlmittelquelle (12) und/oder des Kühlmittelventils (13) sind auch Varianten ohne eine solche Kühlmittelpumpe (14) erfindungsgemäße Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Pressen (1). Beispielsweise ist mithilfe einer Kühlmittelpumpe (14) die Menge des in die Presskammer (2) zugeführten Kühlmittels einstellbar. In anderen Ausführungsformen ist dieses über den Druck der Kühlmittelquelle (12) und/oder eine entsprechende Ansteuerung des beispielsweise als ein Proportional-Ventil ausgebildeten Kühlmittelventils (13) einstellbar.
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Der Kühlring (9) ist in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung in Förderrichtung der Schneckenpresse hinter einem Drosselring (15) angeordnet, sodass die Kühlmittelzufuhr in einer Entspannungszone erfolgt.
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2 zeigt eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen (1) im Bereich eines Kühlmittelauslasses (10), wobei die Kühlmittelleitung (11) zumindest bereichsweise in der Schneckenwelle (4) verläuft und der Kühlmittelauslass (10) auf der Schneckenwelle (4) angeordnet ist. Auf der Schneckenwelle (4) sind Schneckenteile (16) angeordnet, die verschiedene Druckzonen, Entspannungszonen und Förderbereiche ausbilden.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Kühlmittelauslasses (10) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen (1) dargestellt, wobei sich der Kühlmittelauslass (10) von außen durch den Seiherkorb (3) hindurch in die Presskammer (2) hinein erstreckt. Die Öffnung des Kühlmittelauslasses (10) ist dabei schneckennah angeordnet.
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Schneckennah im Sinne dieser Schrift bedeutet in einer räumlichen unmittelbaren Nähe zur äußeren Oberfläche der Schneckenwelle (4) bzw. auf der Schneckenwelle angeordneten Schneckenteilen (16). Die Darstellung in 3 ist in Bezug auf die Entfernung von Schneckenwelle (4) und Kühlmittelauslass (10) nicht für alle Abmessungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen zum Pressen (1) maßstabsgetreu.
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In Ausführungsformen der Erfindung bedeutet eine schneckennahe Anordnung eines Kühlmittelauslasses (10), dass dieser zur Abgabe des Kühlmittels in einer Entfernung von weniger als 1 cm, in besonders bevorzugten Ausführungsformen in einer Entfernung von etwa 1 mm bis 5 mm von der äußeren Oberfläche der Schneckenwelle (4) bzw. auf der Schneckenwelle angeordneten Schneckenteilen ausgebildet ist.
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In 4 ist eine Tabelle dargestellt, die die Kühlwirkung der Zufuhr von Stickstoff (N2) als Kühlmittel bei zwei verschiedenen Mengen an zugeführtem Kühlmittel im Vergleich mit überkritischem CO2 zeigt. Aufgrund der mit -196 °C deutlich geringeren Eintrittstemperatur des flüssigen Stickstoffs verglichen mit der Eintrittstemperatur von 72,3 °C für überkritisches CO2 kommt es bei gleichen Massenströmen der Presshilfsmittel bzw. Kühlmittel bei der Verwendung von flüssigem Stickstoff zu einer stärkeren Abkühlung des Presskuchens, da die Enthalpiedifferenz des Presshilfsmittels mehr als dreimal so groß ist. Bei einer Erhöhung des Massenstromes von flüssigem Stickstoff von 111 kg/h auf 219 kg/h erfolgt ebenfalls eine signifikante Erhöhung der Kühlwirkung, im vorliegenden Beispiel wird die erreichte Temperaturdifferenz des gekühlten Presskuchens von 16,5 °C auf 32,7 °C erhöht.
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Unter Annahme einer bei zweistufigen Fertigpressanlagen üblichen Presskuchenaustrittstemperatur von ca. 140 °C nach der Nachpressung ergibt sich ein berechneter Temperaturverlauf in Abhängigkeit der zugeführten Mengen an CO2 bzw. N2 wie in 5 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014775 A1 [0013]
