DE102021134161A1

DE102021134161A1 - Zweimalige verminderung von ge bei der physikalischen raffination von speiseölen und -fetten

Info

Publication number: DE102021134161A1
Application number: DE102021134161.2A
Authority: DE
Inventors: Marc Kellens; Wim de Greyt; Antonios Papastergiadis
Original assignee: Desmet Ballestra Group NV SA
Current assignee: Desmet Belgium NV
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US20220195329A1; GB2603291A; US11603505B2; GB202118936D0; US20220195330A1

Abstract

Physikalisches Raffinationsverfahren für Pflanzenöl, das in der Lage ist, das Auftreten von Glycidylestern (GE) zu vermindern, einschließend mindestens einen Desodorierungsschritt, gefolgt von einem Schritt des Strippens, wobei der Desodorierungsschritt das Inkontaktbringen des Pflanzenöls mit Dampf bei einem Druck von oberhalb 5 mbara während mindestens 10 Minuten bei einer Temperatur von mindestens 230 °C einschließt, und wobei der Schritt des Strippens das Strippen des aus dem Desodorierungsschritt resultierenden Öls bei einem Druck von unterhalb 5 mbara und bei einer Temperatur, die 280 °C nicht übersteigt, einschließt. Das Verfahren beeinträchtigt nicht die Hitzebleiche und die vollständige Entfernung von unerwünschten Farbstoffen, Geschmack und Geruch aus dem physikalisch raffinierten Speiseöl.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung, Seriennummer 17/555,537, eingereicht am 20. Dezember 2021, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/129,968 , eingereicht am 23. Dezember 2020, die beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur physikalischen Raffination von Speiseölen und -fetten, das in der Lage ist, das Auftreten von Glycidylestern (GE) zu vermindern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die physikalische Raffination von Speiseölen und -fetten ist der letzte Schritt ihres Reinigungsverfahrens.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt das Verfahren die physikalische Raffination eines Pflanzenöls ein, einschließlich a) eines Desodorierungsschritts, der bei einem Druck oberhalb 5 mbara, bei einer Temperatur von mindestens 230 °C und während mindestens 10 Minuten durchgeführt wird, und b) eines Schritt des Dampfstrippens des aus dem Desodorierungsschritt resultierenden Öls, der bei einem Druck unterhalb 5 mbara und bei einer Temperatur, die 280 °C nicht übersteigt, durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die FFA-Konzentration des aus dem Desodorierungsschritt resultierenden Öls mindestens 0,5 % FFA und ferner nicht mehr als 5 ppm GE enthält.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 10 mbara durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 20 mbara durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 50 mbara durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Desodorierungsschritt bei einer Temperatur von mindestens 245 °C durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Desodorierungsschritt bei einer Temperatur von mindestens 260 °C durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Schritt des Dampfstrippens bei einem Druck unterhalb 3 mbara durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Schritt des Dampfstrippens bei einem Druck unterhalb 2 mbara durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl mindestens 1 % FFA.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl mindestens 2 % FFA.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl nicht mehr als 3 ppm GE.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl nicht mehr als 2 ppm GE.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Schritt des Dampfstrippens resultierende Öl nicht mehr als 1 ppm GE.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls enthält das aus dem Schritt des Dampfstrippens resultierende Öl nicht mehr als 0,5 ppm GE.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert und der aus dem zweiten Desodorierungsschritt austretende Dampf wird mindestens teilweise in den Desodorierungsschritt a) und/oder den Schritt des Dampfstrippens b) zurückgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, gewaschen und/oder entschleimt und/oder gebleicht.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht und das Inkontaktbringen wird bei einem reduzierten Druck im Bereich zwischen 50 und 250 mbara ausgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht und das Inkontaktbringen wird bei einem reduzierten Druck im Bereich zwischen 50 und 250 mbara ausgeführt, und der Desodorierungsschritt a) wird im Wesentlichen bei demselben reduzierten Druck im Bereich zwischen 50 und 250 mbara ausgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, FFA zugesetzt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einer metallischen Füllkörperkolonne durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einem Fallfilm durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einem flachen Kolonnenboden durchgeführt.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs wird kondensiert, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, die mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs wird kondensiert, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase bei einer Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt wird.
In einem anderen Aspekt des oben beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination eines Pflanzenöls wird der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs wird kondensiert, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase bei einer Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt und mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die zur Veranschaulichung gezeigt und beschrieben wurden, offensichtlicher. Wie sich zeigen wird, ist die Erfindung auch für andere und unterschiedliche Ausführungsformen geeignet, und ihre Einzelheiten können in verschiedener Hinsicht modifiziert werden.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden insbesondere in Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht, die nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben werden, in denen:

1 die Konzentration von GE, die aus der Desodorierung von Palmöl resultiert, in Abhängigkeit von der Desodorierungstemperatur und dem Desodorierungsdruck darstellt; und
2 die Konzentration von GE und FFA, die in desodoriertem Palmöl vorhanden ist, in Abhängigkeit von dem Desodorierungsdruck darstellt.

Die Zeichnung(en) und die Beschreibung sind als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin in der Beschreibung und den Ansprüchen durchgängig verwendete approximierende Sprache kann zur Modifizierung jeglicher quantitativen Darstellung, die zulässigerweise variieren kann, angewendet werden, ohne zu einer Änderung der grundlegenden Funktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe wie „ungefähr“ modifiziert wird, nicht auf den angegebenen genauen Wert beschränkt. Zumindest in einigen Fällen kann die approximierende Sprache der Genauigkeit eines Instrumentes zur Messung des Wertes entsprechen. Bereichsbegrenzungen können kombiniert und/oder ausgetauscht werden, und derartige Bereiche werden identifiziert und schließen alle hierin angegebenen Unterbereiche ein, sofern der Kontext oder die Sprache nichts anderes besagen. Außer in den Anwendungsbeispielen oder wo anderweitig angegeben, sind alle Zahlen oder Ausdrücke, die sich auf Mengen von Bestandteilen, Reaktionsbedingungen und dergleichen beziehen, welche in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind.
„Optional“ oder „gegebenenfalls“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand eintreten kann oder nicht eintreten kann, oder dass der nachfolgend identifizierte Stoff vorhanden sein kann oder nicht vorhanden sein kann, und dass die Beschreibung Fälle einschließt, in denen das Ereignis oder der Umstand eintritt oder in denen der Stoff vorhanden ist, sowie Fälle, in denen das Ereignis oder der Umstand nicht eintritt oder der Stoff nicht vorhanden ist.
Die hierin verwendeten Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „schließt ein“, „einschließend“, „weist auf“, „aufweisend“ oder eine andere Abwandlung davon sollen eine nicht-ausschließliche Einbeziehung abdecken. Beispielsweise ist ein Verfahren, eine Methode, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann auch andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder zu einem solchen Verfahren, einer solchen Methode, einem solchen Gegenstand oder einer solchen Vorrichtung gehören.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der, die, das“ schließen Bezüge im Plural ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Darüber hinaus wurde die in der Beschreibung verwendete Sprache hauptsächlich aus Gründen der Lesbarkeit und zu Lehrzwecken gewählt und nicht unbedingt, um den Erfindungsgegenstand abzugrenzen oder zu umschreiben. Dementsprechend ist die Offenbarung der Ausführungsformen zur Veranschaulichung, aber nicht zur Einschränkung des Umfangs der Ausführungsformen gedacht, der in den Ansprüchen dargelegt ist.
DEFINITIONEN
Physikalische Raffination. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „physikalische Raffination“ auf ein Verfahren, das ein vollständig raffiniertes Öl oder Fett ergibt und erstens einen Desodorierungsschritt und zweitens einen Schritt des Dampfstrippens einschließt. Optional kann nach dem Schritt des Dampfstrippens eine kurze Nachdesodorierung, vorzugsweise unter milden Bedingungen, ausgeführt werden.
Desodorierung. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Desodorierung“ der erste Schritt des physikalischen Raffinationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem das Öl in mindestens einer Desodorierungskolonne gezielt auf hoher Temperatur gehalten wird, um unangenehmen Geschmack, Geruch, Farbe und die meisten Verunreinigungen des behandelten Öls zu entfernen. In der vorliegenden Erfindung wird der Desodorierungsschritt unter scheinbar ungünstigen Bedingungen durchgeführt, d.h. unter hohem Druck und hoher Temperatur, die zu einer wesentlichen Verminderung der Entfernung von FFA führen, die in dem nach dem Desodorierungsschritt erhaltenen behandelten Öl vorliegen. Diese Bedingungen sind das genaue Gegenteil des derzeitigen Trends zur Desodorierung unter Verwendung des geringstmöglichen Drucks (weniger als 5 mbara) und einer niedrigen Temperatur (bei ungefähr 230 °C oder darunter). In der vorliegenden Erfindung wird die Desodorierung typischerweise bei einem viel höheren Druck als üblich durchgeführt, zum Beispiel bei 5 bis 100 mbara, was ungefähr 2 bis 50 mal höher ist als der herkömmliche Desodorierungsdruck. In der vorliegenden Erfindung wird der Desodorierungsschritt bei ungefähr 230 °C bis 280 °C, vorzugsweise bei ungefähr 250 °C bis 270 °C und noch bevorzugter bei ungefähr 255 °C bis ungefähr 265 °C durchgeführt. Dieser bevorzugte Bereich ist ein Kompromiss zwischen einer hohen Temperatur, die die besten Ergebnisse bei der Hitzebleiche liefert, und einer niedrigeren Temperatur, die eine übermäßige Entfernung der FFA verhindert, wenn sie mit hohen Desodorierungsdrücken kombiniert wird. Gemäß unserer Erfindung wird der Desodorierungsschritt auch mit minimalem Einblasedampf durchgeführt, um die Entfernung von FFA zu minimieren. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass unter diesen scheinbar ungünstigen Desodorierungsbedingungen das Auftreten von GE im Vergleich zu Standard-Desodorierungsbedingungen, die bei niedrigerem Druck durchgeführt werden, was zu einer viel vollständigeren Entfernung von FFA führt, vermindert wird. Wenn das behandelte Öl bereits große Mengen an GE enthält, z.B. Palmöl, das durch ein herkömmliches Verfahren desodoriert wurde, bei dem zunächst die FFA gestrippt werden und das resultierende FFA-freie Öl beispielsweise bei hoher Temperatur und niedrigem Druck desodoriert wird, kann die Desodorierung gemäß der vorliegenden Erfindung sogar einen wesentlichen Anteil dieser GE beseitigen. Somit ist die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Desodorierung in der Lage, das Auftreten von GE sowohl durch die Verminderung ihrer Bildung als auch durch die Zerstörung eines wesentlichen Anteils von GE vorab vermindern, falls das Ausgangsöl bereits GE enthält. Da gleichzeitig die Desodorierung gemäß der vorliegenden Erfindung immer noch bei hoher Temperatur durchgeführt wird, bleiben die Desodorierungsfunktion an sich (d.h., die Entfernung von Gerüchen und Nachgeschmack) und die Hitzebleiche (d.h., die Entfernung von Farbstoffen) voll wirksam.
Hoher Druck. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „hoher Druck“ auf einen Druck im Bereich von 5 mbara bis 100 mbara. Somit liegt ein „hoher Druck“ immer noch unter dem Atmosphärendruck, ist aber wesentlich höher als der übliche Desodorierungsdruck, der in der derzeitigen Praxis bei der industriellen Desodorierung verwendet wird, der in den meisten physikalischen Raffinationsanlagen gewöhnlich zwischen ungefähr 2 mbara und ungefähr 5 mbara liegt.
Dampfstrippen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Dampfstrippen“ auf den zweiten Schritt der physikalischen Raffination der vorliegenden Erfindung, bei dem typischerweise ungefähr 90 % bis 99 % FFA und ungefähr 80 % bis 90 % GE aus dem behandelten Öl entfernt werden. Dieses Dampfstrippen wird vorzugsweise in einer Strippkolonne durchgeführt, die mit einer metallisch strukturierten Packung gefüllt ist (in der Fachwelt als „metallische Füllkörperkolonne“ bekannt), in der das Öl mit Strippdampf in Kontakt gebracht wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung einer metallischen Füllkörperkolonne beschränkt, da das Dampfstrippen auch auf einem Fallfilm oder in einem flachen Kolonnenboden zum Einblasen durchgeführt werden kann. Das Dampfstrippen wird vorzugsweise bei niedrigem Druck (5 mbara oder weniger), bei hoher Temperatur (230 °C oder höher) und mit ausreichend Strippdampf (typischerweise mindestens ungefähr 5 kg pro Tonne behandeltes Öl) und mit einer Verweilzeit in der metallischen Füllkörperkolonne von beispielsweise ungefähr 5 Minuten durchgeführt. Unter diesen Bedingungen können ungefähr 80 bis 90 % der GE entfernt werden.
Nachdesodorierung. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Nachdesodorierung“ auf eine zweite Desodorierung im Anschluss an das Dampfstrippen. Die Nachdesodorierung ist optional. Manchmal ist es jedoch erwünscht oder notwendig, jegliche Farb-, Geschmacks- oder Geruchsreste zu entfernen, die ausnahmsweise noch in dem desodorierten und mit Dampf gestrippten Öl verbleiben könnten. Dies ist vor allem bei minderwertigen Ölen der Fall. In der Regel kann der bei der Nachdesodorierung verwendete Einblasedampf in den vorangegangenen Stripp- und/oder Desodorierungsschritten wiederverwendet werden, da dieser kaum mit Verunreinigungen belastet und im Wesentlichen frei von FFA ist. Die Nachdesodorierung wird vorzugsweise unter milden Bedingungen durchgeführt, typischerweise bei Temperaturen, die 230 °C nicht überschreiten. Diese Nachdesodorierung erfolgt vorzugsweise durch Inkontaktbringen des behandelten Öls mit einer ausreichenden Menge Einblasedampf, typischerweise ungefähr 5 bis ungefähr 10 kg/Tonne Öl oder mehr. Vorzugsweise wird dieser Einblasedampf mindestens teilweise in einem beliebigen der vorangehenden Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wiederverwendet. Die Nachdesodorierung wird nur bei Bedarf und unter milderen, verträglichen Bedingungen durchgeführt, da eine derartige Nachdesodorierung, die in Abwesenheit von FFA durchgeführt wird, die Bildung von GE nicht vermindert, wie es während des ersten Desodorierungsschritts bei hohem Druck des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Die Nachdesodorierung wird vorzugsweise bei niedrigem Druck durchgeführt, um das Strippen/Verdampfen von GE zu verbessern. Da das behandelte Öl in diesem Stadium des physikalischen Raffinationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung keine FFA enthält, wäre eine Nachdesodorierung bei hohem Druck nachteilig.
Öl. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Öl“ pflanzliche Öle und Fette, wie z.B. Palmöl, Palmkernöl, Kokosnussöl und deren Mischungen. Vor dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Öle in der Regel entschleimt und gebleicht und damit teilweise raffiniert. Allerdings können auch Öle, die bereits physikalisch oder chemisch raffiniert wurden, oder Öle, die durch Fraktionierung und/oder Umesterung modifiziert wurden, von dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung profitieren.
Behandeltes Öl. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „behandeltes Öl“ auf jedes Öl, das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung physikalisch raffiniert wird. Der Begriff „behandeltes Öl“ bezieht sich ebenfalls auf jeden Zwischenzustand eines solchen Öls während des physikalischen Raffinationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Typischerweise wurden die behandelten Öle zuvor entschleimt und gebleicht, optional vorgewaschen, um Chlorvorstufen der MCPDs zu entfernen, die Erfindung ist jedoch nicht auf Öle dieser Art beschränkt und schließt Öle, die weniger oder mehr vorherige Reinigungs- oder Modifizierungsverfahren durchlaufen haben können, oder Öle, die bereits physikalisch oder chemisch raffiniert wurden ein.
FFA. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steht die Abkürzung „FFA“ für freie Fettsäuren. Der Ursprung dieser FFA in den behandelten Ölen ist häufig natürlich, d.h., die in den Ölen oder Fetten vorhandenen FFA sind das Ergebnis der natürlichen Hydrolyse der Triglyceride, die während der Extraktion und/oder Lagerung und/oder des Transports der Öle oder Fette stattfindet. Optional kann jedoch die FFA-Konzentration des behandelten Öls durch Zugabe von FFA aus einer beliebigen Quelle erhöht werden.
GE. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung steht die Abkürzung „GE“ für freie Glycidylester. GE sind Verfahrensverunreinigungen, die während der konventionellen physikalischen Raffination gebildet werden, vor allem während des Desodorierungsschritts, insbesondere wenn dieser bei hoher Temperatur, wie z.B. 260 °C, durchgeführt wird. Wird dieser Schritt unter milden Bedingungen durchgeführt, d.h., mit einer relativ langen Desodorierungszeit bei moderater Temperatur (ungefähr 230 °C oder niedriger) und niedrigem Druck, kann die GE-Bildung moderat vermindert werden. Um die organoleptischen und farblichen Anforderungen zu erfüllen, ist jedoch eine ausreichend intensive Desodorierung erforderlich. Folglich können mildere Desodorierungsbedingungen die Menge der gebildeten GE im Vergleich zur Desodorierung bei höheren konventionellen Temperaturen moderat vermindern, liefern jedoch kein physikalisch raffiniertes Öl geringer Farbe mit einem GE-Gehalt unterhalb 1 ppm. Darüber hinaus sind diese milden Desodorierungsbedingungen ohne Nutzen, wenn bereits GE in dem behandelten Öl vorhanden sind. Diese Situation ist in der Tat relativ häufig im Falle der physikalischen Raffination oder Desodorierung eines alten Öls, das bereits zuvor physikalisch raffiniert wurde. Es ist anzumerken, dass, selbst wenn die in einem solchen alten physikalisch raffinierten Öl vorhandenen GE durch eine unter sauren Bedingungen durchgeführte Bleiche zerstört werden können, eine anschließende Desodorierung obligatorisch bleibt, um den typischen Bleiche-Nachgeschmack zu entfernen, und dass daher das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft bleibt. Schließlich führen mildere Desodorierungsbedingungen zu einer sehr langen Verfahrensdauer, die manchmal ein Vielfaches der erwarteten Dauer übersteigt, die in der Industrie angewendet werden, und sie sind dennoch nicht in der Lage, ein Öl zu liefern, das den höchsten organoleptischen und farblichen Standards entspricht.
Die Erfindung wird anhand von 1 und 2 sowie anhand der Ergebnisse verschiedener Desodorierungs- und Dampfstripp-Experimente, die unter verschiedenen Verfahrensbedingungen durchgeführt wurden, im Detail erläutert.
Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung ein neuartiges physikalisches Raffinationsverfahren vor, das in der Lage ist, GE auf ein sehr niedriges Niveau zu vermindern, ohne die Hitzebleiche und die vollständige Entfernung von unerwünschten Farbstoffen, Geschmack und Geruch aus dem physikalisch raffinierten Speiseöl zu beeinträchtigen. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch wirtschaftlich und erfordert keine großen Investitionen, lange Verfahrenszeiten oder den Einsatz eines oder mehrerer komplexer neuer Ausrüstungsteile, von Chemikalien oder Adsorptionsmitteln und kann die Entstehung von Abfallströmen im Vergleich zu den derzeitigen Technologien verringern.
Physikalisch raffinierte Speiseöle oder -fette sollen für den menschlichen Verzehr unbedenklich sein und müssen daher alle handelsüblichen und gesetzlichen Spezifikationen erfüllen, einschließlich organoleptischer Eigenschaften (Geruch und Geschmack), Farbe, Oxidationsstabilität, einen geringen Gehalt an freien Fettsäuren und einen geringen Gehalt an Verunreinigungen einschließlich Pestiziden, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen, Dioxinen, chlorierten Biphenylen (PCB), trans-Fettsäuren (TFA), 3-Monochlorpropan-1,2-diol-Estern (3-MCPDE) und Glycidylestern (GE). Insbesondere die Verunreinigung durch 3-MCPDE und GE war in den letzten Jahren Gegenstand mehrerer wissenschaftlicher Studien und Vorschriften, vor allem in Europa, wo der zulässige Gehalt an GE in Speiseölen und -fetten drastisch gesenkt wurde. In dieser Region muss die GE-Konzentration in Speiseölen und - fetten derzeit unterhalb 1 ppm und bei Ölen und Fetten, die für Säuglingsnahrung bestimmt sind, sogar unterhalb 0,5 ppm liegen. Es wird ebenfalls erwartet, dass in Zukunft nicht nur in Europa, sondern tatsächlich weltweit noch strengere GE-Grenzwerte verabschiedet werden.
Es wurde festgestellt, dass Palmöl während des physikalischen Raffinationsverfahrens, vor allem während des Desodorierungsschritts, besonders anfällig für die Bildung von GE ist. Darüber hinaus wird diese Situation durch einige Modifizierungsverfahren, die bei raffiniertem Palmöl angewandt werden, wie z.B. die Trocken- oder Lösungsmittelfraktionierung, noch verschlimmert. Tatsächlich werden die meisten Palmöle nach der physikalischen Raffination häufig in eine Vielzahl von Olein- und Stearinprodukte fraktioniert, um ihren Einsatzbereich in der Lebensmittelindustrie zu erweitern. Allerdings ist zu bedenken, dass durch die Fraktionierung die Verunreinigungen in der/den Oleinfraktion(en) konzentriert werden, sodass das raffinierte Öl eine noch niedrigere GE-Konzentration als die gesetzlich zugelassene enthalten sollte, um sicherzustellen, dass die Oleinfraktion(en) einen ausreichend niedrigen GE-Gehalt aufweist/aufweisen. Folglich benötigen Speiseölraffinerien, insbesondere Palmölraffinerien, ein physikalisches Raffinationsverfahren, das in der Lage ist, den GE-Gehalt auf ein extrem niedriges Niveau zu vermindern. Da es sich bei Palmöl um ein Massenprodukt handelt, muss ein solches physikalisches Raffinationsverfahren zudem sehr wirtschaftlich sein.
Tatsächlich hat sich gezeigt, dass 3-MCPDE und GE Verfahrensverunreinigungen sind: Die herkömmliche physikalische Raffination von Speiseölen und -fetten erzeugt diese Verunreinigungen aus Vorstufen, die bereits in nicht-desodorierten Ölen oder Fetten vorhanden sind. Als Vorläufer von 3-MCPDE gelten Chlor- und/oder chlorierte Substanzen, die in Spuren in dem Rohöl vorhanden sind. Vorstufen von GE sind Partialglyceride, d.h. generell, je höher die FFA-Konzentration in einem Rohöl ist, desto höher ist auch die Konzentration an Partialglyceriden und desto größer ist das Risiko und der Umfang der GE-Bildung während der physikalischen Raffination. Dies erklärt, warum Palmöl in besonderem Maße mit dem Problem der GE-Kontamination konfrontiert ist, da dieses tropische Öl von Natur aus einen recht hohen FFA-Gehalt enthält, der in der Regel zwischen ungefähr 1 bis 3 % bei Rohpalmöl guter Qualität und ungefähr 4 - 6 % bei Rohpalmöl der gängigsten Qualität liegt. Dieser hohe FFA-Gehalt führt zu einem durchschnittlichen Diglyceridgehalt von 6 - 8 %, was Palmöl besonders empfindlich für die GE-Bildung während der Desodorierung bei hoher Temperatur macht.
Somit führt die physikalische Raffination von Speiseöl, insbesondere von Palmöl, bei hohen Temperaturen, selbst unter tiefem Vakuum, zur Bildung von 3-MCPDE und GE. Die Bildung von 3-MCPDE beginnt aufzutreten, wenn Palmöl bei Temperaturen von nur ungefähr 140 °C erhitzt wird, und die Bildung von GE beginnt bei Temperaturen von oberhalb ungefähr 230 °C zu erfolgen. Die Durchführung der physikalischen Raffination bei Temperaturen unterhalb 230 °C oder noch mehr unterhalb 140 °C ist allerdings kaum förderlich, um das Öl richtig zu desodorieren. Diese niedrigen Temperaturen, selbst wenn sie über einen beträchtlichen Zeitraum aufrechterhalten werden, gewährleisten keine ordnungsgemäße Hitzebleiche und Desodorierung und sind daher nicht in der Lage, kontinuierlich Öl mit akzeptabler Farbe, Geschmack, Geruch und Stabilität zu liefern.
Die Reduzierung von 3-MCPDE kann jedoch zufriedenstellend durch die Entfernung von Chlorvorstufen vor der Desodorierung, durch Waschen des Rohöls mit Wasser, vorzugsweise angesäuertem Wasser, noch bevorzugter mit alkalischem Wasser, und/oder durch Bleichen mit natürlichen oder neutralen (nicht sauren) Bleicherden erreicht werden. Mehrmaliges Waschen und/oder Bleichen können nacheinander durchgeführt werden. Die chemische Neutralisierung ist ebenfalls eine wirksame Methode zur Entfernung von Chlorvorstufen, hat jedoch den Nachteil, hauptsächlich im Falle von Palmöl, große Ölverluste in Form von Seifenstocks, die einen hohen Anteil an mitgerissenem Öl enthalten, hervorzurufen. Außerdem müssen diese Seifenstocks mit starken Mineralsäuren behandelt werden, um einen Ölstrom zu gewinnen, der gemeinhin als „saures Öl“ bezeichnet wird. Selbst wenn einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das 3-MCPDE-Problem abmildern können, wird davon ausgegangen, dass die Entfernung der Chlorvorstufen vor der physikalischen Raffination die effizienteste und sicherste Lösung für das 3-MCPDE-Problem darstellt. Leider ist dieser Ansatz im Falle der GE-Verminderung nicht zufriedenstellend. Tatsächlich handelt es sich bei den Vorstufen von GE um Partialglyceride, die von Natur aus wertvolle Bestandteile von Speiseöl sind. Ihre Entfernung ist nicht erwünscht, da sie zu einem erheblichen Verlust an neutralem Öl führen und die Ausbeute an raffiniertem Öl um mehrere Prozent vermindern würde. Außerdem ist die gezielte Entfernung von Partialglyceriden technisch schwierig. Daher konzentrierten sich die bisherigen Bemühungen auf physikalische Raffinationsbedingungen, die das Auftreten von GE auf ein akzeptables Maß vermindern können, und/oder auf ihre Entfernung nach der physikalischen Raffination an sich.
Es ist bekannt, dass physikalische Raffination bei niedrigen Temperaturen, in der Regel bei Temperaturen von ungefähr 230 °C oder darunter, die Bildung von GE im Vergleich zu einer physikalischen Raffination unter Standardbedingungen, d.h., bei höheren Temperaturen, z.B. bei ungefähr 260 °C, vermindert. Es ist auch bekannt, dass die physikalische Raffination unter tiefem Vakuum bevorzugt wird, um das Strippen jeglicher flüchtiger Verbindungen, einschließlich der GE, zu verbessern. Tatsächlich werden solche milden Desodorierungsbedingungen von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (Codex Alimentarius, „Code of Practice for the reduction of 3-monochloropropane-1,2-diol esters (3-MCPDs) and glycidyl esters (GEs) in refined oils and food products made with refined oils“, CXC 79-2019, veröffentlicht 2019) als bewährte Verfahren empfohlen. Die Menge an GE, die bei einer solchen milden physikalischen Raffination gebildet wird, übersteigt jedoch häufig noch immer die jüngsten strengeren Vorschriften in Bezug auf den GE-Kontaminationsgrad in Speiseöl. Darüber hinaus stellt die physikalische Raffination bei moderaten Temperaturen nicht die vollständige Hitzebleiche und Desodorierung bereit, die erforderlich ist, um ein vollständig physikalisch raffiniertes Öl zu erhalten, das die richtige Farbe, den richtigen Geschmack, Geruch und die richtige Stabilität aufweist. Das Konzept der milden physikalischen Raffination wird dennoch wirksam angewandt, wenn die Konzentrationsgrenzen von GE in raffiniertem Öl weniger streng sind.
Infolgedessen wurden mehrere physikalische Raffinationsverfahren vorgeschlagen, die in der Lage sind, GE zu vermindern. Diejenigen, die für die vorliegende Erfindung von Interesse sind, werden im Folgenden beschrieben.
Gemäß EP2548942A kann die physikalische Raffination bei niedrigen Temperaturen mit der Verwendung von Säuren wie beispielsweise Zitronensäure oder Oxalsäure verbunden sein. Allerdings erhöht die Verwendung von Säuren wie z.B. Zitronensäure oder Oxalsäure in relativ hohen Konzentrationen die Komplexität und erfordert die Entfernung der Säuren nach der Desodorierung. Außerdem kann die Verwendung solcher Säuren bei einer erhöhten Desodorierungstemperatur über einen längeren Zeitraum zu unerwarteten Nebenreaktionen führen, die möglicherweise unbekannte schädliche Auswirkungen aufweisen. Auch wenn Säuren wie Zitronensäure oder Oxalsäure lebensmitteltaugliche Chemikalien sind und in der Speiseölbranche als Reaktionspartner bekannt sind, werden sie bei relativ niedrigen Temperaturen (typischerweise 90 °C) und als wässrige Lösung verwendet, die kurz mit Speiseöl in Kontakt kommt. Aus diesen Gründen ist das in der EP2548942A beschriebene Verfahren unseres Wissens trotz seiner Vorzüge bisher kein industrieller Erfolg.
Die WO2011/069028A1 beschreibt die Entfernung von GE und/oder 3-MCDPE mit Adsorptionsmitteln wie beispielsweise Bleicherde und/oder Kieselerde. Diese Methoden sind effizient, weisen aber den Nachteil auf, dass sie teure Chemikalien erfordern und einen erheblichen festen Abfallstrom erzeugen, der entsorgt werden muss. Außerdem hat das mit einem Adsorptionsmittel behandelte Öl einen typischen unangenehmen Nachgeschmack und Geruch (insbesondere bei Verwendung von Bleicherde) und muss erneut desodoriert werden, was die GE-Konzentration des endgültigen raffinierten Öls nochmals erhöht.
Die WO2019/007641A1 offenbart ein Verfahren zur Verringerung der Menge an 3- und 2-Monochlorpropandiol (MCPD), 3- und 2-Monochlorpropandiol-Fettsäureestern und Glycidylestern (GE) in einem raffinierten oder modifizierten Speiseöl durch Hydrolyse in Gegenwart eines sauren Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass das raffinierte oder modifizierte Speiseöl mit einem Festbett aus porösen Körpern, die größer als 1 mm sind, umfassend einen sauren Katalysator, in Kontakt gebracht wird, die mindestens eines von Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid und Gamma-Aluminiumoxid umfassen. In diesem Dokument wird von einer sehr deutlichen Verminderung von GE berichtet. Es wird jedoch auch berichtet, dass das behandelte Öl nach dem Kontakt mit dem festen sauren Katalysator erneut desodoriert werden muss. Eine solche Nachdesodorierung erzeugt, sofern sie nicht unter milden Bedingungen erfolgt, erneut problematische GE und erhöht die erforderlichen Investitionen und Betriebskosten. Darüber hinaus bevorzugt die Speiseöl- und Fettindustrie in der Regel den Einsatz einer wirtschaftlichen und bewährten Technologie. Tatsächlich wird ein Festbett aus einem festen sauren Katalysator derzeit bei der Speiseölraffination nicht eingesetzt und erfordert zwangsläufig erhebliche zusätzliche Investitionen.
Die in der WO2017/214079 veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass GE auch durch Dampfstrippen in einer Füllkörperkolonne bei hoher Temperatur und unter hohem Vakuum entfernt werden können. Tatsächlich ist die Flüchtigkeit von GE vergleichbar mit der Flüchtigkeit der Monoacylglyceride und somit können GE gestrippt werden. Diese GE-Verminderungsmethode scheint sehr vielversprechend zu sein, da keine Chemikalien, keine Absorptionsmittel und keine neue (unbekannte) Ausrüstung benötigt werden. Dieses Verfahren hat allerdings immer noch den Nachteil, dass ein mit GE angereichertes Destillat erzeugt wird, das auch wertvolle Bestandteile wie beispielsweise Monoacylglyceride und Tocopherol enthält, da deren Flüchtigkeit mit der von GE vergleichbar ist. Außerdem, je höher der Gehalt an GE ist, der entfernt werden muss, desto höher ist der Verbrauch an Strippdampf und desto größer ist die Entfernung von wertvollen flüchtigen Bestandteilen wie beispielsweise Partialglyceriden und Tocopherolen.
Darüber hinaus zeigt eine genauere Untersuchung der in WO2017/214079 veröffentlichten Ergebnisse, dass selbst wenn die Effizienz der Entfernung von GE durch Dampfstrippen über die Verwendung einer höheren Stripptemperatur und einer größeren Strippdampfzufuhr verbessert werden kann, es schwierig bleibt, GE auf einen extrem niedrigen Gehalt zu reduzieren, wenn das Ausgangsöl eine hohe Konzentration von GE enthält. In der Tat zeigen die in WO2017/214079 veröffentlichten Ergebnisse, dass bei einer sehr hohen GE-Konzentration des Ausgangsöls, z.B. 25,9 ppm, trotz der beobachteten Entfernungsrate von 89 % immer noch 2,7 ppm GE in dem endgültig Öl nach dem Post-Strippen vorhanden waren. Eine derart hohe GE-Konzentration entspricht nicht der geltenden Norm. Auch wenn es richtig ist, dass die Effizienz des Dampfstrippens im Allgemeinen durch die Verwendung einer höheren Stripptemperatur, eines niedrigeren Drucks und einer größeren Strippdampfzufuhr verbessert werden kann, darf nicht vergessen werden, dass die Temperatur des Öls selbst bei einem kurzen Dampfstrippen vorzugsweise unterhalb 280 °C gehalten werden sollte, um den thermischen Abbau zu begrenzen, und dass die verwendete Dampfmenge aus wirtschaftlichen und technischen Gründen begrenzt ist. Die Erzeugung von sehr niedrigem Druck ist kostspielig, und in der Praxis sind Drücke von weniger als 1,5 mbara (Millibar absolut) in großen Industrieanlagen schwer zu erreichen. Aus diesen Gründen kann man sicher davon ausgehen, dass die Entfernung von GE aus einem Öl mit einem realistisch optimierten Dampfstrippen nicht mehr als ungefähr 90 % beträgt.
Wenn man also daher ein physikalisches Raffinationsverfahren in Betracht zieht, bei dem der Desodorierungsschritt vor dem Schritt des Dampfstrippens durchgeführt wird, und wenn man von einer Verminderung des GE-Gehalts um 90 % während des Schrittes des Dampfstrippens ausgeht, impliziert der Erhalt eines physikalisch raffinierten Öls, das eine GE-Konzentration von 0,5 ppm aufweist, dass die maximale GE-Konzentration des Ausgangsöls, das dem Dampfstrippen unterzogen wird, 5 ppm nicht überschreiten sollte. Wenn dagegen die GE-Konzentration während des Desodorierungsschritts, der einem Schritt des Dampfstrippens vorausgeht, auf 2 ppm begrenzt werden könnte - der in der Lage ist, 90 % der GE zu entfernen -, dann könnte ein vollständig physikalisch raffiniertes Öl, das eine GE-Konzentration von 0,2 ppm aufweist, erhalten werden. Daher ist eine vorherige Verminderung der GE vor dem Dampfstrippen, also während der Desodorierung, notwendig. Insbesondere sollte die GE-Konzentration in dem Öl, das nach dem Desodorierungsschritt erhalten wird, vorzugsweise nicht mehr als 5 ppm, vorzugsweise sogar nicht mehr als 2 ppm betragen.
Daher besteht trotz der jeweiligen Vorzüge des Standes der Technik auf dem Gebiet ein Bedarf an einem verbesserten physikalischen Raffinationsverfahren für Speiseöle und - fette, bei dem die Desodorierung bei hoher Temperatur für eine effiziente Hitzebleiche und Desodorierungsfunktion an sich durchgeführt wird, während die Desodorierung außerdem in der Lage ist, das Auftreten von GE vorher zu vermindern, vorzugsweise auf eine Konzentration von weniger als 5 ppm, noch bevorzugter auf eine Konzentration von weniger als 2 ppm, und die somit nicht die Entfernung einer großen Menge von GE aus dem desodorierten Öl während des Schrittes des Dampfstrippens erfordert, und die nicht die Verwendung von Chemikalien und/oder Adsorptionsmittel erforderlich macht, und die kein zusätzliches Ausrüstungsteil benötigt, das in der Speiseöl- und Fettindustrie nicht bekannt ist.
Es besteht ein Bedarf an einem physikalischen Raffinationsverfahren für Speiseöle und -fette, das in der Lage ist, GE zu akzeptablen Kosten für die Raffinerie zu vermindern. Sowohl die Investitionskosten als auch die laufenden Kosten sollten minimiert werden und vorzugsweise niedriger sein als bei alternativen Technologien zur GE-Verminderung.
Es besteht ein Bedarf an einem physikalischen Raffinationsverfahren für Speiseöle und -fette, das in der Lage ist, GE zu vermindern, und das in bestehenden Anlagen ohne übermäßig hohe Investitionen implementiert werden kann.
Es besteht ein Bedarf an einem physikalischen Raffinationsverfahren für Speiseöle und -fette, das in der Lage ist, GE zu vermindern und gleichzeitig vollständig desodorierte Öle oder Fette zu liefern, welche die geforderten Standardqualitätsparameter wie milder Geruch und Geschmack, ausgezeichnete Stabilität und helle Farbe erfüllen.
Es besteht ein Bedarf an einem physikalischen Raffinationsverfahren für Speiseöle und -fette, das in der Lage ist, GE zu vermindern, ohne problematische Abfallströme zu erzeugen, oder zumindest den Abfallstrom im Vergleich zu alternativen GE-Reduktionstechnologien zu reduzieren.
AUFGABE DES VERFAHRENS
Eine Aufgabe des vorliegenden Verfahrens ist es, eine physikalische Raffination von Speiseöl vorzusehen, die ein vollständig raffiniertes und desodoriertes Öl mit geringer GE-Kontamination ergibt, während gleichzeitig der Einsatz von Chemikalien oder Adsorptionsmitteln vermieden und die Erzeugung von Abfallströmen vermieden oder zumindest reduziert wird. Darüber hinaus sollte das erfindungsgemäße Verfahren keine größeren Investitionen erfordern oder unerschwingliche Betriebskosten mit sich bringen und sollte in typischen bestehenden physikalischen Raffinationsanlagen implementiert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren sollte das Öl nicht mit Chemikalien, Absorptionsmitteln oder festen Katalysatoren in Kontakt bringen.
VORTEILE DES VERFAHRENS
Das vorliegende Verfahren sieht vorteilhafterweise die physikalische Raffination von Speiseöl vor, die ein vollständig raffiniertes und desodoriertes Öl, das eine geringe GE-Kontamination aufweist, ergibt. Gleichzeitig erfordert das Verfahren nicht den Einsatz von Chemikalien oder Adsorptionsmitteln und reduziert im Vergleich zu bestehenden Verfahren die Erzeugung von Abfallströmen. Darüber hinaus erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine größeren Investitionen oder unerschwingliche Betriebskosten und ist in typischen bestehenden physikalischen Raffinationsanlagen implementierbar. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt das Öl nicht mit Chemikalien, Absorptionsmitteln oder festen Katalysatoren in Kontakt. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der detaillierten Beschreibung deutlich werden.
Wenn ein entschleimtes und gebleichtes Öl, das anfänglich keine nachweisbaren GE enthält, desodoriert wird, ist die nach dem Desodorierungsschritt gemessene Nettomenge an GE das Resultat der GE, die während der Desodorierung gebildet werden (und größtenteils von der Temperatur und der Zeit abhängen), abzüglich der GE, die möglicherweise während derselben Desodorierung gestrippt und/oder verdampft werden (und größtenteils vom Druck, der Temperatur und in geringerem Maße von der Menge des verwendeten Einblasedampfes abhängen). In der Praxis bedeutet dies, dass, wenn ein Öl verschiedenen Desodorierungsbedingungen (Druck, Dauer, Temperatur und Menge des Strippmediums) unterworfen wird, unterschiedliche Mengen an GE in dem entstehenden desodorierten Öl vorhanden sein werden. Daher wurde zunächst untersucht, ob bestimmte Desodorierungsbedingungen zu einem Öl mit geringem GE-Gehalt führen könnten, das dennoch alle Standardqualitätsparameter eines physikalisch raffinierten Öls erfüllt. Dazu wurde ein entschleimtes und gebleichtes Palmöl durchschnittlicher Qualität, das 5 % FFA und keine nachweisbaren GE enthält, 60 Minuten lang bei 3 mbara, 2 mbara und 1 mbara und bei Temperaturen im Bereich zwischen 230 °C und 260 °C desodoriert. Es wurde eine relativ hohe Menge Einblasedampf verwendet (1 %). Da diese Versuche darauf abzielten, den Einfluss dieser Parameter speziell während des Desodorierungsschritts zu bestimmen, wurde kein anschließender Schritt des Dampfstrippens angewendet. Der resultierende Netto-GE-Gehalt wurde für jede Desodorierungsbedingung gemessen. 1 fasst diese Untersuchung zusammen.
In 1 ist die Entwicklung der Netto-GE-Bildung während verschiedener Desodorierungsbedingungen dargestellt. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass der Netto-GE-Gehalt im desodorierten Öl geringer ist, wenn das Öl bei niedrigerem Druck und/oder niedrigerer Temperatur desodoriert wird. So beträgt beispielsweise bei einer Desodorierungstemperatur von 260 °C die Nettobildung von GE 6 ppm, wenn die Desodorierung bei 3 mbara erfolgt. Diese Nettobildung von GE beträgt nur ungefähr 2 ppm, wenn die Desodorierung bei 2 mbara stattfindet, und kann sogar nur ungefähr 0,5 ppm betragen, wenn die Desodorierung bei 1 mbara stattfindet. Eine ähnliche Auswirkung kann für einen gegebenen Desodorierungsdruck beobachtet werden, wenn die Desodorierungstemperatur gesenkt wird. Bei einer Desodorierung mit einem Druck von 3 mbara beträgt die Nettobildung von GE beispielsweise 6 ppm bei 260 °C, 3,8 ppm bei 250 °C, 1,6 ppm bei 240 °C und 0,8 ppm bei 230 °C. Die Durchführung der Desodorierung bei extrem niedrigem Druck und niedriger Temperatur liefert sogar ein Öl, das weniger als 0,5 ppm GE enthält. Die in 1 zusammengefassten Ergebnisse bestätigen eindeutig, dass der GE-Gehalt im desodorierten Öl umso geringer ist, je niedriger der Desodorierungsdruck und die Desodorierungstemperatur sind. Dies entspricht in der Tat den Bedingungen, bei denen die Bildung von GE aufgrund der niedrigen Temperatur in Kombination mit einer effizienten Entfernung von GE aufgrund des sehr niedrigen Drucks vermindert wird. Tatsächlich verlassen sich die Raffinerien derzeit auf derartige Schlussfolgerungen, um die Desodorierungsbedingungen zu optimieren und den GE-Gehalt im endgültigen desodorierten Öl zu minimieren. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass die in 1 dargestellten Verfahrensbedingungen, die bei Desodorierungsanlagen im Labormaßstab angewandt wurden, nicht immer in Industrieanlagen implementiert werden können. In der Tat ist es wahrscheinlicher, dass Raffinerien gelegentlich Palmöl raffinieren, das mehr Partialglyceride enthält, was zu einer höheren Konzentration von GE führt, die während der Desodorierung gebildet werden. Darüber hinaus ist es für einen großen Teil der Raffinationsanlagen entweder sehr kostspielig oder technisch nicht möglich, einen sehr niedrigen Desodorierungsdruck wie beispielsweise 3 mbar oder 2 mbar oder sogar 1 mbar zu erreichen. Schließlich kann die Desodorierung bei einer Temperatur von 230 °C nicht systematisch ein Öl liefern, das alle farblichen und organoleptischen Erwartungen erfüllt, und dies hängt wiederum in hohem Maße von der Qualität des zu desodorierenden Ausgangsöls ab. In der Tat wurde festgestellt, dass die Farbe und die organoleptischen Eigenschaften der Öle, die bei niedrigeren Temperaturen desodoriert wurden und die in 1 dargestellt sind, nicht den industriellen Qualitätsstandards entsprachen. Aus diesen Gründen wurden die Untersuchungen mit dem Ziel fortgesetzt, eine robuste Verminderung von GE in Kombination mit einer vollständigen Desodorierung bei hoher Temperatur zu erreichen, die ein Öl korrekter Farbe und organoleptischer Eigenschaften liefert.

Dementsprechend wurde, um festzustellen, wie viel GE tatsächlich während der Desodorierung gebildet wird (wenn kein GE-Stripping stattfindet), ein entschleimtes und gebleichtes Palmöl von Standardqualität (das 4,85 % FFA und keine GE enthält) bei sehr hohem Druck (50 mbara) und hoher Temperatur (260 °C) mit einer geringen Menge an Einblasedampf (0,2 %) desodoriert. Diese Bedingungen wurden so gewählt, dass kein oder nur ein minimales GE-Stripping und/oder eine minimale GE-Verdampfung auftritt und es somit erlaubt, die Menge an GE, die sich bei dieser Desodorierungstemperatur bildet, genau zu bestimmen. Es wird davon ausgegangen, dass bei 50 mbara kein Strippen und/oder Verdampfen von GE stattfindet, da GE eine eher geringe Flüchtigkeit aufweisen, die mit der von Monoacylglyceriden vergleichbar ist. Zu Vergleichszwecken wurde das gleiche gebleichte Palmöl bei niedrigem Druck (3 mbara), immer noch bei 260 °C, mit mehr Einblasedampf (0,5 % und 1,0 %) desodoriert, und außerdem wurde jedes desodorierte Öl bei sehr niedrigem Druck (1,5 mbara) weiter mit Dampf gestrippt. Es muss darauf hingewiesen werden, dass alle Versuche mit einer Labor-Desodorierungsvorrichtung durchgeführt wurden und dass der Schritt des Dampfstrippens in einer flachen Kolonnenboden-Desodorierungsvorrichtung und nicht mit einer metallischen Füllkörperkolonne realisiert wurde. Aus diesem Grund ist die Effizienz des Dampfstrippens zum Strippen von GE geringer als die 80 bis 90 %, die bei einem optimierten Dampfstrippen mit einer metallischen Füllkörperkolonne zu erwarten sind. Für jede Probe wurden die Konzentrationen von FFA, GE, MCPDE erfasst und eine Farbmessung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1: Konzentrationen von FFA, GE, MCPDE und Farbmessung von entschleimtem und gebleichtem Palmöl in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen der Desodorierung und des zusätzlichen Dampfstrippens.

Gebleichtes und entschleimtes Palmöl mit 4,85 % FFA und ohne nachweisbares GE	Test 1: Desodorierung mit hohem Druck und Dampfstrippen		Test 2: Desodorierung mit niedrigem Druck (0,5 % SS) und Dampfstrippen		Test 3: Desodorierung mit niedrigem Druck (1,0% SS) und Dampfstrippen
	Desodorierung	Dampfstrippen	Desodorierung	Dampfstrippen	Desodorierung	Dampfstrippen
	260 °C, 60 min, 50 mbara und 0,2 % SS	260 °C, 10 min, 1,5 mbara und 0,5 % SS	260 °C, 60 min, 3 mbara und 0,5 %SS	260 °C, 10 min, 1,5 mbara und 0,5 % SS	260 °C, 60 min, 3 mbara und 1,0 % SS	260 °C, 10 min, 1,5 mbara und 0,5 % SS
FFA (%)	4,26	0,05	0,05	0,03	0,04	0,03
FFA-Entfemung (%)	12,2	99,0	99,0	99,4	99,2	99,4
GE (ppm)	0,81	0,55	5,61	1,15	3,48	0,89
3-MCPDE (ppm)	2,68	2,25	2,21	1,97	2,08	1,89
2-MCPDE (ppm)	1,32	1,10	1,06	0,97	1,01	0,94
MCPDs (ppm)	4,00	3,35	3,27	2,94	3,09	2,83
Farbe (Lovibond)	5,2R	3,5R	3,5R	3,4R	3,4R	3,4R

SS: Einblasedampf in dem Desodorierungsschritt)/Strippdampf (in dem Schritt des Dampfstrippens)

Wie in Tabelle 1 (Test 1) dargestellt, und überraschenderweise, wurden in dem desodorierten Öl nach einer Desodorierung mit 50 mbara bei 260 °C für 60 min unter Verwendung von 0,2 % des Einblasedampfes nur 0,81 ppm an GE gemessen. Dieses Ergebnis war völlig unerwartet, da bekanntermaßen 6 ppm GE bei einer Desodorierung bei 3 mbara bei derselben Temperatur und mit einer noch höheren Menge an Einblasedampf gemessen wurden, wie in 1 zu sehen, was für das Strippen von GE günstig ist. Tatsächlich wird die FFA-Konzentration bei einer Desodorierung, die mit einem derartig hohen Druck durchgeführt wird, kaum verringert. Tatsächlich liegt die gemessene FFA-Konzentration nach einer Stunde Desodorierung, die bei 260 °C und 50 mbara durchgeführt wurde, immer noch bei 4,26 % (von 4,85 % im Ausgangsöl), was einer Entfernung von nur 12,2 % entspricht. Daraus lässt sich schließen, dass, da unter diesen Bedingungen nur ein sehr geringer Prozentsatz der FFA-Entfernung (entweder durch Verdampfung und/oder Strippen) stattfand, höchstwahrscheinlich keine oder mindestens eine sehr eingeschränkte GE-Entfernung (entweder durch Verdampfung und/oder Strippen) stattfand, da die Flüchtigkeit von GE wesentlich geringer ist als die von FFA. Folglich wurde eine unerwartete Methode entdeckt, um die Bildung von GE während einer Desodorierung zu vermindern, selbst wenn die Desodorierung bei hohen Temperaturen wie ungefähr 260 °C durchgeführt wird. Da die FFA-Konzentration während eines solchen Desodorierungsschritts mit hohem Druck kaum reduziert wird, muss das desodorierte Öl bei niedrigem Druck mit einer ausreichenden Menge an Strippdampf dampfgestrippt werden, um die FFA-Konzentration auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren und um den GE-Gehalt weiter zu verringern. Dadurch wird die Wirksamkeit des Dampfstrippens, die nach der Desodorierung durchgeführt wird, bestätigt. Darüber hinaus bestätigen die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse, dass ein nach der Desodorierung folgendes Dampfstrippen die MCPDE-Konzentration geringfügig verringern kann. Diese Verringerung ist jedoch bescheidener als die GE-Reduzierung, was zu erwarten ist, da bekannt ist, dass nur die 3-MCPD-Monoester gestrippt werden können. Diese machen ungefähr 15 % des gesamten 3-MCPDE-Gehalts aus. Die anderen 3-MCPDE sind Diester und sind nicht flüchtig. Darüber hinaus reicht, da die Desodorierung bei hoher Temperatur erfolgt, die Hitzebleiche aus und nach dem obligatorischen Schritt des Dampfstrippens kann ein vollständig raffiniertes Öl mit einer akzeptablen Farbe und niedrigem GE erhalten werden (Tabelle 1, Test 1). Wird die Desodorierung demgegenüber bei niedrigem Druck durchgeführt, ist der GE-Gehalt des Öls höher, selbst nach einem Schritt des Dampfstrippens.
Daher wurde überraschenderweise festgestellt, dass eine physikalische Raffination eines Pflanzenöls, wie z.B. Palmöl, die zunächst einen Desodorierungsschritt, der bei hohem Druck und hoher Temperatur und in Anwesenheit einer substantiellen Konzentration an FFA durchgeführt wird, gefolgt von einem Dampfstrippen, zu einem vollständig physikalisch raffinierten Öl führt, das eine wesentlich niedrigere GE-Konzentration aufweist, verglichen mit einer physikalischen Raffination, die einen Desodorierungsschritt einschließt, der unter konventionellen Bedingungen, d.h. bei niedrigem Druck (wie z.B. 3 mbara oder niedriger) durchgeführt wird, bei dem der größte Anteil der FFA entfernt wird. Tatsächlich zeigt Tabelle 1, dass eine Desodorierung bei niedrigerem Druck (3 mbara, Test 2 und Test 3) zu einer höheren GE-Konzentration führt als eine Desodorierung bei 50 mbara (Test 1). Eine höhere Menge an Einblasedampf während einer bei niedrigem Druck durchgeführten Desodorierung ist auch in der Lage, die Nettokonzentration von GE im desodorierten Öl zu reduzieren, aber der Effekt auf die GE-Reduktion ist nicht so effektiv wie der, der überraschenderweise durch die Desodorierung des Öls bei hohem Druck in Gegenwart von FFA ausgelöst wird. Tatsächlich führt die Desodorierung bei niedrigem Druck und mit 0,5 % Einblasedampf (Test 2) zu einem desodorierten Öl, das 5,61 ppm GE enthält, während eine unter den gleichen Bedingungen ausgeführte Desodorierung, aber mit 1,0 % Einblasedampf (Test 3), zu einem desodorierten Öl führt, das 3,48 ppm GE enthält. Die Desodorierung bei hohem Druck (Test 1) führt jedoch zu einem desodorierten Öl, das nur 0,81 ppm GE enthält. Es ist zu beachten, dass der Schritt des Dampfstrippens in einem flachen Kolonnenboden durchgeführt wurde und weniger effizient ist als ein in einer Füllkörperkolonne durchgeführtes Dampfstrippen. Nichtsdestotrotz zeigen die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse, dass ein Schritt des Dampfstrippens, der nach einem Desodorierungsschritt durchgeführt wird, in der Lage ist, die Konzentration von GE und von FFA weiter zu reduzieren.

Diese überraschenden Ergebnisse wurden durch zusätzliche Versuche bestätigt, die mit einer anderen Charge entschleimten und gebleichten Palmöls ähnlicher Standardqualität durchgeführt wurden. Diese Charge hatte eine FFA-Konzentration von 5,41 % und keine nachweisbaren GE. Es wurden mehrere Desodorierungsversuche bei einem mittleren Druck von 3 mbara bis 30 mbara durchgeführt. Nach diesen Desodorierungsversuchen wurde kein Dampfstrippen durchgeführt, da das Ergebnis dieses Schrittes bekannt ist. Über die Farbergebnisse wird nicht berichtet, sie waren jedoch ähnlich wie die zuvor beobachteten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt und bestätigen eindeutig die überraschende Beobachtung, dass eine unter hohem Druck durchgeführte Desodorierung in Gegenwart von FFA in der Lage ist, GE zu vermindern. In der Tat führt bei dieser speziellen Charge Palmöl eine Desodorierung bei 3 mbara zu einer Nettobildung von 4,03 ppm GE, während die FFA-Konzentration von 5,41 % auf 0,25 % reduziert wird. Eine Desodorierung bei 15 mbara führt zu einer Nettobildung von nur 1,5 ppm GE, während die FFA-Konzentration von 5,41 % auf 2,34 % gesenkt wird. Eine Desodorierung bei 30 mbara führt zu einer Nettobildung von noch weniger GE (0,95 %), während die FFA-Konzentration von 5,41 % auf 4,68 % moderat reduziert wird. Wie zuvor beobachtet, wird die MCPDE-Konzentration durch eine bei hohem Druck durchgeführte Desodorierung nicht deutlich beeinflusst. Tabelle 2: Konzentrationen von FFA, GE, MCPDs, entschleimtem und gebleichtem Palmöl in Abhängigkeit vom Desodorierungsdruck.

Gebleichtes und entschleimtes Palmöl mit 5,41% FFA und ohne nachweisbares GE	Test 4: Desodorierung mit niedrigem Druck und geringem SS	Test 5: Desodorierung mit hohem Druck und geringem SS	Test 6: Desodorierung mit hohem Druck und geringem SS
	Desodorierung bei 3 mbara, 0,2 % SS 260 °C, 60 Minuten	Desodorierung bei 15 mbara, 0,2 % SS 260 °C, 60 Minuten	Desodorierung bei 30 mbara, 0,2 % SS 260 °C, 60 Minuten
FFA (%)	0,25	2,34	4,68
FFA-Entfernung (%)	95,4	56,8	13,5
GE (ppm)	4,03	1,5	0,95
2-MCPD	1,72	1,63	1,80
3-MCPD	3,53	3,34	3,50
MCPDs	5,25	4,97	5,30

SS: Einblasedampf

Die Zusammenfassung der in 1, Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse führt zu 2, in der die GE- und FFA-Konzentrationen für Öle, die bei einer Temperatur von 260 °C desodoriert wurden, in Abhängigkeit vom Desodorierungsdruck dargestellt sind.
2 zeigt deutlich, dass im Bereich des niedrigen Desodorierungsdrucks die Netto-GE-Konzentration - die das Ergebnis der GE-Bildung abzüglich ihres Strippens und/oder ihrer Verdampfung ist - stark abnimmt, wenn der Desodorierungsdruck sinkt. Tatsächlich deutet eine Extrapolation auf einen Desodorierungsdruck von 0,0 mbara sogar daraufhin, dass in einem Öl, das unter diesen hypothetischen Bedingungen desodoriert wird, keine GE gefunden werden sollten, was logisch ist, da bei einem so niedrigen Druck die GE-Verdampfung vollständig sein sollte. Überraschenderweise zeigt die Kurve der GE-Konzentration jedoch ein Maximum, das einem Druck von ungefähr 5 mbara entspricht und fällt dann ebenfalls steil ab, um sich bereits bei ungefähr 15 mbara rasch zu stabilisieren. Gleichzeitig zeigt die Kurve der FFA-Konzentration, dass bei niedrigem Desodorierungsdruck (1 bis 3 mbara) die Entfernung von FFA fast vollständig ist, aber wenn dieser Desodorierungsdruck steigt, eine bedeutend weniger vollständige Entfernung von FFA beobachtet wird. Tatsächlich tritt ein Plateau auf, wenn der Desodorierungsdruck ungefähr 30 mbara erreicht.
2 zeigt also, dass, wenn der Desodorierungsdruck höher als ungefähr 5 mbara ist, eine unerwartete Verringerung von GE einsetzt, und der Wendepunkt entspricht einer FFA-Konzentration von ungefähr 0,5 %. Da sich bei höherem Desodorierungsdruck sowohl die GEals auch die FFA-Kurve abflachen, ist davon auszugehen, dass ein wesentlich höherer Desodorierungsdruck nicht besonders vorteilhaft für eine weitere GE-Verminderung ist. Extrapoliert man also die in 2 gezeigte Kurve, so scheinen sehr hohe Desodorierungsdrücke, beispielsweise oberhalb 100 mbara, nicht besonders vorteilhafter zu sein als eine bei 50 mbara durchgeführte Desodorierung. Daher schließt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise einen Desodorierungsschritt ein, der bei einem Druck durchgeführt wird, der vorzugsweise höher als ungefähr 5 mbara, aber vorzugsweise niedriger als ungefähr 100 mbara ist.
Auch wenn in 2 die Ergebnisse für mehrere Palmölchargen und für verschiedene Mengen Einblasedampf (0,2 %, 0,5 % und 1,0 %) zusammengefasst sind, ist diese Zusammenfassung gültig, da einerseits die FFA-Ausgangskonzentrationen dieser Chargen relativ ähnlich sind und diese Schwankungen den typischen Schwankungen der FFA-Konzentration in Palmöl durchschnittlicher Qualität entsprechen, und andererseits gezeigt wurde, dass, selbst wenn die Menge an Einblasedampf eine Auswirkung auf die GE-Konzentration besitzt, diese moderat bleibt. Dies erklärt auch, warum eine gewisse Schwankung der GE-Konzentration beobachtet wurde, wenn die Desodorierung bei 3 mbara durchgeführt wird. Trotz dieser kleinen Schwankungen zeigt sich jedoch deutlich, dass die GE-Konzentration während der Desodorierung bei niedrigem Desodorierungsdruck stark abnimmt, wenn der Desodorierungsdruck weiter sinkt, und dieser Trend ist in der Tat sehr stabil.
Diese überraschenden Ergebnisse wurden durch zusätzliche Versuche bestätigt, bei denen der Schritt des Dampfstrippens mit einer Füllkörper-Strippkolonne im Labormaßstab durchgeführt wurde.
In Test 7 wird ein weiteres rohes Palmöl mittlerer Qualität zunächst konventionell entschleimt und gebleicht. Dieses entschleimte und gebleichte Öl enthält 5 % FFA und keine nachweisbaren GE, was typisch für das übliche Ausgangspalmöl ist, das in der Raffinationsindustrie desodoriert werden soll. In Test 7 wird der Desodorierungsschritt unter konventionellen Bedingungen von Temperatur (260 °C), Druck (3 mbar) und Einblasedampf (0,5 %) durchgeführt. Diese Bedingungen führen zu 5,6 ppm GE und zur Entfernung von ungefähr 90 bis 95 % der FFA. Ein anschließendes Strippen bei 260 °C bei 1,5 mbara, gemessen am Kopf der Kolonne, und mit 0,5 % Strippdampf, einer Verweilzeit in der Füllkörperkolonne von ungefähr 6 bis 8 Minuten und einer schnellen Abkühlung des gestrippten Öls auf 220 °C führt zu einer Verringerung der GE-Menge von 5,6 ppm auf 1,2 ppm (Verringerung um 79 %) und zu einer weiteren Verringerung der FFA-Konzentration auf 0,04 %. Der Schritt des Dampfstrippens von Test 7 ist etwas weniger leistungsfähig als das in WO2017/214079 beschriebene Dampfstrippen, da unsere Tests mit Laborausrüstung durchgeführt wurden und keine Optimierung vorgenommen wurde. Nichtsdestotrotz entfernen diese Bedingungen fast 80 % der GE, die während des Desodorierungsschritts gebildet wurden. Es wird angenommen, dass während des Strippens bei hoher Temperatur immer noch einige GE gebildet werden, aber da diese GE mit einer viel höheren Rate gestrippt werden, wird eine Nettoabnahme von GE in dem dampfgestrippten Öl beobachtet.
In Test 8 wird das gleiche entschleimte und gebleichte Öl bei hohem Druck desodoriert. Dieser Test bestätigt erneut, dass, wenn der Desodorierungsschritt bei der gleichen Temperatur (260 °C), aber bei hohem Druck (50 mbar) und unter Verwendung einer sehr geringen Menge an Einblasedampf (0,05 %) durchgeführt wird, deutlich weniger GE während des Desodorierungsschritts gebildet wird: 0,8 ppm. Die Desodorierung unter diesen Bedingungen entfernt nur ungefähr 10 % der FFA (4,5 % der FFA verblieben nach dem Desodorierungsschritt). Durch anschließendes Strippen unter denselben Bedingungen wie in Test 7 kann die Menge an GE weiter auf 0,5 ppm reduziert werden, was einer Verringerung von 40 % entspricht. Demzufolge ist in diesem Fall die Entfernung von GE während des Schritts des Dampfstrippens weniger effizient, aber da die GE-Ausgangskonzentration viel niedriger ist (tatsächlich siebenmal niedriger) als in Test 7, könnte es sein, dass eine bestimmte Menge Strippdampf mehr Schwierigkeiten hat, die bereits geminderten GE zu erreichen und zu entfernen. Dieser Trend war bereits in WO2017/214079 sichtbar. Ein weiterer Grund, warum wir hier eine geringere GE-Reduktion während des Dampfstrippens sehen, könnte der höhere relative Beitrag der während des Strippens gebildeten GE sein. Der genaue Beitrag dieser beiden möglichen Ursachen ist jedoch derzeit nicht vollständig bekannt. Nichtsdestotrotz, was wesentlich und völlig unerwartet ist, ist jedoch die Bestätigung, dass die GE-Endkonzentration des physikalisch raffinierten Öls für Test 8 bei 0,5 ppm liegt, verglichen mit 1,2 ppm für Referenztest 7. Dies ist umso überraschender, als die Bedingungen von Test 8 in der Tat wirtschaftlicher sind als die des Referenztests 7, da während des Desodorierungsschritts in Test 8 weniger Einblasedampf verwendet wurde. Außerdem wurde weniger Energie zur Erzeugung des Vakuums während des Desodorierungsschritts von Test 8 verbraucht.
Es wurden weitere Experimente durchgeführt, um festzustellen, ob das Vorhandensein einer wesentlichen Konzentration von FFA während einer Desodorierung bei hohem Druck notwendig ist, um die GE während der Desodorierung zu mindern. Die Tests 9 und 10 zeigen, dass die Anwesenheit von FFA während der Desodorierung in der Tat notwendig ist, um die Bildung von GE während des Schritts zu vermindern.
In Test 9 wird das in Test 7 erhaltene konventionell physikalisch raffinierte Öl (das 5,6 ppm GE enthält) unter ähnlichen Bedingungen wie in Test 8 erneut bei hohem Druck desodoriert. Unter diesen Desodorierungsbedingungen stieg die GE-Konzentration weiter von 5,6 ppm auf 8,5 ppm an. Daher zeigt Test 9, dass die Desodorierung bei hohem Druck allein nicht ausreicht, um GE zu vermindern, sondern dass die Anwesenheit von FFA während der Desodorierung notwendig ist, um die Verminderung zu erreichen. Diese Beobachtung wird durch Test 10 bestätigt.
Dafür wird in Test 10 dasselbe konventionell raffinierte Öl, das in Test 7 gewonnen wurde und 5,6 ppm GE enthält, mit 3 % FFA (reine Stearinsäure) versetzt und unter denselben Bedingungen wie in Test 8 und 9 bei hohem Druck erneut desodoriert. Die Desodorierung unter diesen Bedingungen führt zu einer Verringerung der GE-Konzentration von 5,6 ppm auf 1,6 ppm. Dies zeigt deutlich, dass FFA GE während der Desodorierung zerstören und dass ein hoher Desodorierungsdruck notwendig ist, um eine wesentliche FFA-Konzentration während der Desodorierung aufrechtzuerhalten.
Es wurde daher überraschenderweise festgestellt, dass das Vorhandensein von FFA im Öl GE sogar dann zerstören kann, wenn das Ausgangsöl bereits GE enthält. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird vermutet, dass die saure Kraft von FFA bei hohen Temperaturen stärker wird und sie daher mit GE reagieren und sie zersetzen können, ähnlich zu dem, was bei der Bleichung eines Öls mit hohem GE-Gehalt mit einer säureaktivierten Bleicherde beobachtet wird. Es ist möglich, dass die endgültige GE-Konzentration, die nach einer Desodorierung in Gegenwart von FFA erreicht wird, durch ein chemisches Gleichgewicht bestimmt wird. Die genaue Art dieses chemischen Gleichgewichts ist jedoch derzeit unbekannt.
Folglich ist praktisch die beste technische Option zur Aufrechterhaltung einer hohen FFA-Konzentration während des Desodorierungsschritts daher, diesen bei hohem Druck durchzuführen, um die Verdampfung der FFA zu minimieren. Eine solche Desodorierung bei hohem Druck ist sehr unkonventionell und wird bei der Raffination von Pflanzenöl nicht angewendet. Gegenwärtig wird die Desodorierung bei niedrigem Druck bevorzugt, und der Trend geht dahin, die physikalische Raffination bei noch niedrigeren Drücken durchzuführen, von denen man annimmt, dass sie alle Verunreinigungen effizienter entfernen können. Unsere Erfindung hat überraschenderweise gezeigt, dass die Desodorierung bei hohem Druck in Anwesenheit einer wesentlichen Menge an FFA vorteilhaft sein kann und insbesondere für die Verminderung von GE von Vorteil ist. Aus 2 geht hervor, dass eine FFA-Restkonzentration von 0,5 % nach der Desodorierung bereits eine spürbare Verminderung von GE induziert. Höhere FFA-Konzentrationen bewirken eine noch deutlichere GE-Verminderung. Allerdings kann eine solche höhere FFA-Konzentration nur mit einer Desodorierung unter hohem Druck erreicht werden.
Daher ist die vorliegende Erfindung im Vergleich zu Technologien des Standes der Technik besonders wirtschaftlich. Bei der vorliegenden Erfindung werden keine Adsorptionsmittel oder Chemikalien genutzt. FFA gehören zu den natürlichen Bestandteilen von rohen Pflanzenölen. FFA liegen in der Tat von Natur aus in rohen Pflanzenölen in verschiedenen Konzentrationen vor und sind daher keine Chemikalien im engeren Sinne und induzieren keine unerwarteten Nebenwirkungen, wie es der Fall sein könnte, wenn ein Öl bei hohen Temperaturen mit Chemikalien wie Zitronensäure oder Oxalsäure in Kontakt gebracht wird, die natürlich nicht von Natur aus in Pflanzenölen vorhanden sind und wesentlich stärkere Säuren als freie Fettsäuren sind.
Darüber hinaus wird durch die vorliegende Erfindung der Abfallstrom weiter reduziert. Da nämlich während des Desodorierungsschritts viel weniger GE gebildet werden, wird der Strippdampf, der den Schritt des Dampfstrippens nach dem Desodorierungsschritt verlässt und kondensiert wird, weniger GE enthalten. Darüber hinaus könnte ebenfalls das Volumen des Abwassers reduziert werden. Da die Menge an GE tatsächlich bereits während des Desodorierungsschritts im Vergleich zur gegenwärtigen Praxis erheblich reduziert wird, kann das Volumen des Strippdampfes, das im Schritt des Strippens benötigt wird, um einen bestimmten GE-Grenzwert zu erreichen, im Vergleich zu einem Dampfstrippen eines desodorierten Öls, das mehr GE enthält, reduziert werden.
Somit kommt das behandelte Öl bei der vorliegenden Erfindung nicht mit Chemikalien wie Zitronen- oder Oxalsäure, immobilisierten festen Säuren oder Bleicherden oder mit Ausrüstungsteilen in Berührung, die zusätzliche Investitionen erfordern und bei einigen dieser technischen Lösungen einen Nachgeschmack hervorrufen können, der eine erneute Desodorierung erforderlich macht, oder die nicht-identifizierte Nebenwirkungen haben könnten. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung im Vergleich zu den derzeitigen Praktiken Abwässer verringern.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Desodorierungsschritt bei hoher Temperatur durchgeführt werden kann und daher die Hitzebleiche und die Desodorierungseffekte (Entfernung von Farbstoffen, Gerüchen und Geschmack) optimal bleiben und nicht durch einen Desodorierungsschritt bei niedrigerer Temperatur (230 °C oder niedriger) beeinträchtigt werden. Trotz dieser hohen Desodorierungstemperatur ist jedoch die Netto-GE-Bildung im Vergleich zur Desodorierung, die unter Standardbedingungen durchgeführt wird, reduziert. Bei Ölen, die bereits eine erhebliche GE-Konzentration enthalten, kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die GE-Konzentration sogar vermindern. Diese Beobachtungen wurden bisher noch nie gemacht und sind vollkommen unerwartet.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann leicht in bestehenden und in neuen Raffinationsanlagen implementiert werden und lässt sich darüber hinaus in verschiedenen Konfigurationen einsetzen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann sogar in Anlagen durchgeführt werden, die nicht an klassische physikalische Raffinationsanlagen, wie sie in der Industrie bekannt sind und derzeit verwendet werden, angepasst sind. In der Tat erlaubt die Tatsache, dass der Desodorierungsschritt bei hohem Druck, z.B. Druck im Bereich von vorzugsweise ungefähr 5 mbara bis ungefähr 100 mbara), und vorzugsweise mit einer geringen Menge an Einblasedampf durchgeführt werden kann, den Desodorierungsschritt in Ausrüstungsteilen zu implementieren, die viel einfacher und wirtschaftlicher sind als eine Standard-Desodorierungsvorrichtung, die gebaut wurde, um einen sehr niedrigen Druck in Kombination mit einer erheblichen Zufuhr von Einblasedampf aufrechtzuerhalten, und die üblicherweise mit vielen Desodorierungsböden konstruiert ist. Zum Beispiel könnte gemäß der vorliegenden Erfindung der Desodorierungsschritt und insbesondere die Hitzebleiche direkt nach der Absorptionsbleiche (d.h., der mit Bleicherden durchgeführten Absorptionsbleiche) in einem einfachen Behälter durchgeführt werden, der an dieselbe Vakuumgruppe angeschlossen ist, die auch bei der Absorptionsbleiche verwendet wird. Die Absorptionsbleiche des Öls wird in der Regel bei einem Vakuum von 50 bis 100 mbara durchgeführt, indem das Öl mit Bleicherden bei einer Temperatur von ungefähr 90 °C in Kontakt gebracht wird. Nach der Absorptionsbleiche muss das Öl lediglich in einem Wärmetauscher auf eine Temperatur von z.B. 260 °C erhitzt und für eine angemessene Zeit, z.B. ungefähr 60 Minuten, bei einem Vakuum von 50 bis 100 mbara gehalten und mit einer geringen Menge von Einblasedampf behandelt werden. Das Öl kann dann direkt in einen Dampfstripper oder optional zuerst in eine Desodorierungsvorrichtung überführt werden, wo die Desodorierung bei Bedarf abgeschlossen werden kann, bevorzugt unter jeglichen Bedingungen, die eine GE-Verminderung ermöglichen.
Die wichtigsten Parameter des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun näher beschrieben. Einige Vorteile der Erfindungen werden ebenfalls aufgeführt.
Entgasung des Öls.
Es ist wichtig, das Öl, das nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung physikalisch raffiniert werden soll, ordnungsgemäß zu entgasen. Bei dem vorliegenden Verfahren ist es in der Tat von grundlegender Bedeutung, den Desodorierungsschritt bei hoher Temperatur und höherem Druck durchzuführen. Unter diesen Bedingungen kann das Vorhandensein von jeglicher verbleibenden Luft in den behandelten Ölen zu deren Oxidation führen, was unbedingt vermieden werden muss. Eine ordnungsgemäße Entgasung wird erreicht, indem das Öl unter Vakuum bei moderater Temperatur gehalten wird. Optional können während der Entgasung Inertgase wie Stickstoff eingeblasen werden, um den eventuell noch im Öl gelösten Sauerstoff weiter zu verdrängen. Das Entgasungsverfahren ist vor jeder physikalischen Raffination wichtig und dem Fachmann bekannt. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Entgasung des Öls mindestens ebenso wichtig wie vor einer herkömmlichen physikalischen Raffination.
FFA-Konzentration während des Desodorierungsschritts.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die FFA-Konzentration im Öl während des Desodorierungsschritts vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 %, und noch bevorzugter im Bereich von 2 bis 5 %. In den meisten Fällen entspricht eine akzeptable FFA-Konzentration der inhärenten Menge an FFA, die von Natur aus in dem Öl vorhanden ist, das zum ersten Mal physikalisch raffiniert werden soll. Tatsächlich ist es so, dass je mehr Partialglyceride ein Öl enthält, die als Vorstufen von GE bekannt sind, desto höher ist in der Regel seine FFA-Konzentration. Dieser Trend ist bei bereits raffinierten Ölen natürlich nicht zu beobachten. Bei entschleimtem und gebleichtem Palmöl liegt diese Konzentration in den meisten Fällen in einem Bereich zwischen ungefähr 1 % und ungefähr 5 %, abhängig von der Qualität und Frische des Öls, kann aber bei älterem und/oder Palmöl minderer Qualität auch über 5 % liegen. Die Zugabe von FFA zu dem Öl oder Fett vor seiner physikalischen Raffination ist jedoch eine optionale Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, aber diese Option ist in der Regel Ölen oder Fetten vorbehalten, die bereits physikalisch und/oder chemisch raffiniert wurden und daher einen sehr niedrigen FFA-Gehalt aufweisen. In diesem Fall ist die Zugabe von ungefähr 0,5 bis 10 %, vorzugsweise ungefähr 2 bis 5 %, FFA oder optional FAD erforderlich, um entweder die Nettozunahme von GE während des Desodorierungsschritts zu vermeiden oder sogar bereits vorhandenes GE mindestens teilweise zu zerstören. Im Gegensatz dazu ist die Zugabe von zusätzlichem FFA zu einem Öl oder Fett, das nur entschleimt und gebleicht wurde und somit von Natur aus eine beträchtliche Menge an FFA enthält, in der Regel nicht erforderlich. Es muss klar sein, dass die Bedingungen des Desodorierungsschritts so angepasst werden müssen, dass die Entfernung der FFA während des Desodorierungsschritts oder mindestens während eines Großteils davon vermieden wird. Folglich entsprechen die oben genannten FFA-Konzentrationen nicht der Rest-FFA-Konzentration nach Abschluss des Desodorierungsschritts. Die Rest-FFA-Konzentration nach dem Desodorierungsschritt ist in der Regel um ungefähr 10 bis 75 % reduziert (entsprechend ungefähr 1 % bis ungefähr 4,5 % Rest-FFA, wenn das Ausgangsöl ungefähr 5 % FFA enthält). Im Vergleich zu Standard-Desodorierungsverfahren ist diese FFA-Restkonzentration jedoch wesentlich höher. In der Tat übersteigt die FFA-Konzentration nach einer Standard-Desodorierung bei niedrigem Druck in der Regel nicht 0,1 %, da die meisten dieser FFA aus dem Öl entfernt und/oder verflüchtigt werden.
Druck während des Desodorierungsschritts
Der Druck während des Desodorierungsschritts wird vorzugsweise so gewählt, dass ein übermäßiges Strippen und/oder Verflüchtigen und Entfernen von FFA aus dem behandelten Öl vermieden wird. Der Druck während des Desodorierungsschritts liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 5 mbara bis ungefähr 100 mbara, noch bevorzugter von ungefähr 10 mbara bis ungefähr 50 mbara. Es wird davon ausgegangen, dass sehr hoher Druck oberhalb ungefähr 100 mbara nicht vorteilhaft für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Bei einem so hohen Druck und einer Temperatur von ungefähr 260 °C findet nämlich keine Verflüchtigung der FFA statt und dementsprechend wird die maximale Menge an im desodorierten Öl vorhandenen FFA erreicht. Außerdem kann das Öl bei einem Druck von mehr als 100 mbara leicht zu oxidieren beginnen. Es ist sicher, dass solch hohe Drücke auf dem Gebiet der Desodorierung von Ölen und Fetten nicht angewendet werden. In der Tat geht der Trend in der Industrie eindeutig in Richtung tiefes Vakuum, wie beispielsweise einen Druck unterhalb 5 mbara, vorzugsweise unterhalb 3 mbara. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass höhere Drücke während des Desodorierungsschritts, typischerweise oberhalb ungefähr 5 mbara, vorzugsweise oberhalb ungefähr 10 mbara, bedeutend günstiger für die Verminderung von GE während des Desodorierungsschritts sind als das derzeit in der Industrie bevorzugte tiefe Vakuum. Diese derzeitige Bevorzugung in der Industrie beruht auf der Annahme, dass tiefes Vakuum jegliche Verunreinigungen aus dem behandelten Öl effizienter entfernt als ein Teilvakuum (höherer Druck). Tiefes Vakuum wird auch deshalb bevorzugt, weil gewöhnlicherweise weniger Einblasedampf benötigt wird. Dieser Vorteil wird jedoch durch die große Menge an Treibdampf und die für die Erzeugung eines solchen tiefen Vakuums erforderliche Ausrüstung (Druckerhöher, Pumpen) ausgeglichen. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem während des Desodorierungsschritts auf hohen Druck umgeschaltet wird, nicht nur kontraintuitiv, sondern auch wirtschaftlicher, da zur Erzeugung des hohen Drucks (Teilvakuums) weniger Energie und weniger Ausrüstung benötigt werden im Vergleich zu den derzeitigen Desodorierungsverfahren, die auf ein tiefes Vakuum umschalten. Da das vorliegende Verfahren vorzugsweise eine begrenzte Menge an Einblasedampf während des Desodorierungsschritts verwendet, um das Strippen und/oder die Verflüchtigung der FFA zu begrenzen, wird der Vorteil des tiefen Vakuums zur Reduzierung des benötigten Einblasedampfes hinfällig.
Einblasedampfverhältnis während des Desodorierungsschritts
Es wird bevorzugt, die Menge des Einblasedampfes während des Desodorierungsschritts zu reduzieren, um das Strippen und/oder die Verflüchtigung der FFA und deren Entfernung zu minimieren. Daher wird eine minimale Menge an Einblasedampf verwendet, typischerweise vorzugsweise weniger als ungefähr 5 kg Dampf pro Tonne behandeltes Öl, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2 kg Dampf pro Tonne behandeltes Öl. Es ist allerdings nicht ratsam, den Einblasedampf während des Desodorierungsschritts vollständig zu unterdrücken, da dies zu einer unzureichenden Durchmischung des Öls, einem Ölabbau und/oder einer Verschmutzung der metallischen Oberfläche der Desodorierungsvorrichtung, insbesondere des Desodorierungsbodens/der Desodorierungsböden, führen kann. Folglich ist der Dampf, der in den Desodorierungsschritt eingespritzt wird, für eine gute Durchmischung des Öls vorgesehen und nicht, um ein gutes Strippen der flüchtigen Bestandteile (einschließlich FFA) zu erhalten. Daher wird die Verwendung eines hohen Drucks während des Desodorierungsschritts nicht durch das Erfordernis der Verwendung einer großen Menge an Einblasedampf eingeschränkt. Im Gegenteil, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert im Vergleich zu herkömmlichen Desodorierungsverfahren insgesamt weniger Einblasedampf und weniger Treibdampf. Dieser Vorteil ist wiederum beträchtlich und vollkommen unerwartet und wurde bisher noch nie beobachtet.
Öltemperatur während des Desodorierungsschritts
Vorzugsweise wird der Desodorierungsschritt bei der Temperatur durchgeführt, bei der die vollständige thermische Bleichung und Desodorierung der behandelten Öle optimiert wird. Für die meisten Öle liegt diese Temperatur normalerweise im Bereich von ungefähr 200 °C und ungefähr 280 °C, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 240 und ungefähr 275 °C, noch bevorzugter im Bereich von ungefähr 250 °C und ungefähr 270 °C, sogar noch bevorzugter im Bereich von ungefähr 255 °C und ungefähr 265 °C, was der typische Standard-Temperaturbereich für die Desodorierung von Palmöl war, bevor das GE-Problem mildere Desodorierungsbedingungen ausgelöst hatte. Die richtige Öltemperatur während des Desodorierungsschritts des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher an das Ausgangsmaterial und an die angestrebten Eigenschaften des endgültigen physikalisch raffinierten Öls angepasst werden. Temperaturen oberhalb von ungefähr 280 °C werden jedoch nicht bevorzugt, da das Öl bei solch hohen Temperaturen anfangen kann, thermisch abzubauen. Temperaturen unterhalb 230 °C können für bestimmte Öle vorteilhaft sein, um einige gesundheitsfördernde Eigenschaften des fertigen Öls weiter zu verbessern, insbesondere für Öle, die reich an essentiellen Nebenbestandteilen und empfindlich gegenüber thermischem Abbau sind. In der Tat können die allgemeinen Regeln und Praktiken bezüglich der Öl-Desodorierungstemperatur, die in der Raffinationsindustrie vor dem Aufkommen des GE-Problems verwendet wurden, normalerweise gewählt werden, wenn Öle gemäß der vorliegenden Erfindung physikalisch raffiniert werden.
Somit ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Desodorierung bei niedrigen Temperaturen nicht zwingend erforderlich, um das Auftreten von GE zu begrenzen. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass überraschenderweise der Desodorierungs- und Hitzebleichschritt der physikalischen Raffination bei hoher Temperatur gleichzeitig mit einer erheblichen Verminderung von GE durchgeführt werden kann. Dies bedeutet auch, dass die Dauer des Desodorierungsschritts begrenzt werden kann. In der Tat bestand der allgemeine Trend in der Speiseölraffinationsindustrie in dem Bemühen, das Auftreten von GE zu minimieren, bisher darin, den Desodorierungsschritt bei niedriger Temperatur und über einen längeren Zeitraum hinweg durchzuführen. Leider geht dieser Ansatz, der in der Regel erfolgreich zur Verminderung von GE beiträgt, auf Kosten einer unvollständigen Hitzebleiche und Desodorierung trotz längerer Verarbeitungszeit.
Dauer des Desodorierungsschritts
Als generelle Regel gilt, dass die Dauer des Desodorierungsschritts so festgelegt werden sollte, dass die angestrebten Eigenschaften des Endprodukts, wie z.B. die organoleptischen und farblichen Eigenschaften, erreicht werden, und diese Dauer hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Qualität des Ausgangsöls und der angestrebten Eigenschaften des raffinierten Öls. Abhängig von dem behandelten Öl und den endgültigen angestrebten Eigenschaften des physikalisch raffinierten Öls kann die Desodorierungsdauer zwischen ungefähr 10 und ungefähr 240 Minuten liegen. Im Fall von Palmöl liegt beispielsweise die Dauer der Desodorierung vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 20 Minuten und ungefähr 180 Minuten, noch bevorzugter zwischen ungefähr 30 Minuten und ungefähr 120 Minuten, noch mehr bevorzugt zwischen ungefähr 45 Minuten und ungefähr 90 Minuten. Die Dauer der Desodorierung ist in der Tat reduziert und somit vorteilhaft im Vergleich zur Desodorierung bei niedriger Temperatur, die eine viel längere Desodorierungsdauer erfordert, um die geringere Effizienz zu kompensieren. Die kurze Desodorierungsdauer ist ein zusätzlicher potenzieller Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Produktivität erhöht wird und die Größe und der Platzbedarf der Desodorierungsvorrichtung reduziert werden können.
Konzentration an GE nach dem Desodorierungsschritt.
Es wurde eine niedrige GE-Konzentration beobachtet, wenn der Desodorierungsschritt mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und hierin vorangehend beschrieben durchgeführt wird. Wie in den Beispielen gezeigt, kann eine GE-Konzentration von weniger als 1 ppm erreicht werden. Bei Ausgangsöl, das bereits GE enthält, wie es bei konventionell physikalisch raffinierten Ölen der Fall ist, können die GE sogar beträchtlich reduziert werden, wenn die Desodorierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Diese Beobachtung ist insbesondere vorteilhaft für Öle, die auf herkömmliche Weise physikalisch raffiniert wurden und die daher eine große Menge an GE enthalten können. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher besonders vorteilhaft für die Aufbereitung solcher Öle, die konventionell physikalisch raffiniert wurden, aber erhebliche GE-Konzentrationen enthalten. Eine solche Situation wird hauptsächlich bei Palmöl angetroffen, das in einer lokalen Raffinationsanlage, die in unmittelbarer Nähe einer Palmölplantage liegt, ein erstes Mal desodoriert wird und dann ein zweites Mal, in der Regel nach einer langen Transport- und Lagerzeit, kurz vor der Verwendung des Öls desodoriert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effiziente und wirtschaftliche Desodorierung und Verringerung des GE-Gehalts, indem dem Öl, das physikalisch raffiniert werden muss, FFA zugesetzt wird.
Dampfstrippen
In dem physikalischen Raffinationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt des Dampfstrippens im Anschluss an den Desodorierungsschritt obligatorisch, da die Bedingungen des Desodorierungsschritts so eingestellt werden, dass das Strippen und/oder die Verdampfung von FFA kontrolliert und begrenzt wird und demzufolge die sich nach dem Desodorierungsschritt ergebende FFA-Konzentration in der Regel weit über jeglichen Handelsspezifikationen liegt. Darüber hinaus kann, selbst wenn die GE während des Desodorierungsschritts bereits erheblich vorab vermindert wurden, ihre Konzentration immer noch den Zielgrenzwert überschreiten. Daher wird der Schritt des Dampfstrippens nach dem Desodorierungsschritt durchgeführt, vorzugsweise bei niedrigem Druck, hoher Temperatur und mit ausreichend Strippdampf, um den größten Teil der verbleibenden GE und FFA effizient zu strippen. Der Druck am Kopf der Strippkolonne liegt vorzugsweise unterhalb ungefähr 5 mbara, noch bevorzugter unterhalb ungefähr 3 mbara und sogar noch bevorzugter unterhalb ungefähr 2 mbara. Das Dampfstrippen wird normalerweise bei einer Temperatur von ungefähr 220 °C bis ungefähr 280 °C, vorzugsweise von ungefähr 230 °C bis ungefähr 260 °C durchgeführt. Für den Schritt des Dampfstrippens wird vorzugsweise eine metallische Füllkörperkolonne verwendet. Die Menge des erforderlichen Strippdampfes hängt in hohem Maße von der Temperatur, dem Druck, der Konzentration der im desodorierten Öl vorhandenen GE, den Spezifikationen der für den Schritt des Dampfstrippens verwendeten Ausrüstung und der angestrebten GE-Konzentration im endgültigen physikalisch raffinierten Öl ab. Typischerweise sind mindestens 0,5 % Strippdampf erforderlich, um ungefähr 80 % der im desodorierten Öl vorhandenen GE zu entfernen, wenn das Post-Stripping bei 260 °C und 1,5 mbara in einer metallischen Füllkörperkolonne durchgeführt wird. Mildere Stripping-Bedingungen führen zu einer geringeren GE-Entfernungsrate, die bei einigen Anwendungen immer noch ausreichen kann, um ein physikalisch raffiniertes Öl zu erzeugen, das den angestrebten Spezifikationen entspricht, da die GE bereits im Desodorierungsschritt vorab vermindert wurden. Es muss klar sein, dass alle vorgenannten Parameter voneinander abhängig sind und dass die Art und die Konstruktion der Ausrüstung, die für die Durchführung des Schrittes des Dampfstrippens verwendet wird, die Leistungen des Post-Stripping-Schrittes stark beeinflussen können.
Ein ergänzender Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Dampfstrippen ein Öl liefern kann, das eine sehr niedrige GE-Konzentration enthält, da das Öl, welches in den Schritt des Dampfstrippens eintritt, bereits eine moderate GE-Konzentration enthält. Es hat sich gezeigt, dass mit industrieller Ausrüstung der Schritt des Dampfstrippens normalerweise in der Lage ist, ungefähr 80 % bis 90 % der GE zu entfernen. Wenn also ein Öl gemäß der vorliegenden Erfindung physikalisch raffiniert wird und nach dem Desodorierungsschritt beispielsweise 2 ppm GE enthält, wird diese Konzentration während des Schrittes des Dampfstrippens um 80 % auf mindestens 0,4 ppm weiter reduziert. Wird dasselbe Öl dagegen unter konventionellen Bedingungen desodoriert, d.h., bei niedrigem Druck und hoher Temperatur, enthält dies typischerweise ungefähr 5 bis 6 ppm GE, und selbst wenn in einem anschließenden Schritt des Dampfstrippens 80 % dieser Menge entfernt werden, enthält das fertige Öl immer noch etwas mehr als 1 ppm GE, was über den neuesten gesetzlichen Grenzwerten liegt.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Vorabverminderung der GE während des Desodorierungsschritts die Verwendung milderer Bedingungen während des anschließenden Schrittes des Dampfstrippens möglich macht, insbesondere ermöglicht dies, die Menge des Strippdampfes zu reduzieren, die verwendet werden muss, um ein Öl mit niedrigem GE-Gehalt zu erhalten. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren kosteneffizienter und erzeugt einen geringeren Abfallstrom im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren. In der Tat wird der Dampf, der den Schritt des Strippens verlässt, typischerweise kondensiert und führt zu verunreinigtem Wasser, das behandelt werden muss. Die Verringerung der Strippdampfmenge und die Begrenzung des Kontaminationsgrads im entsprechend verwendeten Strippdampf führen also direkt zur Verringerung dieses wässrigen Abfallstroms.
Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass mildere Bedingungen während des Dampfstrippens die Entfernung wertvoller flüchtiger Bestandteile wie Partialglyceride und Antioxidantien (z.B. Tocopherole) einschränken. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu den Verfahren des Standes der Technik eine höhere Ausbeute aufweisen und ein Öl mit besserer Stabilität erzeugen, das mehr natürliche Antioxidantien enthält.
Abkühlung des Öls nach dem Schritt des Dampfstrippens
Eine rasche Abkühlung des Öls nach dem Schritt des Dampfstrippens ist unerlässlich. Vorzugsweise muss die Temperatur des Öls in weniger als ein paar Minuten, vorzugsweise in weniger als 5 Minuten, unter 230 °C gesenkt werden. Die Abkühlung erfolgt vorzugsweise unter hohem Vakuum und in Anwesenheit einer ausreichenden Menge von Einblasedampf. Dies ist notwendig, um die erneute Bildung von GE während der Abkühlung zu vermeiden, da das Öl in diesem Stadium des Prozesses nur eine begrenzte Konzentration an FFA enthält. Sobald das Öl eine Temperatur von unterhalb 230 °C erreicht hat, kann das Öl in herkömmlichen Economizern abgekühlt werden. Eine solche schnelle Abkühlung kann durch verschiedene technische Lösungen erreicht werden, die im Stand der Technik bekannt sind, wie zum Beispiel Wärmetauscher mit großer Oberfläche oder Fallfilm-Öl-Öl-Rückgewinnungssysteme. Eine schnelle Abkühlung kann auch dadurch erreicht werden, dass das mit Dampf gestrippte Öl direkt in ein kaltes Ölbad geleitet wird, in dem ein Teil des vollständig abgekühlten physikalisch raffinierten Öls als direktes Kühlmedium verwendet wird.
Behandlung und Wiederverwendung der kondensierten Fettsäuredestillatphase
Das Fettsäuredestillat (FAD), das bei der Kondensation des aus dem Stripper austretenden Strippdampfes entsteht, enthält große Mengen an FFA, GE, Monoacylglycerin und etwas Diacylglycerin, Tocopherol und verschiedene Verunreinigungen, einschließlich Monoester von 3-MCPDE und Pestizide. Ein Teil dieser FAD kann jedoch wiederverwendet werden, indem er dem Ausgangsöl beigemischt wird, das gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt werden soll. Ein solches Recycling ist besonders vorteilhaft für Öle, die bereits durch herkömmliche Verfahren desodoriert wurden und daher keine FFA, aber möglicherweise übermäßige Mengen an GE enthalten. Das FAD, das denjenigen Ölen entspricht, die bereits einmal mit einem konventionellen Verfahren desodoriert wurden, enthält in der Regel eine begrenzte Menge an Verunreinigungen, mit Ausnahme von GE. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein Teil der GE während der Desodorierung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, nicht gestrippt, sondern abgebaut wird.
Darüber hinaus wird das FAD, das aus der Kondensation der Dampfphase resultiert, die aus dem Stripper austritt, vorteilhafterweise bei ungefähr 260 °C, bei hohem Druck oder bei adiabatischem Druck erhitzt. Diese Behandlung führt zu einer Verringerung der in diesem FAD enthaltenen GE. Daher ist das FAD wesentlich geringer mit GE verunreinigt und seine Verwendung oder Entsorgung ist daher weniger problematisch. Dieses behandelte FAD kann sogar einigen Ölen beigemischt werden, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung physikalisch raffiniert werden sollen, insbesondere wenn diese Öle geringe Mengen an FFA enthalten, wie z.B. Öle, die bereits physikalisch raffiniert wurden.
Nachdesodorierung.
Das Öl, das den Dampfstripper verlässt, muss normalerweise nicht nachdesodoriert werden. Wenn eine Nachdesodorierung erforderlich ist, wird diese in der Regel unter milden Bedingungen (d.h., bei niedriger Temperatur) durchgeführt, da das aus dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung resultierende Öl bereits einmal intensiv desodoriert wurde und daher im Allgemeinen die entsprechenden organoleptischen Eigenschaften, die Farbe und die Stabilität aufweist. Außerdem führt eine Nachdesodorierung bei hoher Temperatur erneut zur Bildung von GE. Bei einigen Palmölsorten, insbesondere bei Öl minderer Qualität, kann jedoch eine Nachdesodorierung erforderlich sein. In diesem Fall sollte darauf geachtet werden, die Nachdesodorierung bei niedriger Temperatur durchzuführen, um die Bildung von GE so weit wie möglich zu reduzieren. Daher wird das Öl vorzugsweise bei niedriger Temperatur desodoriert, wie beispielsweise bei 220 °C. Die Nachdesodorierung wird auch mit einer ausreichenden Dampfzufuhr, vorzugsweise 0,5 bis 1 % oder mehr, und bei sehr niedrigem Druck durchgeführt, um alle neuen GE, die sich noch bilden können, zu strippen und/oder zu verdampfen. Da diese Nachdesodorierung in der Regel innerhalb eines begrenzten Zeitraums durchgeführt wird, ist die Verwendung einer großen Menge an Einblasedampf nicht kostspielig. Darüber hinaus ist der für diese Nachdesodorierung verwendete Dampf immer noch im Wesentlichen sauber und ist nicht verloren, da er wieder als Einblase- und/oder Strippdampf verwendet werden kann. Daher wird der Dampf im Falle einer erforderlichen Nachdesodorierung vorzugsweise zweimal im Gegenstrom verwendet: erstens für die Nachdesodorierung des Öls und zweitens für den Desodorierungsschritt bei hohem Druck und hoher Temperatur und/oder für den Schritt des Dampfstrippens. Daher bleibt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung selbst dann wirtschaftlich, wenn eine Nachdesodorierung erforderlich ist. Alternativ kann für einige Öle niedriger Qualität eine zweite physikalische Raffination gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden.
Industrielle Anwendung
Die Komponenten der Anlagen, mit denen die physikalische Raffination gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann, ähneln den Komponenten der Anlagen, die für die physikalische Raffination gemäß den derzeit auf dem Gebiet verwendeten Verfahren verwendet werden. Die physikalische Raffination gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet in der Tat einen Desodorierungsbehälter mit mindestens einem Desodorierungsboden und einen Stripper, vorzugsweise mit einer Strippkolonne, die mit einer metallisch strukturierten Packung gefüllt ist (im Fachgebiet als „metallische Füllkörperkolonne“ bezeichnet). Diese Komponenten sind in der Speiseölraffinationsindustrie gut bekannt. Folglich sind im Vergleich mit klassischen physikalischen Raffinationsanlagen, bei denen die Desodorierung nach dem Dampfstrippen erfolgt, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine zusätzlichen Hauptkomponenten erforderlich. Außerdem werden keine Chemikalien oder Adsorptionsmittel benötigt. Darüber hinaus sind sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten vergleichbar mit denen herkömmlicher physikalischer Raffinationsanlagen, die typischerweise einen Dampfstripper und eine Desodorierungsvorrichtung verwenden, bei denen das Dampfstrippen jedoch vor der Desodorierung eingesetzt wird.
Bestehende Anlagen, die in der Regel einen Dampfstripper und einen Desodorierungsbehälter einschließen und so ausgelegt sind, dass sie zunächst das FFA-Stripping und anschließend die Desodorierung und Hitzebleiche des Öls durchführen, können mit geeigneten Rohrleitungen und Pumpen nachgerüstet werden, um das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, bei dem die Desodorierung vor dem Dampfstrippen durchgeführt wird. So kann die Nachrüstung bestehender Anlagen in der Regel mit begrenzten Investitionen und Ausfallzeiten realisiert werden.
Der Desodorierungsschritt des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann sogar in Ausrüstungsteilen realisiert werden, die viel einfacher und wirtschaftlicher sind als eine Standard-Desodorierungsvorrichtung, die für die Aufrechterhaltung eines niedrigen Drucks in Verbindung mit einer beträchtlichen Zufuhr von Einblasedampf gebaut wurde und in der Regel mit vielen Desodorierungsböden ausgestattet ist.
Der Fachmann wird in der Lage sein, bestehende Anlagen anzupassen, um von der vorliegenden Erfindung zu profitieren. Die Hauptabweichungen von der derzeitigen physikalischen Raffination sind der Abschluss der Desodorierung vor dem Strippen und die Durchführung des Desodorierungsschritts bei unkonventionell hohem Druck in Gegenwart von FFA. Die Umsetzung dieser Abweichungen liegt jedoch in der Kompetenz des Fachmanns, der in der Lage ist, die an die offengelegte Erfindung angepassten Ausrüstungsteile auszuwählen.
VERSUCHSBEDINGUNGEN
Alle Versuche (einschließlich der Tests 1 bis 10 und der zu den Figuren führenden Tests) wurden mit entschleimten und gebleichten Rohpalmölchargen (CPO) durchschnittlicher Qualität mit einem FFA-Gehalt von ungefähr 4 % bis ungefähr 5 % durchgeführt. Vor jedem Test wurde das rohe Palmöl unter Standardbedingungen gewaschen, säureentschleimt und gebleicht. Die Standardwaschung und die Säureentschleimung wurden in Batchreaktoren aus Glas durchgeführt. Die Zentrifugation des gewaschenen/entschleimten Öls wurde mit einer Tisch-Laborzentrifuge vorgenommen. Die Entschleimung erfolgte durch Zugabe von 0,1 % einer 30 %-igen Zitronensäurelösung bei 85 °C und Mischen des resultierenden Gemischs mit hoher Scherung bei Atmosphärendruck und durch anschließende mindestens teilweise Neutralisation der nicht umgesetzten Zitronensäure durch Zugabe von 0,03 % einer wässrigen NaOH-Lösung und Mischen des resultierenden Gemischs mit hoher Scherung bei Atmosphärendruck, und zum Schluss wurden 3 % entionisiertes Wasser bei 85 °C zugegeben und das Gemisch 10 Minuten lang bei niedriger Scherung gerührt. Das resultierende Gemisch wurde dann durch Zentrifugation getrennt. Das entstandene Öl wurde danach mit 2 % natürlicher Bleicherde Pure Flo B80 bei 105°C und 50 mbar für 30 Minuten gebleicht, gefolgt von einer Büchner-Vakuumfiltration über Whatman 1 Filterpapier; alle Prozentangaben sind Gew./Gew.-Prozente. Je nach Charge enthält dieses gewaschene, entschleimte und gebleichte Öl von Natur aus ungefähr 5 % FFA und keine nachweisbaren GE. Von Natur aus bedeutet, dass dem Öl keine FFA zugesetzt wurden, sondern dass diese FFA durch die übliche Hydrolyse des Öls während der Gewinnung, des Transports, der Lagerung und möglicherweise durch die Wasch-, Entschleimungs- und Bleichvorgänge entstehen. Daher kann die FFA-Konzentration je nach der verwendeten Rohölcharge leicht variieren, die genaue Konzentration wird jedoch immer für jeden Versuch angegeben.
Die Desodorierungstests wurden in einer Labor-Desodorierungsvorrichtung durchgeführt, welche die Entnahme von Ölproben für verschiedene Desodorierungszeiten bei unterschiedlichen Temperaturen, Drücken und Zeiten ermöglicht. Aufgrund der Größe der Desodorierungsvorrichtung werden Temperatur und Druck genau kontrolliert. Jede entnommene Ölprobe wird schnell gekühlt.
Dampfstripp-Tests wurden entweder in einem flachen Kolonnenboden-Laborstripper oder in einem metallischen Füllkörperkolonnen-Laborstripper durchgeführt. Da die als Labor-Stripper verwendete metallische Füllkörperkolonne jedoch eine relativ große Ölmenge benötigt, wurde diese Ausrüstung zur Bestätigung der mit dem flachen Kolonnenboden-Laborstripper erzielten Ergebnisse verwendet.
Die besonderen Bedingungen für die Desodorierung und/oder das Post-Stripping wurden in der Diskussion der einzelnen Versuche ausführlich beschrieben.
Jede gesammelte Ölprobe wird vor der analytischen Auswertung schnell abgekühlt, welche die folgenden Methoden einschließt: AOCS Ca5a-40 (FFA-Bestimmung); AOCS Cd29b-13 (GE-Bestimmung); AOCS Cd29b-13 (3-MCPDE-Bestimmung); AOCS Cd29b-13 (2-MCPDE-Bestimmung); AOCS Cc13J-97 (Farbbestimmung).
Während diese Erfindung in Verbindung mit den oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen, Kombinationen, Modifikationen und Variationen für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind. Dementsprechend sind die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung, wie oben dargelegt, nur zur Veranschaulichung gedacht, und nicht in einem einschränkenden Sinne. Verschiedene Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Geist und den Umfang der Erfindung zu verlassen. Kombinationen der obigen Ausführungsformen und andere Ausführungsformen sind für den Fachmann nach dem Studium der obigen Beschreibung offensichtlich und sollen darin aufgenommen werden. Daher wird der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert, und alle Vorrichtungen, Verfahren und Methoden, die entweder wörtlich oder durch Äquivalenz unter die Bedeutung der Ansprüche fallen, sollen in diese einbezogen werden.
Ausführungsformen der Erfindung

1. Verfahren zur physikalischen Raffination von Pflanzenöl, einschließend:
1. a) einen Desodorierungsschritt, der bei einem Druck oberhalb 5 mbara, bei einer Temperatur von mindestens 230 °C und während mindestens 10 Minuten durchgeführt wird,
2. b) einen Schritt des Dampfstrippens des aus der Desodorierung resultierenden Öls, der bei einem Druck unterhalb 5 mbara und bei einer Temperatur durchgeführt wird, die 280 °C nicht übersteigt,
wobei die Konzentration der freien Fettsäuren (FFA) des Öls, das aus dem Desodorierungsschritt resultiert, mindestens 0,5 % FFA enthält und ferner nicht mehr als 5 ppm GE enthält.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 10 mbara durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 20 mbara durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einem Druck oberhalb 50 mbara durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einer Temperatur von mindestens 245 °C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einer Temperatur von mindestens 260°C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Dampfstrippens bei einem Druck unterhalb 3 mbara durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Dampfstrippens bei einem Druck unterhalb 2 mbara durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl mindestens 1 % FFA enthält.
10. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl mindestens 2 % FFA enthält.
11. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl nicht mehr als 3 ppm GE enthält.
12. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl nicht mehr als 2 ppm GE enthält.
13. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Schritt des Dampfstrippens resultierende Öl nicht mehr als 1 ppm GE enthält.
14. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Schritt des Dampfstrippens resultierende Öl nicht mehr als 0,5 ppm GE enthält.
15. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt wird.
16. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert.
17. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert wird und der aus dem zweiten Desodorierungsschritt austretende Dampf mindestens teilweise in den Desodorierungsschritt a) und/oder den Schritt des Dampfstrippens b) zurückgeführt wird.
18. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, gewaschen und/oder entschleimt und/oder chemisch gebleicht wird.
19. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht wird und das Inkontaktbringen bei einem niedrigen Druck ausgeführt wird.
20. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll, durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht und das Inkontaktbringen bei einem niedrigen Druck ausgeführt wird und der Desodorierungsschritt a) im Wesentlichen bei demselben niedrigen Druck durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, FFA zugesetzt wird.
22. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einer metallischen Füllkörperkolonne durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einem Fallfilm durchgeführt wird.
24. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf in einer flachen Kolonnenboden-Desodorierungsvorrichtung durchgeführt wird.
25. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, die mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird.
26. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase bei einer Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt wird.
27. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält, abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase bei einer Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt und mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird.
28. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl ein tropisches Öl ist, wie beispielsweise Palmöl, Palmkernöl, Kokosnussöl oder Kariteöl.
29. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl bereits durch Verfahren physikalisch raffiniert oder modifiziert wurde, wie beispielsweise Lösungsmittel- und/oder Trockenfraktionierung, Umesterung oder Hydrierung.
30. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl 1 bis 10 % FFA enthält.
31. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Pflanzenöl mit FFA ergänzt ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63/129968 [0001]
EP 2548942 A [0057]
WO 2011/069028 A1 [0058]
WO 2019/007641 A1 [0059]
WO 2017/214079 [0060, 0061, 0081, 0082]

Claims

Verfahren zur physikalischen Raffination von Pflanzenöl, einschließend: a) einen Desodorierungsschritt, der bei einem Druck oberhalb 5 mbara, bei einer Temperatur von mindestens 230 °C und während mindestens 10 Minuten durchgeführt wird, b) einen Schritt des Dampfstrippens des aus der Desodorierung resultierenden Öls, der bei einem Druck unterhalb 5 mbara und bei einer Temperatur durchgeführt wird, die 280 °C nicht übersteigt, wobei die Konzentration der freien Fettsäuren (FFA) des Öls, das aus dem Desodorierungsschritt resultiert, mindestens 0,5 % FFA enthält und ferner nicht mehr als 5 ppm Glycidylester (GE) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Desodorierungsschritt bei einem Druck durchgeführt wird von: oberhalb 10 mbara; oberhalb 20 mbara; oder oberhalb 50 mbara.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Desodorierungsschritt durchgeführt wird bei einer Temperatur von: mindestens 245 °C; oder mindestens 260 °C.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Dampfstrippens bei einem Druck durchgeführt wird von: unterhalb 3 mbara; oder unterhalb 2 mbara.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl enthält: mindestens 1 % FFA; oder mindestens 2 % FFA.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das aus dem Desodorierungsschritt resultierende Öl enthält: nicht mehr als 3 ppm GE; nicht mehr als 2 ppm GE; nicht mehr als 1 ppm GE; oder nicht mehr als 0,5 ppm GE.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das aus dem Schritt des Strippens stammende Öl: in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt wird; in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert wird; oder in weniger als 5 Minuten auf eine Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, abgekühlt und in einem zweiten Desodorierungsschritt bei einer Temperatur, die 230 °C nicht übersteigt, und einem Druck unterhalb 5 mbara für eine Dauer von mindestens 10 Minuten unter Inkontaktbringen des abgekühlten Öls mit Dampf weiter desodoriert wird und der aus dem zweiten Desodorierungsschritt austretende Dampf mindestens teilweise in den Desodorierungsschritt a) und/oder den Schritt des Dampfstrippens b) zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenöl, das physikalisch raffiniert werden soll: gewaschen und/oder entschleimt und/oder chemisch gebleicht wird; durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht und das Inkontaktbringen bei einem niedrigen Druck ausgeführt wird; oder durch Inkontaktbringen mit Bleicherde gebleicht und das Inkontaktbringen bei einem niedrigen Druck ausgeführt wird und der Desodorierungsschritt a) im Wesentlichen bei demselben niedrigen Druck durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, FFA zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Strippens durch Inkontaktbringen des Öls mit dem Strippdampf durchgeführt wird: in einer metallischen Füllkörperkolonne; in einem Fallfilm; oder in einer flachen Kolonnenboden-Desodorierungsvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Dampf, der aus dem Schritt des Dampfstrippens b) austritt und aus dem Öl gestrippte Fettstoffe enthält: abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, die mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird; abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase auf eine Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt wird; oder abgekühlt und mindestens ein Teil des Fettstoffs kondensiert wird, um eine flüssige Fettphase zu erhalten, wobei die flüssige Fettphase auf eine Temperatur von mindestens 200 °C erhitzt wird und mindestens teilweise dem Pflanzenöl, das desodoriert werden soll, zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenöl ein tropisches Öl ist, wobei das tropische Öl Palmöl, Palmkernöl, Kokosnussöl oder Kariteöl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenöl bereits durch Verfahren physikalisch raffiniert oder modifiziert wurde, wobei die Verfahren Lösungsmittel- und/oder Trockenfraktionierung, Umesterung oder Hydrierung sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenöl 1 bis 10 % FFA enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenöl mit FFA ergänzt ist.