DE2332038C3 - Verfahren zur Desodorierung von Fetten und Ölen - Google Patents
Verfahren zur Desodorierung von Fetten und ÖlenInfo
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Description
Rohe Fette und öle enthalten in unterschiedlichen Mengen Begleitstoffe wie Phosphatide, Schleimstoffe,
freie Fettsäuren, Farbstoffe, Geruchs- und Geschmacksstoffe.
Insbesondere in Fetten und ölen, die der Nahrung
dienen sollen, sind diese Begleitstoffe unerwünscht. Die rohen Fette werden deshalb einer Raffination unterzogen,
die meist in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen durchgeführt wird:
1. Vorreinigung zur Entfernung der Schleimstoffe und Phosphatide; n
2. Entsäuern zur Entfernung des größten Teils der freien Fettsäuren;
3. Entfärben;
4. Desodorisieren bei gleichzeitiger Verringerung des Restgehaltes an freien Fettsäuren.
Die vierte Stufe, die Desodorierung, wird heute fast ausschließlich durch Dämpfen des Fettes bewerkstelligt.
Hierbei wird das Fett längere Zeit mit Wasserdampf bei relativ hoher Temperatur unter sehr niedrigem
Druck behandelt. Die Desodorierung ist in der gleichen Regel die aufwendigste der vier Raffinationsstufen.
Die DD-PS 41362 beschreibt ein Verfahren zur Trennung von Stoffgemischen, die organische Verbindungen
und/oder organische Gruppen aufweisende Verbindungen enthalten. Nach einer bevorzugten
Arbeitsweise wird das abzutrennende Stoffgemisch mit einem unter überkritischen Bedingungen
der Temperatur und des Druckes stehenden Gas behandelt, das hierbei wenigstens einen Teil der organisehen
Verbindungen in der überkritischen Gasphase aufnimmt. Anschließend werden die in der überkritischen
Gasphase aufgenommenen Verbindungen durch Temperaturerhöhung und/oder Druckerniedrigung
zurückgewonnen. Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich um ein allgemeingültiges weites
Arbeitsprinzip, nach dem flüssige und/oder feste, insbesondere organische Stoffgemische zerlegt werden
können. Die chemische Konstitution des im überkritischen Zustand eingesetzten Gases ist dabei für die
Trennung von untergeordneter Bedeutung. In gleicher Weise wie niedere Kohlenwasserstoffe können aber
auch rein anorganische Gase, wie CO2, mit Erfolg eingesetzt
werden. Gemäß Beispiel 14 wird die Abtrennung von Fett aus Vollmilch, in Beispiel 25 aus Eigelb und in
Beispiel 26 die Trennung von öl aus Speiseöl beschrieben.
Die Einwirkung von überkritischem CO2 zum Desodorieren
von Fetten und ölen innerhalb bestimmter Temperaturen und Druckbereiche ist dieser Druckschrift
nicht zu entnehmen.
Die US-PS 2188013 befaßt sich mit der Trennung
von flüssigen hochmolekularen Gemischen in verschiedene Fraktionen unter Ausbildung von mehreren
Flüssigphasen mittels Kohlendioxyd bei Temperaturen oberhalb der kritischen Temperatur von Kohlendioxyd
und superatmosphärischen Drücken, wobei das Kohlendioxydgas sich in der ölphase unter Ausbildung
von Schichten mit verschiedenem spezifischen Gewicht löst. Das Verfahren eignet sich u. a. zum
Trennen von Fetten bzw. ölen und zum Entfernen von Verunreinigungen. Ein Verfahren der im folgenden
noch zu schildernden Art wird hier nicht beschrieben.
Ein ähnliches Verfahren unter Verwendung parakritischer Phasen ist in der US-PS 26 58 907 beschrieben.
Die US-PS 1745851 schildert die Behandlung von
Lebertran unter Hindurchleiten eines Gases, beispielsweise Kohlendioxyd bei Raumtemperatur. Auch
hier wird das im folgenden geschilderte erfiudungsgemäße Verfahren nicht vorweggenommen.
In der FR-PS 5 22 020 ist beschrieben worden, öle
und Fette dadurch zu reinigen und zu desodorieren, daß man bei Temperaturen von 220 bis 3000C ein inertes
Gas wie Stickstoff oder CO2 durchleitet. Der Gehalt an freien Fettsäuren wird hierbei beispielsweise von 31,4%
auf 0,32% gesenkt. Angaben über den angewendeten Druck fehlen völlig. Es ist davon auszugehen, daß nur
bei Normaldruck oder geringfügig erhöhtem Druck gearbeitet wurde, da weder in der Beschreibung noch in
der Zeichnung Druckapparaturen, Manometer oder Reduzierventile erwähnt sind, die beim Arbeiten mit überkritischem
CO2 unbedingt erforderlich sind. Weiterhin wird ausgesagt, daß die durch Verdampfung mitgenommenen
organischen Bestandteile durch einfache Kühlung des Gasstroms kondensiert werden sollen.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, in einem einfachen Verfahrensschritt unter Verwendung des
physiologisch unbedenklichen Kohlendioxyds die Geruchs- und Geschmacksstoffe von Fetten und ölen
gänzlich abzutrennen und den Gehalt an freien Fettsäuren gleichzeitig auf ein Minimum zu reduzieren,
ohne dabei ins Gewicht fallende Verluste an Fetten bzw. ölen in Kauf nehmen zu müssen.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Anwendung des Verfahrens zur Trennung von Fette und
öle enthaltenden Stoffgemischen, bei dem man die Fette bzw. Öle mit überkritischem CO2 in Kontakt
bringt, zum Desodorieren von Fetten und ölen, unter gegebenenfalls gleichzeitiger Verringerung der freien
Fettsäuren darin, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das zu reinigende Material CO2 bei Temperaturen
von 150 bis 250° C und Drücken von 101,3 bis 253,3 bar (100 bis 250 atm) einwirken läßt.
Das Arbeiten bei Temperaturen von 150 bis 200° C kann mit Vorteilen verbunden sein.
Die Behandlung der Fette bzw. Öle mit dem Kohlendioxyd erfolgt vorzugsweise im Gegenstrom. In
einfacher Weise kann das in einer beispielsweise mit Füllkörpern gefüllten Kolonne erfolgen, derart, daß
das zu reinigende Ausgangsmaterial auf den Kolonnenkopf aufgegeben wird, während das CO, vom Fuß
mr Kolonne nach oben streicht. Der am Kopf der
SColonne austretende Kohlendioxydstrom führt die
unerwünschten Begleitstoffe mit sich.
■ Errindungsgemäß ist es bevorzugt, das Kohlendioxyd als Kreislaufstrom einzusetzen. Dabei wird wenigstens ein Teil der jeweils aufgenommenen Begleitstofie aus dem Kohlendioxydstrom abgetrennt, bevor dieser wieder in die Austauschkolonne mit dem zu reinigenden Ausgangsmaterial eingeführt wird. Die Abtrennung dieser unerwünschten Begleitstoffe kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, daß das .Kohlendioxyd auf unterkritische Bedingungen geibracht wird oder daß im überkritischen Bereich der Druck gesenkt und/oder die Temperatur erhöht wird.
■ Errindungsgemäß ist es bevorzugt, das Kohlendioxyd als Kreislaufstrom einzusetzen. Dabei wird wenigstens ein Teil der jeweils aufgenommenen Begleitstofie aus dem Kohlendioxydstrom abgetrennt, bevor dieser wieder in die Austauschkolonne mit dem zu reinigenden Ausgangsmaterial eingeführt wird. Die Abtrennung dieser unerwünschten Begleitstoffe kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, daß das .Kohlendioxyd auf unterkritische Bedingungen geibracht wird oder daß im überkritischen Bereich der Druck gesenkt und/oder die Temperatur erhöht wird.
Es hat sich jedoch herausgestellt - und das ist eine
wichtige neue Erkenntnis von allgemeiner Bedeutung - daß die Abtrennung der aufgenommenen Begleit-
^ stoffe aus dem sich unter überkritischen Bedingungen befindenden Kohlendioxydstrom auch dadurch erreicht
werden kann, daß man den beladenen Kohlenf dioxydstrom durch ein Adsorptionsmittel, vorzugs-
ΐ weise ein festes Adsorptionsmittel, beispielsweise
Ii Aktivkohle, leitet. Die Reinigung von Gasströmen bei
if unterkritischen Bedingungen mit festen Adsorptions-'
mitteln ist zwar bekannt, es war aber nicht vorherzu-ίι)
sehen, wie sich solche Adsorptionsmittel in Beimengun- f gen enthaltenden überkritischen Gasströmen verhalten.
j Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die : einfache Behandlung des mit den unerwünschten Be-
;■. gleitstoffen beladenen Kohlendioxydstromes mit eii,
nem festen Adsorptionsmittel ausreicht, die Wieder-Verwendbarkeit des Kohlendioxyds in der Desodorierungsstufe
zu gewährleisten. Wesentliche Änderungen von Druck und/oder Temperatur vor oder [ während der Behandlung mit dem Adsorptionsittel
sind auch nicht erforderlich. Hierdurch wird ein besonders einfaches und kostensparendes Kreislaufverfahren
ermöglicht, bei dem der unter den vorbestimmten Bedingungen von Druck und Temperatur
gehaltene Kohlendioxydstrom zunächst-zweckmäßig im Gegenstrom - mit den zu reinigenden Fetten bzw.
ölen in Kontakt gebracht wird, woraufhin der die unerwünschten Begleitstoffe enthaltende beladene
Kohlendioxydstrom über ein Adsorptionsmittel geleitet wird. Dieses Adsorptionsmittel wird durch frisch
zugeführtes Adsorptionsmittel ersetzt, wenn seine Reinigungskraft dem beladenen Kohlendioxydstrom
gegenüber unerwünscht absinkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat besondere Bedeutung für die Reinigung von Fetten und ölen
natürlichen, insbesondere pflanzlichen und/odr.r tierischen Ursprungs, es kann aber ebenfalls Bedeutung
für öle und Fette besitzen, die auf synthetischem Wege hergestellt worden sind.
Das Verfahren arbeitet nicht nur einfach und äußerst wirkungsvoll, es vermeidet den unerwünschten
Verlust von Fetten bzw. ölen und insbesondere auch die Gefahr einer unerwünschten Hydrolyse der Fette
bzw. öle, die bei der geschilderten Verfahrensstufe 4 im Stand der Technik besteht und dort zusätzlich verlangt,
daß stets unter hohem Vakuum gearbeitet werden muß. Die Erfindung fuhrt damit auch zu einem
geringeren Verlust an Neutralfetten.
Das Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele (Vergleichsbeispiel und erfindungsgemäße Beispiele
1 bis 3) in Verbindung mit der Figur erläutert.
Vergleichsbeispiel
Eingesetzt wurde ein typisch nach Pflanzenölen riechendes
und schmeckendes Sojaöl mit einem Gehalt
--, an freien Fettsäuren von ca. 0,4%- Das öl wurde aus
dem Vorratsbehälter 1 über die Einspritzpumpe 2 kontinuierlich auf den Kopf einer 15 lh langen Kolonne
3 gegeben. Die Kolonne hatte eine lichte Weite von ca. 6 cm, war mit Glaskugeln gefüllt.and am unte-
Hi ren Ende erweitert. Durch einen äußeren aufgeschweißten
Heizmantel (nicht eingezeichnet) wurde die Kolonne auf 90° C aufgeheizt. Das öl floß über
die Glaskugeln zum Boden der Kolonne und wurde kontinuierlich über Ventil 4 abgezogen.
π Gleichzeitig wurde durch die Kolonne von unten
nach oben Köhlendioxyd unter einem Druck von 202,5 bar (200 atm) über das Umlaufgebläse 5 und
den Abscheider 6 im Kreislauf geführt. Der Abscheider 6 war auch von außen auf 900C geheizt
und mit einem festen Adsorptionsmittel, in diesem Fall mit Aktivkohle, gefüllt.
Vor Beginn der Desodorierung wurde die Apparatur über das Einlaßventil 7 mit Kohlendioxyd gefüllt
und geringfügige Verluste an Kohlendioxyd während
2") des Betriebes ergänzt. Es wurden pro Stunde ca. 5 kg
öl am Kopf der Kolonne aufgegeben bzw. am Boden der Kolonne abgezogen. Der Holdup betrug ca. 1,5 kg
an öl.
Das über Ventil 4 abgezogene Sojaöl wurde ge-
jii hich- und geschmackfrei und hatte noch einen Gehalt
ein freien Fettsäuren von ca. 0,02%. Bei dieser Fahrweise werden 13% des eingesetzten Öles vom Kohlendioxyd
aufgenommen und ausgetragen, gehen also verlustig.
Man verfährt gemäß dem Vergleichsbeispiel, erhöht jedoch die Temperatur der Kolonne auf 200° C.
Das abgezogene Sojaöl war geruch- und geschmack-4(i frei und hatte noch einen Gehalt an freien Fettsäuren
von ca. 0,02%. Im Abscheider wurden von Kohlendioxyd 0,34% des eingesetzten Sojaöls abgeschieden.
ν-, In der gleichen Apparatur wie im Vergleichsbeispiel
und in der gleichen Fahrweise wurde ein teilraffiniertes
(entsäuertes und gebleichtes) Palmkernfett mit einem Gehalt an freien Fettsäuren von ca. 0,3% desodoriert.
Es wurde bei einer Temperatur von 150° C
-,(i und bei einem Druck von 222,8 bar (220 atm) gearbeitet.
Der Durchsatz betrug 5 kg Fett pro Stunde. Das über Ventil 4 abgezogene Fett war geruch- und
geschmackfrei und hatte einen Restgehalt an freien Fettsäuren von ca. 0,015%.
Wie in Beispiel 1 und 2 wurde ein teilraffiniertes Erdnußöl mit einem Gehalt an freien Fettsäuren von
0,4% desodoriert. Es wurde bei einer Temperatur von W) 200° C und einem Druck von 245 atm gearbeitet. Das
erhaltene Erdnußöl war geruch- und geschmackfrei und hatte einen Restgehalt an freien Fettsäuren von
0,02%.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anwendung des Verfahrens zur Trennung von Fette und Öle enthaltenden Stoffgemischen,
bei dem man die Fette bzw. öle mit überkritischem CO2 in Kontakt bringt, zum Desodorieren
von Fetten und ölen, unter gegebenenfalls gleichzeitiger Verringerung der freien Fettsäuren darin,
dadurch gekennzeichnet, daß man auf das zu reinigende Material CO2 bei Temperaturen von
150 bis 250° C und Drücken von 101,3 bis 253,3 bar einwirken läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlendioxyd im Gegenstrom
im Kreislauf führt und die vom umlaufenden Kohlendioxyd aufgenommenen Begleitstoffe
an einem vorzugsweise festen Adsorptionsmittel festhält.
20
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