DE2938805A1 - Condensation of vapours from fat deodorisation - by compressing and cooling by indirect heat exchange - Google Patents
Condensation of vapours from fat deodorisation - by compressing and cooling by indirect heat exchangeInfo
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Abstract
Description
Oberflächenkondensation von BrüdenfettenSurface condensation of vapor fats
Es ist seit langem bekannt, dass die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden große Schwierigkeiten bei der Kondensation bereiten, weil sie sehr stabile Emulsionen bilden. Kondensation dieser Brüden durch Wärmeaustausch an gekühlten Flächen wird deshalb bisher in der Praxis nie angewendet, sondern ausschliesslich Kondensation durch direkte Einspritzung von Wasser. Die dadurch regelmässig notwendig werdende Entfernung der dabei anfallenden sehr hochschmelzenden und fest an den Wänden haftenden Ausscheidungen verursacht einen erheblichen technischen Aufwand. Hohe Kosten verursacht auch der erhebliche Kühlwasserverbrauch im System der direkten Einspritzung, da 80 bis 90 Prozent des gesamten im Kondensator anfallenden Kondensates aus Kühlwasser bestehen. Das anfallende Kühlwasser kann normalerweise weder ohne aufwendige Reinigung rezykliert noch ohne zusätzliche Behandlungsmassnahmen in der Vorfluter abgelassen werden Eine gewisse Einsparung an Kühlwasser kann zwar durch indirekte Vorkühlung an gekühlten Flächen auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Kondensation und anschliessende Kondensation der so vorgekühlte Brüden in herkömmlicher Weise durch direkte Wassereinspritzung erzielt werden, vgl. Fette-Seifen-Anstrichmittel 76, 197 (1974) Seite 203, rechts unten. Hierdurch werden die geschilderten Nachteile der Kondensation durch direkte Wassereinspritzung lediglich etwas gemildert, keinesfalls jedoch grundsätzlich beseitigt.It has long been known to be involved in the deodorization of edible fats great difficulties in condensation due to evaporation of the vapors in a vacuum because they form very stable emulsions. Condensation of these vapors Heat exchange on cooled surfaces has therefore never been used in practice so far, but only condensation through direct injection of water. the as a result, it is regularly necessary to remove the very high-melting points that arise in the process and precipitates firmly adhering to the walls caused a considerable technical Expenditure. The considerable cooling water consumption in the system also causes high costs direct injection, since 80 to 90 percent of the total accumulated in the condenser Condensate consist of cooling water. The resulting cooling water can normally neither recycled without extensive cleaning nor without additional treatment measures can be drained into the receiving water. A certain amount of cooling water can be saved by indirect pre-cooling on cooled surfaces to a temperature above the Temperature of the condensation and subsequent condensation of the vapors pre-cooled in this way can be achieved in a conventional manner by direct water injection, see Fette-Soap-paint 76, 197 (1974) page 203, bottom right. This eliminates the disadvantages outlined above the condensation is only slightly reduced by direct water injection, by no means however basically eliminated.
Die festeingewurzelte, allgemein verbreitete Meinung der Fachwelt, dass die Kondensation dieser Brüden nur durch direkte Wassereinspritzung und keinesfalls auch indirekten Wärmeaustausch möglich ist, ist soyar noch in einem relativ neuen Artikel einer anerkannten Fachzeitschrift wiederholt, vgl. Möller, Fette-Seifen-Anstrichmittel (1964), Seite 453.The deeply rooted, generally widespread opinion of the professional world, that the condensation of these vapors only by direct water injection and by no means indirect heat exchange is also possible, soyar is still relatively new Article in a recognized specialist journal repeated, see Möller, Fette-Seifen-Anstrichmittel (1964), p. 453.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das es erstmals ermöglicht, die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden durch indirekten Wärmeaustausch an gekühlten Flächen total zu kondensieren und dadurch die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren völlig zu vermeiden.The present invention relates to a method which it is the first time enables the deodorization of edible fats by evaporation in a vacuum accumulating vapors through indirect heat exchange on cooled surfaces condense and thereby completely the disadvantages of the known processes described to avoid.
Das erfindungsgemässe Verfahren is dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Brüden in der Weise eingeftellt wird, dass die betreffende Konde,sationstemperatur mindestens 300C, vorzugsweise mindestens 400C.The inventive method is characterized in that the The pressure of the vapors is adjusted in such a way that the respective condenser, sation temperature at least 300C, preferably at least 400C.
beträgt, und die Brüden anschliessend durch indirekte Kühlung an gekühlten Flächen bei einer Temperatur von mindestens 300C, vorzugsweise von mindestens 400C, kondensiert werden.and the vapors are then cooled by indirect cooling Areas at a temperature of at least 300C, preferably at least 400C, be condensed.
Das erfi ndungsgemässe Verfahren beruht auf mehreren neuen, über raschenden Erkenntnissen. Die wichtigste dieser Erkenntnisse ist die, dass das bei der Speisefettdesodorierung anfallende Gemisch aus Masserdaspf und flüchtigen Substanzen, emulsionsstabi lisierende organische Anteile enthält. Die entstehenden Emulsionen sind jedoch lediglich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in einem relativ engen, technologisch leicht vermeidbaren Temperaturbereich stabil;das Stabilitätsmaxiium liegt im Bereich von etwa 15-200C.The method according to the invention is based on several new, surprising ones Realizations. The most important of these findings is that this is the case with edible fat deodorization Accruing mixture of Masserdaspf and volatile substances, emulsion stabilizing contains organic components. However, the resulting emulsions are just like can be seen from Fig. 1, in a relatively narrow, technologically easily avoidable Temperature range stable; the maximum stability is in the range of about 15-200C.
In den Bereichen von etwa 7 bis 150C einerseits und 30 bis 410C andererseits sinkt die Stabilität der Emulsion deutlich ab, um im Bereich unterhalb OOC und oberhalb 42 0C ganz auf Null abzusinken.In the ranges from about 7 to 150C on the one hand and 30 to 410C on the other hand the stability of the emulsion drops significantly to in the range below OOC and above 42 0C to drop completely to zero.
Man kann also auf Grund dieser erfindungsgemässen Erkenntnis die Emulsionsbildung vollkoraen vermeiden, wenn man entweder bei Temperaturen unter OOC oder über 430C arbeitet. Da es selbstverständlich wirtschaftlicher ist, mit wärmerem Kühlwasser zu arbeiten als mit kälterer. wird erfindungsgemäss der Temperaturbereich oberhalb 300C, vorzugsweise oberhalb etwa 400C, angewendet. Die genauen Grenzen der Emulsionsstabilitäten schwanken bei Brüden verschiedener Herkunft etwas, jedoch nicht mehr als etwa 2 bis 50C. Allgemein kann man sagen, dass man bei Kondensationstemperaturen oberhalb etwa 410C bereits stets im sicheren Gebiet ist, wenn auch bei dieser Temperatur Emulsionsbildung in geringem Unfang nicht ganz auszuschliessen ist.On the basis of this knowledge according to the invention, one can therefore emulsify Avoid wholefood if you are either at temperatures below OOC or above 430C is working. Since it is of course more economical to use warmer cooling water to work than with colder. according to the invention, the temperature range above 300C, preferably above about 400C. The exact limits of the emulsion stabilities fluctuate somewhat for vapors of different origins, but not more than about 2 up to 50C. In general, one can say that with condensation temperatures above around 410C is always in the safe area, even if at this temperature Emulsion formation cannot be completely ruled out to a small extent.
Die in diesem Temperaturbereich anfallenden Emulsionen führen aber zu keinen Störungen im praktischen Betrieb.However, the emulsions occurring in this temperature range lead to no disturbances in practical operation.
In den Temperaturbereichen zwischen etwa OOC und 150C einerseits und 30°C und 420C andererseits ist zwar die Emulsionsbildung nicht verhindert, die Emulsion fällt aber in sehr grobblasiger Struktur an, die keine Scherkräfte ausbildet und somit zu einer den Produktionsablauf störenden Brückenbildung zwischen den Kiihlflächen nicht befähigt ist. Deshalb ist es erfindungsgemäss sogar möglich, in Temperaturbereichen zu arbeiten, bei denen Emulsionsbildung nicht vollkommen ausgeschlossen ist. Bevorzugt wird aber ein Temperaturbereich in der Nähe desjenigen, in dem überhaupt keine Emulsionsbildung auftritt, d.h. etwa im Bereich von 40-430C.In the temperature ranges between about OOC and 150C on the one hand and 30 ° C and 420C on the other hand, the emulsion formation is not prevented, the emulsion but occurs in a very coarse-bubble structure that does not develop any shear forces and thus to the formation of bridges between the cooling surfaces, which interferes with the production process is not able. Therefore, according to the invention, it is even possible in Temperature ranges to work in which emulsification is not completely excluded. Preferred but becomes a temperature range close to that in which there is no emulsification at all occurs, i.e. approximately in the range of 40-430C.
Weiter wurde gefunden, dass die gefürchteten.sehr hochschmelzenden, fest anhaftenden Ausscheidungen, wie sie bei der bisher bekannten Kondensation durch direkte Wassereinspritzung anfallen, gerade durch die direkte Wassereinspritzung verursacht werden. Sie bestehen nämlich zu grössten Teil aus mono-fettsauren Calciumsalzen. die sich aus den in den Brüden enthaltenden Fettsäuren und der1 im Einspritzwasser enthaltenen Calcium- und/oder Magnesiumsalzen unter den Kondensationsbedingungen bilden. Da erfindungsgemäss die Brüden nicht mit diesen Salzen in Berührung kommen, ist die Bildung dieser unerwünschten Verbindungen beim erfindungsgemässen Verfahren mit Sicherheit ausgeschlossen.It was also found that the dreaded, very high-melting, firmly adhering excretions, such as those caused by the previously known condensation direct water injection arise, especially due to the direct water injection caused. They consist mainly of mono-fatty acid calcium salts. the fatty acids contained in the vapors and the 1 in the injection water contained calcium and / or magnesium salts under the condensation conditions form. Since, according to the invention, the vapors do not come into contact with these salts, is the formation of these undesired compounds in the process according to the invention definitely excluded.
Entsprechend können die Lipide aus den im Oberflächenkondensator anfallenden Kondensaten direkt mittels einer Zentrifuge mit niedrigem Wassergehalt gewonnen werden. Im Vergleich zum konventioriellen Verfahren ergeben sich hierbei zwei wesentliche Vorteile: a) Kosteneinsparungen durch Fortfall der wegen der Calciumseifen erforderlichen Verfahrensstufe zur Behandlung der Brüdenkondensate mit Mineralsäuren und Fortfall des Betriebs einer Fettfanganlage (die vergleichsweise sehr grossen Volumina an Brüdenkondensaten können nicht in wirtschaftlich vertretbarer Weise zentrifugiert werden); b) grössere Ueltfreundlichkeit,da keine zusätzlichen Aufsalzungen des Abwassers erfolgen.Correspondingly, the lipids can be derived from those obtained in the surface condenser Condensates obtained directly using a centrifuge with a low water content will. In comparison to the conventional procedure, there are two essential ones Advantages: a) Cost savings due to the elimination of the calcium soaps required Process stage for the treatment of the vapor condensates with mineral acids and elimination the operation of a grease trap system (the comparatively very large volumes Vapor condensates cannot be centrifuged in an economically justifiable manner will); b) Greater Uelt-friendliness, as there is no additional salt build-up in the wastewater take place.
Um die erfindungsgemäss erforderliche relativ hohe Kondensationstemperatur 0 0 über 30 C, vorzugsweise über 40 C, einhalten zu können, muss die Kondensation bei höherem Druck erfolgen als bei bekannten Verfahren.To the relatively high condensation temperature required according to the invention 0 0 above 30 C, preferably above 40 C, must be condensation take place at higher pressure than with known methods.
Da die Brüden bei der Dämpfung normalerweise mit einem Druck von etwa 0,8 kPa anfallen, müssen die Brüden vorher auf einen entsprechend hohen Druck von mindestens 4kPa, vorzugsweise mindestens 7,3 kPa, gebracht werden, um die erfindungsgemässe Kondensationstemperatur von über 0 300C und vorzugsweise über 400C, insbesondere über 43 C, einhalten zu können. Diese Druckerhöhung kann in beliebiger an sich bekannter Weise, am einfachsten durch Zwischenschaltung eines Dampfstrahlers zwischen Dampfkolonne und Kondensator erfolgen.Since the vapors are normally steamed with a pressure of about 0.8 kPa, the vapors must first be brought to a correspondingly high pressure of at least 4 kPa, preferably at least 7.3 kPa, are brought to the inventive Condensation temperature above 0.300C and preferably above 400C, in particular above 43 C, adhere to can. This pressure increase can be in any in a manner known per se, the easiest way to do this by interposing a steam jet take place between steam column and condenser.
Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für die Kondensation der auf etwa 7,3 kPa oder-darüber gebrachten Brüden ein Röhrenkondensator, und zwar vorzugsweise in vertikaler Anordnung, verwendet. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfasst einen Mindestabstand zwischen den Röhren im Kondensator von 1 bis 1,5 cm, um Brückenbildung zwischen den Röhren, welche das Kondensierungsverfahren beeinträchtigt, zu verhindern.According to a preferred embodiment of the invention, for Condensation of the vapors brought to about 7.3 kPa or above a tube condenser, and preferably in a vertical arrangement. Another preferred one Embodiment of the invention includes a minimum distance between the tubes in the Condenser from 1 to 1.5 cm in order to bridge the gap between the tubes that make up the Condensation process impaired, prevent.
Die zu kondensierenden Brüden werden um die Kühl rohre geführt und kondensieren an deren Aussenflächen, während das auf mindestens 30°C, vorzugsweise auf mindestens 370C, temperierte Kühlwasser durch die Kühl rohre geleitet wird. Bei Einhaltung der erfindungsgemässen Verfahrensbedingungen werden nämlich die Kühiflächen so wenig verschmutzt, dass es nicht notwendig ist, die Brüden durch die -bekanntlich leichter zu reinigende - Innenseite der Kühlrohre zu führen, wodurch der weitere Vorteil erzielt wird, dass das Kühlwasser besonders einfach im Kreislauf gefahren werden kann. Ein weiterer auf der Hand liegender Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es mit höheren Kühlwassertemperaturen arbeitet, als es bisher allgemein üblich gewesen ist, wodurch Rückkühlkosten gespart werden.The vapors to be condensed are passed around the cooling tubes and condense on their outer surfaces, while at least 30 ° C, preferably Cooling water at a temperature of at least 370C is passed through the cooling pipes. If the process conditions according to the invention are adhered to, the cooling surfaces become so little polluted that it is not necessary to pass the vapors through easier to clean - inside of the cooling tubes to guide, thus reducing the further The advantage achieved is that the cooling water is circulated in a particularly simple manner can be. Another obvious advantage of the invention The method consists in that it works with higher cooling water temperatures than it has hitherto been common practice, which saves recooling costs.
Es ist üblich, als Kühlmedium Wasser zu verwenden, das am einfachsten erhältlich ist. Aber auch Umluft-Luftkühler, in denen temperierbare Luft als Kühlmedium verwendet wird, ergeben sehr befriedigende Resultate.It is common to use water as the cooling medium, which is the easiest is available. But also circulating air coolers in which temperature-controlled air is used as the cooling medium is used give very satisfactory results.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können vorübergehende Emulsionsbildungen, wie sie sich bei Betriebsstörungen, z.B. unerwartetem Abfall der Kühlwassertemperatur unter die erfindungsgemäss zulässige Höchstgrenze und/oder Leistungsabfall des für die Brüdenkompression eingesetzten Kompressors ergeben, dadurch beseitigt werden, dass den Brüden vor ihrem Eintritt in den Kondensator oder im Brüdenraum des Kondensators selbst kleine Mengen, 0,001 bis 0,1X, vorzugsweise 0,01 bis 0,05Z, z.B. 0,02X, bezogen auf die Fettphase, an geeigneten Demulgatoren zugesetzt werden, die die Bildung von O/W-Emulsionen begünstigen. Geeignet sind Demulgatoren mit HLB über 15 bei Molekulargewichten < 5.000.According to a particular embodiment of the invention, temporary Emulsion formations, as they occur in the event of operational malfunctions, e.g. unexpected waste the cooling water temperature below the maximum limit permitted according to the invention and / or Decrease in performance of the compressor used for vapor compression, thereby eliminating the vapors before they enter the condenser or in the vapor space of the condenser itself small amounts, 0.001 to 0.1X, preferably 0.01 to 0.05Z, e.g. 0.02X, based on the fat phase, of suitable Demulsifiers can be added, which promote the formation of O / W emulsions. Are suitable Demulsifiers with HLB over 15 and molecular weights <5,000.
Besonders bevorzugt werden unter dem Handelsnamen "Pluronic" erhältliche Demulgatoren. Diese Pluronics sind zusamnengesetzt aus Copolymeren von Polypropylenglykol und Polyäthylenglykol, und können hergestellt werden durch Polyaddition von Athylenoxid an die endständigen OH-Gruppen von Polypropylenglykol. Das mittlere Molekulargewicht dieses Produktes liegt zwischen etwa 1000 und 16.000. Am besten sind geeignet Demulgatoren aus der Pluronic-Reihe, wobei die Bedingung MG S 2 (10 - n) a 500 + 1000 erfüllt ist, wobei MG = Molekulargewicht L = lipophiler oder Polypropylenglykol-Anteil H = hydrophiler oder Polyäthylenglykol-Anteil.Particularly preferred are those available under the trade name “Pluronic” Demulsifiers. These Pluronics are composed of copolymers of polypropylene glycol and polyethylene glycol, and can be prepared by the polyaddition of ethylene oxide to the terminal OH groups of polypropylene glycol. The mean molecular weight this product is between approximately 1000 and 16,000. Most suitable are demulsifiers from the Pluronic series, where the condition MG S 2 (10 - n) a 500 + 1000 is met where MG = molecular weight L = lipophilic or polypropylene glycol fraction H. = hydrophilic or polyethylene glycol content.
Beispiele derartiger Demulgatoren sind: Pluronic L 31 mit einem Molekulargewicht von 1050, wovon 950 Polypropylenglykol und 100 Polyäthylenglykol; Pluronic L 42 mit einem Molekulargewicht von 1500, wovon 1200 Polypropylenglykol und 300 Polyäthylenglykol; und Pluronic F 68 mit einem Molekulargewicht von 6750, wovon 1750 Polypropylenglykol und 5000 Polyäthylenglykol.Examples of such demulsifiers are: Pluronic L 31 with a molecular weight of 1050, of which 950 are polypropylene glycol and 100 are polyethylene glycol; Pluronic L 42 with a molecular weight of 1500, of which 1200 is polypropylene glycol and 300 is polyethylene glycol; and Pluronic F 68 with a molecular weight of 6750, of which 1750 is polypropylene glycol and 5000 polyethylene glycol.
Fig. 2 zeigt das Schema einer Anlage zur Direktkondensation von Brüden aus der Speisefettdesodorierung. Das Verfahren wird anhand des Beispiels der batch-Desodorierung einer 15 to-Charge bei 0,8 kPa, 1900C und einer Dämpfdampfmenge von 200 kg/h erläutert: Der aus der Dämpfkolonne (1) austretende Dämpfdampf wird zur Abscheidung von Spritzfett über den Abscheider (2) geführt und im Booster (3) von 0,8 auf 5,6-7,3 kPa verdichtet. Die hierfür erforderliche Treibdampfmenge beträgt ca. 1.000 Kg/h. Nach Passieren eines Kondensatabscheiders (4) wird das verdichtete Gemisch aus Dämpfdampf und Boosterdampf durch Oberflächenkondensation, gegebenenfalls nach Zudosierung geeigneter Demulgatoren in den Dampfstrom bzw. in den Uampfraum des Kondensators, kondensiert.Fig. 2 shows the scheme of a plant for direct condensation of vapors from edible fat deodorization. The method is based on the example of batch deodorization a 15 to batch at 0.8 kPa, 1900C and a steam volume of 200 kg / h explained: The steam emerging from the steaming column (1) is used to separate spray grease Passed through the separator (2) and compressed in the booster (3) from 0.8 to 5.6-7.3 kPa. The amount of motive steam required for this is approx. 1,000 kg / h. After passing a condensate separator (4) is the compressed mixture of steam and booster steam by surface condensation, if necessary after adding suitable demulsifiers condenses in the steam flow or in the Uampfraum the condenser.
Lkn den Röhrenbündelkondensator wegen des erforderlichen Röhrenabstandes von 10 bis 15 mm nicht zu gross werden zu lassen - bei reinen Dampfkondensatoren sind Röhrenabstände von 3-4 mm üblich - empfiehlt es sich, die in dem gewählten Beispiel erforderliche Kühlfläche von 400 m2 auf zwei parallel arbeitende Röhrenkühler (5) aufzuteilen.Lkn the tube bundle capacitor because of the required tube spacing from 10 to 15 mm not to be too large - with pure steam condensers tube spacings of 3-4 mm are common - it is advisable to use the one in the selected Example of a required cooling area of 400 m2 on two tube coolers working in parallel (5) split.
Aus dem über die vereinigten Fallwasserrohre in den Fallwasserbehälter (6) gelangenden Kondensat kann durch Zentrifugation, beispielsweise unnittelbar nach dem Fallwasserbehälter, ein Brüdenfett mit geringem Wassergehalt gewonnen werden.From the over the combined fall water pipes into the fall water tank (6) Any condensate can be centrifuged, for example directly After the fall water tank, a vapor fat with a low water content can be obtained.
Fig. 2 stellt eine reine Schema-Skizze des Verfahrens dar, in welcher im Interesse der Ubersichtlichkeit mehrere Vereinfachungen vorgenommen wurden. So wurden beispielsweise die Injektoren für die Demulgatoren nicht eingezeichnet; ausserdem wird man in der- Praxis die erforderliche Temperatur des Kondensator-Kühlwassers über Kühl türme und nicht durch geregelte Zugabe von Frischwasser einstellen.Fig. 2 shows a pure schematic sketch of the method in which Several simplifications have been made in the interests of clarity. So For example, the injectors for the demulsifiers were not shown; Besides that in practice, the required temperature of the condenser cooling water will be achieved Adjust via cooling towers and not through the regulated addition of fresh water.
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1979
- 1979-09-25 DE DE19792938805 patent/DE2938805A1/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
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NICHTS-ERMITTELT * |
Cited By (1)
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US4838997A (en) * | 1983-05-25 | 1989-06-13 | Atlas-Danmark A/S | Deodorization process for triglyceride oil |
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