DE3316523A1

DE3316523A1 - Verfahren und vorrichtung zur desodorierung und entsaeuerung von fetten und oelen

Info

Publication number: DE3316523A1
Application number: DE19833316523
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Chem. 8222 Ruhpolding Plonis; Hans-Martin Dipl.-Ing. 2107 Rosengarten Stöver
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1984-11-08
Also published as: GB2139242B; DE3316523C2; BE899513A; GB2139242A; GB8411398D0

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

in Essen

Verfahren und Vorrichtung zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und ölen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und Ulen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ziel der Entsäuerung ist die Entfernung der in den Fetten und ölen enthaltenen freien Fettsäuren, die den Geschmack und Geruch der Fette und Öle nachteilig beeinflussen. Fettsäuren können'bei erhöhter Temperatur mit Wasserdampf abdestilliert werden. Ziel der Desodorierung ist die Entfernung der störenden Geruchs- und Geschmacksstoffe, die in freier oder gebundener Form vorliegen. Die vorwiegend in den Glyceriden gebundenen Geruchs-' und Geschmacksstoffe werden durch Hydrolyse freigesetzt und durch den Wasserdampf abgeführt. Bei der Entsäuerung und Desodorierung laufen aber auch unerwünschte Nebenreaktionen ab (Verseifung, thermische Zersetzung, Umesterung, Polymerisation), die zurückgedrängt werden müssen..

Bei bestimmten Speiseölen und Speisefetten, insbesondere bei Kokosöl und Palmöl, kann es vorteilhaft sein, die destillative Entsäuerung und die Desodorierung mittels Wasserdampf zu kombinieren, denn bei der Behandlung der Fette und öle mit Wasserdampf erfolgt nicht nur eine Abtrennung der unter den Verfahrensbedingungen flüchtigen Stoffe, sondern auch eine hydrolytische Spaltung und thermische Zersetzung von Begleitstoffen der Fette und Die. Die diskontinuierliche oder kontinuierliche Dämpfung der Fette und öle wird im allgemeinen bei 180 bis 270 ⁰C und 5 bis 20 mbar während 0,5 6is 5 h durchgeführt, wobei ein möglichst enges Verweilzeitspektrum, eine gute Durchmischung

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und eine schnelle Abführung der flüchtigen Komponenten angestrebt wird. Insbesondere bei kontinuierlich arbeitenden Dämpfungsanlagen wird das Gegenstromprinzip angewendet, und es kommen Siebbodenkolonnen oder Fallfilmverdampfer zum Einsatz. Die Verfahrensführung ist im Einzelfall sehr stark von der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials und den Anforderungen an das Endprodukt abhängig. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es eine zu lange Verweil zeit der Fette und öle erfordert und daß ein enges Verweilzeitspektrum nicht immer eingehalten werden kann, was zu unerwünschten Nebenreaktionen führt. Außerdem erfordert das Verfahren zur Abführung der Fettsäuren und zur Hydrolyse der Begleitstoffe eine relativ große Wasserdampfmenge, da die Trägerfunktion des Wasserdampfes nur unvollständig genutzt wird und der Wasserdampf im öl unter vermindertem Druck nur eine geringe Löslichkeit hat.

Ferner ist aus der DE-PS 2 548 487 ein Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und ölen bekannt, bei dem die Fette und öle zunächst bei ca. 240 ⁰C sowie 50 bar während ca. 4 Minunten mit Wasser behandelt und dann auf 1 bis 40 mbar entspannt werden, wobei gleichzeitig bei ca. 210 ⁰C und 1 bis 40 mbar eine Gegenstrombehandlung mit Wasserdampf erfolgen kann. Obwohl bei diesem Verfahren eine kurze Verweilzeit vorgesehen ist und die Fette und öle wegen des hohen Drucks eine gute Wasserlöslichkeit besitzen, benötigt das bekannte Verfahren wegen des erforderlichen hohen Drucks viel Kompressionsenergie und einen hohen Energieaufwand für das Vakuumsystem, da eine große Menge an Reaktionswasser abgesaugt werden muß.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desodorierung und Entsäuerung.von Fetten und Ulen zu schaffen, die einerseits eine gute Trennleistung haben sowie eine hohe Produktqualität liefern und die andererseits geringe Energiemengen benötigen und. mit kleinen

Prozeßapparaten auskommen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fette und Öle mit 0,1 bis 10 6ew.-% Wasser, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-% Wasser, gemischt, anschließend während 2 bis 10 Minuten bei 180 bis 280 ⁰C, vorzugsweise 250 bis 270 ⁰C, sowie 1 bis 3 bar behandelt, dann bei 50 bis 500 mbar vom überschüssigen Wasser befreit und schließlich bei 180 bis 280 ⁰C sowie 1 bis 20 mbar einer mehrstufigen Wasserdampfdestillation mit 0,2 bis 1 Gew.-% Wasserdampf, bezogen auf die Fette und öle, unterworfen werden. Dieses Verfahren zeichnet sich gegenüber den beiden bekannten Verfahren insbesondere dadurch aus, daß die Fette und Die in der Hydrolysestufe eine kurze Verweil zeit haben und daß dennoch nicht unter hohem Druck gearbeitet werden muß. Für den Fachmann ist es überraschend, daß die hydrolytische Freisetzung der gebundenen Geruchs- und Geschmacksstoffe bereits bei 1 bis 3 bar innerhalb von 2 bis 10 Minuten nahezu quantitativ erfolgt, ohne daß dabei eine Minderung der Qualität der desodorierten und entsäuerten Fette und öle eintritt. Durch die nach der Erfindung vorgesehene mehrstufige Wasserdampfdestillation können die freien Fettsäuren sowie die Geruchs- und Geschmacksstoffe nahezu quantitativ abgetrennt werden.

Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß bei der Wasserdampfdestillation die Stoffaustauschfläche 1500

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bis 10000 m /m Fette und Die , vorzugsweise 2500 bis 2 3

5000 m /m Fette und UIe₁ beträgt. Eine mit dieser Stoffaustauschfläche durchgeführte Wasserdampfdestillation ermöglicht eine nahezu quantitative Abtrennung der freien Fettsäuren sowie der Geruchs- und Geschmacksstoffe mit einem geringen Energieaufwand. Die nach der Erfindung vorgesehene Stoffaustauschflache kann vorteilhaft in Rieselfilmkolonnen untergebracht werden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit besonderem Erfolg anwendbar, wenn die Wasserdampfdestillation in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die erste Stufe bei 230 bis 260 ⁰C sowie 2 bis 8 mbar und die zweite Stufe bei 240 bis 270 ⁰C sowie 3 bis 10 mbar arbeitet. Hierdurch ist eine schnelle und nahezu quantitative Abtrennung der unerwünschten Fettinhaltstoffe möglich.

Schließlich ist nach der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung vorgesehen, die aus einem Flüssigkeitsmischer, einer mit statischen Mischelementen versehenen Kolonne, einem Vakuum-Behälter mit nachgeschaltetem Brüden-Kondensator und mindestens zwei mit unbeheizten Riese!elementen ausgerüsteten Vakuum-Gegenstromkolonnen besteht. Die einzelnen Prozeßapparate haben wegen der kurzen Verweilzeit eine vergleichsweise kleine Baugröße, und die zur Durchführung der Hydrolysereaktion bestimmte Kolonne kann wegen ihrer nahezu drucklosen Arbeitsweise materialsparend konstruiert werden. Die zur Durchführung der Wasserdampfdestillation vorgesehenen Vakuum-Gegenstromkolonnen können sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet werden, wodurch sich bei der Anlagenplanung in bezug auf die Apparateanordnung verschiedene Möglichkeiten ergeben. Als statische Mischelemente können beispielsweise Füllkörper oder Miscfrohre verwendet werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, näher erläutert. Aus dem Tank 11 wird das entschleimte und gebleichte ül über die Leitung 15 in den Wärmeaustauscher 16 gefördert, wo die Temperatur des

zu behandelnden 01s auf ca. 50 ⁰C eingestellt wird. Das. erwärmte öl gelangt über die Leitung 17 in den Mischer 1, dem über die Leitung 18 aus dem Tank 19 Wasser zugeführt wird. Das über die Leitung 27 in den Tank 19 fließende Frischwasser ist entgast und entmineralisiert. Im Flüssig-

kettsmischer 1 erfolgt eine innige Mischung des 01s und des Wassers. Das 01-Wasser-Gemisch gelangt über die Leitung 8 in den Wärmeaustauscher 9, wo die Einstellung der Hydrolysetemperatur, vorzugsweise 250 bis 270 ⁰C, erfolgt. Das Aufheizen des 01-Wasser-Gemisches muß langsam und ohne Oberhitzungen erfolgen, da andernfalls eine unkontrollierte Hydrolyse zur Spaltung eines größeren Teils des Neutralfetts führen würde. Eine unkontrollierte Hydrolyse wird in einem Gegenstromwärmeaustauscher mit großer spezifischer Wärmeaustauschfläche vermieden. Vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher 9 kann das in der Leitung 8 geführte Öl-Wasser-Gemisch mit dem in der Leitung 20 fließenden Produkt vorgewärmt werden.

über die Leitung 10 gelangt das aufgeheizte Öl-Wasser-Gemisch in die mit statischen Mischelementen versehene Kolonne 2, in der die Hydrolysereaktionen ablaufen, welche die gebundenen Geruchs- und Geschmacksstoffe freisetzen. Als statische Mischelemente werden Füllkörper benutzt. Die Kolonne 2 ist so dimensioniert, daß die Verweilzeit der Fette und üle bei 2 bis 10 Minuten liegt. Das Öl-Wasser-Gemisch gelangt über die Leitung 12, das Druckventil 13 und die Leitung 14 in den Vakuum-Behälter 3, wobei das Druckventil 13 die Aufgabe hat, den Druck in der Kolonne 2 auf 1 bis 3 bar zu halten.

in dem als Trockner wirkenden Vakuum-Behälter 3 wird der größte Teil des nicht verbrauchten Wassers .vom öl abgetrennt, wobei die Wasserdampfphase bereits einen Teil der Fettsäuren sowie der Geruchs- und Geschmacksstoffe abführt. Die beladene Wasserdampfphase gelangt über die Leitung 21 in den Brüden-Kondensator 4, wo die beladene Wasserdampfphase verflüssigt wird. Im Vakuum-Behälter 3 und im Brüden-Kondensator 4 stellt sich ein Druck von ca. 120 mbar ein, der von der Vakuum-Pumpe 22 aufrechterhalten wird. Durch die weitgehende Abtrennung des Wassers im Vakuum-Behälter 3 wird ein störungsfreier Ablauf

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der mehrstufigen blasserdampfdesti 11 ation erreicht. Die im Brüden-Kondensator 4 gebildete flüssige wässrige Phase, welche Fettbegleitstoffe sowie mitgerissene Dltröpfchen enthält, gelangt über die Leitung 23 in das Trenngefäß 24, wo sich eine Dlphase abscheidet, die das Trenngefäß 24 über die Leitugn 25 verläßt. Das im Trenngefäß 24 anfallende Wasser wird über die Leitung 26 in den Tank 19 gefördert und dem Flüssigkeitsmischer 1 erneut zugeführt. Frisches entmineralisiertes und entgastes Wasser gelangt über die Leitung 27 in den Tank 19. Da das zur.Hydrolyse verwendete Wasser im Kreislauf geführt wird, ist der Verbrauch an frischem entgastem und entmineralisiertem Wasser sehr gering. Die im Brüden-Kondensator 4 anfallende flüssige wässrige Phase kann zur Vorwärmung des DIs im Wärmeaustauscher 16 mitbenutzt werden.

Das im Vakuum-Behälter 3 anfallende hydrolysierte Dl wird durch die Leitung 28 kopfseitig in die Vakuum-Gegenstromkolonne 5 gefördert, der am Kolonnenfuß über die Leitung 29 Wasserdampf zugeführt wird, bei dem es sich um den Brüdendampf aus der Kolonne 6 handelt. Das aus der Vakuum-Gegenstromkolonne 5 austretende Dl hat noch einen Fettsäuregehalt von 0,1 bis 0,5% und gelangt über die Leitung 30 kopfseitig in die Vakuum-Gegenstromkolorine 6, der am Kolonnenfuß über die Leitung 31 als Strippgas wirkender Wasserdampf zugeführt wird, über die Leitung 20 fließt das entsäuerte und desodorierte Dl ab, welches unter Ausschluß von Sauerstoff abgekühlt wird. Die beiden Vakuum-Gegenstromkolonnen 5 und 6 sind mit Rieselelementen ausgerüstet, die als Füllkörperschüttungen oder als Platten ausgebildet sein können. Die Füllkörperschüttungen haben einen Druckverlust von weniger als 0,2 mbar/m Schütthöhe, und die Platten erzeugen einen dünnen DIfilm, der als große Stoffaustauschfläche wirkt. Um während der Wasserdampfdestillation thermische Zersetzungsreaktionen zu vermeiden, werden die Rieselelemente nicht beheizt. Obwohl die in den

Vakuum-Gegenstromkolonnen 5 und 6 benötigte .Verdampfungswärme den heißen Fetten und ölen und/oder dem zugeführten Wasserdampf entzogen wird, kann es in einigen Fällen notwendig sein, in der Leitung 30 eine Zwischenheizung anzu-5 ordnen. Es ist möglich, die Vakuum-Destillationskolonnen sowohl nebeneinander als auch übereinander anzuordnen, wodurch die Bauhöhe der Anlage veränderbar ist.

Der aus der Vakuum-Gegenstromkolonne 5 austretende, mit Fettsäuren sowie Geruchs- und Geschmacksstoffen beladene Wasserdampf wird über die Leitung 32, die Vakuum-Pumpe 34 und die Leitung 33 in einen Brüdenwäscher 7 gefördert, wo die im Wasserdampf enthaltenen Stoffe, insbesondere die Fettsäuren, abgetrennt werden. Das aus der Leitung 25 abfließende Produkt wird einer geeigneten Aufarbeitung zugeführt.

Claims

331652: Ansprüche

1. Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und ülen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fette und UIe mit 0,1 bis 10 Gew.-% Wasser, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-% Wasser, gemischt, anschließend während 2 bis 10 Minuten bei 180 bis 280 ⁰C, vorzugsweise 250 bis 270 ⁰C, sowie 1 bis 3 bar behandelt, dann bei 50 bis 500 mbar von überschüssigem Wasser befreit und schließlich bei 180 bis 280 ⁰C sowie 1 bis 20 mbar einer mehrstufigen Wasserdampfdestillation mit 0,2 bis 1 Gew.-% Wasserdampf, bezogen auf die Fette und üle, unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wasserdampfdestillation die Stoffaustauschfläche 1500 bis 10000 m²/m³ Fette und üle, vorzugsweise 2500 bis 5000 m²/m³ Fette und öle, beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfdestillation in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die erste Stufe bei 230 bis 260 ⁰C sowie 2 bis 8 mbar und die zweite Stufe bei 240 bis 270 ⁰C sowie 3 bis 10 mbar arbeitet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Flüssigkeitsmischer (1), einer mit statischen Mischelementen versehenen Kolonne (2), einem Vakuum-Behälter (3) mit nachgeschaltetem Brüden-Kondensator (4) und mindestens zwei mit unbeheizten Rieselelementen ausgerüsteten Vakuum-Gegenstromkolonnen (5, 6) besteht.