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Reinigung von rohen Reisölen durch
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Entfernung von Wachsen und Fetten mittels eines kontinuierlich arbeitenden
mehrstufigen Verfahrens Beschreibung Die Extraktion von ölen aus Reiskleie wurde
im Jahre 1958 in der agrochemischen Anlage der Firma Taiwan Sugar Corporation entwickelt.
In den folgenden Jahren beschäftigten sich auch weitere Unternehmen mit der Reinigung
von rohen Reisölen zu verzehrbaren ölen. Trotz zahlreicher Entwicklungsarbeiten
konnte bislang kein voller Erfolg erzielt werden, wofür hauptsächlich zwei Gründe
maßgebend sind:
1. Es ist schwierig, Reiskleie mit einem niedrigen
Säurewert zu erhalten. Es existiert zwar ein Heißpreßverfahren, welches sich jedoch
aufgrund verschiedener Mängel in der Praxis nicht durchsetzen konnte.
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2. Es ist schwierig, ein wirtschaftlich arbeitendes Verfahren zum
Raffinieren roher Reisöle mit hohem Säurewert zu entwickeln.
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Aufgrund des hohen Säurewertes kann das rohe Reisöl mit hohem Säuregehalt
(Säurewert unterhalb 100) nicht nach einem herkömmlichen Verfahren deacidifiziert
werden. Wird ein herkömmliches Verfahren angewendet, so weist die sich ergebende
Aufschlämmung einen hohen Gehalt an neutralem öl auf. Wegen der hohen Verluste haben
sich herkämmliche Verfahren aus ökonomischen Gründen nicht bewährt.
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Eine Ausnahme bildet in gewisser Hinsicht das Miscella-Verfahren,
welches im Jahre 1967 zur Überwindung der genannten Probleme vom Erfinder der vorliegenden
Anmeldung entwickelt wurde. Da jedoch der ölpreis seit 1973 rasch gestiegen ist,
wurden die Heizkosten ständig höher und das Miscella-Verfahren trat aus wirtschaftlichen
Überlegungen in den Hintergrund. Aus diesem Grunde wurden Anstrengungen zur Entwicklung
eines verbesserten Verfahrens unternommen. Zur Lösung dieses Problems unter dem
Gesichtspunkt chemischer Technologie waren die Fragen der Trennung, des Lösens,
Mischens, des Transports, der Temperatur, Konzentration und Verweilzeit der Substanz
die wichtigsten Punkte. Unter dem Blickwinkel der Physik und Chemie traten als weitere
Punkte die Neutralisierung, das spezifische Gewicht, die molekulare Affinität und
Polarität hinzu. Das Endziel ist jedoch eine genaue Trennung. Um den größten Effekt
zu erreichen, müssen die angesprochenen Probleme der Chemie und Physik zuerst verstanden
werden und die technologischen Probleme müssen entsprechend geregelt werden.
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Am bedeutsamsten für das Verfahren sind die physikalischen Probleme
der Moleküle in der Aufschlämmung, insbesondere die Affinität und Polarität. Die
Deacidifizierung führt zur Trennung in zwei Schichten, eine obere Schicht, die weitgehend
neutrales Ol enthält, und eine untere Schicht, die weitgehend von der Aufschlämmung
gebildet wird.
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Die Eigenschaften der Aufschlämmungen, d.h. speziell die Affinität
und die Polarität verursachen in den beiden Schichten Probleme: Obere Schicht: Die
Aufschlämmung besitzt die Tendenz, sich in neutralen ölen zu lösen.
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Untere Schicht: Es bilden sich Teilchen, die neutrale Öle und Alkalien
umschließen.
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Durch die Polarität der Alkalien werden neutrale Öle während der Deacidifizierung
zerstört. Diese Probleme sind für die ökonomische Reinigung von Reisölen nachteilig.
Zur Überwindung der genannten Probleme werden die folgenden Maßnahmen vorgeschlagen:
1. Auswahl einer dritten Substanz zur Einstellung oder Kontrolle der Polarität der
Aufschlämmungs- und Alkalimoleküle, um deren Bildung von Partikeln zu vermeiden,
welche neutrale Öle und Alkalien einschließen.
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2. Auswahl einer dritten Substanz, um die gegenüber Wasser affinen
Gruppen der Aufschlämmungsmoleküle zu verknüpfen, damit diese sich nicht in neutralen
ölen lösen.
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3. Auswahl einer dritten Substanz zur Kontrolle der Polarität von
Alkalimolekülen, um zu verhindern, daß diese neutrale Öle während der Deacidifizierung
zerstören.
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Die besondere Schwierigkeit bei der Raffination von Reisölen im Verhältnis
zu Sojabohnen liegt darin, daß das Reisöl, welches einen hohen Säurewert aufweist,
höhere Alkohole (Wachse) und gesättigte Fette (feste Fette) enthält. Diese Substanzen
können auf zwei Wegen abgetrennt werden. Unter gleichen Bedingungen niedriger Temperatur,
Kristallisation und Filtration sieht ein Weg die Zugabe organischen Lösungsmittels
zum Reisöl vor und der andere Weg sieht die getrennte Behandlung des Reisöls ohne
Zugabe organischen Lösungsmittels vor. Beide Wege weisen Vorzüge und Nachteile auf.
Der erste Weg führt zu höherer Ausbeute bei höherem Wärmeverbrauch, der zweite Weg
führt zu einer geringeren Ausbeute bei geringerem Verbrauch an Wärmeenergie.
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Bezüglich des Schmelzpunktes, der Affinität der Wachse und festen
Fette, sieht die Erfindung die folgende Lösung vor: 4. Auswahl einer dritten Substanz
zur Erhöhung der Kristallisation von Wachsen und festen Fetten und somit zur Erhöhung
von deren spezifischem Gewicht, so daß die Wachse und Fette durch ein gewöhnliches
Zentrifugierverfahren leicht von den neutralen Ölen abgetrennt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein kontinuierlich arbeitendes einfaches
und ökonomisches Verfahren zur Entfernung von Säuren, Wachsen und Fetten aus Reisölen
mit hohen Säurewerten (Säurewert unter 100) zur Verfügung zu stellen. Dieses Verfahren
soll unter gleichzeitiger Durchführung der einzelnen Verfahrensstufen ablaufen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Stufe 1
das Gemisch der nachfolgenden Stufe 2 durch Zentrifugieren in Rohöl, Endaufschlämmung
und organi-
sche Gemische mit hohen Schmelzpunkten getrennt wird,
in Stufe 2 rohes Reisöl mit einem Säurewert unterhalb von 100 einem Gemisch mit
einem Säurewert zwischen 115 und 135 aus Stufe 3 zugesetzt wird, das erhaltene Gemisch
0,5 bis 3 Minuten bei 409C bis 500C gerührt und dann in die Stufe 1 überführt wird,
in Stufe 3 zu der Aufschlämmung aus Stufe 4 die erforderliche Menge an organischer
Säure zugesetzt wird, um das freie Alkali in der Aufschlämmung zu neutralisieren,
das erhaltene Gemisch 30 bis 60 Minuten bei 400C bis 50"C gerührt und dann zu Stufe
2 überführt wird, wobei zuvor rohes Acetat und feste Fette aus Stufe 8 bei einer
Temperatur von OOC bis iOOC zugefügt werden, in Stufe 4 das Gemisch aus Stufe 5
bei 200C bis 400C für über 5 Stunden stehen gelassen wird und sodann die untere
Sediment schicht in Stufe 3 und die obere Schicht in Stufe 7 überführt wird, in
Stufe 5 die AufschlEmmung aus Stufe 1 dem Gemisch aus Stufe 6 zugesetzt wird. und
das erhaltene Gemisch 30 bis 60 Minuten bei 200C bis 400C gerührt und anschließend
in Stufe 4 überführt wird, in Stufe 6 das Gemisch aus Stufe 9 für über 5 Stunden
bei 200C bis 400C stehen gelassen wird und sodann die untere Schicht in Stufe 5
und die obere Schicht in Stufe 9 überführt wird.
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in Stufe 7 der oberen ölschicht aus Stufe 4 die doppelte Menge an
Alkalilösung zugesetzt wird, wie sie zur Neutralisation der Säure benötigt wird,
worauf hydroxylgruppenhaltiges Polysaccharid und mehr als 5 8 Lösung einer
oberflächenaktiven
organischen Verbindung zugegeben werden, das erhaltene Gemisch 30 Minuten bei Temperaturen
unterhalb von 400C gerührt und sodann in Stufe 6 überführt wird, in Stufe 8 das
Gemisch aus Stufe 9 für über 10 Stunden bei OOC bis 400C stehen gelassen wird, um
eine Trennung in eine obere Schicht mit entacidifiziertem Öl und eine untere Schicht,
die in Stufe 3 überführt wird, herbeizuführen, und in Stufe 9 weniger als 5 % oberflächenaktiver
organischer Verbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 300 der oberen
Ölschicht aus Stufe 6 zugesetzt wird, das erhaltene Gemisch 30 Minuten bei Temperaturen
unterhalb von 400C gerührt und sodann in Stufe 8 überführt wird.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend aufgeführten vier Lösungsschritte
wurde ein einfaches und wirtschaftliches, kontinuierlich arbeitendes Raffinationsverfahren
entwickelt. Das Ergebnis ist ein Vielstufen-Parallelstrom-Verfahren, mit dem Wachse
und feste Fette aus rohen Reisölen mit hohem Säurewert abgetrennt und entfernt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet im Verhältnis zuden herkömmlichen
Verfahren und zum Miscella-Verfahren wirtschaftlicher und es lassen sich die höchsten
Ausbeuten an neutralem Öl erzielen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, das Miscella-Verfahren und das herkömmliche
Verfahren lassen sich wie folgt vergleichen: A. Altes herkömmliches Verfahren a)
Fig. 1, die sich auf dieses Verfahren bezieht, zeigt den Wert F 0,8 als theoretischen
Wert; praktisch untrennbar.
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b) Auswertung (1) Formel für die Gewinnung (V1) von neutralem Öl,
Rohöl in 100 kg V1 = 100 - (A. V.) x, x = 1 - 1,5 (2) Dieses Verfahren kann zur
Raffination von Ölen mit einem Säurewert (A.V.) oberhalb von 50 nicht verwendet
werden.
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B. Miscella-Deacidifizierungsverfahren a) Es wird auf Fig. 2 Bezug
genommen.
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b) Auswertung (1) Gewinnung (V2) von neutralen Ölen, V2 = 100 - (A.V.)
x, x = 0,6 - 0,65 (2) Der Wärmeverbrauch beträgt das Sechsfache des Verbrauchs in
Verfahren A oder C. Die Transportenergie ist dreimal so hoch wie im Verfahren A
und zweimal so hoch wie im Verfahren C.
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C. Erfindungsgemäßes Verfahren a) Es wird auf Fig. 3, die das Verfahren
schematisch darstellt, Bezug genommen: Stufe 1 Das Gemisch aus Stufe 3 wird durch
Zentrifugieren getrennt in Rohöl, das in Stufe 5 deacidifiziert werden muß, und
Endaufschlämmung und organische Gemische mit hohen Schmelzpunkten.
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Nach dieser Stufe wurden die folgenden Werte ermittelt:
Säurewert
des Rohöls unter 102 Säurewert der Aufschlämmung 160 - 185 Seife im Rohöl 0 Stufe
2 Das rohe Reisöl mit einem Säurewert unterhalb von 100 wird dem Gemisch mit einem
Säurewert zwischen 115 und 135 aus Stufe 3 zugesetzt. Das Gemisch wird bei Temperaturen
im Bereich von 400C bis 500C für einen Zeitraum von 0,5 bis 3 Minuten rasch gerührt
und anschließend in Stufe 1 überführt.
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Stufe 3 Die Aufschlämmung von Stufe 4 wird in diese Stufe überführt.
Sodann wird organische Säure in einer Menge zugegeben, die erforderlich ist, um
das in der AufschlAmmung enthaltene freie Alkali zu neutralisieren. Das Gemisch
wird bei Temperaturen im Bereich von 400C bis 500C für einen Zeitraum von 30 bis
60 Minuten gerührt und anschließend in Stufe 2 überführt. Davor werden rohes Acetat
und feste Fette aus Stufe 8 unter einer Temperatur von OOC bis 100C zugesetzt.
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Vor Stufe 3 Nach Stufe 3 Feste Fette und Acetat Temp. 0-10"C 40-500C
Freies Alkali in der Aufschlämmung 0,5-1,5 % 0 Stufe 4 Das Gemisch aus Stufe 5 wird
5 Stunden bei 2O0C bis 400C stehen gelassen. Sodann wird die unter Sedimentschicht
(hauptsächlich Aufschlämmung) in Stufe 3 überführt und die obere Schicht wird in
Stufe 7 überführt.
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Vor Stufe 4 Nach Stufe 4 Gemisch Säurewert der oberen Schicht unter
50 Seife in der oberen Schicht O Säurewert der unteren Schicht 115-135 Freies Alkali
in der unteren Schicht 0,5-15 Stufe 5 Die Aufschlämmung aus Stufe 1 wird den Gemisen
von Stufe 6 zugesetzt und 30 bis 60 Minuten bei 20 bis 400C gerührt. Sodann wird
das Gemisch in Stufe 4 überführt.
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Vor Stufe 5 Nach Stufe 5 Säurewert des Rohöls unter 102 unter 50
Freies Alkali im Gemisch unter 15 % unter 1,5 8 Stufe 6 Das Gemisch aus Stufe 7
wird über 5 Stunden bei 200C bis 400C stehen gelassen. Sodann wird die untere Schicht
in Stufe 5 überführt und die obere Schicht in Stufe 9.
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Vor Stufe 6 Nach Stufe 6 Gemisch Säurewert der oberen Schicht 1 Seife
in oberer Schicht 0 Säurewert der unteren Schicht 80-110 Freies Alkali in unterer
Schicht 15 % Stufe 7 Der oberen Öl schicht aus Stufe 4 wird das Zweifache der Alkalilösung
zugegeben, welches zur Neutrali-
sation der Säure erforderlich
ist, d.h. 20-30 Be Natriumhydroxidlösung. Sodann wird hydroxylgruppenhaltiges Polysaccharid
zugesetzt und mehr als 5 % einer Lösung einer oberflächenaktiven Verbindung.
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Das Gemisch wird 30 Minuten bei einer Temperatur unterhalb von 400C
gerührt und anschließend in Stufe 6 überführt.
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Stufe 8 Das Gemisch aus Stufe 9 wird über 10 Stunden bei 0°C bis 400C
stehen gelassen, wobei sich eine Trennung in eine obere Schicht mit deacidifiziertem
Öl und eine untere Schicht, die in Stufe 3 überführt wird, ergibt.
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Vor Stufe 8 Nach Stufe 8 Gemisch Säurewert der oberen ölschicht 10
Seife in oberer Ölschicht 0 Trübungspunkt der oberen Ölschicht OOC Neutrales Öl
in unterer Schicht 50 % Substanzen neben dem neutralen Öl in unterer Schicht 50
% Stufe 9 Der oberen Öl schicht aus Stufe 6 werden weniger als 5 % einer oberflächenaktiven
Verbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 300 zugesetzt. Das Gemisch
wird 30 Minuten bei 40"C gerührt und sodann in Stufe 8 überführt.
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Im Verhältnis zu bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren
zwei hauptsächliche Vorteile auf: 1. Der gewonnene Anteil an neutralen Ölen ist
höher im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.
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2. Im Vergleich mit dem häufig verwendeten Miscella-Verfahren spart
das erfindungsgemäße Verfahren etwa 75 % Wärmeenergie ein und erfordert etwa 85
% weniger Investitionen.
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b) Auswertung (1) Gewinnung (V3) von neutralem Öl.
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V3 = 100 - (A.V.) x, x = 0,65 - 0,7 (2) Der Verbrauch.an Wärmeenergie
beträgt ein Sechstel des Verbrauches nach Verfahren B, während der Verbrauch an
Transportenergie der Hälfte des Verbrauches im Verfahren B ist. Die Anlagenbedienung
ist einfach.
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(3) Wirtschaftlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung
von Rohöl mit hohem Säuregehalt (Säurewert 50-100) eingesetzt werden.
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Bemerkungen zu den Verfahren A, B und C und zu den angefügten Figuren:
1. Der Säurewert von rohem Reisöl beträgt 50.
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2. Die Zahlenangaben stehen für den Materialausgleich.
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3, Das. S.Y.-Verfahren ist einbezogen.
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4. K bedeutet Neutralisation, Rühren, Spülen oder Zersetzung.
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5. P bedeutet Niederschlagung.
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6. D bedeutet Destillation.
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7. J bedeutet Trennung.
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8. E bedeutet Wärmeaustausch.
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9. T bezeichnet den Lösungsmitteltank.
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10. L bedeutet Kühlung.
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11. 0 bezeichnet Rohöl oder neutrales Öl.
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12. F bezeichnet Fettsäure, Aufschlämmung oder wässriges Alkali.
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13. H bezeichnet saures Wasser.
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Alle in der Beschreibung aufgeführten Merkmale sind erfindungswesentlich.