DE3877458T2 - Verfahren und apparat zur raffinierung von oelen und fetten. - Google Patents

Verfahren und apparat zur raffinierung von oelen und fetten.

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Description

  • Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Raffinieren von Ölen oder Fetten, welche in einem Behälter im erhitzten Zustand zum Kochen eines eßbaren Produktes darin verwendet werden, welches zum Raffinieren ausgeführt wird, indem das Öl oder das Fett von dem Behälter kontinuierlich durch ein Filtersystem und zum Behälter zurückgeleitet wird, während zugleich die eßbaren Produkte darin zubereitet werden.
  • Ein Verfahren dieser Art ist aus US-A-3,415,181 bekannt.
  • Nach dieser vorveröffentlichten Druckschrift wird Öl oder Fett von dem Behälter in einen Filterbeutel gepumpt und nach dem Durchgang durch die Wand des Filterbeutels zu dem Behälter zurückgeleitet.
  • Beim Kochen von eßbaren Produkten in heißem Öl oder Fett, wie beim Backen in schwimmendem Fett oder frittierten Kartoffelchips (Pommes frites), Croquetten, Pfannkuchen, Brötchen usw. tritt die Schwierigkeit auf, daß das Öl innerhalb einer relativ kurzen Zeit kontaminiert wird. Diese Kontaminierung hängt von der Art des in dem Öl zu behandelnden Erzeugnisses ab; und in Abhängigkeit von dem Produkt bzw. Erzeugnis kann sich auch die Kontaminierung in einem Bereich mit sich verändernder Größe vollziehen und die Filter können sich zusetzen. Das Verbrennen der kontaminierenden Stoffe führt zu der Erzeugung von Fettsäureoxidationsprodukten,welche einen Rauch erzeugen und zur Ablagerung an den Produkten, während die mikroskopisch kleinen Partikel den typischen Frituregeruch verursachen. Bei Anlagen, welche über längere Zeit hinweg betrieben werden, führt dies zu einer äußerst unangenehmen Arbeitsatmosphäre für die hieran arbeitenden Personen, während das schnell herzustellende Produkt schlecht wird. Ferner ist das Öl infolge der Erwärmung einer Oxidation ausgesetzt, welche noch durch den Sauerstoff unterstützt wird, welcher zusammen mit dem im schwimmenden Fett zu backenden Gut eingebracht wird.
  • Die Oxidation und die mikroskopische Produktkontamination sind die Ursache für die Bildung von Fettsäureoxidationsprodukten. Ferner tritt infolge des Einbringens von Wasser mit dem im schwimmenden Fett zu backenden Erzeugnis eine Hydrolyse auf, bei welcher freie Fettsäuren gebildet werden.
  • Es wird ein Grenzwert bezüglich des Fettsäuregehalts durch den Keuringsdienst van Waren (Nahrungsmittelüberwachungsbehörde) vorgeschrieben.
  • Mit dem aus der vorstehend genannten US-A-3,415,181 bekannten Filtersystem ist es nicht möglich, die Bildung von Substanzen zu verhindern, welche freie Fettsäuren und Fettsäureoxidationsprodukte erzeugen. Grobe Partikel können mit Hilfe des Filterbeutels ausgesondert werden, aber nicht die sehr feinen Partikel, so daß Fettsäuren oder Fettsäureoxidationsprodukte gebildet werden und im Öl bleiben.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, eine effektive Lösung für diese Problematik bereitzustellen und insbesondere die Nutzungszeit des Öls oder des Fetts in dem Behälter zu verlängern und die Bildung von Produkten zu verhindern, welche gesundheitsgefährdend sind.
  • Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der vollständige Öl- oder Fettinhalt des Behälters durch ein Filtersystem geleitet wird, welches eine Reihe von Filterstufen mit abnehmender Porengröße und angepaßter Durchflußmenge aufweist,wobei das Öl oder das Fett durch die erste Filterstufe gesaugt wird, und wobei der vollständige Durchlauf durch das Filtersystem innerhalb einer Zeitdauer stattfindet, die kürzer als die Zeit ist, innerhalb welcher Oxidationsprodukte der Fettsäuren gebildet werden.
  • Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, daß keine Fettsäureoxidationsprodukte durch die Oxidation und Mikrokontamination insbesondere auf Grund der Tatsache gebildet werden, daß sie von dem Öl ohne die Erzeugung von schädlichen Substanzen entfernt werden, welche eingebracht werden und welche während der Friturebehandlung gebildet werden. Somit können diese nicht die Qualität und die Stabilität des Öls oder des Fetts in nachteiliger Weise beeinflussen.
  • In WO-A-8807821 ist ein Verfahren angegeben, welches zum Raffinieren von Fritureöl während des Gebrauchs bestimmt ist. Hierbei wird Öl ständig durch ein Filtermaterial geleitet, welches grobe Substanzen abtrennt und auf welches Absorptionspartikel aufgebracht werden, welche die oberflächenaktiven Stoffe im Öl unterhalb des Wertes dieser oberflächenaktiven Stoffe herabsetzen, währenddem diese bei Friturebehandlungsverfahren erzeugt werden, um die Nutzungszeit des Öls zu verlängern. Die absorbierenden Partikel werden vorzugsweise von porösem Rhyolitmaterial gebildet, welches Wasser sowie eine mit dem Nahrungsmittel verträgliche Säure enthält.
  • Dieses Dokument gehört zu dem nicht-vorveröffentlichten Stand der Technik und befaßt sich mit einem Verfahren, welches ebenfalls in sehr kurzer Zeit die Bildung von freien Fettsäuren usw. verhindert, wobei dies aber auf eine Art und Weise erreicht wird, welche eine kontinuierliche Bewegung des Filters und eine kontinuierliche Zugabe von absorbierenden Partikeln erforderlich macht. Es hat daher den Nachteil, daß das Öl allmählich durch die Partikel kontaminiert wird, welche von dem sich bewegenden Filterpapierband fallen sowie durch die Säuren, welche, obgleich sie mit Nahrungsmitteln kompatibel sind, im Hinblick auf die Qualität und den Geschmack der Produkte, welche erzielt werden sollen, nicht erwünscht sind.
  • Bei eßbaren Ölen oder Fetten muß Sorge dahingehend getragen werden, daß eine Verseifung auftritt, wenn die Drücke zu hoch sind und die Wirbelströmungen zu stark sind. Die zunehmende Feinheit des Filters macht daher eine große Oberfläche erforderlich. Dies ist der Grund dafür, daß das Öl durch die erste Stufe mittels Saugwirkung gefördert wird. Vorzugsweise hat die erste Stufe eine Porengröße, welche kleiner als 30um (Mikrometer), vorzugsweise sogar kleiner als 25um ist, während die Endstufe dennoch 0,1 um Partikel abscheiden muß.
  • Vorzugsweise sollte die Saugwirkung 0,5 bar nicht überschreiten.
  • Die Saugwirkung ist von Bedeutung, da ein Druckabfall von größer als 1 bar dann nicht auftreten kann. Mit einer Druckpumpe könnte der Druck in zu großem Maße ansteigen, wenn sich der Filter zusetzt. Infolge der Saugwirkung tritt auch eine Separation von Wasser, Luft und Öl auf. In der ersten Filterstufe, welche vorzugsweise in Form eines sich drehenden Filters ausgelegt ist, erfolgt die Separierung dann von den nicht aneinanderhaftenden, groben, kornförmigen Partikeln, welche in einer Bauart eines an sich bekannten Filters gesammelt werden, wobei ein Behälter am Boden des Gehäuses des Filters angeordnet ist und von diesem abgenommen werden kann. Das Abziehen der kornförmigen Partikel bedeutet, daß die Partikel, welche tatsächlich aneinander haften können, durch den Filter gehen können und als Folge hiervon nicht dazu führen können, daß sich die Filterfläche zusetzen kann oder hierdurch vermindert werden kann.
  • In der Endstufe ist der Druck höher, aber nicht größer als 5 bar. Dort werden die sehr kleinen Partikel folglich abgesondert und in bevorzugter Weise wird eine gesonderte Druckpumpe an dieser Stelle eingesetzt, welche das Öl durch den sehr feinen Filter (Mikrofilter) drückt. In dem Mikrofilter kann das Wasser zurückbleiben. Das Öl geht zusammen mit der Luft durch und die Luft kann von dem Öl während des Rücklaufs zum Ofen abgesondert werden.
  • Zwischen der ersten Stufe und der Endstufe können ein oder mehrere Filter eingesetzt werden, welche eine Porengröße haben, welche 5 um nicht überschreitet, wobei der Druck 3 bar nicht überschreitet. Die Filter sind mit der Druckseite der Pumpe verbunden, welche das zu reinigende Öl aus dem Ofen und durch den sich drehenden Filter saugt.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung weist einen beheizbaren Behälter, ein Filtersystem, ein Leitungsrohr, das den Behälter mit dem Filtersystem verbindet, ein Leitungsrohr, um das filtrierte Öl oder Fett in den Behälter zurückzuleiten, und eine Pumpe zum Umwälzen des Öls oder Fetts vom Behälter durch das Filtersystem und zurück auf. Die Vorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe des Filtersystems ein rotierendes Filter umfaßt, das über eine Saugleitung in Verbindung mit dem flüssigen Inhalt des Behälters steht, eine Saugpumpe austrittsseitig des genannten Filters vorgesehen ist, und daß die zweite Stufe ein oder mehrere in Reihe hinter der Ansaugdruckpumpe angeordnete Oberflächenfilter umfaßt, und daß die Endstufe ein Mikrofilter mit einer Pumpe in der zweiten Stufe und der Endstufe umfaßt.
  • In diesem Zusammenhang kann es insbesondere von Vorteil sein, daß wenigstens das Mikrofilter der Endstufe beheizt werden kann, und diese Beheizung kann auf elektrische Weise durch Erwärmen des Behälters des Mikrofilters oder dadurch erhalten werden, daß man den Behälter doppelwandig auslegt und das heiße Öl, welches von der zweiten Stufe kommt, in die doppelwandige Konstruktion leitet, bevor es in den Filter eintritt. Die elektrische Beheizung oder die Beheizung mittels eines Teils des heißen Öls kann mit Hilfe eines Thermostatschalters ein- und ausgeschaltet werden, welcher sich im Mikrofilter befindet. Die Beheizung dient dazu, die erforderliche Viskosität beizubehalten, welche notwendig ist, um das Öl durch den Mikrofilter zu drücken.
  • Das gereinigte Öl, welches aus der Endstufe austritt, wird zu dem Behälter zurückgeleitet, in welchem das Backen im schwimmenden Fett erfolgt. Nach der Erfindung erfolgt dies vorzugsweise in einem Windsichter, welcher in die Flüssigkeit des Behälters zusammen mit der Mündung der Rückführleitung über dem Füllstand der Flüssigkeit und einem Luftablaßrohr ragt. Luft, welche im Öl vorhanden sein könnte, kann auf diese Weise freigesetzt werden und entweichen.
  • Das gesamte System kann theoretisch als ein geschlossenes System betrachtet werden, da Sauerstoff nicht mehr während der Filtration zutreten kann.
  • Die verschiedenen Partikel, welche in den Filtern abgeschieden werden, können nicht mehr verbrennen, da sie nicht zum Ofen zurückkehren.
  • Die Kontamination, welche in das Öl mit den zu behandelnden Produkten eingebracht wird, kann daher nicht mehr in Kontakt mit den Erzeugnissen als ein Brennstoff kommen.
  • Dank dieser Reinigung hat das Öl ein besseres Wärmeübertragungsvermögen, woraus resultiert, daß eine Überhitzung des Öls nicht mehr auftreten kann, wenn dieses an den Heizelementen vorbeiströmt.
  • Die Erfindung wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • Fig. 1 zeigt schematisch die Gesamtauslegung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
  • Fig. 2 zeigt schematisch die erste Filterstufe,
  • Fig. 3 zeigt schematisch einen Filter der zweiten Stufe, und
  • Fig. 4 zeigt schematisch den Mikrofilter.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, welcher mit Friturefett gefüllt ist, dessen Gegenstand mit 2 bezeichnet ist.
  • Bei 3 ist ein Saug-Windsichter gezeigt, welcher mit dem Gehäuse 5 eines rotierenden Filters über eine Leitung 4 verbunden ist. Die Filtereinheit ist mit 6 bezeichnet und kann Segmente aufweisen, welche bezüglich einander verdrehbar sind, sowie stationäre Segmente, wobei die sich drehenden Segmente mit Hilfe eines Motors 7 angetrieben sind. Staubpartikel werden auf der Außenseitenwand der Filtereinheit 6 gesammelt und fallen in das Basisteil 8.
  • Durch den Filter gehendes Öl wird über das Innere des Filters und die Leitung 9 in Verbindung mit einer Pumpe 10, insbesondere mit einem Saugdruck bzw. Unterdruck von 0,5 bar angesaugt, wobei die Pumpe 10 das Öl durch die Leitung 11 in eine Reihe von Oberflächenfiltern 12 und 13 drückt, in denen der Filterkörper schematisch durch die Linie 12' angedeutet ist. Zwei Oberflächenfilter 12 und 13 sind gezeigt. Die eingesetzte Anzahl von Filtern hängt aber von der erforderlichen Durchflußmenge ab, wobei auch die Porengröße der Filtereinheiten entsprechend gewählt werden sollte. Die Filterpatronen in den Filtern 12 und 13 sind auswechselbar. Die Leitungsverbindungen, wie die mit 14 und 15 bezeichneten, und die mit dem Basisteil verbunden sind, haben Absperrventile 16 zum Ableiten von Öl und Schmutz, welche dahinter im Gehäuse 12 und 13 zurückbleiben, wenn die Anlage gereinigt wird und es erforderlich ist, die Filterpatronen auszuwechseln.
  • Von der letzten Filtereinheit der zweiten Stufe austretendes Öl wird mit Hilfe der Pumpe 10' in den Mikrofilter 17 gedrückt, welcher eine beheizbare Wand 18 haben kann und derart ausgelegt ist, daß Partikel zurückgehalten werden können, welche kleiner als ein Mikron sind.
  • Von der letzten Stufe austretendes, gereinigtes Öl kehrt über die Leitung 19 zum Behälter 1 zurück und mündet in den Windsichter 20 an einer Stelle, welche über dem Flüssigkeitspegel 2 liegt. Dieser Windsichter hat eine Luftabzugsleitung 21.
  • Der sich drehende Filter 5, 6, welcher schematisch in Fig.2 zusammen mit einem Antriebsmotor 7 dargestellt ist, hat einen abnehmbaren Sammelbehälter 22 im Bodenteil und eine kanalförmige Führung 23 über demselben. In dem Behälter können Schmutzpartikel gesammelt werden, welche von der Filtereinheit 6 herabfallen und sie können vom Behälter abgezogen werden. Der Behälter hat auch eine Abzugsleitung 24 mit einem Absperrhahn 25.
  • Fig. 3 zeigt schematisch eine Filtereinheit der zweiten Stufe. Der Filter 12' kann eine Filterhülse aus Acrylfaservliesstoff aufweisen, welche um einen Träger angeordnet ist, welcher einen hohlen Kernraum bereitstellt, so daß das durch die Filterhülse gehende Öl in die Abzugsleitung 27 über den Kanal 26 eintreten kann. Die Leitungen 14 und 15 haben wiederum Absperrventile 28 und 29, welche zur Reinigung des Systems notwendig sind. Diese Filtereinheiten haben eine Abdeckung 30, an der die Filterpatrone 12' angebracht ist und mit deren Hilfe ein Auswechseln möglich ist.
  • Fig. 4 zeigt schematisch den Mikrofilter der letzten Stufe. Die Einlaßleitung 27 von der letzten Filtereinheit 13 (Fig.1) wird der Doppelwandkonstruktion 18 zugeleitet.
  • Das in die Doppelwandkonstruktion eintretende Öl kann dieselbe über den Auslaß oder die Rückleitung 19 verlassen. Wenn die Pumpe 10' das Arbeiten beginnt, dann saugt sie etwa drei Viertel des zugeführten Öls an und drückt dieses durch die Leitung 33 in das Gehäuse des Mikrofilters und durch den Filter 17. Das Öl, welches durch den Filter gegangen ist, kehrt über die Leitung 32 zu dem Mantel 18 zurück und gelangt dann zu dem Auslaß 19.
  • In dem Mantel ist ein Temperatursensor angeordnet, welcher die Pumpe 10' beim Erreichen der korrekten Temperatur, beispielsweise 120ºC, einschaltet.
  • Die Filterpatrone 17, welche Partikel zurückhalten können muß, welche 0,1 Mikrometer aufweisen, kann in diesem Fall ein Stück von einem Fasermaterial, beispielsweise auch einem Acrylfasermaterial, sein, welches um einen Träger angeordnet ist. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung erhält man eine beträchtlich längere Nutzungszeit für Öl oder Fett, und insbesondere ergibt sich hierbei ein Mehrfaches der üblichen Nutzungszeit. Ein feineres, eßbares Produkt wird erhalten, welches einen besseren Geschmack hat und das nicht den häufig auftretenden dickeren Geschmack von Produkten hat, welche in schmutzigem Öl behandelt wurden. Das Produkt ist daher gesünder. Die Rauchbildung (die Erzeugung von Rauch) von dem Fett tritt nicht mehr auf, so daß die Arbeitsatmosphäre verbessert wird, und der Friturengeruch tritt ebenfalls nicht mehr auf.
  • Natürlich sollte die gesamte Anlage einschließlich der verschiedenen Filterstufen auf das zu behandelnde Produkt abgestimmt werden und folglich auf das Ausmaß der Kontaminierung abgestellt werden, welche auftreten kann. Selbstverständlich sollte bei der Auslegung der verschiedenen Filterstufen der Flüssigkeitsgehalt berücksichtigt werden, welcher wenigstens während der Zeit umgewälzt werden kann, während der Fettsäuren gebildet werden können. Natürlich sollte die Mehrzahl von Filtern regelmäßig ausgewechselt werden.
  • Es ist wichtig, daß es zum ersten Mal möglich ist, daß man bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung im schwimmenden Fett gebackenes Gut von gesundheitsschädlichen Stoffen als Folge davon befreien kann, daß kein zu großer Gehalt an Fettsäureoxidationsprodukten (mutagene Verbindungen) vorhanden ist, vor denen der Keuringsdienst van Waren (Nahrungsmittelaufsichtsbehörde) und andere Behörden, welche sich mit der Gesundheitsfürsorge befassen, immer gewarnt haben.
  • Dies gilt auch für Oxidationsprodukte, die wachstumshemmend und schädlich für die Leberfunktion sind.

Claims (9)

1. Verfahren zum Raffinieren von Ölen oder Fetten (2), die in einem Behälter (1) im erhitzten Zusand zum Kochen eines essbaren Produkts darin verwendet werden, welches Raffinieren ausgeführt wird, indem das Öl oder das Fett von dem Behälter (1) kontinuierlich durch ein Filtersystem (5 bis 18) und zum Behälter (1) zurückgeleitet werden, währen gleichzeitig die essbaren Produkte darin zubereitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständige Inhalt des Behälters (1) durch ein Filtersystem (5 bis 18) geleitet wird, umfassend eine Reihe von Filterstufen mit abnehmender Porengrösse und angepasster Durchflussmenge, bei welchen das Öl oder Fett durch die erste Filterstufe gesaugt wird, wobei der vollständige Durchlauf durch das Filtersystem innerhalb einer Zeitdauer stattfindet, die kürzer ist als die Zeit, innerhalb welcher Oxidationsprodukte der Fettsäuren gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl oder Fett durch die erste Filterstufe (6) mit einem Unterdruck angesaugt wird, der 0,5 bar nicht überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Filterstufe (6) die Porengrösse kleiner ist als 30 um und in der letzten Stufe (17) 0,1 um nicht überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl oder Fett in der Endfilterstufe mit einem Druck durchgedrückt wird, der 5 bar nicht überschreitet.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Stufe (6) und der letzten Stufe (17) das Öl oder Fett durch ein oder mehrere Filter (12, 13) mit einer Porengrösse von nicht mehr als 5 um und mit einem Druck von nicht mehr als 3 bar durchgeleitet werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl zum Behälter über einen Windsichter zurückgeleitet wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen beheizbaren Behälter (1), ein Filtersystem (6 bis 17), eine Leitungsrohr (4), das den Behälter mit dem Filtersystem verbindet, ein Leitungsrohr (19), um das filtrierte Öl oder Fett in den Behälter (1) zurückzuleiten, und eine Pumpe (10) zum Zirkulieren des Öls oder Fetts vom Behälter (1) durch das Filtersystem und zurück, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (6) des Filtersystems ein rotierendes Filter (6, 7) umfasst, das über eine Saugleitung (4) in Verbindung mit dem flüssigen Inhalt des (2) Behälters (1) steht, eine Saugpumpe (10) austrittseitig des genannten Filters (6), und dass die zweite Stufe ein oder mehrere in Reihe hinter der Ansaugdruckpumpe (10) angeordnete 0berflächenfilter (12, 13) umfasst und dass die Endstufe ein Mikrofilter (17) mit einer Druckpumpe (10') in der Leitung (15) zwischen der zweiten Stufe (12, 13) und der Endstufe (17) umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Mikrofilter (17) der Endstufe beheizt werden kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Rückführleitung (19) von der Endstufe des Filtersystems zum Behälter (1) ein Windsichter (20) vorgesehen ist, der einen Rezipienten umfasst, welcher in den flussigen Inhalt (2) des Behälters (1) ragt zusammen mit der Mündung der Rückführleitung (19) über dem Füllstand der Flüssigkeit (2) und einem Luftablassrohr (21) ragt.
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