DE69701151T2 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen flüssigkeitsentzug in rohmaterial - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum kontinuierlichen Extrahieren einer in einem ersten Material enthaltenen Flüssigkeit.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich beispielsweise auf das Extrahieren von Öl aus einem ersten ölhaltigen oder öleinschließenden Material, Algen, Pflanzen oder auch Zitrusfrüchten.
• Das Extrahieren von Flüssigkeit, welches in dieser Art eines ersten Materials enthalten ist, wird zur Zeit durch Maischen oder Zerreiben in großen Einheiten einer mit 150000 bis 300000 t/Jahr variierenden Kapazität verwirklicht.
• In diesen Einheiten unterliegt das erste Material zunächst einer thermomechanischen Vorbereitungsphase, gefolgt von einer Pressphase, die in ebenen Pressen oder in Einzelschneckenfiltern derart durchgeführt wird, dass die Rückstände mehr oder weniger trocken aufgefangen werden.
• Diese aus der Feststoff/Flüssigkeitstrennung herrührenden Rückstände haben jedoch noch einen Flüssigkeitsrest, beispielsweise in Gestalt von ungefähr 20 Gew.-%, was hoch ist und eine abschließende Extrahierungsbehandlung erfordert.
• Zu diesem Zweck werden die Rückstände in einer Extrahierungseinheit mit Lösungsmittel, herkömmlicherweise n- Hexan behandelt, was erlaubt, letztendlich einen Rückstand zu gewinnen, der einen Flüssigkeitsrestgehalt aufweist, der von 1 bis 3 Gew.-% schwankt.
• Diese Extrahierungsbehandlung mit Lösungsmittel ist jedoch teuer und hat Risiken.
• Die herkömmlichen Anlagen, welche seit Jahren von einer Weiterentwicklung ausgeschlossen sind, haben einen zu großen Platzbedarf und verbrauchen erhöhte Energie und erfordern eine relativ lange Behandlungszeit.
• Darüber hinaus wird eine Weiterentwicklung verschiedener ölhaltiger Körner beim Aufkommen neuartiger Körner gefördert, wie beispielsweise von 00-Raps, deren Pressen äußerst delikat ist.
• Um dieses Problem zu überwinden, ist die Verwendung eines Expanders vorgeschlagen worden; diese Lösung ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend.
• Die bei der Feststoff/Flüssigkeitstrennung angetroffenen Probleme treffen auf ölhaltige Materialien nicht zu und die landwirtschaftliche Lebensmittelindustrie im allgemeinen hat einen Bedarf an der Verwendung von Verfahren, die das selektive Extrahieren bestimmter Produkte ausgehend von einem ersten variierenden Material erlauben.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Extrahieren einer in einem ersten Material enthaltenen Flüssigkeit zu schaffen, welches es gestattet, die für das Extrahieren der Flüssigkeit erforderliche Zeit und damit den Energieverbrauch beträchtlich zu verringern.
• Die Erfindung hat demnach zum Gegenstand ein Verfahren zum kontinuierlichen Extrahieren einer in einem ersten Material, beispielsweise einem ölhaltigen oder öleinschließenden Material enthaltenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass:
• - in einen ersten Teil einer Extrudiermaschine mit zwei gemeinsam in Drehung versetzbaren und gemeinsam durchdrungenen Schnecken, die um parallele Achsen im Inneren einer mit sich schneidenden Bohrungen versehenen ersten länglichen Hülse drehangetrieben sind, das erste Material eingeführt und folgendes durchgeführt wird:
• - ein erstes Maischen und ein erstes Kochen des Materials,
• - zumindest ein Pressen und ein Filtern des Materials, um einen Teil der in dem Material enthaltenen Flüssigkeit wiederzugewinnen,
• - zumindest ein Verdichten und ein Scheren des Materials,
• - ein zweites Maischen und ein zweites Kochen des Materials,
• - in einem zweiten Teil der Extrudiermaschine mit zwei Einzelschnecken, die gemeinsam drehbar durch parallele Achsen getragen sind, die mit den Achsen der Schnecken des ersten Teils fest verbunden und im Inneren einer zweiten länglichen Hülse drehangetrieben sind, die mit Bohrungen versehen ist, die unabhängig sind, und miteinander durch eine Öffnung in Verbindung stehen, zumindest ein Pressen und ein Filtern bewirkt werden, um die Flüssigkeit des Materials rückzugewinnen, die den ersten Teil der Extrudiermaschine verläßt, und
• - in einem dritten Teil der Extrudiermaschine der trockene Rückstand des Materials verdichtet und extrudiert wird.
• Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung:
• - werden das erste und das zweite Kochen bei einer Temperatur zwischen 90 und 150ºC ausgeführt,
• - ist der Gehalt an restlicher Flüssigkeit in dem trockenen Rückstand, der die Extrudiermaschine verlässt, geringer als 15%.
• Die Erfindung hat außerdem zum Gegenstand, eine Anlage zum kontinuierlichen Extrahieren einer Flüssigkeit, die in einem ersten Material enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Extrudiermaschine umfasst, die aufweist:
• - einen ersten Teil, der aus zwei Schnecken gebildet ist, die gemeinsam in Drehung versetzt und gemeinsam durchdrungen sowie um zwei parallele Achsen im Innern einer mit sich schneidenden Bohrung versehenen ersten länglichen Hülse in Drehung versetzt sind und festlegen:
• - eine Zone zum Einführen und Transportieren des Materials,
• - eine erste Zone zum Maischen und Kochen des Materials,
• - zumindest eine Zone zum Pressen und Filtern zur Rückgewinnung eines Teils der Flüssigkeit, die in dem Material enthalten ist,
• - zumindest eine Zone zum Verdichten und Scheren des Materials,
• - eine Zone zum Maischen und Kochen des Materials,
• - einen zweiten Teil, der aus zwei Einzelschnecken gebildet ist, die gemeinsam drehbar und durch Achsen getragen sind, die parallel verlaufen und mit den Achsen der Schnecken des ersten Teils fest verbunden und im Innern einer zweiten länglichen Hülse drehangetrieben sind, die mit Bohrungen versehen ist, die unabhängig sind und untereinander über eine Öffnung in Verbindung stehen und zumindest eine Zone zum Pressen und Filtern zum Rückgewinnen der Flüssigkeit aus dem Material festlegen, welches den ersten Teil der Extrudiermaschine verläßt,
• - und einen dritten Teil, der eine Zone zum Verdichten und Extrudieren von trockenem Rückstand des Materials festlegt.
• Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung weisen die Schnecken des ersten Teils in den Zonen zum Transportieren, zum Maischen und zum Kochen und zum Pressen und zum Filtern variable Ganghöhe auf,
• - weist die erste Hülse in der Zone zum Pressen und Filtern eine Filteroberfläche auf, die aus Löchern gebildet ist, die auf dem Abschnitt der Peripherie der Hülse verteilt sind,
• - sind in der Zone zum Pressen und Scheren die Schnecken des ersten Teils mit entgegengesetzten Gewinden in bezug auf die Transportrichtung des Materials versehen, und sind in stromabwärtiger Richtung mit Durchlassöffnungen zum gesteuerten Materialdurchsatz versehen,
• - weist jede Einzelschnecke in der Zone zum Pressen und Filtern des zweiten Teils einen Verdichtungsgrad kleiner 8 und bevorzugt zwischen 1,1 und 4 auf,
• - ist die Ganghöhe der Einzelschnecke in der Zone zum Pressen und Filtern des zweiten Teils konstant und der Durchmesser der Achse nimmt von jeder der Einzelschnecken in Strömungsrichtung des Materials zu,
• - nimmt in der Zone zum Pressen und Filtern des zweiten Teils die Ganghöhe der Einzelschnecken in Strömungsrichtung des Materials progressiv ab und der Durchmesser der Achse jeder der Einzelschnecken ist konstant,
• - weist die zweite Hülse in der Zone zum Pressen und Filtern eine Filteroberfläche auf, die aus Löchern gebildet ist, die auf dem Abschnitt der Peripherie der Hülse verteilt sind,
• - weist die Filteroberfläche eine Durchlässigkeit zwischen 3 und 50% und bevorzugt zwischen 5 und 20% auf,
• - ist die Zone zum Verdichten und Extrudieren des dritten Teils durch eine Düse gebildet, die zumindest einen Einsatz aufweist, der in Längsrichtung verschiebbar ist und mit dem Ende jeder Einzelschnecke einen regelbaren Spalt bildet.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich im Laufe der folgenden Beschreibung, die unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erfolgt; in diesen zeigen:
• - Fig. 1 eine schematische Schnittansicht in einer Vertikalebene, welche die Achse einer Schnecke einer Anlage zum Extrahieren in Übereinstimmung mit der Erfindung durchsetzt,
• - Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Extrahierungsanlage gemäß der Erfindung,
• - Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,
• - Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 2.
• In Fig. 1 und 2 ist schematisch eine Anlage zum kontinuierlichen Extrahieren einer Flüssigkeit gezeigt, die in einem ersten Material enthalten ist, wie beispielsweise in einem ölhaltigen oder öleinschließenden Material, und insbesondere in Zitrusfrüchten, Pflanzen oder Algen.
• Diese Extrahierungsanlage besteht aus einer Extrudiermaschine, die insgesamt durch die Bezugsziffer 1 bezeichnet ist und aus drei Teilen besteht, nämlich A, B und C.
• Die Extrudiermaschine 1 wird an ihrem stromaufwärtigen Ende mit einem ersten Material über eine Öffnung 2 versorgt, die mit einem Versorgungstrichter 3 verbunden ist, der seinerseits mit einem ersten Material über einen Lagerungstrichter 4 und einen Dosierer 5 vom Wiege- oder Volumenzumesstyp versorgt wird.
• Der erste Teil A der Extrudiermaschine 1 umfasst zwei gemeinsam in Drehung versetzte und gemeinsam durchdringende Schnecken 10a und 10b, die um parallele Achsen 11a und 11b im Inneren einer ersten Hülse 12 in Drehung versetzt sind.
• Die Schnecken 10a und 10b werden durch eine nicht gezeigte Anordnung in Drehung versetzt, die aus einem Motor, aus einem Getriebemotor und einem Rädervorgelege besteht.
• Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die Schnecken 10a und 10b mit spiralförmigen Gewinden versehen, welche miteinander kämmen, und die Innenwand der Hülse 12 umfasst zwei sich schneidende Bohrungen 12a und 12b mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Gewinde der Schnecken 10a und 10b.
• Diese Gewinde sind miteinander verzahnt und die zwei Schnecken 10a und 10b werden mit derselben Drehzahl angetrieben sowie in derselben Richtung derart, dass die zwei Schnecken 10a und 10b identisch sind, wobei die Gewinde lediglich in bezug aufeinander versetzt sind.
• Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Schnecken 10a und 10b vorteilhafterweise aus gerippten Spindeln 13a und 13b gebildet, auf welchen Schnecken- bzw. Schraubensektionen angebracht sind.
• Die Innenbohrung von jeder dieser Sektionen ist mit Rillen bzw. Nuten versehen, welche denjenigen der gerillten bzw., mit Nuten versehenen Welle entsprechen und der Außenteil ist mit spiralförmigen Gewinden versehen, deren Steigung sich in Übereinstimmung mit der entsprechenden Sektion für den Transport und die Behandlung des ersten Materials unterscheidet.
• Aus diesem Grund kann eine ziemlich große Anzahl von Sektionen angeordnet werden, die es erlaubt, die Ganghöhe, die Tiefe, die Anzahl der Gewinde und die Länge jeder Behandlungszone zu variieren.
• In dem ersten Teil A der Extrudiermaschine 1 ist damit eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zonen gebildet, die jeweils einer bestimmten Phase des erfindungsgemäßen Extrahierverfahrens entsprechen.
• Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfasst der erste Teil A der Extrudiermaschine 1:
• - eine Zone A1 zum Einführen und Transportieren des Materials,
• - eine erste Zone A2 zum Maischen und Kochen des Materials,
• - zumindest eine Zone A3 zum Pressen und Filtern zum Rückgewinnen eines Teils der Flüssigkeit, die in dem Material enthalten ist,
• - zumindest eine Zone A4 zum Verdichten und Scheren des Materials,
• - und eine Zone A5 zum Maischen und Kochen des Materials.
• In der ersten Zone A1 zum Einführen und Transportieren des Materials umfassen die Schnecken 10a und 10b Gewinde 20 mit großer Ganghöhe, um den Transport des durch die Öffnung 2 eingeleiteten Materials sicherzustellen, die sich auf die zwei Schnecken 10a und 10b weit öffnet, um das Material in den Gewinden 20 zu verteilen.
• Dieses Material wird deshalb unmittelbar zur stromabwärtigen Seite der Extrudiermaschine 1 transportiert.
• In der Zone A2 des ersten Teils A der Extrudiermaschine 1 sind die Schnecken 10a und 10b mit Gewinden 21 mit einer großen Ganghöhe versehen, um ein Maischen des Materials sicherzustellen.
• In dieser Zone A2 ist die Hülse 12 mit Heizmitteln 14 versehen, die durch einen Fluidwärmekreislauf gebildet sind oder durch ein elektrisches Heizorgan, beispielsweise ein Induktionsheizorgan.
• Diese Heizmittel 14 erlauben die Verwirklichung eines Kochens des Materials mit einer Temperatur zwischen 90 und 150ºC.
• In der Zone A3 zum Pressen und Filtern sind die Schnecken 10a und 10b mit Gewinden 22 mit gedrängter Ganghöhe versehen, um das Pressen des Materials zu verwirklichen, um die in diesem Material enthaltene Flüssigkeit rückzugewinnen.
• Zu diesem Zweck ist die Hülse 12 mit einer Filteroberfläche versehen, die mit Löchern 15 gebildet ist, die auf einem Teil der Peripherie der Hülse 12 verteilt sind, wie in Fig. 3 gezeigt.
• In der Zone A4 zum Verdichten und Scheren des Materials sind die Gewinde 10a und 10b mit gegenläufigen Gewinden 23 versehen, d. h. mit Gewinden mit entgegengesetzter Ganghöhe sowie Öffnungen 24 umfassend, die sich radial ausgehend von der Achse der Schnecke bis zu der Peripherie des Gewindes erstrecken und die gleichmäßig um die Achse verteilt sind.
• Auf diese Weise wird der Durchlass einer gesteuerten Menge des Materials in stromabwärtiger Richtung gesteuert, wodurch ein Bremsen auf Höhe der Zone A4 festgelegt wird, und aufgrund dessen eine Verdichtung in dem stromaufwärtigen Teil der Extrudiermaschine.
• Daraus resultiert eine intensive Maisch- und Scherwirkung auf das Material.
• Schließlich sind die Schnecken 10a und 10b in der Zone A5 mit Gewinden 25 gedrängter Ganghöhe und mit gegenläufigen Gewinden 26 versehen, d. h. mit Gewinden einer entgegengesetzten Ganghöhe, umfassend Öffnungen 27, die sich radial ausgehend von der Achse der Schnecke bis in die Peripherie des Gewindes erstrecken und um die Achse herum gleichmäßig verteilt sind.
• In dieser Zone A5 ist die Hülse 12 mit Heizmitteln 16 versehen, die durch einen Wärmefluidkreislauf oder durch ein elektrisches Heizorgan, beispielsweise ein Induktionsheizorgan gebildet sind.
• Die Heizmittel 16 erlauben es in der Zone A5, ein Kochen des Materials auf eine Temperatur zwischen 90 und 150ºC zu verwirklichen.
• Wie in den Figuren gezeigt, ist der zweite Teil B der Extrudiermaschine 1 aus zwei sich gemeinsam drehenden Einzelschnecken 30a und 30b gebildet, die durch parallele Achsen 31a und 31b getragen sind, die mit den Achsen 11a und 11b der Schnecken 10a und 10b des ersten Teils A der Extrudiermaschine 1 fest verbunden sind.
• Die Schnecken 30a und 30b werden im Inneren einer zweiten länglichen Hülse 40 in Drehung versetzt, die mit Bohrungen 40a und 40b für jede der Schnecken 30a und 30b versehen ist.
• Diese Bohrungen 40a und 40b sind unabhängig und stehen miteinander über einem Durchbruch 32 in Verbindung, der einen Hindurchtritt des Materials zwischen den zwei Bohrungen 40a und 40b der Hülse 40 erlaubt.
• In dem zweiten Teil B der Extrudiermaschine 1 legen die Schnecken 30a und 30b zumindest eine Zone B1 und B2 zum Pressen und Filtern zur Rückgewinnung der Flüssigkeit des Materials fest, welches aus dem ersten Teil A der Extrudiermaschine 1 austritt.
• In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist diese Zone aus einer ersten Zone B1, in welcher die Muttern 30a und 30b mit Gewinden 33 großer Ganghöhe versehen sind und einer Zone B2 gebildet, in welcher die Schnecken 30a und 30b mit Gewinden 34 gedrängter Ganghöhe versehen sind.
• In den Zonen B1 und B2 zum Pressen und Filtern stellt jede der Einzelschnecken 30a und 30b einen Verdichtungsgrad bereit, der kleiner als 8 ist, und bevorzugt zwischen 1, 1 und 4 beträgt. Gemäß einer ersten in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform verengt sich die Ganghöhe der Einzelschnecken 30a und 30b in der Strömungsrichtung des Materials und der Durchmesser der Achse 31a und 31b von jeder der Einzelschnecken ist konstant.
• Gemäß einer Variante ist in den Zonen B1 und B2 zum Pressen und Filtern die Ganghöhe der Einzelschnecken 30a und 30b konstant, während der Durchmesser der Achse 31a und 31b von jeder der Einzelschnecken in der Strömungsrichtung des Materials zunimmt.
• In dieser Zone umfasst die zweite Hülse 40 eine Filteroberfläche, die aus Löchern 41 gebildet ist, die auf einem Teil des Umfangs der Hülse 40 verteilt sind.
• Bevorzugt umfasst die Zone zum Pressen und Filtern eine erste Reihe von Löchern 41 mit einem Durchmesser von 0,5 mm über ein Länge von 55 mm, eine zweite Reihe von Löchern mit einem Durchmesser von 0,6 mm über eine Länge von 70 mm und eine dritte Reihe von Löchern 41 mit einem Durchmesser von 0,8 mm über eine Länge von 90 mm.
• Jede der Reihen von Löchern 41 ist durch das Ausmaß ihrer Durchlässigkeit gekennzeichnet.
• Diese Durchlässigkeit ist relativ zu der Oberfläche festgelegt, die durch die Löcher auf der gesamten Innenfläche einer Bohrung erzeugt ist.
• In diesem Fall besteht eine jeweilige Durchlässigkeit von 10,7, 7,6 und 9% für einen Bohrungsdurchmesser von 45,5 mm.
• Der dritte Teil C der Extrudiermaschine 1 legt schließlich eine Zone C1 zum Verdichten und Extrudieren des trockenen Rückstands dieses Materials fest.
• Diese Zone C1 ist durch eine Düse 50 festgelegt, die einen Einsatz 51 umfasst, der mit der Spitze von jeder Einzelschnecke 30a und 30b zusammenwirkt und einen Spalt 52 und einen Auslasskanal 53 für den trockenen Rückstand festlegt.
• Der Spalt 52 ist durch den Einsatz 51 regelbar, der durch geeignete, nicht gezeigte Mittel in Längsrichtung verschiebbar angebracht ist.
• In dem ersten Teil A der Extrudiermaschine 1 werden bewirkt:
• - ein erstes Maischen und ein erstes Kochen des Materials
• - zumindest ein Pressen und ein Filtern des Materials, um einen Teil der in dem Material enthaltenen Flüssigkeit wieder zu gewinnen,
• - zumindest ein Verdichten und ein Scheren des Materials,
• - und ein zweites Maischen und ein zweites Kochen dieses Materials.
• In dem zweiten Teil B der Extrudiermaschine 1 werden zumindest ein Pressen und ein Filtern bewirkt, um die Flüssigkeit wieder zu gewinnen, die noch in dem Material enthalten ist, welches aus dem zweiten Teil A austritt, und in dem dritten Teil C der Extrudiermaschine 1 wird der trockene Rückstand des Materials komprimiert.
• Der Gehalt an restlicher Flüssigkeit in dem trockenen Rückstand, der die Extrudiermaschine verläßt, ist geringer als 15%.
• Die Betriebsparameter zur Betätigung der Extrudiermaschine 1 gemäß der Erfindung variieren als Funktion der Materialart.
• Diese Parameter bestimmen den Wirkungsgrad bei der Trennung Feststoff/Flüssigkeit, d. h. den Wirkungsgrad beim Extrahieren der Flüssigkeit.
• Als Parameter können die Materialzufuhrmenge, die Konfiguration der Schnecken, die Drehzahl der Schnecken, die Konfiguration der Düse, die Filteroberflächen, die in den Hülsen gebildet sind, und die Temperatur der Heizmittel vorgesehen sein.
• Die Zufuhrmenge des Materials beeinflusst den Füllgrad der Schnecken und diese Menge wird beispielsweise durch den Dosierer 5 auf Gewichts- oder Volumenbasis gesteuert.
• Außerdem bestimmt die Konfiguration der Schnecken den Umwandlungszustand des Materials und damit die physikalischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften des Produkts im Lauf der unterschiedlichen Behandlungsphasen.
• Insbesondere in den Zonen zum Pressen und Filtern beeinflusst die Konfiguration der Einzelschnecke die Dynamik des Pressvorgangs und den Verdichtungsgrad.
• Bei Drehung der Schnecken legt die Konfiguration dieser Schnecken den Pressgrad fest, der gleich dem Ertrag der zu pressenden Materialmenge ist, die in einer Ganghöhe der Schraube in derjenigen Zeit enthalten ist, die erforderlich ist, eine vollständige Drehung dieser Ganghöhe zu bewirken.
• Die Drehzahl der Schnecken bestimmt für eine gegebene Menge die Aufenthaltszeit des Materials im Innern der betrachteten Zone, die zur Konditionierung dieses Materials am Einlass der Zone zum Pressen und Filtern beiträgt.
• Andererseits wird die Konfiguration der Düse durch drei Elemente festgelegt, durch den Spalt, den Einsatz und die Konizität der Spitzen der Einzelschnecken.
• Der Spalt erlaubt es, auf Höhe der Düse einen mehr oder weniger ausgeprägten Materialstau zu erzeugen.
• Der Spalt wirkt sich damit auf die Aufenthaltsdauer des Materials aus und der Einsatz erlaubt es, einen Materialstau stromabwärts von diesem Spalt zu erzeugen.
• Um das Strömen des Materials am Auslass der Düse zu modifizieren, ist es möglich, die Konizität der Spitzen der Einzelschnecken, den Durchmesser und/oder die Länge des Auslasskanals des Einsatzes zu variieren.
• Dieses Element erlaubt damit die Einwirkung auf die Aufenthaltszeit des Materials und außerdem auf die Presszeit für dieses Material im Inneren des Spalts und auf seine Druckverformung.
• Die Konizität der Spitzen der Einzelschnecken erlaubt es, das Strömen im Spalt zu modifizieren und den Druck in der Düse zu modifizieren.
• Die Zone zum Pressen und Filtern beeinflusst durch ihre geometrischen Eigenschaften die Mengen der ausgetragenen Flüssigkeit und den Gehalt der Flüssigkeit an trockenem Rückstand am Auslass der Extrudiermaschine.
• Die Temperatur der Heizmittel erlaubt es, die Wärmeverluste zu regulieren, oder das Material zu heizen, was ebenfalls eine Modifikation des Strömens im Inneren der Extrudiermaschine sowie im Inneren der Düse mit sich bringt.
• Unterschiedliche Versuche sind mit der erfindungsgemäßen Anlage durchgeführt worden und die Ergebnisse dieser Versuche sind nachfolgend beispielhaft und in keinster Weise beschränkend angeführt.
Beispiel 1
• Die Versuche wurden durchgeführt für Rapskörner und für reine Mandeln aus 00-Raps.
• Die Extrudiermaschine hat folgende Konfiguration mit einem Bohrungsdurchmesser von 55,5 mm im ersten Teil A, der sich gemeinsam drehenden und gemeinsam durchsetzenden Schnecken und einem Bohrungsdurchmesser von 45,5 mm im zweiten Teil B, der mit der Einzelschnecke versehen ist. Tabelle 1
• Die Betriebsparameter sind die folgenden:
• - Beschickungsdurchsatz: 70 kg/h
• - Drehzahl der Schnecken: 35 UpM
• - Spalt: 1,2 mm
• - Abmessungen des Einsatzes:
• Durchmesser des Auslasskanals: 16 mm
• Länge des Auslasskanals: 6 mm
• - Konizität der Spitzen der Einzelschnecken: 120º
• - mittlere Heiztemperatur: 150ºC
• - Ganghöhe der Gegengewinde (CF): 15 mm
• - der mechanische und thermische Leistungsverbrauch beträgt jeweils ungefähr 25 kW/t
• Die Ausbeuten der Extrahierung liegen zwischen 81% und 85%.
• Der Gehalt an Trockenmaterial im gesammelten Öl ist geringer als 10%.
• Der Gehalt an restlichem Öl im Pressrückstand beträgt ungefähr 12%.
Beispiel 2
• Die Versuche wurden mit Sonnenblumenkörnern von Lebensmittelqualität durchgeführt.
• Die Extrudiermaschine hat folgende Konfiguration, die aus der nachfolgenden Tabelle hervorgeht, mit einem Bohrungsdurchmesser von 55,5 mm in der Zone A, der sich gemeinsam drehenden und gemeinsam durchsetzenden Schnecken und einem Bohrungsdurchmesser von 45,5 mm in Teil B, mit den Einzelschnecken. Tabelle 2
• Die Betriebsparameter sind die folgenden:
• - Beschickungsdurchsatz: 70 kg/h
• - Drehzahl der Schnecken: 40 UpM
• - Spalt: 1,1 mm
• - Abmessungen des Einsatzes:
• Durchmesser des Auslasskanals: 6 mm
• Länge des Auslasskanals: 6 mm
• - Konizität der Spitzen der Einzelschnecken: 120º
• - mittlere Heiztemperatur: 120ºC
• - der mechanische und thermische Leistungsverbrauch beträgt jeweils ungefähr 5 kW/t und 20 kW/t.
• Die Ausbeuten der Extrahierung liegen zwischen 85% und 90%.
• Der Gehalt an Trockenmaterial im gesammelten Öl ist geringer als 10%.
• Der Gehalt an restlichem Öl im Pressrückstand beträgt ungefähr 15%.
Beispiel 3
• Extrahierversuche wurden mit enthülsten Ricinkörnern durchgeführt. Die Extrudiermaschine hat die in der nachfolgenden Tabelle angegebene Konfiguration, wobei die übrigen Parameter identisch zu denjenigen vom Beispiel 1 sind.
Tabelle 3
• Die Betriebsparameter sind die folgenden:
• - Beschickungsdurchsatz: 15 kg/h
• - Drehzahl der Schnecken: 30 UpM
• - Spalt: 1 mm
• - Abmessungen des Einsatzes:
• Durchmesser des Auslasskanals: 1 mm
• Länge des Auslasskanals: 6 mm
• - Konizität der Spitzen der Einzelschnecken: 60º
• - mittlere Heiztemperatur: 90ºC
• - der mechanische und thermische Leistungsverbrauch beträgt jeweils ungefähr 35 kW/t und 15 kW/t.
• Die Ausbeuten der Extrahierung liegen zwischen 85% und 90%.
• Der Gehalt an Trockenmaterial im gesammelten Öl ist geringer als 10%.
• Der Gehalt an restlichem Öl im Pressrückstand beträgt ungefähr 15%.
• Die erfindungsgemäße Extrudiermaschine kann zwischengeschaltetes Einleiten von erstem Material vorsehen, bevor frisches erstes Material eingeleitet oder Zusätze oder Zusatzstoffe, beispielsweise Wasser eingeleitet wird bzw. werden.
• Außerdem kann die erfindungsgemäße Extrudiermaschine allein verwendet werden, und zwar in Verfahren mit einmaligem Pressen oder stromaufwärts von einer Extrahiereinheit mittels Lösungsmittel oder in Verfahren zum Vorpressen.
• Das einmalige Pressen kann im Fall von unwirtschaftlichen Kulturen, wir etwa Ricin oder Flachs angewendet werden, für die eine relativ geringe Presskapazität erforderlich ist und für die das Bereitstellen einer Extrahiereinheit auf Lösungsmittelbasis nicht stets erwünscht ist aufgrund der entsprechenden Kosten.
• Unter diesen Bedingungen kann diese Extrudiermaschine als Ersatz für die herkömmliche Anlagenanordnung installiert werden, sei es als kleine dezentralisierte Einheiten oder sei es als große Presseinheiten für eine spezielle Arbeit.
• Beim Vorpressen kann die Extrudiermaschine in großen Presseinheiten als einzige Anlage stromaufwärts von einer Extrudiereinheit auf Lösungsmittelbasis eingesetzt werden.
• Die mit einer erfindungsgemäßen Extrahieranlage für ölhaltige Körner, Algen, Zitrusfrüchte und Pflanzen durchgeführten Versuche zeigen, dass die Extrudiermaschine als einziges Presswerkzeug verwendet werden kann, welche die Trennung Feststoff/Flüssigkeit ermöglicht.
• Die erfindungsgemäße Extrudiermaschine bietet zahlreiche Vorteile.
• Unter diesen sind zu nennen die Wirtschaftlichkeit bezüglich Energie und Material dank einer Integration in einer einzigen Maschine von mehreren Verfahren zur wärmemechanischen Umwandlung.
• Für dieselbe Kapazität von Einheiten und unter Ersetzung herkömmlicher Anlagen erlaubt die Extrudiermaschine Energieeinsparungen bis zu 50%.
• Ein weiterer Vorteil besteht in der Integration im Inneren ein und derselben Anlage von den Funktionen Maischen, Aufbrechen, Kochen und Pressen.
• Dies verleiht der Extrudiermaschine eine einfache Installation und Nutzung, was zur Kostenverringerung führt.
• Die Gesamtsteuerung der Extrudiermaschine kann manuell oder rechnergestützt erfolgen. Die Modifikationen der Betriebsparameter sind mit geringem Zeitaufwand möglich.
• Bei einer Änderung der Eigenschaften des ersten Materials können sehr rasch hohe Extrahierleistungen erzielt werden.
• Obwohl die Extrudiermaschine sehr kompakt ist, handelt es sich bei ihr um eine bausteinartig erweiterbare und mit vielen Zwecken einsetzbare Anlage. Sie erlaubt es, dass durch problemlose Demontage ihrer Bestandteile die Konfiguration der Schnecken und der weiteren Elemente beliebig modifiziert werden können. Dies erlaubt die unterschiedliche Behandlung von Materialarten bei geringem Zeitaufwand für die Modifikation der Anlage und ohne dass wesentliche Investitionen vorgenommen werden müssen, oder lange Standzeiten in Kauf genommen werden müssen.
• Was die am Auslass der Extrudiermaschine gewonnenen Produkte betrifft, d. h. die Flüssigkeit wie etwa Öl oder eine wässrige Suspensionslösung oder den Feststoff wie etwa den Pressrückstand, so zeigen die Analysen, dass diese gute Qualität aufweisen.
• Bei dem Pressrückstand handelt es sich um ein Produkt in Form von Pellets mit guter Gebrauchseignung zum Filtern bei einer eventuellen abschließenden Extrahierphase mittels Lösungsmittel.
• Abgesehen von weiteren Anlagen vermag die Extrudiermaschine außerdem in bestimmten Produktionsstrecken die Verwendung von Expandern zu ersetzen.
• Der Pressrückstand kann direkt am Produktionsort verwertet werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Extrahieren einer in einem ersten Material, beispielsweise einem ölhaltigen oder öleinschließenden Material enthaltenen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass:

- in einen ersten Teil A einer Extrudiermaschine (1) mit zwei gemeinsam in Drehung versetzbaren und gemeinsam durchdrungenen Schnecken (10a, 10b), die um parallele Achsen (11a, 11b) im Inneren einer mit sich schneidenden Bohrungen (12a, 12b) versehenen ersten länglichen Hülse (12) drehangetrieben sind, das erste Material eingeführt und folgendes durchgeführt wird:

- ein erstes Maischen und ein erstes Kochen des Materials,

- zumindest ein Pressen und ein Filtern des Materials, um einen Teil der in dem Material enthaltenen Flüssigkeit wiederzugewinnen,

- zumindest ein Verdichten und ein Scheren des Materials

- ein zweites Maischen und ein zweites Kochen des Materials,

- in einem zweiten Teil B der Extrudiermaschine 1 mit zwei Einzelschnecken (30a, 30b), die gemeinsam drehbar durch parallele Achsen (31a, 31b) getragen sind, die mit den Achsen (11a, 11b) der Schnecken (10a, 10b) des ersten Teils A fest verbunden und im Inneren einer zweiten länglichen Hülse (40) drehangetrieben sind, die mit Bohrungen (40a, 40b) versehen ist, die unabhängig sind, und miteinander durch eine Öffnung (32) in Verbindung stehen, zumindest ein Pressen und ein Filtern bewirkt werden, um die Flüssigkeit des Materials rückzugewinnen, die den ersten Teil A der Extrudiermaschine (1) verläßt, und

- in einem dritten Teil C der Extrudiermaschine (1) der trockene Rückstand des Materials verdichtet und extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kochen bei einer Temperatur zwischen 90 und 150ºC ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an restlicher Flüssigkeit in dem trockenen Rückstand, der die Extrudiermaschine (1) verläßt, geringer als 15% ist.

4. Anlage zum kontinuierlichen Extrahieren einer Flüssigkeit, die in einem ersten Material enthalten ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Extrudiermaschine (1) umfasst, die aufweist:

- einen ersten Teil A, der aus zwei Schnecken (10a, 10b) gebildet ist, die gemeinsam in Drehung versetzt und gemeinsam durchdrungen sowie um zwei parallele Achsen (11a, 11b) im Innern einer mit sich schneidenden Bohrung (12a, 12b) versehenen ersten länglichen Hülse (12) in Drehung versetzt sind und festlegen:

- eine Zone A1 zum Einführen und Transportieren des Materials,

- eine erste Zone A2 zum Maischen und Kochen des Materials,

- zumindest eine Zone A3 zum Pressen und Filtern zur Rückgewinnung eines Teils der Flüssigkeit, die in dem Material enthalten ist,

- zumindest eine Zone A4 zum Verdichten und Scheren des Materials,

- eine Zone A5 zum Maischen und Kochen des Materials,

- einen zweiten Teil B, der aus zwei Einzelschnecken (30a, 30b) gebildet ist, die gemeinsam drehbar und durch Achsen (31a, 31b) getragen sind, die parallel verlaufen und mit den Achsen (11a, 11b) der Schnecken (10a, 10b) des ersten Teils A fest verbunden und im Innern einer zweiten länglichen Hülse 40 drehangetrieben sind, die mit Bohrungen (40a, 40b) versehen ist, die unabhängig sind und untereinander über eine Öffnung (32) in Verbindung stehen und zumindest eine Zone B1 und B2 zum Pressen und Filtern zum Rückgewinnen der Flüssigkeit aus dem Material festlegen, welches den ersten Teil A der Extrudiermaschine (1) verläßt,

- und einen dritten Teil C, der eine Zone C1 zum Verdichten und Extrudieren von trockenem Rückstand des Materials festlegt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken (10a, 10b) des ersten Teils A in den Zonen zum Transportieren, zum Maischen und zum Kochen und zum Pressen und zum Filtern variable Ganghöhe aufweisen.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse 12 in der Zone zum Pressen und Filtern eine Filteroberfläche aufweist, die aus Löchern (15) gebildet ist, die auf dem Abschnitt der Peripherie der Hülse (12) verteilt sind.

7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einzelschnecke (30a, 30b) in der Zone zum Pressen und Filtern des zweiten Teils B einen Verdichtungsgrad kleiner 8 und bevorzugt zwischen 1,1 und 4 aufweist.

8. Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zone zum Pressen und einer Filterung des zweiten Teils B die Ganghöhe der Einzelschnecken (30a, 30b) konstant ist und der Durchmesser der Achse (31a, 31b) von jeder der Einzelschnecken (30a, 30b) in Strömungsrichtung des Materials zunimmt.

9. Anlage nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zone zum Pressen und Filtern des zweiten Teils B die Ganghöhe der Einzelschnecke (30a, 30b) in Strömungsrichtung des Materials progressiv abnimmt und der Durchmesser der Achse (31a, 31b) jeder der Einzelschnecken (30a, 30b) konstant ist.

10. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hülse 40 in der Zone zum Pressen und Filtern eine Filteroberfläche aufweist, die aus Löchern (41) gebildet ist, die auf dem Abschnitt der Peripherie der Hülse verteilt ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filteroberfläche eine Durchlässigkeit zwischen 3 und 50% und bevorzugt zwischen 5 und 20% aufweist.

12. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone zum Verdichten und Extrudieren des dritten Teils C durch eine Düse (50) gebildet ist, die zumindest einen Einsatz (51) aufweist, der in Längsrichtung verschiebbar ist und mit dem Ende jeder Einzelschnecke (30a, 30b) einen regelbaren Spalt (52) bildet.