EP0822893A1 - Schneckenpresse - Google Patents

Schneckenpresse

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EP0822893A1
EP0822893A1 EP96910849A EP96910849A EP0822893A1 EP 0822893 A1 EP0822893 A1 EP 0822893A1 EP 96910849 A EP96910849 A EP 96910849A EP 96910849 A EP96910849 A EP 96910849A EP 0822893 A1 EP0822893 A1 EP 0822893A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
raw material
oil
press
extractant
liquid
Prior art date
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EP96910849A
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English (en)
French (fr)
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EP0822893B2 (de
EP0822893B1 (de
Inventor
Nikolaus Foidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sucher & Holzer Bauplanungs- und Handelsgesellschaft Mbh
Original Assignee
Sucher & Holzer Bauplanungs- und Handelsgesellschaft Mbh
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Publication date
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Application filed by Sucher & Holzer Bauplanungs- und Handelsgesellschaft Mbh filed Critical Sucher & Holzer Bauplanungs- und Handelsgesellschaft Mbh
Publication of EP0822893A1 publication Critical patent/EP0822893A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0822893B1 publication Critical patent/EP0822893B1/de
Publication of EP0822893B2 publication Critical patent/EP0822893B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/003—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fatty acids with alcohols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00—Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/02—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material
    • B30B9/12—Presses specially adapted for particular purposes for squeezing-out liquid from liquid-containing material, e.g. juice from fruits, oil from oil-containing material using pressing worms or screws co-operating with a permeable casing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/10—Ester interchange

Definitions

  • the invention relates to a device, namely a screw press, for extracting oils by pressing and extracting an oil-containing raw material in the presence of a liquid extractant, which device is a feed for the raw material, an essentially cylindrical pressing body with outlets connected to the feed for oil, and a press screw movably provided in the cylindrical press body, which conveys the raw material from the feed into the press body and from there under compression to an outlet opening.
  • oil and oil-containing are also intended to include “fat” or “fat-containing” or “extractable substances”.
  • DE-A-30 16 877 discloses a process for the continuous separation of fat from organic raw materials, the raw materials first being comminuted, possibly dried, then mashed with a fat solvent and then fed to a screw press.
  • GB-A-1 340 484 also relates to pressing in the presence of an extracting agent.
  • DE-C 665 873 describes a method according to which extractant is supplied during the pressing.
  • palm oil can be obtained by pressing the oil-containing fruit, with solvent being added to the material to be pressed under normal pressure at the entrance to the press. All known screw presses with which the oil is obtained have the disadvantage that the oil yields leave something to be desired.
  • the object of the invention is therefore to create a screw press with which the oil-containing raw material can be deoiled in a single operation to 96-98%, based on the total oil content.
  • the device according to the invention for obtaining oils by pressing and extracting an oil-containing raw material in the presence of a liquid extractant which device has a feed for the raw material, an essentially cylindrical pressing body with outlets for oil, and one in the cylindrical pressing body Movable press screw, which conveys the raw material from the feed into the press body and from there under compression to an outlet opening, is characterized in that the press body is sealed pressure-tightly with respect to the environment and that the press screw and / or the press body have openings , through which a liquid extractant can be introduced under pressure into the raw material located in the compact.
  • An expedient embodiment of the device according to the invention is that the jacket has in its lower part a trough for collecting the oil / extractant mixture emerging from the compact.
  • the trough is expediently provided with an outlet for the oil / extractant mixture, which outlet is connected gas-tight to a pressure vessel.
  • the invention also relates to a method for obtaining oils and / or extractable substances by pressing and Extracting an oil-containing and / or extractable substance-containing raw material in the presence of a liquid and / or supercritical extracting agent, whereby an oil or extracted substance / extracting agent mixture is obtained, from which the extracting agent is removed, which method is characterized in that the raw material is crushed and under Use of the device according to the invention described above is pressed, at the same time the extractant is introduced under pressure into the raw material.
  • carbon dioxide in the liquefied state and / or supercritical state and / or hydrocarbons in the liquid and / or supercritical state can be used particularly well as the liquid extractant.
  • the device according to the invention is also well suited to carry out transesterification processes.
  • triglycerides that are contained in the oil-containing raw material can be transesterified with an alcohol and fatty acid alkyl esters can be produced in this way.
  • the invention therefore also relates to the use of the device according to the invention for the production of fatty acid esters by transesterification of a triglyceride contained in the oil-containing raw material with an alcohol in the presence of a catalyst, which use is characterized in that the triglyceride-containing raw material is comminuted, the comminuted raw material is introduced into the compact,
  • the transesterification is the conversion of triglycerides, i.e. vegetable and animal fats and oils, with alcohols, such as methanol, ethanol, butanol and isopropanol, in particular methanol and ethanol, to be understood, the monoesters of the fatty acids and glycerol being formed.
  • triglycerides i.e. vegetable and animal fats and oils
  • alcohols such as methanol, ethanol, butanol and isopropanol, in particular methanol and ethanol, to be understood, the monoesters of the fatty acids and glycerol being formed.
  • Fatty acid methyl esters are becoming increasingly important as a diesel substitute fuel.
  • a transesterification process is known from AT-B 394 374. According to this process, an excess of the alcohol used of 1.10 to 1.80 mol per mol of fatty acid esterified with glycerol is used. From AT-B 388 743 a method for producing a fatty acid mixture from waste fats or oils and the use of this mixture as a fuel is known.
  • AT-B 397 966 also describes the production of fatty acid esters of lower monohydric alcohols by transesterification of, for example, rapeseed oil. According to this process, the transesterification is carried out in the presence of a solid basic catalyst with a catalyst excess of at most 1.6 mol per mol of fatty acid bound as glyceride.
  • a two-stage or multi-stage transesterification process is known from AT-B 397 510.
  • Basic catalysts for example alkali metal hydroxides, metal hydrides, alcoholates, carbonates or acetates, and acidic catalysts, for example mineral acids, are usually used as catalysts for the transesterification.
  • the most commonly used catalysts are sodium and potassium hydroxide as well as sodium methylate, which are dissolved in alcohol, for example added to a vegetable oil.
  • AT-B 386 222 Such a method is known from AT-B 386 222.
  • transesterification begins with a two-phase system consisting of triglyceride and alcohol, which contains the catalyst, but with increasing progress of the reaction and formation of esters, a homogeneous phase is formed, which in turn becomes two-phase through the formation and excretion of glycerol (crude ester phase and glycerol phase).
  • the inventive use of the transesterification device according to the invention is based, among other things, on the knowledge that the transesterification can advantageously be carried out in the oil-containing raw material itself, that it is therefore not necessary to first obtain the oil to be transesterified from the raw material and only then to transesterify it. Transesterification and separation of the fatty acid alkyl ester can thus be carried out in a single step.
  • a preferred use of the press according to the invention is characterized in that at the beginning of the pressing, an agent is introduced into the oil-containing substance which binds the residual moisture of the oil- or fat-containing substance and thus prevents increased soap formation after adding the catalyst.
  • the pressing is expediently carried out with cooling.
  • FIG. 1 shows the section through a screw press of the prior art
  • FIGS. 2 and 3 show advantageous configurations of the screw press according to the invention
  • FIG. 4 shows the pressure curve in the screw press according to the invention along the pressing body.
  • FIG 1 shows schematically the section through a known screw press (manufacturer: Krupp).
  • the reference number 1 denotes a cylindrical pressing body which is connected to a feed 2 for the raw material 3 to be pressed and extracted.
  • the raw material 3 is gripped by the screw flights 11 and pressed into the cylindrical pressing body 1, conveyed through it, whereby oil is pressed out of the raw material, which flows down through openings, which are usually formed by strainer rods (not shown), and the pressing body 1 leaves.
  • the oil leaving the compact is indicated by means of drops 4.
  • the oil is collected in a pan (not shown).
  • the pressed raw material is pressed out after transport through the pressed body 1 through the outlet opening 6, which is located in a component 1 a, which adjoins the cylindrical pressed body 1.
  • the press screw 5 has three frustoconical extensions 12, on which the Pressed material is exposed to increased pressure. After overcoming such an expansion, the pressure naturally drops again somewhat. Such a pressure change favors the pressing, and solvent injected at this point diffuses through the brief relaxation to the cell wall level.
  • FIG. 2 shows a section through an embodiment of a screw press according to the invention, which can be obtained in a simple manner by converting the known screw press shown in FIG. 1.
  • the screw press shown according to the invention additionally has a jacket 7, 7a, which passes the pressing body 1 in the region of those openings (not shown) from which oil 4 enters the tub 7a, which in the present case is identical to the lower part of the jacket 7 , seals pressure-tight against the environment.
  • the press screw 5 is hollow and has openings 8 through which a liquid extractant can be introduced under pressure into the raw material located in the press body 5.
  • the extractant is fed via the feed line 13 under pressure to the hollow press screw 5. It has been shown that the compression of the raw material carried out in this way with simultaneous addition of extractant under pressure leads to a very high oil yield of at least 96%, based on the total oil content. Due to the high pressures in the pressed material, the injected solvent becomes supercritical and the solubility of the oil or the extractable substances in the solvent increases.
  • the reference number 4a indicates the mixture of oil and extractant emerging from the pressing body 1 in the area of the strainer rods (not shown), which is collected in and through the tub 7a, which in the embodiment shown is formed by the lower part of the jacket 7 the outlet 10 enters a container (not shown) in a gas-tight manner.
  • the oil or the extractable substance can be carried out in a known manner Removal of the extractant from the oil or extractable substance / extractant mixture can be obtained.
  • liquid carbon dioxide can be used very well as an extractant in the device according to the invention. It is clear to the person skilled in the art that in this case it is necessary to work under pressure / temperature conditions under which carbon dioxide is in liquid or supercritical form. This applies both in the feed line 13 or in the hollow press screw 5, and also during the pressing of the raw material, that is to say inside the compact 1, in the trough 7a, in the outlet 10 and in the subsequent collecting container, which in this case is designed as a pressure vessel got to. By specifying such pressure and temperature conditions, a liquid mixture of oil or extractable substances and carbon dioxide is present in the tub 7a and in the subsequent pressure vessel. The carbon dioxide can be removed from the mixture by evaporation by simply reducing the pressure.
  • FIG. 3 shows another preferred embodiment of the device according to the invention, in which the extractant, ie liquid hydrocarbon or liquid carbon dioxide is introduced into the raw material being processed, not via the press screw 5, but via the press body 1. These openings are designated by the reference number 9.
  • the extractant is fed to the openings 9 by means of the feed lines 14.
  • the openings 9 are each provided immediately after an expansion 12 of the press screw 5. This improves the oil production in particular.
  • a rinsing nozzle (not shown) can be provided, through which acids and / or oil-displacing and / or oil-soluble substances can additionally be injected.
  • Figure 4 shows the pressure curve within the compact 1, the X-axis indicating the length of the cylindrical compact and the ordinate indicating the pressure. It can be seen from FIG. 4 that the pressure increases as soon as the screw 5 grasps the material to be pressed and conveys it into the compact 1. For a good build-up of pressure, it is important that the comminuted raw material is freed from the oil layer on the surface by washing with extractant. Exemplary pressures are given in FIG.
  • the pressure in the compact 1 initially rises continuously until the first enlargement 12 is overcome, as a result of which the pressure drops sharply and then rises again continuously until the next enlargement 12. This pressure change improves the oil production and the pressed material particles to be pressed are reoriented.
  • the raw materials are freed of non-oil-containing fiber and stripped. Then they are dried to a water content of about 2-5%.
  • the oil-containing raw materials are crushed to a grain size of 0.5-2 mm. Then they are washed with an oil-dissolving liquid, e.g. Hexane, and / or an acid washed.
  • an oil-dissolving liquid e.g. Hexane
  • the moist raw material prepared in this way can be fed to the press.
  • the pressing capacity can be increased by up to 40% compared to the known methods.
  • the protein content of the press cake is increased by the omitted shell part.
  • the extractant content is between 4-8%. This is much less than with the methods known today.
  • the device according to the invention allows, at the outlet 6, the hot material to be discharged to be guided into a pipe (not shown) which is provided with suction openings in order to recover the solvent which escapes after the pressure release via suction and condensation.
  • a pipe not shown
  • suction openings in order to recover the solvent which escapes after the pressure release via suction and condensation.
  • the device according to the invention can also be used to catalytically esterify triglycerides in the raw material during the pressing.
  • a mixture of alcohol and catalyst is introduced into the raw material through openings 8 and 9, respectively.
  • the liquid 4 or 4a leaving the compact 1 is in this case a mixture of ester, glycerol, Alcohol and catalyst from which the ester can be obtained in a known manner.
  • the comminuted raw material should not contain more than 0.5% water.
  • the raw material to be processed is expediently brought into contact with the alcohol / catalyst mixture for about 20-30 minutes before being pressed.
  • press screw according to the invention allows degrees of transesterification of over 99% to be achieved.

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Description

Schneckenpresse
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, und zwar eine Schneckenpresse, zum Gewinnen von ölen durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen Extraktionsmittels, welche Vorrichtung eine Zuführung für den Rohstoff, einen mit der Zuführung in Verbindung stehenden, im wesentlichen zylindrischen Preßkörper mit Auslässen für öl, und eine im zylindrischen Preßkörper beweglich vorgesehene Preßschnecke, welche den Rohstoff aus der Zuführung in den Preßkörper und von dort unter Verpressen zu einer Austrittsöffnung befördert, aufweist.
Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung und Patentansprüche sollen die Begriffe "öl" und "ölhaltig" auch "Fett" bzw. "fetthaltig" respektive "extraktionsfähige Stoffe" umfassen.
Aus der DE-A - 30 16 877 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Fettabtrennung aus organischen Rohstoffen bekannt, wobei die Rohstoffe zunächst zerkleinert, ggf. getrocknet, anschließend mit einem Fettlösungsmittel angemaischt und danach einer Schneckenpresse zugeführt werden.
Auch die GB-A - 1 340 484 betrifft ein Verpressen in Gegenwart eines Extraktionsmittels.
Die DE-C 665 873 beschreibt ein Verfahren, gemäß welchem während des Verpressens Extraktionsmittel zugeführt wird.
Gemäß dem aus der GB-A - l 340 484 vorbekannten Verfahren kann Palmöl gewonnen werden, indem die ölhaltige Frucht verpreßt wird, wobei am Eingang der Presse Lösungsmittel dem zu verpressenden Gut unter Normaldruck zugeführt wird. Sämtliche bekannten Schneckenpressen, mit welchen das öl gewonnen wird, weisen den Nachteil auf, daß die olausbeuten zu wünschen übrig lassen.
Die Erfindung stellt sich daher zur Aufgabe, eine Schneckenpresse zu schaffen, mit welcher der ölhaltige Rohstoff in einem einzigen Arbeitsgang zu 96-98%, bezogen auf den Gesamtölgehalt, entölt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gewinnen von len durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen Extraktionsmittels, welche Vorrichtung eine Zuführung für den Rohstoff, einen mit der Zuführung in Verbindung stehenden, im wesentlichen zylindrischen Preßkörper mit Auslässen für öl, und eine im zylindrischen Preßkörper beweglich vorgesehene Preßschnecke, welche den Rohstoff aus der Zuführung in den Preßkörper und von dort unter Verpressen zu einer Austrittsöffnung befördert, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper mit einem Mantel druckfest gegen die Umgebung abgedichtet ist und daß die Preßschnecke und/oder der Preßkörper Öffnungen aufweisen, durch welche ein flüssiges Extraktionsmittel unter Druck in den im Preßkörper befindlichen Rohstoff eingebracht werden kann.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Mantel in seinem unteren Teil eine Wanne zur Sammlung des aus dem Preßkörper austretenden öl/Extraktionsmittelgemisch aufweist.
Die Wanne ist zweckmäßigerweise mit einem Auslaß für das öl/Extraktionsmittelgemisch versehen, welcher Auslaß gasdicht mit einem Druckbehälter verbunden ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Gewinnen von Ölen und/oder extrahierbaren Substanzen durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen und/oder extrahierbare Substanzen haltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen und/oder überkritischen Extraktionsmittels, wobei ein öl oder extrahierte Substanz/Extraktionsmittelgemisch erhalten wird, aus welchem das Extraktionsmittel entfernt wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rohstoff zerkleinert und unter Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Vorrichtung verpreßt wird, wobei gleichzeitig das Extraktionsmittel unter Druck in den Rohstoff eingebracht wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können als das flüssige Extraktionsmittel Kohlendioxid in verflüssigtem Zustand und/oder überkritischem Zustand und/oder Kohlenwasserstoffe in flüssigem und/oder überkritischem Zustand besonders gut verwendet werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den zerkleinerten Rohstoff vor dem Verpressen mit einer öllösenden Flüssigkeit zu behandeln. Auf diese Weise wird die die zerkleinerten Rohstoffteilchen umgebende ölschicht entfernt, wodurch die Reibung zwischen den Teilchen während des Verpressens erhöht wird und ein sehr guter Druckaufbau im Preßkörper bzw. eine sehr gute Abdichtung des Preßkörpers gegen sein stromaufwärtiges Ende erzielt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich ferner gut, um Umesterungsverfahren durchzuführen. So können beispielsweise Triglyceride, die im ölhaltigen Rohstoff enthalten sind, mit einem Alkohol umgeestert und auf diese Weise Fettsäurealkyl- ester hergestellt werden. Die Erfindung betrifft deshalb auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Fettsäureestern durch Umesterung eines im ölhaltigen Rohstoff enthaltenen Triglycerids mit einem Alkohol in Gegenwart eines Katalysators, welche Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, daß der triglyceridhaltige Rohstoff zerkleinert wird, der zerkleinerte Rohstoff in den Preßkörper eingebracht wird,
Alkohol und Katalysator durch die Öffnungen in der
Preßschnecke und/oder im Preßkörper in den Rohstoff unter
Bedingungen eingebracht werden, daß das im Rohstoff enthaltene Triglycerid mit dem Alkohol umgeestert wird, wobei der Fettsäureester gebildet wird, welcher den
Preßkörper durch die Auslässe verläßt, wonach der Fettsäureester in an sich bekannter Weise gereinigt wird.
Unter Umesterung ist die Umsetzung von Triglyceriden, d.h. pflanzlichen und tierischen Fetten und ölen, mit Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, Butanol und Isopropanol, insbesondere Methanol und Ethanol, zu verstehen, wobei die Monoester der Fettsäuren sowie Glycerin entstehen. Fettsäuremethylester gewinnen als Dieselersatzkraftstoff immer mehr an Bedeutung.
Aus der AT-B 394 374 ist ein Umesterungsverfahren bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird ein Überschuß des eingesetzten Alkohols von 1,10 bis 1,80 Mol je Mol mit Glycerin veresterter Fettsäure eingesetzt. Aus der AT-B 388 743 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Fettsäuregemisches aus Abfallfetten bzw. ölen und die Verwendung dieses Gemisches als Kraft- bzw. Brennstoff bekannt.
Auch die AT-B 397 966 beschreibt die Herstellung von Fettsäureestern niederer einwertiger Alkohole durch Umesterung von beispielsweise Rapsöl. Gemäß diesem Verfahren wird die Umesterung in Gegenwart eines festen basischen Katalysators bei einem Katalysatorüberschuß von höchstens 1,6 Mol je Mol als Glycerid gebundener Fettsäure durchgeführt.
Aus der AT-B 397 510 ist ein zwei- bzw. mehrstufiges Umesterungsverfahren bekannt. Als Katalysatoren für die Umesterung werden üblicherweise basische Katalysatoren, z.B. Alkalihydroxide, Metallhydride, -alkoholate, -carbonate oder -acetate, und saure Katalysatoren, z.B. Mineralsäuren, verwendet. Die am häufigsten verwendeten Katalysatoren sind Natrium- und Kaliumhydroxid sowie Natriummethylat, welche in Alkohol gelöst z.B einem Pflanzenöl zugemischt werden. Ein derartiges Verfahren ist aus der AT-B 386 222 bekannt.
Die vorbekannte Umesterung beginnt mit einem Zweiphasensystem aus Triglycerid und Alkohol, welcher den Katalysator enthält, wobei aber mit zunehmendem Reaktionsfortschritt und Bildung von Ester eine homogene Phase entsteht, welche durch Bildung und Ausscheidung von Glycerin wiederum zweiphasig wird (Roheεterphase und Glycerinphase) .
Die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umesterung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß die Umesterung vorteilhaft im ölhaltigen Rohstoff selbst vorgenommen werden kann, daß es also nicht notwendig ist, das umzuesternde öl zuerst aus dem Rohstoff zu gewinnen und erst dann umzuestern. Umesterung und Abtrennung des Fettsäurealkylesters können somit in einem einzigen Schritt vorgenommen werden.
Es ist dem Fachmann klar, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Preßvorrichtung zunächst ein zweiphasiges Gemisch erhalten wird, welches im wesentlichen aus Ester und Glycerin besteht, und daß die Gewinnung des reinen Esters aus diesem zweiphasigen Gemisch mit bekannten Techniken möglich ist.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Presse ist dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Verpressens ein Mittel in den ölhaltigen Stoff eingebracht wird, welches die Restfeuchte des öl- oder fetthaltigen Stoffes bindet und somit eine erhöhte Seifenbildung nach Zugabe des Katalysators unterbindet.
Das Verpressen wird zweckmäßigerweise unter Kühlung vorgenommen.
An Hand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung noch näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt den Schnitt durch eine Schneckenpresse des Standes der Technik, und die Figuren 2 und 3 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schneckenpresse. In der Figur 4 ist der Druckverlauf in der erfindungsgemäßen Schneckenpresse entlang des Preßkörpers gezeigt.
Die Figur 1 zeigt schematisch den Schnitt durch eine vorbekannte Schneckenpresse (Hersteller: Fa. Krupp). Die Bezugsziffer 1 bezeichnet einen zylindrischen Preßkörper, der mit einer Zuführung 2 für den zu verpressenden und extrahierenden Rohstoff 3 in Verbindung steht. Der Rohstoff 3 wird von den Schneckengängen 11 erfaßt und in den zylindrischen Preßkörper 1 gepreßt, durch diesen gefördert, wobei öl aus dem Rohstoff ausgepreßt wird, welches durch Öffnungen, die üblicherweise durch Seiherstäbe (nicht gezeigt) gebildet werden, nach unten fließt und den Preßkörper 1 verläßt. Das den Preßkörper verlassende öl ist mittels Tropfen 4 angedeutet. Das öl wird von einer Wanne (nicht gezeigt) aufgefangen.
Der vergepreßte Rohstoff wird nach Transport durch den Preßkörper 1 durch die Austrittsöffnung 6, die sich in einem Bauteil la befindet, der an den zylindrischen Preßkörper 1 anschließt, hinausgepreßt.
Die Preßschnecke 5 weist in der gezeigten Ausgestaltung drei kegelstumpfförmige Erweiterungen 12 auf, an welchen das Preßgut einem erhöhten Druck ausgesetzt ist. Nach überwinden einer derartigen Erweiterung sinkt der Druck naturgemäß wieder etwas ab. Ein derartiger Druckwechsel begünstigt die Verpressung, und an dieser Stelle eingespritztes Lösungsmittel diffundiert durch das kurzzeitige Entspannen bis auf Zellwandebene.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schneckenpresse, die auf einfache Weise durch Umbau der bekannten, in Figur 1 gezeigten Schneckenpresse erhalten werden kann. Die gezeigte erfindungsgemäße Schneckenpresse besitzt noch zusätzlich einen Mantel 7, 7a, der den Preßkörper 1 im Bereich jener Öffnungen (nicht gezeigt), aus denen öl 4 in die Wanne 7a, die im vorliegenden Fall mit dem unteren Teil des Mantels 7 identisch ist, gelangt, druckfest gegen die Umgebung abdichtet.
Die Preßschnecke 5 ist hohl und weist Öffnungen 8 auf, durch welche ein flüssiges Extraktionsmittel unter Druck in den im Preßkörper 5 befindlichen Rohstoff eingebracht werden kann. Das Extraktionsmittel wird über die Zuleitung 13 unter Druck der hohlen Preßschnecke 5 zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß die auf diese Weise vorgenommene Verpressung des Rohstoffs bei gleichzeitiger Zuführung von Extraktionsmittel unter Druck zu einer sehr hohen ölausbeute von mindestens 96%, bezogen auf den Gesamtölgehalt, führt. Durch die hohen Drücke im Preßgut kommt das eingespritzte Lösungsmittel auf überkritischen Zustand und erhöht sich die Löslichkeit des Öles oder der extrahierbaren Substanzen im Lösungsmittel.
Mit der Bezugsziffer 4a ist das aus dem Preßkörper 1 im Bereich der Seiherstäbe (nicht gezeigt) austretende Gemisch aus öl und Extraktionsmittel angedeutet, welches in der Wanne 7a, die in der gezeigten Ausführungsform vom unteren Teil des Mantels 7 gebildet wird, aufgefangen wird und durch den Auslaß 10 gasdicht in einen Behälter (nicht gezeigt) gelangt. Das öl oder die extrahierbare Substanz kann auf bekannte Weise durch Entfernung des Extraktionsmittels aus dem Gemisch öl oder extrahierbare Substanz/Extraktionsmittel gewonnen werden.
Bei Verwendung eines unter Normalbedingungen flüssig vorliegenden Kohlenwasserstoffs als Extraktionsmittel kann dieses durch Destillation abgetrennt werden.
Bei Verwendung eines unter Normalbedingungen gasförmig vorliegenden Kohlenwasserstoffes oder CC als Extraktionsmittel wird dieses unter Druck und damit in flüssigem oder überkritischem Zustand aus der Presse in einen Druckbehälter übergeführt und kann dort unter Absenken des Druckes aus der Flüssigkeit durch Abdampfen oder Absaugen und anschließendem Druckerhöhen und Temperaturabsenken wieder in flüssigem oder überkritischem Zustand der Presse zugeführt werden (Rückgewinnung und Rezirkulation) .
Es hat sich ferner gezeigt, daß flüssiges Kohlendioxid in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr gut als Extraktionsmittel verwendet werden kann. Es ist für den Fachmann klar, daß in diesem Fall unter Druck/Temperaturbedingungen gearbeitet werden muß, unter denen Kohlendioxid in flüssiger Form bzw. überkritischer Form vorliegt. Dies gilt sowohl in der Zuleitung 13 bzw. in der hohlen Preßschnecke 5, als auch während der Verpressung des Rohstoffs, also innerhalb des Preßkörpers l, in der Wanne 7a, im Auslaß 10 und im anschließenden Auffangbehälter, der in diesem Fall als Druckgefäß ausgeführt sein muß. Durch das Vorgeben derartiger Druck- und Temperaturbedingungen liegt in der Wanne 7a und im anschließenden Druckgefäß ein flüssiges Gemisch aus öl oder extrahierbaren Stoffen und Kohlendioxid vor. Das Kohlendioxid kann mittels Abdampfen durch eine einfache Druckabsenkung aus dem Gemisch entfernt werden.
Die Figur 3 zeigt eine andere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher das Extraktionsmittel, also flüssiger Kohlenwasserstoff oder flüssiges Kohlendioxid, nicht über die Preßschnecke 5, sondern über den Preßkörper 1 in den gerade verarbeiteten Rohstoff eingebracht wird. Diese Öffnungen sind mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet. Das Extraktionsmittel wird mittels der Zuleitungen 14 den Öffnungen 9 zugeleitet.
Vorteilhafterweise sind die Öffnungen 9 jeweils unmittelbar nach einer Erweiterung 12 der Preßschnecke 5 vorgesehen. Dies verbessert die ölgewinnung in besonderem Maße.
Kurz vor Austritt des Preßgutes aus der Presse kann eine Spüldüse (nicht gezeigt) vorgesehen sein, durch welche Säuren und/oder ölverdrängende und/oder öllösliche Substanzen zusätzlich eingespritzt werden können.
Figur 4 zeigt den Druckverlauf innerhalb des Preßkörpers 1, wobei die X-Achse die Länge des zylindrischen Preßkörpers und die Ordinate den Druck angibt. Es ist der Figur 4 zu entnehmen, daß der Druck ansteigt, sobald die Schnecke 5 das Preßgut erfaßt und in den Preßkörper 1 befördert. Für einen guten Druckaufbau ist es wichtig, daß der zerkleinerte Rohstoff durch Waschen mit Extraktionsmittel oberflächlich von der ölschicht befreit wird. In der Figur 4 sind beispielhafte Drücke angegeben.
Der Druck steigt im Preßkörper l zunächst kontinuierlich an, bis die erste Erweiterung 12 überwunden ist, wodurch der Druck scharf abfällt und danach bis zur nächsten Erweiterung 12 wieder kontinuierlich ansteigt. Durch diesen Druckwechsel wird die ölgewinnung verbessert respektive werden die auszupressenden Preßgutteilchen neu orientiert.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gewinnung von öl konkreter beschrieben. Die Rohstoffe werden vor Verarbeitung von nicht ölhaltigen Ballaststoffen befreit und entschält. Anschließend werden sie auf einen Wassergehalt von etwa 2-5% getrocknet.
Nach dem Trocknen werden die ölhaltigen Rohstoffe auf eine Korngröße von 0,5-2 mm zerkleinert. Anschließend werden sie mit einer öllösenden Flüssigkeit, z.B. Hexan, und/oder einer Säure gewaschen. Der so vorbereitete, feuchte Rohstoff kann der Presse zugeführt werden.
Durch die vollständige Abtrennung der Schalen vom Rohstoff kann die Preßkapazität im Vergleich zu den bekannten Verfahren um bis zu 40% erhöht werden. Durch diese Abtrennung wird ferner der Proteingehalt des Preßkuchens um den wegfallenden Schalenteil erhöht.
Bei Austritt des Preßkuchens aus der Presse beträgt der Extraktionsmittelgehalt zwischen 4-8%. Dies ist wesentlich weniger als bei den heute bekannten Verfahren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es beim Austritt 6, das austretende Preßgut in heißem Zustand in ein Rohr zu führen (nicht gezeigt), welches mit Absaugöffnungen versehen ist, um das nach der Druckentspannung austretende Lösungsmittel über Absaugung und Kondensation rückzugewinnen. Dadurch wird der Energiebedarf für die Entfernung von Restlösungsmittel erheblich gesenkt, da die Preßgutwärme zum Verdampfen des Lösungsmittels ausgenützt wird.
Wie oben bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu verwendet werden, Triglyceride im Rohstoff während des Verpressens katalytisch u zuestern. Dazu wird statt des Extraktionsmittels ein Gemisch aus Alkohol und Katalysator durch die Öffnungen 8 bzw. 9 in den Rohstoff eingebracht. Die den Preßkörper 1 verlassende Flüssigkeit 4 bzw. 4a ist in diesem Fall ein Gemisch aus Ester, Glycerin, Alkohol und Katalysator, aus welchem der Ester auf bekannte Weise gewonnen werden kann.
Bei der Umesterung sollte der zerkleinerte Rohstoff nicht mehr als 0,5% Wasser enthalten. Zweckmäßigerweise wird der zu verarbeitende Rohstoff bereits vor der Verpessung mit Alkohol/Katalysator-Gemisch etwa 20-30 Minuten in Kontakt gebracht.
Die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Preßschnecke gestattet, Umesterungsgrade von über 99% zu erreichen.

Claims

Patentansprüche;
Vorrichtung zum Gewinnen von ölen oder anderen extrahierbaren Stoffen durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen oder extrahierbare Substanzen haltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen
Extraktionsmittels, welche Vorrichtung eine Zuführung für den Rohstoff, einen mit der Zuführung in Verbindung stehenden, im wesentlichen zylindrischen Preßkörper mit Auslässen für öl und Extraktionsmittel, und eine im zylindrischen Preßkörper beweglich vorgesehene Preßschnecke, welche den Rohstoff aus der Zuführung in den Preßkörper und von dort unter Verpressen zu einer Austrittsöffnung befördert, aufweist
dadurch gekennzeichnet,
daß der Preßkörper (1) mit einem Mantel (7) druckfest gegen die Umgebung abgedichtet ist daß die Preßschnecke (5) und/oder der Preßkörper (1) Öffnungen (8; 9) aufweisen, durch welche ein flüssiges Extraktionsmittel unter Druck in den im Preßkörper (1) befindlichen Rohstoff eingebracht werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (7) eine Wanne (7a) zur Sammlung des aus dem Preßkörper (l) austretenden öl/Extraktionsmittelgemisch aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (7a) mit einem Auslaß (10) für öl/Extraktionsmittelgemisch versehen ist, welcher Auslaß (10) gasdicht und druckfest mit einem Druckbehälter verbunden ist.
Verfahren zum Gewinnen von ölen durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen oder extrahierbare Substanzen haltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen Extraktionsmittels, wobei ein öl oder extrahierbare Substanzen/Extraktionsmittelgemisch erhalten wird, aus welchem das Extraktionsmittel entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rohstoff zerkleinert und unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 verpreßt wird, wobei gleichzeitig das Extraktionsmittel unter Druck in den Rohstoff eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als das flüssige Extraktionsmittel Kohlendioxid in verflüssigtem Zustand und/oder überkritischem Zustand oder ein Kohlenwasserstoff in flüssigem oder überkritischem Zustand eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zerkleinerte Rohstoff vor dem Verpressen mit einer öllösenden Flüssigkeit behandelt wird.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche l bis 3 zur Herstellung von Fettsäureestern durch Umesterung eines im ölhaltigen Rohstoff enthaltenen Triglycerids mit einem Alkohol in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß
der triglyceridhaltiger Rohstoff zerkleinert wird, der zerkleinerte Rohstoff in den Preßkörper (1) eingebracht wird,
Alkohol und Katalysator durch die Öffnungen (8; 9) in der Preßschnecke und/oder im Preßkörper in den Rohstoff unter Bedingungen eingebracht werden, daß das im Rohstoff enthaltene Triglycerid mit dem Alkohol umgeestert wird, wobei der Fettsäureester gebildet wird, welcher den Preßkörper durch die Auslässe verläßt, wonach der Fettsäureester in an sich bekannter Weise gereinigt wird.
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