EP4153412A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von öl aus saatgut - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von öl aus saatgut

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EP4153412A1
EP4153412A1 EP21728817.4A EP21728817A EP4153412A1 EP 4153412 A1 EP4153412 A1 EP 4153412A1 EP 21728817 A EP21728817 A EP 21728817A EP 4153412 A1 EP4153412 A1 EP 4153412A1
Authority
EP
European Patent Office
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pressed
oil
seeds
conditioner
nir
Prior art date
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Pending
Application number
EP21728817.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan IKELS
Maik BILLE
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.)
Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH filed Critical Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH
Publication of EP4153412A1 publication Critical patent/EP4153412A1/de
Pending 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
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/06—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing
    • 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
    • B30B9/125—Control arrangements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/02—Pretreatment
    • C11B1/04—Pretreatment of vegetable raw material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
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    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/06—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing
    • C11B1/08—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing by hot pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/10—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
    • C11B1/104—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting using super critical gases or vapours

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining oil from oil-containing seeds by pressing, optionally in addition to mechanical pressing of the oil, the yield of the extraction process is improved by the addition of carbon dioxide as an extraction agent.
  • the invention relates to a device for extracting oil from oil-containing seeds in the sense of an oil press, optionally in addition to mechanical pressing of the oil, the yield of the extraction process is improved by the addition of carbon dioxide as an extraction agent.
  • Such methods and devices are used to squeeze oil from oil-containing seeds.
  • the material to be pressed is fed to a pressing device, for example designed as a screw press, in which the oil is removed from the material to be pressed by mechanical pressing, so that solid and liquid components of the material to be pressed are separated from one another.
  • Carbon dioxide for example, can be used as such an extractant, which is mixed with the pressed material in the form of supercritical carbon dioxide and the oily extract is then added very high pressures is dissolved in the supercritical carbon dioxide.
  • the supercritical state physically describes an aggregate state in the transition from the gaseous to the liquid phase of carbon dioxide.
  • the extract dissolved in the supercritical carbon dioxide is obtained in pure form after it has been discharged from the press by evaporating the carbon dioxide.
  • the evaporated carbon dioxide is either vented to the atmosphere or recompressed and reused.
  • the oil yield of the entire extraction process depends, independently of the addition of an extraction agent, on the moisture and fiber content of the pressed material.
  • control values for example a new control value for the control valve, are then manually specified in the process control system.
  • oil yields between approximately 52% and 55% during pre-pressing and around 84% +/- 8% during re-pressing are standard.
  • One object of the invention is to provide a device for extracting oil from seeds which enables an increased oil yield. According to the invention, this object is achieved by a device for extracting oil from seed according to patent claim 1.
  • Another object of the invention is to provide a method for extracting oil from seeds which enables an increased oil yield.
  • Another object of the invention is to provide a device for extracting oil from seeds which enables improved energy efficiency.
  • Another object of the invention is to provide a method for extracting oil from seeds which enables improved energy efficiency.
  • a device according to the invention for extracting oil from seed has at least one mechanical pressing unit into which the seed, for example also in flake form or already as a press cake in the course of repressing, can be fed.
  • the mechanical press unit is designed as a screw press which has a press basket in which a screw is rotatably mounted.
  • the screw is driven by a press drive.
  • the press drive is designed in such a way that the speed can be changed during operation. Is the press drive as If an electric motor is formed, the speed change of the press drive can take place, for example, via a frequency converter.
  • the press basket is permeable to the pressed oil, so that the pressed oil exits the press basket over the length of the press basket, while the press material is conveyed with the screw through the entire press basket.
  • the mechanical press unit At the end of the press basket, the mechanical press unit has an outlet for the press cake, which essentially consists of the solid components of the press material and the remaining oil content.
  • a device according to the invention for extracting oil from seeds can have several mechanical pressing units which can be arranged one behind the other or working in parallel.
  • a metering device is arranged in front of the at least one mechanical pressing unit, which is designed, for example, as a metering screw and with which the quantity of the pressed material fed into the assigned mechanical pressing unit can be controlled.
  • the device according to the invention for extracting oil from seed has at least one conditioner.
  • the material to be pressed can be heated to a predetermined temperature and moisture can be removed from the material to be pressed.
  • the at least one conditioner is designed as a tube bundle conditioning apparatus, a drum conditioning apparatus or a heating pan with which the pressed material can be treated by supplying steam, hot water or condensate.
  • a drum conditioning apparatus is an essentially horizontally extended cylindrical conditioner with a double jacket for indirect heating of the pressed material by saturated steam. Intensive mixing of the pressed material by the agitator of the drum conditioning apparatus leads to a very homogeneous treatment, the agitator being suitable for indirect heating with saturated steam. A very good drying effect can be achieved by direct vapor extraction.
  • a tube bundle conditioner is also a substantially horizontally extended cylindrical conditioner with a centrally arranged steam-heated tube bundle. The entire drum can be rotated. For a homogeneous treatment of the pressed material, the rotation and the heating tube bundle can be adjusted individually over the entire length of the tube bundle conditioning apparatus. A very good drying effect can be achieved by direct vapor extraction.
  • the humidity and temperature of the pressed material which can be regulated with the aid of the conditioner, can be adapted to the specific requirements of different types of pressed material, depending on which pressed material is to be processed.
  • the humidity can be regulated in a range from about 1% to 5% and the temperature in a range from 85 ° C to 120 ° C.
  • the conditioner can be used to achieve a humidity of approximately 3% and a temperature of approximately 104 ° C. for a pressed material given by, for example, rapeseed.
  • At least one first measuring device for detecting the temperature and / or the humidity and / or the fiber content and / or the oil content of the pressed material is arranged.
  • the first measuring device has at least one NIR (near infrared) based measuring device with which light in the near infrared (about 900 nm to 1700 nm wavelength) can be emitted.
  • the NIR-based measuring device has a receiver unit with which, based on the absorption of the emitted infrared light by the pressed material, the moisture, the oil, protein and / or phosphatide content and the fiber content of the pressed material can be determined using a spectroscopic analysis.
  • the NIR-based measuring device is designed using NIR online technology.
  • the NIR online technology in the sense of this document is based on the measurement of the wavelength-dependent absorption in the measurement spectrum of the infrared light reflected from the material to be pressed.
  • the use of the reflected infrared light has the advantage that the NIR-based measuring device only has to be arranged on one side of the process, so that a compact design is possible. In this way, measurements are also possible with large dump heights and opaque media.
  • the light reflected by the sample is first parallelized so that there is no loss of time during the measurement.
  • a sample can be measured in around 20 ms instead of in 20 s to 30 s using NIR online technology.
  • An NIR-based measuring device using NIR online technology has at least one diode array and a large measuring window opening (in one embodiment with a diameter of about 4 cm), so that the measurement is carried out over a relatively wide cross-section of the sample. This means that outliers in the measured values that are otherwise easily caused by individual seeds can essentially be ruled out.
  • the NIR-based measuring device can be connected to the conveying device, which conveys the material to be pressed into the conditioner or from the conditioner to the mechanical pressing unit, or can be integrated into a pipeline with a separate sight glass. Due to the close proximity of the NIR-based measuring device to the process, the immersion depth is approx. 5 mm, so that not only the shell or the outer layer of the pressed material is recorded, but also the inner layers, so that a precise analysis is possible.
  • At least the moisture, the fiber content and the oil content are recorded using another non-NIR-based technology.
  • the first measuring device has at least one temperature sensor, which is designed, for example, as a PT 100 sensor.
  • the first measuring device has at least one NIR-based measuring device for detecting the moisture and / or the oil and / or the protein and / or the phosphatide content and / or the fiber content and at least one temperature sensor.
  • the NIR-based measuring device is designed using NIR online technology.
  • the conditioner has at least one steam regulating valve with which the supply of superheated steam to the conditioner can be regulated.
  • the steam control valve is advantageously equipped with an actuator and designed, for example, as a rotary cone valve, a lift valve, a control flap, a ball valve, a diaphragm valve or as a slide.
  • the amount of thermal energy supplied to the pressed material in the conditioner can be precisely adapted to the actual requirements over time, so that the supply of more thermal energy than would be required is avoided, so that energy can be saved is.
  • At least one feed device for an extraction agent is arranged, with which an extraction agent can be introduced into the pressing chamber of the mechanical press.
  • the feed device for an extractant has a flow control device for regulating the amount of the supplied extractant.
  • the flow control device is designed as a control valve, which can be designed, for example, as a rotary cone valve, a lift valve, a control flap, a ball valve, a diaphragm valve or a slide, and has a servomotor.
  • the feed device for an extractant is designed as a feed device for carbon dioxide, the amount of carbon dioxide to be injected into the press chamber being controllable via a flow control device designed as a gas control valve.
  • the device for extracting oil from seed has at least one pressure sensor.
  • the device for extracting oil from seed has at least one mass and / or volume flow measuring device.
  • the at least one pressure sensor and / or the at least one mass and / or volume flow measuring device can be used to regulate the steam supply to the at least one conditioner and / or to regulate the amount of extractant supplied.
  • the device for extracting oil from seed well has a second measuring device, which in the conveying direction behind the at least one mechanical pressing device is arranged, so that with this at least the oil content of the pressed material can be detected after pressing with the aid of the at least one mechanical pressing device.
  • the second measuring device has at least one NIR-based measuring device for this purpose.
  • the second measuring device has at least one NIR-based measuring device in NIR online technology.
  • a device for extracting oil from seed has at least one evaluation and control device with which the measuring signals of the first and / or the second measuring device can be evaluated. Based on the measurement data, the at least one evaluation and control device can be used to supply heat to the at least one conditioner, for example by activating at least one control valve, and / or the speed of the press drive of the at least one mechanical pressing device and / or the amount of the at least one feed device for an extractant fed to an extractant, for example controllable by activating at least one gas control valve.
  • the evaluation and control unit is designed for continuous acquisition of the measured values of the first and / or second measuring device, so that rapid and continuous regulation of the controlled variables is made possible.
  • a device according to the invention for extracting oil from seed it is designed for pre-pressing and re-pressing, with the pre-pressing an oil yield of about 54% to 59% and with the re-pressing an oil yield of about 87% +/- 3% is realized.
  • a device according to the invention for extracting oil from seed comprises at least the following design variants:
  • a single-stage or at least two-stage variant is included, with at least one conditioner and a downstream mechanical pressing device as well as at least one conveying device for conveying the pressed material from the conditioner to the mechanical pressing device being arranged in each step.
  • a variant is included with a humidity control of the pressed material in the conditioner and the assemblies assigned according to the description above.
  • a variant with extraction-agent-assisted pressing in at least one stage is also included, in which case, in particular, CO 2 is to be used as the extraction agent.
  • a method for extracting oil from seed is characterized in that a continuous measurement and evaluation of at least one of the parameters moisture, fiber content and oil content of the pressed material takes place and that based on this at least the conditioning of the temperature and the humidity of the pressed material at least before feeding of the material to be pressed into a mechanical press unit is carried out continuously based on predetermined setpoints or that the speed of the press drive is continuously regulated in relation to the fiber content of the material to be pressed or that the amount of an extractant supplied is continuously regulated based on the oil content of the material to be pressed.
  • a method according to the invention for extracting oil from seeds comprises at least the following method steps:
  • the moisture and / or the fiber content and / or the oil content of the pressed material are continuously measured with the aid of an NIR-based measuring device.
  • the moisture and / or the fiber content and / or the oil content of the pressed material is continuously measured with the aid of an NIR-based measuring device using NIR online technology.
  • the pressed material When conditioning the pressed material, the pressed material is thermally treated, which leads to spontaneous evaporation of the water in the cell structure of the seed and thus reduces the surface moisture.
  • the conditioning serves to regulate the material to be pressed to a specified humidity and temperature. The optimum moisture in the pressed material creates a high level of efficiency during the subsequent mechanical pressing of the pressed material.
  • the conditioning takes place with heat (steam / hot water / condensate), for example in a tube bundle, a drum conditioning apparatus or a heating pan.
  • heat steam / hot water / condensate
  • the humidity is measured after the conditioner and the heat to be supplied into the conditioner is adjusted based on a comparison of the measured values with predetermined setpoints.
  • the press cake from the prepress is conditioned again, since optimal moisture in the press cake leads to high efficiency in the second pressing process.
  • the humidity of the material to be pressed is regulated by the controlled supply of superheated steam into the conditioner.
  • the material to be pressed is pressed mechanically with the aid of an extraction agent.
  • an extractant is injected into the press chamber of at least one press device.
  • carbon dioxide is used as the extractant.
  • the amount of extractant injected into the press chamber can be regulated with the aid of the evaluation and control unit.
  • the amount of oil in the seed or in the press cake (two-stage process) measured in front of the pressing device determines the pressure and / or the amount of supercritical carbon dioxide that is injected into the pressing device as an extraction agent.
  • the flow rate and / or the pressure of the carbon dioxide to be injected is set via a control valve in a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • the NIR-based measuring device is used to continuously measure the moisture content of the pressed material, to measure the fiber content of the pressed material and to measure the oil content of the pressed material.
  • the control of the speed of the press drive of the mechanical press device takes place in an embodiment of the method according to the invention.
  • the fiber content of the material to be pressed is determined in front of the pressing unit.
  • Such a speed control is possible both with a single-stage and with a two-stage or multi-stage process.
  • the continuous measurement of the fiber content and the moisture content of the pressed material and the control of the speed and / or the moisture based on this offers the advantage that new control values for the control valves and / or the speed of the press can be set in a short time interval, so that increases in the Oil yield of up to 5% can be achieved, and that the continuous control generally results in a strong reduction in the fluctuation range, which leads to a higher oil yield.
  • the humidity regulation leads to an optimal use of heat (steam, hot water, condensate), whereby energy savings can be realized.
  • the continuous measurement of the oil content of the pressed material in a method according to the invention offers the advantages of extraction-agent-assisted (especially carbon dioxide) pressing that new control values can be set for the control valves in a short time interval, so that the amount of extraction agent supplied, especially the supercritical carbon dioxide, always is in an optimal ratio to the amount of oil, so that an increase in the oil yield, a reduction in the fluctuation range in the oil yield and / or a reduction in the extraction agent consumption can be achieved.
  • an oil yield of 54% to 59% can be achieved during pre-pressing and 87% +/- 3% during re-pressing.
  • a typical pressure range of the extractant is defined in that the extractant is fed to the material to be pressed in the pressing unit at a pressure of approximately 100 to 200 bar.
  • a temperature range is usually set in such a way that the extract is pressed out after the extraction agent has been supplied at a temperature of around 40 to 45 degrees Celsius.
  • the wet chemical analysis methods required in the state of the art for the regular acquisition of the relevant measured variables are only required for calibrating the NIR system during commissioning and for recalibrating during operation.
  • Figure 1 A schematic block diagram of a device according to the invention for
  • Figure 2 A schematic diagram of a method according to the invention for
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a device according to the invention for extracting oil from seed (1).
  • the device for extracting oil from seed (1) has a conditioner (2) with which the supplied seed or press cake can be conditioned with regard to the moisture and temperature of the pressed material.
  • the device for extracting oil from seed (1) has a steam control device (3) with which a controlled amount of superheated steam can be fed to the conditioner (2).
  • the temperature of the vapors escaping from the conditioner (2) can be measured using a temperature sensor (4).
  • the measurement data from the temperature sensor (4) can be transmitted to an evaluation and control unit (5) for evaluation.
  • the conditioner (2) is followed by a conveying device (6) with which the conditioned material to be pressed can be conveyed to a mechanical pressing device (11).
  • a first measuring point (7) which has measuring means for measuring the moisture, the fiber content and the oil content of the pressed material.
  • the first measuring point (7) preferably has at least one NIR-based measuring device, which is particularly preferably designed using NIR online technology.
  • a metering device (10) is arranged in front of the mechanical pressing device (11), with which the quantity of the pressed material fed into the mechanical pressing device (11) can be regulated.
  • the device for extracting oil from seeds (1) also has a feed device (12) for an extractant, with which an extractant can be introduced into the pressing chamber of the mechanical pressing device (11).
  • a pressure sensor (8) and a flow sensor (9) for measuring the amount of extractant introduced into the pressing chamber are arranged in the area of the supply line to the feed device (12), so that the supplied amount of extractant can be regulated with the aid of the evaluation and control unit (5) is feasible.
  • a second measuring point (13) which has measuring means at least for determining the oil content of the press cake emerging from the mechanical pressing device (11).
  • the second measuring point (13) has at least one NIR-based measuring device for this purpose, which is particularly preferably designed using NIR online technology.
  • FIG. 2 shows, in a schematic representation, a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for extracting oil from seed.
  • the seeds are first conditioned in terms of temperature and humidity with the addition of superheated steam.
  • the conditioned material to be pressed is conveyed past a first measuring point (7) to a mechanical pressing device (11).
  • the moisture, fiber content and oil content of the pressed material are continuously measured using an NIR-based measuring device based on NIR online technology.
  • the material to be pressed is pressed with the mechanical pressing device (11) so that the oil content is separated from the solid components.
  • the crude oil and the press cake emerge from the mechanical pressing device (11).
  • at least the oil content of the press cake is continuously measured with the aid of a second measuring point (13), an NIR-based measuring device, particularly preferably according to the NIR online technology, being used.
  • the continuously recorded measured values regarding the moisture of the pressed material after conditioning are evaluated and used for the continuous control of the steam regulation, so that the moisture and temperature of the pressed material after conditioning are as close as possible to specified target values.
  • the continuously recorded measured values relating to the fiber content of the pressed material are evaluated and used to continuously control the speed of the press drive, so that a speed of the press drive adapted to the fiber content of the press material is always regulated.
  • the continuously recorded measured values regarding the oil content of the pressed material after conditioning are evaluated and used to continuously control the amount of extractant added during pressing, so that an amount of extractant adapted to the oil content of the pressed material is always added.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut, wobei erfindungsgemäß eine kontinuierliche Messung zumindest eines der Parameter Feuchte, Fasergehalt und Ölgehalt des Pressguts kontinuierlich gemessen und ausgewertet wird, sodass eine kontinuierliche Regelung zumindest einer der Größen Feuchte des Pressguts, Drehzahl des Pressenantriebs und Menge eines zugeführten Extraktionsmittels ermöglicht ist. Durch die Implementierung der erfindungsgemäßen vorrichtungs- und verfahrenstechnischen Merkmale lassen sich die Ölausbeute erhöhen, die Schwankungen in der Ölausbeute reduzieren und Energie einsparen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Gewinnung von Öl aus ölhaltigen Saaten durch Abpressen, wobei optional zusätzlich zum mechanischen Abpressen des Öls die Ausbeute des Extraktionsprozesses durch die Zugabe von Kohlendioxid als Extraktionsmittel verbessert ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus ölhaltigen Saaten im Sinne einer Ölpresse, wobei optional zusätzlich zum mechanischen Abpressen des Öls die Ausbeute des Extraktionsprozesses durch die Zugabe von Kohlendioxid als Extraktionsmittel verbessert ist.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden dafür verwendet, Öl aus ölhaltigen Saaten abzupressen. Dazu werden das Pressgut einer Pressvorrichtung, beispielsweise ausgebildet als eine Schneckenpresse, zugeführt, in der dem Pressgut das Öl durch mechanisches Abpressen entzogen wird, sodass feste und flüssige Bestandteile des Pressguts voneinander getrennt werden.
Zur Unterstützung des Abpressvorgangs und zur Erhöhung der Ölausbeute ist es bereits bekannt, das Pressgut mit einem Extraktionsmittel zu vermengen, wobei durch die Lösung des Extraktionsmittel im Extrakt (Öl) eine erhebliche Verringerung der Viskosität (Fließfähigkeit) erreicht werden kann, sodass das Extrakt leichter abfließen kann.
Als ein solches Extraktionsmittel ist beispielsweise Kohlendioxid verwendbar, das in Form von superkritischem Kohlendioxid mit dem Pressgut vermengt und wobei das ölige Extrakt dann bei sehr hohen Drücken in dem superkritischen Kohlendioxid gelöst wird. Der superkritische Zustand beschreibt hierbei physikalisch einen Aggregatszustand im Übergang von der gasförmigen zur flüssigen Phase des Kohlendioxids. Das im superkritischen Kohlendioxid gelöste Extrakt wird nach seiner Ableitung aus der Presse durch Abdampfen des Kohlendioxids in Reinform gewonnen. Das abgedampfte Kohlendioxid wird entweder in die Atmosphäre abgelassen oder erneut komprimiert und wiederverwendet.
Die Bereitstellung und Handhabung des superkritischen Kohlendioxids und die erforderliche apparative Gestaltung zur Handhabung dieses Extraktionsmittels in relativ geringen Mengen werden beispielsweise in der EP 1717014 B1 gelehrt.
In der DE 10 2007 014 775 A1 werden Verfahren und Vorrichtungen der vorgenannten Art vorgeschlagen, die eine Verbesserung der Produktqualität des gewonnenen Öls insbesondere für den Einsatz zur Speiseölherstellung ermöglichen, was insbesondere durch eine Begrenzung der Temperatur des Extrakts auf maximal 60°C während des gesamten Extraktionsprozesses erreicht wird.
Die Ölausbeute des gesamten Extraktionsprozesses hängt unabhängig von der Zugabe eines Extraktionsmittels auch wesentlich von der Feuchte und dem Fasergehalt des zugeführten Pressguts ab.
Zur Optimierung der Ölausbeute ist es erforderlich, die Feuchte sowie den Fasergehalt des Pressguts zu ermitteln und den Extraktionsprozess entsprechend anzupassen.
Stand der Technik ist dabei, dass vom Pressgut in einem definierten Zeitintervall Stichproben entnommen werden, die in einem stationären Laborgerät bezüglich der Feuchte und des Fasergehalts analysiert werden. Basierend auf den Ergebnissen der Analyse werden dann manuell im Prozessleitsystem entsprechende Stellwerte, beispielsweise ein neuer Stellwert für das Regelventil, vorgegeben.
Gemäß dem Stand der Technik sind mit den vorstehend genannten Verfahren und Vorrichtungen beim Vorpressen Ölausbeuten etwa zwischen 52 % und 55 % und beim Nachpressen von etwa 84 % +/- 8% Standard.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut anzugeben, die eine gesteigerte Ölausbeute ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut anzugeben, das eine gesteigerte Ölausbeute ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut anzugeben, die eine verbesserte Energieeffizienz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut anzugeben, das eine verbesserte Energieeffizienz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Die abhängigen Patentansprüche offenbaren vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die nachfolgend offenbarten Merkmale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut sind sowohl einzeln als auch in allen ausführbaren Kombinationen Teil der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut weist mindestens eine mechanische Presseinheit auf, in die Saatgut, beispielsweise auch in Flockenform oder bereits als Presskuchen im Zuge des Nachpressens, zuführbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mechanische Presseinheit als eine Schneckenpresse ausgebildet, die einen Presskorb aufweist, in dem eine Schnecke rotierbar gelagert ist. Die Schnecke wird dabei mithilfe eines Pressenantriebs angetrieben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Pressenantrieb derart ausgebildet, dass die Drehzahl im laufenden Betrieb veränderbar ist. Ist der Pressenantrieb als ein Elektromotor ausgebildet, kann die Drehzahländerung des Pressenantriebs beispielsweise über einen Frequenzumrichter erfolgen.
Der Presskorb ist durchlässig für das abgepresste Öl, sodass das abgepresste Öl über die Länge des Presskorbs aus dem Presskorb austritt, während das Pressgut mit der Schnecke durch den gesamten Presskorb gefördert wird. Am Ende des Presskorbes weist die mechanische Presseinheit einen Auslass für den Presskuchen auf, der im Wesentlichen aus den festen Bestandteilen des Pressguts und dem verbliebenen Ölgehalt besteht.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut kann mehrere mechanische Presseinheiten aufweisen, die hintereinander oder parallel arbeitend angeordnet sein können.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vor der mindestens einen mechanischen Presseinheit eine Dosiervorrichtung angeordnet, die beispielsweise als eine Dosierschnecke ausgebildet ist und mit der die Menge des in die zugeordnete mechanische Presseinheit zugeführten Pressguts steuerbar ist.
Zur Regulierung der Feuchtigkeit des zugeführten Pressguts weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut zumindest einen Konditionierer auf.
Mithilfe des mindestens einen Konditionierers ist das Pressgut auf eine vorgegebene Temperatur erwärmbar und dem Pressgut Feuchtigkeit entziehbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Konditionierer als ein Rohrbündelkonditionierapparat, als ein Trommelkonditionierapparat oder als eine Wärmepfanne ausgebildet, mit dem das Pressgut durch die Zufuhr von Dampf, Heißwasser oder Kondensat behandelbar ist.
Ein Trommelkonditionierapparat ist dabei ein im Wesentlichen horizontal ausgedehnter zylindrischer Konditionierer mit Doppelmantel für die indirekte Beheizung des Pressguts durch Sattdampf. Eine intensive Durchmischung des Pressguts durch Rührwerk des Trommelkonditionierapparats führt dabei zu einer sehr homogenen Behandlung, wobei das Rührwerk ist für eine indirekte Beheizung mit Sattdampf geeignet ist. Es ist eine sehr gute Trocknungswirkung durch einen unmittelbaren Brüdenabzug realisierbar. Ein Rohrbündelkonditionierapparat ist ebenfalls ein im Wesentlichen horizontal ausgedehnter zylindrischer Konditionierer mit mittig angeordnetem dampfbeheiztem Rohrbündel. Die komplette Trommel ist rotierbar. Für eine homogene Behandlung des Pressguts ist die Rotation und der Heizrohrbündel individuell über die gesamte Länge des Rohrbündelkonditionierapparats einstellbar. Es ist eine sehr gute Trocknungswirkung durch einen unmittelbaren Brüdenabzug realisierbar.
Die mithilfe des Konditionierers regelbare Feuchte und Temperatur des Pressguts ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an die spezifischen Anforderungen verschiedener Arten von Pressgut anpassbar, je nachdem, welches Pressgut verarbeitet werden soll.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Feuchte in einem Bereich von etwa 1% bis 5 % und die Temperatur in einem Bereich von 85°C bis 120°C regelbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist mithilfe des Konditionierers eine Feuchte von etwa 3% und eine Temperatur von etwa 104°C für ein durch beispielsweise Rapssaat gegebenes Pressgut erreichbar.
Im Bereich des mindestens einen Konditionierers ist mindestens eine erste Messeinrichtung zur Erfassung der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Messeinrichtung zumindest eine NIR (Nahinfrarot) basierte Messvorrichtung auf, mit der Licht im nahen Infrarot (etwa 900 nm bis 1700 nm Wellenlänge) emittierbar ist. Weiterhin weist die NIR basierte Messvorrichtung eine Empfängereinheit auf, mit der anhand der Absorption des emittierten Infrarotlichtes durch das Pressgut unter anderem die Bestimmung der Feuchte, des Öl-, Protein- und/oder Phosphatidgehalts und des Faseranteils des Pressguts durch eine spektroskopische Analyse möglich ist.
In einerweiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die NIR basierte Messvorrichtung in der NIR-Online-Technik ausgebildet. Bei der NIR-Online-Technik im Sinne dieser Schrift handelt es sich um eine auf der Messung der wellenlängenabhängigen Absorption im Messspektrum des vom Pressgut reflektierten Infrarotlichts. Die Verwendung des reflektierten Infrarotlichts birgt den Vorteil, dass die NIR basierte Messvorrichtung nur auf einer Seite des Prozesses angeordnet werden muss, sodass eine kompakte Bauweise ermöglicht ist. So sind auch Messungen bei großen Schütthöhen und lichtundurchlässigen Medien möglich. Weiterhin wird in der NIR-Online-Technik erst das von der Probe reflektierte Licht parallelisiert, sodass kein Zeitverlust bei der Messung entsteht. Im Vergleich mit herkömmlichen NIR- Messvorrichtungen ist eine Probe mithilfe der NIR-Online-Technik in etwa 20 ms anstatt in 20 s bis 30 s vermessbar. Eine NIR basierte Messvorrichtung in NIR-Online-Technik weist mindestens ein Dioden-Array und eine große Messfensteröffnung (in einer Ausführungsform mit einem Durchmesser von etwa 4 cm), sodass die Messung über einen relativ breiten Querschnitt der Probe erfolgt. Dadurch sind Ausreißer in den Messwerten, die durch einzelne Saatkörner ansonsten leicht verursacht werden, im Wesentlichen auszuschließen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die NIR basierte Messvorrichtung an die Fördereinrichtung, die das Pressgut in den Konditionierer oder vom Konditionierer zur mechanischen Presseinheit fördert, oder mit einem separatem Schauglas in eine Rohrleitung einbindbar. Die Eintauchtiefe liegt aufgrund der großen Nähe der NIR basierten Messvorrichtung zum Prozess bei ca. 5 mm, so dass nicht nur die Schale oder die äußere Schicht des Pressguts erfasst wird, sondern auch die inneren Schichten, sodass eine genaue Analyse möglich ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erfassung zumindest der Feuchte, des Fasergehalts und des Ölgehalts mit einer anderen nicht NIR basierten Technologie.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die erste Messeinrichtung zumindest einen Temperatursensor auf, der beispielsweise als ein PT 100 Sensor ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Messeinrichtung mindestens eine NIR basierte Messvorrichtung zur Erfassung der Feuchte und/oder des Öl- und/oder des Protein- und/oder des Phosphatidgehalts und/oder des Faseranteils sowie mindestens einen Temperatursensor auf.
In einer besonders bevorzugten Variante der vorgenannten Ausführungsform ist die NIR basierte Messvorrichtung in der NIR-Online-Technik ausgebildet.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Konditionierer mindestens ein Dampfregelventil auf, mit dem die Zufuhr von Heißdampf zum Konditionierer regelbar ist.
Das Dampfregelventil ist dazu vorteilhaft mit einem Stellantrieb ausgerüstet und beispielsweise als ein Drehkegelventil, ein Hubventil, eine Stellklappe, ein Kugelhahn, ein Membranventil oder als ein Schieber ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist basierend auf den mithilfe der ersten Messeinrichtung erfassten Messwerte die Menge der dem Pressgut im Konditionierer zugeführten Wärmeenergie genau auf die tatsächlichen Anforderungen in zeitlicher Abhängigkeit anpassbar, sodass die Zufuhr von mehr Wärmeenergie als benötigt würde vermieden wird, sodass Energie einsparbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich zumindest einer mechanischen Presse der Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut mindestens eine Zuführeinrichtung für ein Extraktionsmittel angeordnet, mit dem ein Extraktionsmittel in den Pressraum der mechanischen Presse einleitbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zuführeinrichtung für ein Extraktionsmittel eine Durchflussregeleinrichtung zur Regelung der Menge des zugeführten Extraktionsmittels auf.
Die Durchflussregeleinrichtung ist in einer Ausführungsform der Erfindung als ein Regelventil ausgebildet, das beispielsweise als ein Drehkegelventil, ein Hubventil, eine Stellklappe, ein Kugelhahn, ein Membranventil oder ein Schieber ausgebildet sein kann, und einen Stellmotor aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zuführeinrichtung für ein Extraktionsmittel als eine Zuführeinrichtung für Kohlendioxid ausgebildet, wobei die Menge des in den Pressraum einzudüsenden Kohlendioxids über eine als ein Gasregelventil ausgebildete Durchflussregeleinrichtung steuerbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut mindestens einen Drucksensor auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut mindestens eine Massen- und/oder Volumendurchflussmesseinrichtung auf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der mindestens eine Drucksensor und/oder die mindestens eine Massen- und/oder Volumendurchflussmesseinrichtung zur Regelung der Dampfzufuhr zum mindestens einen Konditionierer und/oder zur Regelung der zugeführten Menge von Extraktionsmittel verwendbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saat gut eine zweite Messeinrichtung auf, die in Förderrichtung hinter der mindestens einen mechanischen Presseinrichtung angeordnet ist, sodass mit dieser zumindest der Ölgehalt des Pressguts nach dem Pressen mithilfe der mindestens einen mechanischen Presseinrichtung erfassbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Messeinrichtung dazu mindestens eine NIR basierte Messvorrichtung auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Messeinrichtung mindestens eine NIR basierte Messvorrichtung in der NIR-Online-Technologie auf.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut weist mindestens eine Auswerte- und Steuereinrichtung auf, mit der die Messignale der ersten und/oder der zweiten Messeinrichtung auswertbar sind. Basierend auf den Messdaten sind mithilfe der mindestens einen Auswerte- und Steuereinrichtung die Zufuhr von Wärme zum mindestens einen Konditionierer, beispielsweise durch die Ansteuerung mindestens eines Regelventils, und/oder die Drehzahl des Pressenantriebs der mindestens einen mechanischen Presseinrichtung und/oder die Menge des mithilfe der mindestens einen Zuführeinrichtung für ein Extraktionsmittel zugeführten Extraktionsmittels, beispielsweise durch die Ansteuerung mindestens eines Gasregelventils, steuerbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerte- und Steuereinheit zur kontinuierlichen Erfassung der Messwerte der ersten und/oder zweiten Messeinrichtung ausgebildet, sodass eine schnelle und kontinuierliche Regelung der Regelgrößen ermöglicht ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut ist diese zum Vor- und Nachpressen ausgebildet, wobei mit dem Vorpressen eine Ölausbeute von etwa 54 % bis 59 % und mit dem Nachpressen eine Ölausbeute von etwa 87 % +/- 3% realisiert ist.
Zusammengefasst umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut zumindest die folgenden Ausführungsvarianten:
Umfasst sind eine einstufige oder eine mindestens zweistufige Variante, wobei in einer Stufe jeweils mindestens ein Konditionierer und eine nachgeschaltete mechanische Presseinrichtung sowie zumindest eine Fördereinrichtung zur Förderung des Pressguts vom Konditionierer zur mechanischen Presseinrichtung angeordnet sind. Darüber hinaus ist umfasst eine Variante mit einer Feuchteregelung des Pressguts im Konditionierer und den entsprechend der vorstehenden Beschreibung zugeordneten Baugruppen.
Weiterhin ist umfasst eine Variante mit einer extraktionsmittelunterstützten Pressung in zumindest einer Stufe, wobei insbesondere C02 als Extraktionsmittel Verwendung finden soll.
Zudem sind sämtliche sich aus diesen Varianten ergebende ausführbaren Kombinationen, insbesondere auch eine Variante mit zwei Stufen, einer Feuchteregelung des Pressguts in mindestens einem Konditionierer und einer C02-unterstützten Pressung in mindestens einer der Stufen, umfasst.
Die nachfolgend offenbarten Merkmale eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gewinnung von Öl aus Saatgut sind sowohl einzeln als auch in allen ausführbaren Kombinationen Teil der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Messung und Auswertung zumindest eines der Parameter Feuchte, Fasergehalt und Ölgehalt des Pressguts erfolgt und dass basierend daruaf zumindest die Konditionierung der Temperatur und der Feuchte des Pressguts zumindest vor dem Zuführen des Pressguts in eine mechanische Presseinheit kontinuierlich anhand vorgegebener Sollwerte erfolgt oder dass die Drehzahl des Pressenantriebs kontinuierlich in Bezug auf den Fasergehalt des Pressguts geregelt wird oder dass die Menge eines zugeführten Extraktionsmittels kontinuierlich anhand des Ölgehalts des Pressguts geregelt wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut umfass dabei zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
1. Zuführen des Pressguts (Saatgut oder Presskuchen aus einem zuvor durchgeführten Pressvorgang) in zumindest einen Konditionierer
2. Konditionieren des Pressguts mithilfe des Konditionierers
3. Kontinuierliche Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts nach dem Konditionieren
4. Kontinuierliche Auswertung der Messdaten mithilfe zumindest einer Auswerte- und Steuereinheit
5. Kontinuierliche Steuerung der Konditionierung zur Regelung der Feuchte des Pressguts auf einen vorgegebenen Sollwert und/oder kontinuierliche Steuerung der Drehzahl des Pressenantriebs und/oder kontinuierliche Steuerung der Menge eines dem Pressgut im Pressraum einer mechanischen Presseinrichtung zugeführten Extraktionsmittels
6. Fördern des konditionierten Pressguts zur mechanischen Presseinrichtung
7. Pressen des Pressguts mithilfe der mechanischen Pressvorrichtung zur Trennung des enthaltenen Öls von den festen Bestandteilen
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die kontinuierliche Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts mithilfe einer NIR basierten Messvorrichtung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die kontinuierliche Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts mithilfe einer NIR basierten Messvorrichtung in NIR-Online-Technik.
Bei der Konditionierung des Pressguts erfolgt eine thermische Behandlung des Pressguts, die zu einer spontanen Verdunstung des Wassers in der Zellstruktur der Saat führt und so die Oberflächenfeuchtigkeit reduziert. Die Konditionierung dient dabei zur Einregelung des Pressguts auf eine vorgegebene Feuchte und Temperatur. Die optimale Feuchte im Pressgut erzeugt eine hohe Effizienz beim anschließenden mechanischen Abpressen des Pressguts.
Die Konditionierung erfolgt in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Wärme (Dampf/ Heißwasser/ Kondensat) beispielsweise in einem Rohrbündel-, einem Trommelkonditionierapparat oder einer Wärmepfanne.
Die Feuchte wird in einer Ausführungsform der Erfindung nach dem Konditionierer gemessen und die zuzuführende Wärme in den Konditionierer wird basierend auf einem Vergleich der Messwerte mit vorgegebenen Sollwerten eingeregelt.
Bei zweistufigen mechanischen Pressanlagen bzw. in einem zweistufigen Verfahren gemäß der Erfindung wird der Presskuchen aus der Vorpresse nochmals konditioniert, da eine optimale Feuchte im Presskuchen zu einer hohen Effizienz beim zweiten Pressvorgang führt.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Regelung der Feuchte des Pressguts durch die gesteuerte Zufuhr von Heißdampf in den Konditionierer. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die mechanische Pressung des Pressguts mit einer Extraktionsmittelunterstützung. Dazu wird in den Pressraum mindestens einer Presseinrichtung ein Extraktionsmittel eingedüst.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kohlendioxid als Extraktionsmittel verwendet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Menge des in den Pressraum eingedüsten Extraktionsmittels mithilfe der Auswerte- und Steuereinheit regelbar.
Die vor der Presseinrichtung gemessene Ölmenge in der Saat bzw. im Presskuchen (zweistufiges Verfahren) bestimmt dabei den Druck und/oder die Menge an überkritischem Kohlendioxid, welches als Extraktionsmittel in die Presseinrichtung eingedüst wird.
Durch das Messen des Ölgehaltes vor der Presseinrichtung (Messwert) wird der Durchfluss und/oder der Druck des einzudüsenden Kohlendioxid in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens über ein Regelventil eingestellt.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die NIR basierte Messvorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Feuchte des Pressguts, zur Messung des Fasergehalts des Pressguts und zur Messung des Ölgehalts des Pressguts verwendet.
Anhand der Auswertung der Messwerte des Fasergehalts des Pressguts erfolgt in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens die Steuerung der Drehzahl des Pressenantriebs der mechanischen Presseinrichtung.
Da der Fasergehalt des Pressguts schwankend ist und der Fasergehalt einen Einfluss auf das mechanische Abpressen des Öls aus dem Pressgut hat, erfolgt, um eine hohe Effizienz beim Abpressen zu erzielen, in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Drehzahländerung des Pressenantriebs bei Änderungen des Fasergehalts des Pressguts.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Fasergehalt des Pressguts dabei wird vor der Presseinheit ermittelt.
Eine solche Drehzahlregelung ist sowohl bei einem einstufigen, als auch bei einem zwei- oder mehrstufigen Verfahren möglich. Die kontinuierliche Messung des Fasergehalts und der Feuchte des Pressguts und die daruaf basierende Regelung der Drehzahl und/ oder der Feuchte bietet die Vorteile, dass in einem kurzen Zeitintervall neue Stellwerte für die Regelventile und/ oder die Drehzahl der Presse eingestellt werden können, sodass Steigerungen der Ölausbeute von bis zu 5% erreicht werden können, und dass durch die kontinuierliche Regelung generell eine starke Reduzierung der Schwankungsbreite erfolgt, was zu einer höheren Ölausbeute führt. Weiterhin führt die Feuchteregulierung zu einem optimalen Einsatz von Wärme (Dampf, Heißwasser, Kondensat), wodurch Energieeinsparungen realisierbar sind.
Die kontinuierliche Messung des Ölgehaltes des Pressguts in einem erfindungsgemäßen Verfahren bietet bei einer extraktionsmittelunterstützten (insbesondere Kohlendioxid) Pressung die Vorteile, dass in einem kurzen Zeitintervall neue Stellwerte für die Regelventile eingestellt werden können, sodass die Menge des zugeführten Extraktionsmittels, insbesondere des überkritischen Kohlendioxids, stets in einem optimalen Verhältnis zur Ölmenge ist, sodass eine Erhöhung der Ölausbeute, eine Verringerung der Schwankungsbreite der Ölausbeute und/oder eine Senkung des Extraktionsmittelverbrauches realisiert werden.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut ist beim Vorpressen eine Ölausbeute von 54% bis 59% und beim Nachpressen von 87% +/- 3% realisierbar.
In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden weiterhin folgende Prozessparameter Verwendung:
Ein typischer Druckbereich des Extraktionsmittels wird dadurch definiert, dass das Extraktionsmittel dem Pressgut in der Presseinheit mit einem Druck von etwa 100 bis 200 bar zugeführt wird.
Aufgrund der durch das mechanische Pressen erzeugten Reibungsenergie stellt sich in der Regel ein Temperaturbereich derart ein, dass das Abpressen des Extrakts nach der Zufuhr des Extraktionsmittels mit einer Temperatur von etwa 40 bis 45 Grad Celsius erfolgt.
Bezüglich des Pressdrucks ist daran gedacht, dass ein mechanischer Pressdruck im Bereich von 250 bar erzeugt wird.
Die Verwendung der NIR basierten Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts, insbesondere auch der NIR-Online-Technik, ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik somit eine kontinuierliche Überwachung der vorgenannten Parameter und ein schnelles Anpassen der Prozessparameter zur kontinuierlichen Sicherung eines nur geringen Schwankungsbereichs um die vorgegebenen Sollwerte. Die im Stand der Technik erforderlichen Nass-chemischen Analyseverfahren zur regelmäßigen Erfassung der relevanten Messgrößen werden nur noch zur Kalibration des NIR-Systems während der Inbetriebnahme und zum Nachkalibrieren während des Betriebes benötigt.
In den Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 : Ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Gewinnung von Öl aus Saatgut und
Figur 2: Ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Gewinnung von Öl aus Saatgut.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1). Die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) weist einen Konditionierer (2) auf, mit dem zugeführtes Saatgut oder Presskuchen bezüglich Feuchte und Temperatur des Pressguts konditionierbar sind. Dazu weist die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) eine Dampfregeleinrichtung (3) auf, mit der dem Konditionierer (2) eine gesteuerte Menge an Heißdampf zuführbar ist. Die Temperatur der aus dem Konditionierer (2) entweichenden Brüden ist mithilfe eines Temperatursensors (4) messbar. Die Messdaten des Temperatursensors (4) sind zur Auswertung an eine Auswerte- und Steuereinheit (5) übermittelbar.
An den Konditionierer (2) schließt sich eine Fördereinrichtung (6) an, mit der das konditionierte Pressgut zur einer mechanischen Presseinrichtung (11) hin förderbar ist. Im Bereich der Fördereinrichtung (6) ist eine erste Messstelle (7) angeordnet, die Messmittel zur Messung der Feuchte, des Fasergehalts und des Ölgehalts des Pressguts aufweist.
Bevorzugt weist die erste Messstelle (7) dazu zumindest eine NIR basierte Messvorrichtung auf, die besonders bevorzugt in der NIR-Online-Technik ausgeführt ist.
Vor der mechanischen Presseinrichtung (11) ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) eine Dosiervorrichtung (10) angeordnet, mit der die Menge des in die mechanische Presseinrichtung (11) zugeführten Pressguts regelbar ist. Die Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) weist weiterhin eine Zuführeinrichtung (12) für ein Extraktionsmittel auf, mit der ein Extraktionsmittel in den Pressraum der mechanischen Presseinrichtung (11) einleitbar ist. Im Bereich der Zuleitung der Zuführeinrichtung (12) sind ein Drucksensor (8) und ein Flusssensor (9) zur Messung der in den Pressraum eingeleiteten Menge von Extraktionsmittel angeordnet, sodass mithilfe der Auswerte- und Steuereinheit (5) eine Regelung der zugeleiteten Menge von Extraktionsmittel realisierbar ist.
In Förderrichtung hinter der mechanischen Presseinrichtung (11) ist eine zweite Messstelle (13) angeordnet, die Messmittel zumindest zur Bestimmung des Ölgehaltes des aus der mechanischen Presseinrichtung (11) austretenden Presskuchens aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Messstelle (13) dazu zumindest eine NIR basierte Messvorrichtung auf, die besonders bevorzugt in der NIR-Online- Technik ausgeführt ist.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Gewinnung von Öl aus Saatgut.
Das Saatgut wird zunächst unter der Zufuhr von Heißdampf bezüglich der Temperatur und der Feuchte konditioniert. Das konditionierte Pressgut wird vorbei an einer ersten Messstelle (7) zu einer mechanischen Presseinrichtung (11) gefördert. An der ersten Messstelle (7) wird die Feuchte, der Fasergehalt und der Ölgehalt des Pressguts mithilfe einer NIR basierten Messvorrichtung, die auf der NIR-Online-Technik beruht, kontinuierlich gemessen. Mit der mechanischen Presseinrichtung (11) wird das Pressgut gepresst, sodass der Ölanteil von den festen Bestandteilen getrennt wird. Aus der mechanischen Presseinrichtung (11) treten das Rohöl und der Presskuchen aus. Im Bereich des austretenden Presskuchens wird mithilfe einer zweiten Messstelle (13) kontinuierlich zumindest der Ölgehalt des Presskuchens gemessen, wobei bevorzugt eine NIR basierte Messvorrichtung, besonders bevorzugt gemäß der NIR-Online- Technik, verwendet wird.
Die kontinuierlich erfassten Messwerte bezüglich der Feuchte des Pressguts nach dem Konditionieren werden ausgewertet und zur kontinuierlichen Steuerung der Dampfregelung verwendet, sodass Feuchte und Temperatur des Pressguts nach dem Konditionieren möglichst nah an vorgegebenen Sollwerten liegen.
Die kontinuierlich erfassten Messwerte bezüglich des Fasergehalts des Pressguts werden ausgewertet und zur kontinuierlichen Steuerung der Drehzahl des Pressenantriebes verwendet, sodass stets eine an den Fasergehalt des Pressguts angepasste Drehzahl des Pressenantriebes eingeregelt wird.
Die kontinuierlich erfassten Messwerte bezüglich des Ölgehalts des Pressguts nach dem Konditionieren werden ausgewertet und zur kontinuierlichen Steuerung der Menge des beim Pressen zugeführten Extraktionsmittels verwendet, sodass stets eine an den Ölgehalt des Pressguts angepasste Menge an Extraktionsmittel zugeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1), aufweisend zumindest einen
Konditionierer (2) zur Konditionierung der Temperatur und der Feuchte des Pressguts, zumindest eine mechanische Presseinrichtung (11) sowie mindestens eine
Fördereinrichtung (6) zur Förderung des konditionierten Pressguts vom Konditionierer (2) zur mechanischen Presseinrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des mindestens einen Konditionierers (2) eine erste Messeinrichtung (7) angeordnet ist, die zur kontinuierlichen Erfassung zumindest eines der Parameter Feuchte, Fasergehalt und/oder Ölgehalt des Pressguts ausgebildet ist.
2. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messeinrichtung (7) zur kontinuierlichen Erfassung zumindest eines der Parameter Feuchte, Fasergehalt und/oder Ölgehalt des Pressguts zumindest eine NIR basierte Messvorrichtung aufweist.
3. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die NIR basierte Messvorrichtung in der NIR-Online-Technik ausgebildet ist.
4. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (5) aufweist, die zur Auswertung der zumindest mithilfe der ersten Messeinrichtung (7) erfassten Messwerte ausgebildet ist.
5. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (5) zur Steuerung des mindestens einen Konditionierers (2) ausgebildet ist, sodass die Feuchte und die Temperatur des Pressguts mithilfe des Konditionierers (2) kontinuierlich regelbar ist.
6. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach mindestens einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Zuführeinrichtung (12) für ein Extraktionsmittel in den Pressraum der zumindest einen mechanischen Presseinrichtung (11) aufweist, wobei mithilfe der ersten Messeinrichtung (7) zumindest der Ölgehalt des Pressguts vor der mechanischen Presseinrichtung (11) messbar ist, und wobei die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (5) zur Steuerung der Zuführeinrichtung (12) ausgebildet ist, sodass die Menge des in den Pressraum zugeführten Extraktionsmittels anhand des Ölgehalts des Pressguts kontinuierlich regelbar ist.
7. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid als Extraktionsmittel verwendet ist.
8. Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens zwei Stufen zur Pressung des Pressguts aufweist, wobei jede der Stufen mindestens einen Konditionierer (2), mindestens eine Fördereinrichtung (6) und mindestens eine mechanische Presseinrichtung (11) aufweist, wobei die Stufen in Förderrichtung des Pressguts hintereinander angeordnet sind.
9. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut umfassend zumindest die Verfahrensschritte:
Zuführen des Pressguts in zumindest einen Konditionierer (2)
Konditionieren des Pressguts mithilfe des Konditionierers (2)
Kontinuierliche Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts nach dem Konditionieren
Kontinuierliche Auswertung der Messdaten mithilfe zumindest einer Auswerte- und Steuereinheit (5)
Kontinuierliche Steuerung der Konditionierung zur Regelung der Feuchte des Pressguts auf einen vorgegebenen Sollwert und/oder kontinuierliche Steuerung der Drehzahl des Pressenantriebs und/oder kontinuierliche Steuerung der Menge eines dem Pressgut im Pressraum einer mechanischen Presseinrichtung (11) zugeführten Extraktionsmittels
Fördern des konditionierten Pressguts zu einer mechanischen Presseinrichtung (11) Pressen des Pressguts mithilfe der mechanischen Pressvorrichtung (11) zur Trennung des enthaltenen Öls von den festen Bestandteilen
10. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur kontinuierlichen Messung der Feuchte und/oder des Fasergehalts und/oder des Ölgehalts des Pressguts mindestens eine NIR basierte Messung durchgeführt wird.
11. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der mindestens einen NIR basierten Messung eine NIR basierte Messvorrichtung in der NIR-Online-Technik verwendet ist.
12. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Extraktionsmittel Kohlendioxid verwendet wird.
13. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens zweistufig ausgebildet ist, wobei das Pressgut in einer ersten Stufe konditioniert und vorgepresst und in zumindest einer zweiten Stufe konditioniert und nachgepresst wird.
14. Verfahren zur Gewinnung von Öl aus Saatgut nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Gewinnung von Öl aus Saatgut (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet ist.
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