SE509358C2 - Användning av vattenånga för framställning av glyceridolja med låg halt av icke-hydratiserbara fosfatider - Google Patents

Description

509 358 2 10 15 20 25 30 underlättar utpressningen av oljan. Den inaktiverar även kvalitetsförsämrande enzymer. 3. De varma flingorna pressas i kontinuerligt arbetan- de skruvpressar, varvid fetthalten sänks från ca 40-45 % till ca 18-20 %. Utvunnen olja benämns pressolja och den fasta återstoden presskaka.

Därefter följer bearbetningen två vägar, a) och b).

Väg a): 4a. Pressoljan befrias från medföljande fasta partik- lar i t ex dekantercentrifuger eller klarifikatorer, eventuellt med ett efterföljande filtreringssteg.

Sa. I vissa fall utförs därefter vattenavslemning, dvs 2-3 % vatten inblandas i oljan, som efter lämplig uppe- hållstid i en behållare centrifugeras. Huvudsyftet med centrifugeringen är att avlägsna hydratiserbara fosfati- der och fröpartiklar. 6a. Pressoljan torkas därefter under vakuum och kyls innan den lagras.

Väg b): 4b. Presskakan extraheras med teknisk hexan i en kon- tinuerligt arbetande extraktör. 5b. Den erhållna lösningen av olja i hexan, miscellan, indunstas i flera steg för återvinning av hexanet. 6b. Den från hexan befriade extraktionsoljan vatten- avslemmas, torkas och kyls på samma sätt som pressoljan.

Alternativt blandas pressoljan och extraktionsoljan före vattenavslemningen och/eller lagringen. 7b. Extraktionsåterstoden, rapsmjölet, befrias från hexan i en avdrivare med hjälp av direktànga och indirekt uppvärmning.

De utvunna oljorna består huvudsakligen av triglyceri- der av fettsyror samt ett betydande antal oönskade be- ståndsdelar, såsom fosfatider, färgämnen och små mängder av metaller såsom järn, kalcium och magnesium. För de 10 15 20 25 30 35 3 5091358 flesta ändamål måste därför glyceridoljorna raffineras för avlägsnande av nämnda beståndsdelar.

Fosfatiderna kan indelas i två huvudgrupper, nämligen hydratiserbara och icke-hydratiserbara fosfatider. De hydratiserbara fosfatiderna kan avlägsnas ur oljan genom behandling med vatten, varigenom fosfatiderna blir hydra- tiserade och olösliga i oljan,varifràn de lätt kan av- lägsnas med enkla separeringsmetoder. Vid denna avslem- ning, eller ”degumming”, erhålls ett vattenhaltigt leci- tinslam som efter torkning ger lecitin. En rapsolja som genomgått konventionell avslemning innehåller icke-hyd- ratiserbara, oljelösliga fosfatider som i regel ger oljan en fosforhalt av storleksordningen 100 - 250 ppm.

Inom matfettsbranschen är den allmänna meningen att de icke-hydratiserbara fosfatiderna jämte framför allt järn, som fungerar som prooxidant, utgör det största och be- svärligaste kvalitetsproblemet eftersom de försämrar oljans smak och smakhållbarhet samtidigt som de är svåra att avlägsna.

De icke-hydratiserbara fosfatiderna måste överföras till hydratiserbara fosfatider innan de kan avlägsnas.

Detta kan t ex ske genom behandling av vattenavslemmat material med syra eller alkali. Ett exempel är att till- sätta fosforsyra, tvätta med vatten i separator och där- efter neutralisera fosforsyran genom tillsats av ett överskott av alkali. Kalcium- och magnesiumjoner, som frigjorts från de icke-hydratiserbara fosfatiderna, bil- dar därvid olösliga fosfatföreningar som också försvårar den vidare bearbetningen av oljan.

I US patentskriften 4 049 686 beskrivs ett syraavslem- ningsförfarande, vid vilket olja som företrädesvis vat- tenavslemmats behandlas med koncentrerad syra, såsom citronsyra, och vatten. Därvid hydratiseras fosfatiderna, vilka därigenom kan avlägsnas som en fällning ur oljan.

Denna metod betecknas ”superdegumming”. 509 358 4 10 15 20 25 30 35 Med alkaliraffinering respektive ”superdegumming” kan oljor erhållas med fosfatidhalter av 15-30 ppm tillräckligt låga för att tillfredsställa de allt större (räknat som fosfor). Dessa halter är dock inte kraven inom industrin.

I WO 94/21762 beskrivs en process för framställning av avslemmade glyceridoljor, vilken omfattar syraavslem- ningsbehandling av en rå glyceridolja som inte väsent- ligen har exponerats för enzymatisk aktivitet. Den råa glyceridoljan har erhållits genom värmning och pressning av glyceridoljehaltigt, vegetabiliskt material, even- tuellt föregånget av ett kallpressningssteg, där värm- ningen sker i två steg, varvid det vegetabiliska materia- let först utsätts för en exponering av en temperatur av 30-80°C i 0,1-20 minuter och därefter för en temperatur av 80-l40°C i 1-60 minuter. en fosfatidhalt förfarande tar relativt lång tid och oljan som utvinns ur Denna avslemmade olja sägs ge (räknat som fosfor) av 0,1-7 ppm. Detta det vegetabiliska materialet måste avslemmas genom be- handling med syra, vilket fördyrar processen. Tillsatt syra måste dessutom neutraliseras genom tillsats av alkali, vilket ytterligare försämrar processen från kost- nads- och miljösynpunkt.

Det har nu överraskande visat sig att glyceridoljor med låg halt av icke-hydratiserbara fosfatider och låg halt av järn, kalcium och magnesium kan produceras ur fetthaltigt vegetabiliskt material genom en förändring av steg 2 i det konventionella oljeutvinningsförfarande som beskrivits ovan. Efter förändring av steg 2 erhålls, utan att de efterföljande stegen förändras, en vattenavslemmad olja som i allt väsentligt är jämförbar med en på konven- tionellt sätt framställd vattenavslemmad olja, vilken därefter genomgått ”superdegumming”. Förfarandet är enkelt och mycket kostnadseffektivt, samtidigt som det är mycket tillfredsställande ur miljösynpunkt genom att det 10 15 20 25 30 35 5 5091558 inte behövs några extra kemikalier för avslemningen. Mil- jöbelastningen minskas ytterligare genom att fosfatid- slammet, såvida det inte används för produktion av leci- tin, alternativt kan återföras till extraktionsåtersto- den, vilken används till djurfoder.

Dessa fördelar uppnås genom att den konventionella tekniken, med långsam uppvärmning i "värmepannor” till relativt låg temperatur, ersätts av förfarandet enligt uppfinningen, varvid det fetthaltiga, vegetabiliska råmaterialet momentant utsätts för hög temperatur vid reglerad vattenhalt före utvinningen av glyceridoljan.

Det är känt att enzymsystemen i det vegetabiliska materialet inaktiveras vid betydligt lägre temperatur än den som här uppnås. Det är emellertid inte klarlagt om enbart enzyminaktiveringen orsakar de genom uppfinningen uppnådda effekterna. Utan att vara bunden till någon teori är det möjligt att också en termisk nedbrytning och omvandling av vissa fosfatider medverkar till att hydra- tiserbarheten ökar och att lösligheten i oljefasen mins- kar.

Lämpliga fetthaltiga vegetabiliska material för denna oljeutvinningsteknik är oljeväxtfröer vars oljor, efter konventionell utvinning, innehåller icke önskvärda halter av icke-hydratiserbara fosfatider, vilket kräver att de behandlas genom ”superdegumming”. Särskilt kan nämnas rapsfrö, rybsfrö, sojabönor, solrosfrö, senapsfrö och linfrö, varvid särskilt föredrages rapsfrö och rybsfrö.

För att underlätta behandlingen av det vegetabiliska materialet bör detta krossas mekaniskt innan det utsätts för den höga temperaturen.

Vid en utföringsform av uppfinningen höjs det fetthal- tiga materialets temperatur momentant fràn lagringstem- peratur till minst l40°C, företrädesvis till 145-l55°C, vilken temperatur därefter upprätthålls under 10-120 s, företrädesvis 10-30 s. 509 358 6 10 15 20 25 30 35 Det är lämpligt att inställa det fetthaltiga materia- lets Vattenhalt på 4-18 vikt% under behandlingen, och särskilt goda resultat erhålls om vattenhalten vid in- ledningen av behandlingen vid hög temperatur inställs på 12-16 vikt %, ceras till 4-7 vikt%. för att i slutskedet av behandlingen redu- Sammanfattningsvis kan sägas att genom att använda förfarandet enligt uppfinningen vid behandling av fett- råvaran före oljeutvinningen erhålles en råolja som har lika låga halter av icke-hydratiserbara fosfatider som tidigare endast kunnat åstadkommas genom att behandla den utvunna råoljan med kemikalier enligt någon av de metoder som med ett gemensamt namn kallas ”superdegumming”.

Genom förfarandet enligt uppfinningen erhålles en olja som efter vattenavslemning har: - en fosforhalt av icke-hydratiserbara fosfatider av mindre än 5 ppm - en järnhalt av mindre än 0,2 ppm - en kalciumhalt av mindre än 4 ppm - en magnesiumhalt av mindre än 2 ppm För att genomföra förfarandet enligt uppfinningen erfordras en anordning för att åstadkomma den momentana temperaturhöjningen av det vegetabiliska materialet.

En lämplig sådan anordning kan bestå av en sluten, trycksatt transportslinga, vari överhettad vattenånga cirkuleras med hjälp av en centrifugalfläkt. Transport- slingan är lämpligen försedd med gastäta inmatnings- och utmatningsanordningar, värmeväxlare för reglering av temperatur och Vattenhalt samt en cyklon för avskiljning av fast material. Vattenångans tryck kan varieras mellan exempelvis 2 och 5 atmosfärer. När materialet som skall behandlas införs i det trycksatta systemet kondenserar vattenånga på varje enskild partikel och höjer dess tem- peratur och Vattenhalt till önskad nivå. Vidare transpor- teras materialet av vattenångan, vid inställt tryck och 10 15 20 25 30 35 7 509 558 temperatur, till cyklonen där det matas ut ur anläggning- en med hjälp av en gastät slussmatare.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av följande exempel.

Exempel 1 En konventionell anläggning för utvinning av rapsolja genom pressning och extraktion användes för att genomföra försöket. Dess uppbyggnad framgår av den i inledningen beskrivna konventionella tekniken. Anläggningen har fem värmepannor och till varje värmepanna är en skruvpress ansluten.

Vid försöket bearbetades ca 6 ton svenskt, flingat rapsfrö per timme i vardera av de fem skruvpressarna.

Fyra av pressarna (jämförelsepressarna) försågs med rapsflingor, vilkas temperatur höjts till ca 90°C i de fyra tillhörande värmepannorna. Uppehållstiden i vardera värmepannan var ca 40 minuter. Flingornas vattenhalt var ca 6,1 % då de matades in i pressarna.

Den femte värmepannan var avstängd och rapsflingorna värmebehandlades i stället i den ovan beskrivna slutna, trycksatta transportslingan. Efter denna värmebehandling som utfördes vid ca 150°C och pågick ca 30 sekunder transporterades flingorna pneumatiskt till inloppet av den femte pressen (försökspressen). Flingornas vattenhalt var då ca 5,6 %.

Oljeprov togs i utloppen från jämförelsepressarna och i utloppet från försökspressen.

Varje oljeprov avslemmades i laboratoriecentrifug efter tillsats av 3 % vatten och efter 10 minuters sväll- ning. Analysvärdena anges i tabell 1.

Exempel 2.

Försöket utfördes på samma sätt som i exempel 1 med den skillnaden att rapsfröna hade importerats från Polen och bedömdes ha annan kvalitet än de som användes i exem- pel 1. Bearbetningskapaciteten för vardera pressen upp- 509 358 8 gick till ca 6 ton rapsflingor per timme. Flingornas vat- tenhalt var 5,2 % vid inmatningen i jämförelsepressarna och 4,1 % vid inmatningen i försökspressen. Oljeprov togs i utloppen från jämförelsepressarna och i utloppet från 5 försökspressen. Varje oljeprov avslemmades i laboratorie- Centrifug efter tillsats av 3 % vatten och efter 10 minu- ters svällning. I detta försök analyserades även kalcium och magnesium i råoljan. Analysvärdena anges i tabell 2. 10 15 20 25 30 35 Tabell l Pressolja ur svenskt frö Vattenhalt i olja, % Fosfor i råolja, ppm Fosfor efter vattenavslem- ning, ppm Järn i råolja, ppm Järn efter vattenavslem- ning, ppm Kalcium efter vattenavslem- ning, ppm Magnesium efter vattenav- slemning, ppm Tabell 2 Pressolja ur polskt frö Vattenhalt i råolja, % Fosfor i råolja, ppm Fosfor efter vattenavslem- ning, ppm Järn i råolja, ppm Järn efter vattenavslem- ning, ppm Kalcium i ràolja, ppm Kalcium efter vattenavslem- ning, ppm Magnesium i råolja, ppm 509 358 Magnesium efter vattenavslem- ning, ppm Försöksolja Jämförelseolja framställd enligt uppfinningen 0,18 0,14 350 240 4 165 1,5 2,9 0,04 0,7 2,8 93 0,8 29 Försöksolja Jämförelseolja framställd enligt uppfinningen 0,13 0,07 410 270 4 57 5,8 10 0,1 0,6 49 112 2 59 30 46 1 17

Claims (10)

509 358 io 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Användning av vattenånga vid behandling av ett fetthaltigt vegetabiliskt material för framställning av glyceridolja med låg halt av icke-hydratiserbara fosfa- tider, varvid det fetthaltiga vegetabiliska materialet momentant bringas till hög temperatur och reglerad vat- tenhalt, genom att bringas i kontakt med och transporteras av samt kvarhàlles i 10-120 s vid denna temperatur, överhettad vattenånga i en sluten, trycksatt transport- slinga vari den överhettade vattenàngan cirkuleras, var- efter glyceridolja utvinnes.

2. Användning enligt krav 1, varvid fetthaltiga vegetabiliska materialet om partikelstorleken så kräver krossas eller flingas innan det bringas till hög tempera- tur.

3. Användning enligt krav 1 eller 2, varvid det fetthaltiga vegetabiliska materialets temperatur momen- tant höjs till minst 140°C.

4. Användning enligt ett eller flera av de före- gående kraven, varvid det fetthaltiga vegetabiliska materialets vattenhalt varieras i intervallet 4-18 vikt%.

5. Användning enligt ett eller flera av de föregåen- de kraven, varvid temperaturen momentant höjs till 145-155°C.

6. Användning enligt ett eller flera av de föregåen- de kraven, varvid den höga temperaturen upprätthàlles under 10-30 s.

7. Användning enligt ett eller flera av de föregåen- de kraven, varvid det fetthaltiga vegetabiliska materia- lets vattenhalt vid inledningen av behandlingen vid hög temperatur inställes på 12-16 vikt% och i slutskedet av behandlingen reduceras till 4-7 vikt%.

8. Användning enligt ett eller flera av de föregåen- de kraven, varvid glyceridoljan utvinnes ur det vid hög 11 509 ass temperatur behandlade fetthaltiga vegetabiliska materia- let genom pressning och/eller extraktion.

9. Användning enligt ett eller flera av de föregåen- de kraven, varvid glyceridoljan avslemmas genom behand- ling med vatten utan tillsats av syra eller alkali.

10. Användning enligt ett eller flera av de före- gående kraven, varvid det fetthaltiga vegetabiliska materialet utgöres av oljehaltiga fröer eller frukter.