SE533074C2 - Fraktioneringsprocess och kristalliserare för ätbara oljor och fetter genom smältning och/eller upplösning, kylning samt omrörning - Google Patents

Description

25 30 2 En fördel med sådana membranpressfilter är att de lämnar kvar relativt lite mellan- liggande olja mellan fettkristallerna, och genererar sålunda en relativt ren filterkaka.

Andra sätt att åstadkomma detsamma, innefattar användande av ett lösningsmedel, som kommer att späda ut oljan i mellanrummen, och särskilt tvättning av filter- kakan med rent lösningsmedel för att späda ut den mellanliggande lösningen ännu mer. Så medan den s k ”'torrfraktioneringsprocessen”' i allmänhet föredras vid fraktionering av ätbara oljor och fetter, eftersom den inte innefattar användande av lättantändliga lösningsmedel såsom aceton eller hexan, kan vissa produkter endast erhållas genom användande av lösningsmedel under sin fraktionerade kristallise- ring.

Vid torrfraktioneringsprocessen smälts fettet som skall fraktioneras och kyls sedan i en kristalliserare för att åstadkomma ett slam av fettkristaller i sin moderlut. Detta slam delas sedan upp i ett filtrat, som vanligtvis benämns ”oleinfraktionen” och en filterkaka som kallas ”stearinfraktionen”. Egenskaperna hos oleinet beror huvud- sakligen på den slutliga kristalliseringstemperaturen, medan egenskaperna hos stearinfraktionen beror endast i låg grad på denna temperatur, men i hög grad på dess oleininnehåll.

För industriell torrfraktionering av ätbara oljor och fetter föredras en batchkristalli- seringsprocess i allmänhet, trots det faktum att en kontinuerlig process troligen blir avsevärt billigare. Sådana batchprocesser tillåter en bättre styrning av kristallise- ringsprocessparametrarna, såsom temperatur och omrömingsintensitet. Dessutom har sådana batchprocesser fördelen framför kontinuerliga processer att temperaturen i batchkristalliseraren höjs över det inmatade råmaterialets smältpunkt under varje cykel. Följaktligen kommer eventuella lcistallavsättningar på kristalliserarens väggar eller kylelementen att avlägsnas genom att de smälts, och inga särskilda avtorkningsorgan för att rengöra dessa ytor, såsom exempelvis beskrivits i US 6 355 218, behövs. 10 15 20 25 Ett enkelt batchkristalliseringskärl, som används för torrfraktionering av ätbara oljor och fetter är den s k ”karformade lqistalliseraren”. Detta är ett högt, cylindriskt, dubbelväggigt kärl, som är utrustat med en central, axiell omrörare. Värmeöverfö- ring sker genom kärlväggen och för att säkerställa en avkylningsyta på t ex 7 m2 per m3 kristalliserarvolym, måste diametern på sådana rörformade kristalliserare be- gränsas till högst 0,6 m. Eftersom omrörare som är längre än 5 m skulle kräva ett extra stadigt utförande är volymen i denna typ av kristalliserare i praktiken begrän- sad till omkring l,4 m3 ; den används därför huvudsakligen för speciella fetter i små volymer, och mindre för produkter med stora volymer, såsom palmolja.

För fraktioneringen av exempelvis palmolja behövs vanligtvis stora kristalliserings- kärl, och olika sätt att åstadkomma ytterligäre kylytor har utvecklats (se fig 11.8 sid. 200 ilntroduction to F ars and Oíls Technology, R.D. O”Brien, W.E. Farr och P.J.

Wan, red. AOCS Press, Champaign, Illinois). Dessa kan innefatta kylspiraler, som slingrar sig inuti kristalliseringskärlet nedifrån och uppåt (F. Tirtiaux, ”Le fraction- nement industriel des corps gras par crystallisation dirigée - procédé Tirtiaux” i Oléagineux (1976) 31279-285), varvid en särskilt utfonnad central ornrörare säker- ställer både temperaturj ämnheten inuti kärlet och förhindrar att kristaller avsätts.

Den ornrörande verkan i denna konstruktion utsträcker sig dock inte till det cylind- riska kärlets botten. Detta kan få kristaller att ansamlas på botten och lämnas kvar när kärlet töms. På liknande sätt kan kristaller också stanna kvar mellan kylspiraler- na och kärlväggen och ovanpå kylspiralerna. Detta är problemet som också gäller för den kristalliserare som beskrivits för användning i en batchprocess i BE 1 005 617.

Detta problem har delvis övervunnits av att man först monterat in vertikala kylrör och sedan vertikala kylfenor i stället för rör inuti kärlet, och kristaller förhindras på så sätt att kvarstanna ovanpå värmeväxlarelementen. Dessutom, genom att rikta oljeflödet mot dessa fenor säkerställs en god värmeöverfóringskoefficient på 10 15 20 25 30 533 ilíffï 4 ca 70-100 W/mZK. Problemet med ofullständig tömning av kärlet när vätskenivån väl har sjunkit nedanför de lägsta omrörarbladen kvarstår dock.

En väsentlig ökning i kylyta per enhetsvolym olja har förverkligats i en kristallise- rare, som innefattar koncentriska, ringforrniga ldistalliseringsavdelningar, som åt- skiljs av koncentriska, ringformiga, dubbelväggiga kylelement. Dessutom uppvisar denna typ av kristalliserare en ökad värmeöverföringskoefficient på omkring 120- 170 W/mZK, antagligen på grund av att oinrömingsbladen rör sig mycket nära värmeväxlarytorna. Denna typ av kristalliserare är dock komplicerad i sin uppbygg- nad och därför dyr att bygga. Eftersom ornrömingsbladen är anordnade på ekrar som är kopplade till en central omröraraxel och rör sig inuti de ringformiga avdel- ningarna måste dessa vara perfekt cirkulära, för att förhindra att bladen skrapar mot väggarna. Dessutom är det inte enkelt att lägga in en labyrint inuti de dubbelväggiga kylelementen. Problemen med ofiillständig tömning har lösts av att kristalliseraren töms så snart som möjligt till ett mellanliggande lagringskärl, varifrån separations- utrustningen matas. Denna snabba tömning har fördelen att den tillåter flera batcher att kristalliseras under en viss tidsperiod och sålunda att dyr utrustning används mer effektivt.

Slutligen presenteras en helt annorlunda lösning på problemet att öka kylytan per volymenhet och särskilt att öka värmeöverfóringskoefficienten av STAR-kristallise- raren som visas i fig 2 i K. Weber m. fl., ”Fat crystallizers with stirring surfaces: theory and practice” i OCL (1998) 5(5):38 1-3 84. Denna kristalliserare är försedd med en ornrörare som är en anordning av rör som bildar en ledning fór vänneväx- larrnediet (kylvatten). Anordningen roterar, och rotationen är excentrisk. Värme- överfóringskoefñcienter, som är så höga som 300 W/mZK har uppmätts för denna typ av anordning på flytande olja.

Alla kristalliserare enligt äldre teknik, som beskrivits ovan, har det gemensamt att de är försedda med roterande ornrörare, vars olika delar inte rör sig med väsentligen 10 15 20 25 30 E33 (iQ-fl samma linjära hastighet. Följaktligen är omrörningen inuti dessa kristalliserare långt från likforrnig, i det att de linjära hastigheterna (farterna) på olika delar av omröra- ren varierar stort i enlighet med sitt avstånd från rotationsaxeln. I ett cylindriskt kristalliseringskärl med en diameter på 4 m kommer hastigheten för omrörarens spets att vara 3 m/s redan när omröraren roterar 15 ggr/min., men nära omröraraxeln är denna linjära hastighet mycket lägre. Bristen på likformighet i den linjära om- rörarhastigheten tros av upp finnarna till den föreliggande uppfinningen ha en avse- värt försärnrande effekt på morfologin hos de loistaller som bildas under den frak- tionerade kristalliseringsprocessen för oljor och fetter och på deras beteende under det påföljande separeringsstadiet.

BE 877 83 9-A hänför sig till värmeväxlare med omrörare för kristalliserad sirap. Ett vertikalt, cylindriskt kärl, innefattande en vänneväxlare, som är spiralformat anord- nad i ett horisontalplan visas, varpå en rörelse uppåt och nedåt åstadkommes, och det anges att denna konstruktion tillåter en bättre omrörning än den som erhålls med hjälp av en skiva eller ett roterande blad.

DE 552 532 visar ett kristalliseringskärl, van' en kylande, ihålig kropp och en driv- anordning är upphängda. Drivanordningen ger den kylande, ihåliga kroppen en ryckig vertikal rörelse eller en pendlande rörelse runt en axel i horisontell riktning.

GB 2 100 6l3-A visar produktion av metallslam, vari ett metallmaterial rörs om av en fram och åter rörlig omrörare. Exempelvis är ornröraren en platta eller skiva, och rör sig i en riktning fram och åter väsentligen vinkelrätt mot dess huvudplan.

JP 07-284 643 visar ett kärl med omrörning för en fiskeriprodukt, varvid kärlet innefattar en pådrivare i plattform, som är lösbart upphångd från en i rät linje fram och åter rörlig glidanordning, vari pådrivaren har en vinkel i förhållande till glid- anordningens rörelseriktning. JP 2002-210 399 anger förebyggande av sedimente- ring av ett fast innehåll i en beläggningsvätska som är påfylld i en tank med omröra- 10 15 20 25 533 ílïflä re genom att en vattenmatningspanel, som är anordnad i tanken, förs fram pch åter i horisontell riktning, varvid panelen innefattar ett bockat bladmaterial, som bockats till ett V-forrnat tvärsnitt och ett bockat bladmaterial som är bockat till ett omvänt, V-format tvärsnitt; i denna utföringsform är de omrörande bladen vinklade i förhål- lande till rörelseriktningen.

GB l 424 049 visar en anordning som är lämplig för utförande av transformations- processer för en icke-metallisk substans från vätskefas till fast fas såsom kristallise- ring, innefattande en reaktionskammare som sträcker sig i vertikal riktning med en horisontell tvärsnittsfonn i form av en polygon. ÄNDAMÅL OCH FÖRDELAR HOS UPPFINNINGEN Det är ett ändamål flör uppfinningen att åstadkomma förbättrade kristalliserings- processer för ätbara oljor och fetter genom användning av förbättrade kristalliserare.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är att den kan övervinna åtminstone en av nackdelarna hos de fraktionerade kristalliseringsprocessema för ätbara oljor och fetter, med användande av kända kristalliserare.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är tillhandahållandet av en kristallise- ringsprocess som effektivt kan användas för fraktionerad kristallisering av en stor mängd fetter och oljor, och som utnyttjar ett kristalliseringskärl som visar en låg grad av kvarhållande av kristaller vid tömning.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är tillhandahällandet av förbättrade kristalliserare som är enkla att konstruera och underhålla, och vars utformning kan användas effektivt, särskilt inom industrin för ätbara oljor och fetter, för en lång rad kapaciteter utan uppskalningsproblem. 10 15 20 25 30 533 Ûïfií En fördel med uppfinningen är tillhandahållandet av förbättrade kristalliserare med en hög avkylningsytarea per enhet kristalliserarvolyin och med en utformning som tillåter att denna area ökas eller minskas på ett sätt som inte fundamentalt förändrar kristalliserarens prestanda.

En fördel med uppfinningen är att en kristalliserare ges en förbättrad värmeöver- föringskoefficient än kristalliserare som är kända sedan tidigare.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är tillhandahållandet av en kristallise- ringsprocess för ätbara oljor och fetter, och som tillåter kristallslam med ett högt innehåll av fasta ämnen att produceras och behandlas på ett kostnadseffektivt sätt.

En fördel med den föreliggande uppfimiingen är tillhandahållandet av en kristallise- ringsprocess för ätbara oljor och fetter, varvid tillåts att det produceras kristallslarn som uppvisar överlägsna filtreringsegenskaper.

En fördel hos den föreliggande uppfinningen är tillhandahållandet av en kristallise- ringsprocess som kan användas i både lösningsmedelsfraktioneringsprocesser och torrfraktioneringsprocesser.

En fördel med den föreliggande uppfimiingen är tillhandahållandet av en batch- kristalliseringsprocess för ätbara oljor och fetter, med användande av en eller flera kristalliserare, som uppfyller ett eller flera av de tidigare nämnda särdragen.

En fördel med den föreliggande uppfinningen är tillhandahållandet av en kontinuer- lig kristalliseringsprocess för ätbara oljor och fetter, med användande av en eller flera kristalliserare, som uppfyller ett eller flera av de tidigare nämnda särdragen.

Vidare ändamål och fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av beskrivningen nedan. lO l5 20 25 30 533 (Wii SAMMANFATTNING AV UPPF INN INGEN Såsom kommer att visas i exemplen som illustrerar uppfinningen har det förvånans- värt nog framkommit, i en första aspekt, att under torr- eller lösningsmedelsfraktio- nering av oljor och fetter kan en eller flera av de ovannämnda fördelarna uppnås med användande av en kristalliserare som innefattar ett kristalliseringskärl l, 2, en ornrörare eller en omröraranordning, och en drivanordning, vari drivanordningen ger omröraren eller omröraranordningen en oscillerande rörelse (t ex en rörelse fram och åter) och/eller en roterande rörelse runt en axel, med förbehållet att de olika delarna av omröraren eller omröraranordningen rör sig med väsentligen samma lin- jära hastighet. Ett särskilt särdrag hos denna uppfinning är samma linjära hastighet för varje del av omröraren eller omröraranordningen, när den senare ges en roteran- de rörelse runt axeln, t ex en horisontell eller vertikal axel. Under utförandet av fraktioneringsprocessen enligt uppfinningen nedsänks ornrörarens eller omrörar- anordningens nedre parti i innehållet i kristalliseringskärlet l, 2. En roterande rörelse enligt den föreliggande uppfinningen innefattar både en fullständig rotation (dvs 360° runt axeln, medurs och/eller moturs) och en mer begränsad rörelse (t ex en pendelrörelse). En roterande rörelse enligt den föreliggande uppfinningen inne- fattar en rotation på ett sådant sätt att varje punkt på omröraren eller omröraranord- ningen beskriver en cirkel med väsentligen samma diameter i ett vertikalt eller hori- sontellt plan. Fraktioneringsprocessen för ätbara oljor och fetter enligt den förelig- gande uppfinningen är inte begränsad till någon särskild typ av ornröraranordnings- konstruktion, eller till någon kombination av omrörarrörelser, förutsatt att väsentli- gen varje gång processen utförs rör sig varje del av omröraranordningen med väsentligen samma linjära hastighet. Som ett icke-begränsande exempel kan om- röraranordningen ges en elliptisk rörelse genom kombination av en rotation runt en horisontell axel och en vertikal translation längs axeln.

I en andra aspekt ger den föreliggande uppfinningen nya konstruktioner av kristalli- serare, lämpliga för industrier såsom, men inte begränsat till, industrin för ätbara l0 15 20 25 30 âïšfl (FM 9 oljor eller fetter. I en första utföringsforin av denna andra aspekt innefattar kristalli- seraren ett kristalliseringskärl 1, 2, en ornrörare eller ornröraranordnirig och en driv- anordning, varvid drivanordningen ger omröraren eller omröraranordningen en rote- rande rörelse runt en axel, vari varje punkt av omröraren eller omröraranordningen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. I denna första utföringsforrn har kristalliseringskärlet 1, 2 företrädesvis ett polygonformat tvärsnitt, särskilt när det är utformat för att innehålla ätbara oljor och fetter. I en andra utföringsfonn av denna aspekt innefattar kristalliseraren ett kristalliseringskärl l, 2 med ett polygonformat tvärsnitt, en onirörare eller omröraranordning och en drivanordning, vari drivanord- ningen ger omröraren eller omröraranordningen en oscillerande rörelse (t ex en rörelse fram och åter), och vari ornröraren eller omröraranordningen inte är vinklad i förhållande till rörelseriktningen (tvärtemot vad som anges inom den äldre tekrii- ken). I den andra utföringsformen rör sig företrädesvis varje del av omröraren med väsentligen samma hastighet. Ytterligare valfria särdrag hos dessa nya kristallise- rare defmieras i den bifogade kravuppsättningen.

De tidigare nämnda viktiga särdragen hos den första och andra aspekten av denna uppfinning är särskilt användbara i fraktioneringsprocesser, såsom de används inom olje- och fettindustrin. Kristaller som växt under en torrfraktioneringsprocess eller lösningsmedelsfraktioneiingsprocess för ätbar olja i en kristalliserare, försedd med en omrörare eller omröraranordning, vars olika delar rör sig med väsentligen samma linjära hastighet genom kristalliserarens innehåll, råkar vara väsentligen likformiga i storlek och morfologi; detta är en helt oväntad upptäckt. Följaktligen är lcristallerna lättare att skilja från moderluten, och mängden moderlut som hålls kvar i kristaller- na reduceras, vilket får filtratets utbyte att öka och den fraktionerade kristallise- ringen att bli mera specifik.

Det har också oväntat upptäckts att en kristalliserare enligt uppfinningen kan hantera kristallslam med ett högre innehåll av fasta fetter (hädanefter hänvisat till som SFC) än kristalliserare enligt äldre teknik, vilket har den stora fördelen att 10 15 20 25 30 533 071! 10 kristalliserarna enligt uppfinningen i ett enda fraktioneringssteg kan åstadkomma, särskilt i en torrfraktioneringsprocess för oljor och fetter, ett resultat, för vilket pro- cesserna enligt äldre teknik behövde två eller flera på varandra fraktioneringssteg.

Dessutom, medan kristalliserare enligt äldre teknik alla syftar till en homogenitet i kristalliserarens innehåll med avseende på temperatur och/eller SFC i kristallslam- met, har det överraskande upptäckts, genom utförande av den föreliggande uppfin- ningen, att bristande homogenitet med avseende på temperatur och/eller SFC i slammet inte leder till dåliga fraktioneringsresultat. Tvärtom har utmärkta resultat observerats i pilotanläggningens kristalliserare enligt uppfinningen, när de används för fraktionering av palmolja, och uppvisar både en temperaturgradient och sedi- mentering av de bildade kristallerna. Följden av denna observation är att processen enligt uppfinningen på ett lämpligt sätt låter sig användas för kontinuerliga fraktio- neringsprocesser för ätbara oljor och fetter.

Den föreliggande uppfinningen tillhandahåller således en metod för kristallisering av ätbara oljor och fetter i en kristalliserare, innefattande ett kristalliseringskärl 1, 2, en omrörare eller omröraranordning och kylorgan, varvid metoden innefattar driv- ning av omröraren med en oscillerande eller roterande rörelse runt en horisontell eller vertikal axel, förutsatt att varje punkt på omröraren rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. I denna utföringsfonn kan kylorganet vara en del av om- röraren eller omröraranordningen eller kan placeras mellan två eller flera element i ornröraren eller ornröraranordningen eller båda delar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 visar ovanpartiet av en första utföringsform av en kristalliserare för användande i fraktioneringsprocesser enligt uppfmningen, vari en omrörare eller omröraranordning ges en linjär rörelse fram och åter i horisontell rikt- ning. 10 15 20 25 30 Fig 2 rig 3 Pig 4 Fig 5 Fig 6 Fig 7 533 074 ll visar en delvis uppskuren vy av en andra utfóringsforrn av en kristallíserare for användande i fraktioneringsprocesser enligt uppfinningen med en om- rörare eller omröraranordning, som ges en oscillerande rörelse. visar ett längsgående tvärsnitt genom en utiöringsfonn av en kristallíserare för användande i fraktioneringsprocesser enligt uppfinningen, vari två olika typer av parallella kylelement delar upp kristalliseringskärlet i avdelningar och vari ornröraren eller omröraranordningen är belägen mellan kylelemen- ten och ges en rörelse fram och åter. visar tvärgående snitt genom tre ytterligare utfóringsforrner av kristallísera- re som kan användas i fraktioneringsprocesser enligt uppfinningen, vari omröraren eller omröraranordningen ges (A) en oscillerande rörelse, (B) en helt roterande rörelse omkring en horisontell axel och (C) en horisontell rörelse fram och åter. visar tvärgående snitt genom tvâ ytterligare utfóringsformer av kristallísera- re fór användande i fraktioneringsprocesser enligt uppfinningen, vari om- röraren eller omröraranordningen ges en vertikal rörelse fram och åter. visar ovanpartiet av en ytterligare utfóringsfonn av en kristallíserare för användande i fraktioneringsprocesserna enligt uppfinningen, vari omrörar- anordningen roterar runt en vertikal axel. visar schematiskt en kontinuerlig fraktioneringsprocess för ätbara oljor enligt uppfinningen, med användande av ett antal kristallíserare i serie. 10 15 20 25 30 533 0711 12 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Den föreliggande uppfinningen kommer att beskrivas med avseende på särskilda utföringsfonner och med hänvisning till ritningarna, men uppfinningen är inte be- gränsad därtill, utan begränsas endast av kraven. Ritningarna som beskrivs häri är endast schematiska och illustrerande och icke-begränsande.

Baserat på de ovannämnda viktiga upptäckterna hänför sig en första aspekt av den föreliggande uppfinningen till fraktioneringsprocesser för ätbara oljor och fetter, varvid används en kristalliserare innefattande ett kristalliseringskärl 1, 2, en omröra- re eller ornröraranordning, kylorgan och en drivanordning, kännetecknad av att drivanordningen ger omröraren eller omröraranordningen en oscillerande rörelse och/eller en roterande rörelse runt en axel, såsom en vertikal eller horisontell axel, med förbehållet att de olika delarna av omröraren eller omröraranordriingen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet, särskilt när omröraren eller omröraranord- ningen ges en roterande rörelse runt axeln. Fraktioneringsprocessen för ätbara oljor eller fetter enligt denna uppfinning kan vara en lösningsmedelsfraktionerings- process, vari oljan eller fettet som skall fraktioneras löses i ett lämpligt lösnings- medel, eller en blandning av lämpliga lösningsmedel, för den aktuella oljan eller fettet. Fraktioneringsprocessen för ätbara oljor eller fetter enligt denna uppfinning kan också vara en torrfraktioneríngsprocess, vari oljan eller fettet som skall fraktio- neras helt enkelt smälts utan tillsättande av något lösningsmedel. I en särskild utfö- ringsfonn hänför sig uppfinningen till ett system vari kylorganen utgör en del av ornröraren eller ornröraranordningen eller innefattas i ornröraren eller omrörar- anordningen. I en annan särskild utföringsform hänför sig den föreliggande uppfin- ningen till ett system, vari kylorganen är skilda från omröraren eller ornröraranord- ningen och vari kylorganet innefattar ett eller flera parallella kylelement, som delar av kristalliseringskärlet i avdelningar och vari ornröraren eller ornröraranordningen är belägen mellan elementen. I ytterligare en specifik utföringsforrn hänför sig den föreliggande uppfinningen till ett system, vari kylorganet är både en del av omröra- l0 15 20 25 30 533 Oil!! 13 ren eller ornröraranordningen och innefattar ett eller flera parallella kylelement, som delar upp kristalliseringskärlet i avdelningar och vari ornröraren eller omrörar- anordningen är belägen mellan elementen. I alla dessa specifika utföringsforrner är ett viktigt särdrag att omröraren eller omröraranordriingen drivs på ett sådant sätt att den uppvisar en eller flera av de tre specifika rörelsetypema som angivits ovan. När ornröraren eller oinröraranordningen drivs för att ha en kombination av två eller flera typer av rörelse som angivits ovan är kombinationstypen inte kritisk för den föreliggande uppfinningen. T ex kan ornröraren eller omröraranordriingen ges en oscillerande rörelse som är kombinerad, samtidigt eller i följd efter varandra, med en rörelse fram och åter. I en alternativ utföringsform kan omröraren eller omrörar- anordningen ges en oscillerande rörelse kombinerad, samtidigt eller i följd därefter, med en roterande rörelse runt en horisontell axel, vari de olika punkterna på den roterande omröraren eller omröraranordningen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. I ytterligare en alternativ utföringsform kan omröraren eller om- röraranordningen ges en rörelse fram och åter, kombinerad, samtidigt eller i följd därefter, med en roterande rörelse runt en horisontell axel, vari de olika punkterna på den roterande omröraren eller ornröraranordriingen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. Beroende på omständigheter såsom viskositeten och/eller typen av material som skall kristalliseras, formen på kristalliseringskärlet och lik- nande, kan fackmannen enkelt utforma en lämplig kombination av rörelser genom att endast använda uppfinningens principer som härletts från de ovan beskrivna oväntade upptäckterna.

Medan kristalliserare enligt äldre teknik, använda för torrfraldionering av ätbara oljor eller fetter, utan variation innefattar cylindriska kärl, som ofta är dubbelväggi- ga och dänned dyra att bygga, har kristalliseringskärlen som används i fraktione- ringsprocesserna enligt uppfinningen företrädesvis ett polygonalt tvärsnitt (vari det polygonala tvärsnittet företrädesvis innefattar 3-8 väggar och ännu hellre 4-6 väggar), företrädesvis rektangulärt, såsom visas i fig l och 2 eller kvadratiskt. Av hygieniska skäl och produktkvalitetsskäl är kristalliseringskärlet i kristalliseraren 10 15 20 25 30 533 GT-'íl 14 företrädesvis tillverkat av rostfritt stål. För att göra besparingar av detta dyra kon- struktionsmaterial kan kristalliseringskärlet innefatta relativt turma (exempelvis omkring 3-4 mm tjocklek) rektangulära väggar 1 och 2, som uppbärs och innehålls av en burkonstruktion som är tillverkade av partier 3 av mjukt kolstål, såsom illu- streras i fig 2. Denna burkonstruktion kan också innefatta två motsatt anordnade skenor 4, som löper i kristalliseringskårlets längdriktning och uppbär omröraren eller omröraranordningen, såsom visas i fig l.

Kristalliseringskärlet är företrädesvis försett med ett inmatningsinlopp (ej visat i figurerna) för utgångsmaterialet som skall kristalliseras, vilket kan vara en lösning eller en smälta, och ett utlopp (ej visat i figurerna) för den delvis kristallíserade pro- dukten som åstadkommes genom att processen enligt uppfinningen körs. Beträffan- de kärlets botten har en lutning på omkring l0-30° (beroende på viskositeten och materialtypen som skall kristalliseras), företrädesvis omkring l5° med avseende på horisontalplanet, befunnits vara adekvat för att säkerställa fullständig tömning av kristalliseringskärlet genom dränering därav. Flera uttöringsforrner för att konstru- era ett lämpligt utlopp är enkelt tillgängliga för fackinän på området. I en utíörings- forrn fortsätter den ovan nämnda lutningen ända till kärlets motsatta vägg, medan i en arman utföringsforrn är två bottenhalvor riktade mot kristalliseringskärlets cent- rum. Dessutom kan kärlets botten också tillverkas så att den har en lutning i sin längdriktning, för att ytterligare underlätta fullständig tömning av kärlet vid dess lägsta punkt. Den delvis bortskurna väggen l i lcristalliseringskärlet har då formen av ett rektangulärtrapets. Omröraren eller orriröraranordningen sträcker sig företrä- desvis mot den lutande bottnen, så att denna också kan ha en form av ett rektangu- lärtrapets.

För att underlätta konstruktionen tillverkas kristalliseringskärlets väggar l och 2 och dess botten, eller bottendelar, företrädesvis av plant, arkformigt material (t ex plåtar av rostfritt stål). En botten som är krökt i en riktning och som därför också kan kon- strueras från en plan plåt utgör en annan utföringsfonn av kristalliseiingskärlet som 10 15 20 25 30 533 074 15 skall användas i fraktioneringsprocessen enligt uppfinningen. I allmänhet behöver inga dubbelväggar ingå. Korrekt termisk isolering av väggar och botten kommer normalt sett att säkerställa en korrekt funktion hos kristalliseringskärlet.

Kristalliseraren som skall användas i fraktioneringsprocessen för ätbara oljor och fetter enligt denna uppfinning är företrädesvis försedd med ett lock (ej visat i fig 1 och 2) för att förhindra att smuts faller ned i produkten som kristalliseras och/eller för att termiskt isolera produkten från omgivningen. Detta lock behöver inte upp- bära någon tung hjälputrustriing, såsom en omrörare, så dess konstruktion kan vara lätt. I en fördelaktig, men icke-begränsande utföringsform, är locket företrädesvis försett med insynsglas och lämplig belysning. Om kristalliseraren används i en lös- ningsmedelsfraktioneringsprocess enligt uppfinningen bör locket vara tillräckligt lufttätt för att hålla kvar lösningsmedlet inuti kristalliseringskärlet.

En eller flera av samma eller andra typer av kylytor kan anordnas tillsammans med eller innefattas i kristalliseraren som används i fraktioneringsprocesserna enligt upp- ñnningen med ett antal olika tillvägagångssätt. I ett sådant tillvägagångssätt (A) fungerar omröraren eller omröraranordningen själv som en värmeväxlare och inne- fattar en ledning för ett vänneväxlarmedium, som är kopplat till ett inlopp och ett utlopp för värmeväxlannediet. Kristalliseraren irmefattar också en drivanordning, och enligt uppfinningen rör sig varje punkt av omröraren eller omröraranordníngen med väsentligen samma linjära hastighet när den sätts i rörelse av drivanordningen.

F ig 2 och 3 visar schematiskt icke-begränsande utföringsformer av tillvägagångs- sättet (A).

Ett annat tillvägagångssätt (B) innefattar stationära värmeväxlarelement (dvs ele- ment som förmår kyla den smälta eller upplösta ätbara oljan eller fettet), som kan föra med sig kristalliserarens (dvs kristalliseringskärlets) avdelare genom ihåliga element som fungerar som värmeväxlare. Dessa ihåliga element kan innefatta plana, dubbelväggiga värmeväxlare, som har försetts med en inre labyrint eller en serie av 10 15 20 25 30 533 D74 16 parallella ihåliga rör. Två utforingsforrner av tillvägagångssättet (B) har illustrerats i fig 3 , som också visar hur elementen i omröraren eller omröraranordningen kan pla- ceras mellan dessa avdelande värmeväxlarelement (dvs kylelement).

I ett tredje tillvägagångssätt (C), som är en kombination av tillvägagångssätten (A) och (B), fungerar både de avdelande elementen och ornröraren eller omröraranord- ningen som värmeväxlare.

De tre tillvägagångssätten vid konstruktionen av en kristalliserare för användande i fraktioneringsprocesser enligt den föreliggande uppfinningen, såsom beskrivits ovan, skiljer sig åt i kylytarea per enhet volym av kristalliseringskärlet och/eller i värmeöverföringskoefficienten som åstadkommes av systemet. Valet av det mest lämpliga tillvägagångssättet beror på omständigheterna, bl a på parametrar såsom, men inte begränsat till, oljan eller fettet som skall kristalliseras, förekomsten och mängden av lösningsmedel och typen av lösningsmedel, avkylningsbehovet i den aktuella fraktionerade kristalliseringsprocessen och liknande. Lösningsmedelsfrak- tioneringsprocesser tillåter i allmänhet snabb kylning och kräver sålunda både en maximal kylarea per enhet volym i kristalliseringskärlet och en maximal värme- överfóringskoefficient. Följaktligen kommer tillvägagångssättet (A) ofta att vara ett lämpligt val att använda vid utförandet av en lösningsmedelsfraktioneringsprocess enligt uppfinningen. Om tíllvägagångssättet (A) inte tillåter någon tillräckligt snabb kristallisering av ett visst material, så kan tillvägagångssättet (C) användas som ett syrmerligen lämpligt alternativ.

För att erhålla kristaller med fördelaktiga filtreringskaralctäristika i en torrfraktione- ringsprocess för oljor eller fetter enligt uppfinningen föredras i allmänhet en lägre avsvalningshastighet, så att tillvägagångssätten (A) och (B) är i allmänhet mest lämpliga. Tillvägagângssättet (B) innefattande stationära vänneväxlareelement (dvs kylelement) kommer i allmänhet att ge en lägre värmeöverfórlngskoeñlcient än tillvägagångssättet (A), en skillnad som lämpligen kan kompenseras genom en mot- l0 15 20 25 30 533 074 17 svarande anpassning av den kylande ytarean. Tillvägagångssättets (A) icke-statio- nära kylyta föredras ofta för kristalliserare som drivs i en kontinuerlig fraktione- ringsprocess, t ex en kontinuerlig torrfraktioneringsprocess, eftersom de minimerar risken för beläggningar.

Omröraren eller omröraranordningen, vars alla punkter rör sig enligt uppfinningen, med väsentligen samma linjära hastighet när de sätts i rörelse av drivanordningen, kan utföras på olika sätt utan avsteg från de principer som den föreliggande uppfin- ningen baseras på. I utföringsfonnen enligt tillvägagångssättet (A), och vilken visas i fig 1, är skenor 4 anordnade nära eller ovanpå de motsatta längs gående väggarna 1 i kristalliseringskärlet och fungerar som stöd för ornröraranordningen. Denna an- ordning innefattar en rektangulär stålram med längsgående partier 5, varpå ett eller flera hjul 7 har fästs och tvärgående partier 6, parallella med kristalliseringskärlets tvärgående väggar 2. Dessa hjul 7 tillåter att omröraren eller omröraranordiiingen ges en rörelse fram och åter längs skenorna 4. Stålramen 5, 6 uppbär också en led- ning för ett värmeväxlarrnedium. En utföringsfonn av en sådan ledning, såsom illu- streras i fig l, innefattar två ihåliga huvudledningar 8 och 9, som är parallella med skenorna 4 och är kopplade till ramen 5, 6. Den ihåliga huvudledningen 8 är kopp- lad till en tillförselkälla (ej visad) med värrneväxlarmedium, vanligtvis vatten, och den andra ihåliga huvudledningen 9 är kopplad till ett returinlopp för värrneväxlar- mediet (ej visat). Båda kopplingama till de ihåliga huvudledningama 8 och 9 bör företrädesvis vara tillräckligt flexibla för att tillåta ornröraranordningen att röra sig längs skenorna 4.

I utföringsfonnen som visas i fig l är de två ihåliga huvudledningarna 8 och 9 hop- kopplade med varandra via en serie ihåliga fördelare 10 och 11, på ett sådant sätt att den ihåliga fördelaren 10 är kopplad till huvudledningen 8 för tillförsel av kyl- medium och uppbärs endast av den ihåliga huvudledningen 9, medan den ihåliga fördelaren l 1 är kopplad till den ihåliga huvudledningen 9 och uppburen endast av huvudledningen 8. De ihåliga fördelarna 10 och ll är sammankopplade via U- 10 15 20 25 30 533 074 18 formade rör 12, som sträcker sig ned till kristalliseringskärlets botten och säker- ställer korrekt värmevåxling. Värmeväxlarmediet (vanligtvis vatten) flödar sålunda från den ihåliga huvudledningen 8 och in i den första ihåliga fördelaren 10, eller någon annan ihålig fördelare med udda ordningsnummer, via U-formade kylrör 12, in i ihåliga fördelare ll med udda ordningsnummer, för att samlas upp av den ihå- liga huvudledningen 9, som är kopplad till retursystemet för värmeväxlannediet.

Plattor med hål kan föras in i kopplingarna mellan den ihåliga fördelaren ll och den ihåliga huvudledningen 9, för att säkerställa att systemet är fullständigt fyllt med värrneväxlarmedium och att flödeshastigheten hos värmeväxlarmedíet genom varje rör eller ihåligt parti är väsentligen detsamma. lutföringsformen som visas i fig l kan de U-formade kylrören kopplas till varandra vid någon lägre punkt, för att ge styvhet åt omröraren eller omröraranordningen.

Skenoma 4, som tillåter omrörarens eller omröraranordningens rörelse, sänks före- trädesvis inte ned i oljan eller fettet som kristalliseras. De ihåliga huvudledningarna 8 och 9 är företrädesvis belägna under ytan för det kristallinnehållande slammet.

Annars kan fukt från luften kondensera på dessa ihåliga huvudledningar, falla ned och förorena produkten som kristalliseras.

Fig 2 visar en annan utföringsforrn av en omrörare eller omröraranordning enligt tillvägagångssättet (A) i den föreliggande uppfinningen. I denna utföringsform är de tvärgående partierna 6 i den rektangulära stålramen sammankopplade via lekare 13 med stationära stänger 14, som är kopplade till väggarna 1 på ett rektangulärt eller kvadratiskt kristalliseringskärl. En ytterligare stationär stång 15 uppbär en kolv 16, som också är fäst vid det tvärgående rampartiet 6. En rörelse i kolven 16 ger om- röraren eller omröraranordningen, som innefattar ihåliga huvudledningar 8 och 9, ihåliga fördelare 10 och ll och U-forrnade rör 12, som är fasta vid ramen 5 och 6, med en oscillerande rörelse på ett sådant sätt att alla punkter på ornröraren eller om- röraranordningen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. 10 15 20 25 30 533 074 19 Även om detta inte är något begränsande särdrag har en kristalliserare enligt den föreliggande uppfinningen företrädesvis en kylyta i området på omkring 2-10 mz/ms , och mera föredraget omkring 4-6 m2/m3. I tillvägagångssättet (A) i konstruktionen kan detta enkelt åstadkommas genom att exempelvis innefatta ca 15 U-formade rör med 50 mm diameter per m2 yta i kristalliseringskärlet. lnfäst- ning av de U-forrnarle rören med 100 mm mellanrum på de ihåliga fördelarna 10 och 1 1, och placering av de senare med avstånd på ca 350 mm åstadkommer det ovan nämnda området för kylytan. Dessutom ger det en robust konstruktion som enkelt kan flyttas som en enhet även när de U-formade kylrören 12 är tillverkade genom bockning av 6 m långa rör. Detta exempel hänför sig till en fabrikstillverkad standardlångd, som sammanfaller med en industriell kristalliserare enligt uppfin- ningen med ca 3 m höj d. Dessutom, i likhet med ornröraranordningen som visas i fig l, kan styvheten i anordningen som visas i fig 2 vidare säkerställas genom att kylrören 12 sammankopplas vid någon nedre punkt.

Sammankopplingspurikterna mellan de U-fonnade kylrören 12 och de ihåliga för- delarna 10 och ll kan, men behöver inte, vara förskjutna. Förskjutrring utgör en föredragen utföringsforrn eftersom den ökar värrnekoefñcienten hos kristalliseraren som används i fraktioneringsprocesserna enligt uppfinningen. Uppfinningen är dock inte begränsad till denna utföringsfonn.

Tillvägagångssättet (B) illustreras av ett längsgående tvärsnitt genom en utförings- form av en kristalliserare i fig 3. Detta visar att de avdelande elementen kan vara dubbelväggiga avdelare 17, såsom visas på högra sidan i fig 3 eller horisontella, rörfonniga värmeväxlare 18, som visas till vänster i fig 3; dessa rör kan också pla- ceras vertikalt. Ett avstånd på ca 40 cm mellan dessa avdelare l7 eller 18 säkerstäl- ler också en kylyta på ca 5 m2/m3 kristalliseringskärl. Detta avstånd är tillräckligt för att tillåta en roterande rörelse hos omrörarelementen 19. Denna roterande rörelse kan ske omkring en horisontell axel, såsom illustreras schematiskt i fig 4B eller omkring en vertikal axel, såsom illustreras i ñg 6. Ökning av avståndet mellan 10 15 20 25 30 533 (IT34 20 avdelama 17 eller 18 till omkring 50 cm minskar kylytan till 4 m2/m3, ett värde som fortfarande ligger inom det föredragna området för denna uppñnning.

I utföringsforrn enligt tillvägagångssättet (B), som illustreras i fig 3, är varje om- rörarelement 19 format som en grind. Det kan vara fast vid cylindrar 20, som ger omröraren en vertikal rörelse fram och åter. I en annan utiöringsfonn kan det vara fäst via lekare till en anordning (såsom, men inte begränsat till, en vevstake eller alternativt excentriska hjul 21, såsom visas i fig 4B), varvid de grindformade om- rörarelementen kan vara fasta vid varandra via rarnpartiet 22, för att bilda en om- röraranordning. När vevstaken roteras eller hjulen 21 roteras ges omröraranord- ningen en roterande rörelse omkring en horisontell axel, varvid alla punkter på om- röraranordningen rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. Hjulen 21 kan också användas för att ge omröraren en oscillerande rörelse, om så önskas.

En annan utföringsforrn enligt tillvägagångssättet (B) innefattar avdelarelement, som innefattar en serie parallella, vertikala, ihåliga rör, varigenom kylmediet flödar.

Detta medium kan exempelvis matas in via en huvudledning som är belägen i kris- talliseringskärlets nedre höm och parallellt med dess längdriktning, och som är kopplat till en serie horisontella iördelarrör, som är vinkelräta mot huvudledningar- na. Varje horisontellt fördelarrör kan sedan mata en serie parallella, vertikala kylrör.

Dessa rör kopplas sedan till en serie uppsamlare, varvid dessa kopplingar kan inne- fatta hålplattor, för att säkerställa en jämn fördelning av kylmediet via kylrören.

Värmeväxlarens avdelande element har företrädesvis kylmediet inmatat vid sin nedersta punkt, särskilt när kristalliseraren används i en kontinuerlig fraktionerings- process enligt uppfinningen, men uppfinningen är på intet sätt begränsad till denna utföringsform.

Ytterligare en utföringsforrri av en laistalliserare som skall användas i processen enligt uppfimiingen visas i frg 6. Denna visar ett rektangulärt kristalliseringskärl med väggar 1 och 2, som är omgivna av partier 3 av mjukt kolstål, som också inne- 10 15 20 25 533 (WII 21 fattar horisontella stänger 23 ovanför kårlet. Ett antal stöd 24 sträcker sig nedåt från stängerna 23, och deras nedre ändar är försedda med en cirkulär skiva, som är fast vid stödet 24 med ett kullager i skivans 25 centrum. Ytterligare stöd 26 är fasta excentriskt vid skivor 25 och en tvärslå 27 är fäst vid stöden 26. Omröraranord- ningen 28 är fäst vid tvärslåarna 27, och när en av skivorna 25 ges en rotation av drivanordningen 29, kommer hela omröraranordriingen 28 att rotera omkring en vertikal axel, varvid varje punkt på omröraranordningen 28 rör sig med väsentligen samma linjära hastighet. I stället för att åstadkomma en roterande rörelse kan driv- anordningen 29 även varar en kolv, så att den resulterande periodiska rörelsen hos ornröraranordningen 28 kommer att vara en oscillerande rörelse runt en vertikal axel.

Enligt uppfinningen kan omrörarens eller omröraranordningens rörelse också vara en rörelse fram och åter i ett horisontalplan, såsom visas i fig 1 och fig 4C, vari exempelvis en drivanordning med dubbla cylindrar säkerställer denna typ av rörelse. Denna utföringsforrn av uppfinningen är inte begränsad till användning av en drivanordriing med dubbla cylindrar, och en elektriskt driven, roterande rörelse, som omvandlas till en rörelse fram och äter ligger också inom uppfinningens om- fång. I praktiken har drivanordningen med dubbla cylindrar befunnits vara effektiv och adekvat genom säkerställande av en tillförlitlig drift av kristalliseraren och genom att kräva föga underhåll.

I industriell skala har kristalliserare som används i fraktioneringsprocesser enligt uppfinningen med en amplitud för omrörning på ca 20-100 cm, företrädesvis om- kring 30-50 cm och/eller en frekvens för omrömingen på omkring 5-50 per min., företrädesvis 15-30 per min., befurmits vara lämpliga för att säkerställa en korrekt värineöverföring i de flesta situationer och åstadkomma fettkristaller som enkelt kan skiljas från sin moderlut. l0 15 20 25 30 533 (TM 22 I stället for, eller förutom, att ornröraren eller ornröraranordningen rör sig i ett hori- sontalplan kan omröraren eller omröraranordningen också röra sig uppåt och nedåt i ett vertikalplan, såsom visas i fig 3 och 5. En kombination av dessa två rörelsetyper visas i fig 4B, där omröraranordningen roterar omkring en horisontell axel; denna utföringsform kan lämpligen utföras t ex genom att fasta ornröraren vid en vevstake eller excentriskt på hjulen 2 l.

I utföringsforrnen enligt tillvägagångssättet (B), innefattande exempelvis dubbel- väggiga avdelarelement, är omrörarrörelsen företrädesvis en rörelse fram och åter i vertikal riktning, såsom visas i fig 3 och 5, eller en roterande rörelse omkring en horisontell axel, såsom illustreras i fig 4B. Ornrörairörelsen kan också vara en rörel- se fram och åter i horisontell riktning, såsom visas i fig l och 4C, en roterande rörelse omkring en horisontell axel, såsom visas i fig 4B eller en roterande eller oscillerande rörelse omkring en vertikal axel, såsom visas i fig 6. En horisontell rörelse fram och åter, parallellt med avdelarelementen har också befunnits vara ett effektivt sätt att röra om, när det tillämpas på kristallisering av oljor och fetter.

Kombinationer av dessa olika periodiska rörelser faller också inom ramen för den föreliggande uppfinningen.

Den vertikala rörelsen fram och åter, såsom visas i ñg 3 och 5, visar en drivanord- ning som innefattar två kolvar. När dessa kolvar drivs i perfekt fas rör sig alla punkter på omröraren eller omröraranordningen med väsentligen samma linjära hastighet. De två kolvarna kan också drivas något ur fas utan att avsteg görs från den föreliggande uppfinningen. När exempelvis den vänstra kolven 20A i fig 5A ligger något före den högra kolven 20B kommer omrörargrinden att lutas något i en riktning moturs när båda kolvarna rör sig nedåt. Efter det att kolven 20A har uppnått sitt lägsta läge rör den sig uppåt igen medan kolven 20B fortfarande rör sig nedåt.

Detta får omröraranordningen att rotera i en rörelse medurs omkring en horisontell axel. Följaktligen rör sig alla punkter i omröraren eller omröraranordningen med väsentligen samma linjära hastighet den mesta tiden, men inte under den korta tids- 10 15 20 25 30 533 DW! 23 period när kolvama är ur fas, varvid denna tidsperiod begränsas av avståndet mellan omröraren eller ornröraranordiiingen och kristalliseringskärlets väggar, såväl som att den påverkas av längden av kolvslaget. Detta slags ornrörarrörelse måste be- traktas som att ligga inom uppfinningens omfång. På liknande sätt kommer tröghet och brist på absolut styvhet i omröraranordningen att få några delar av anordningen att fortsätta röra sig i en riktning, när drivanordriingen tvingar andra delar därav att förflyttas i motsatt riktning. Återigen måste denna typ av rörelse hos omröraranord- ning anses ligga inom uppfinningens omfång.

När omröraren eller omröraranordningen rör sig i enlighet med uppfinningen utövar den inte någon nettolyftkraft på det omgivande slammet, så att eventuella kristaller som det senare innehåller kan lätt sedimentera, eftersom kristallerna har högre den- sitet än oljan. I allmänhet har vi funnit att kristaller som sedimenterar inte är skad- liga för fraktioneringsresultatet. Om det trots detta är önskvärt att undvika sedi- mentering av kristaller i en viss situation kan sedimentering av kristaller effektivt undvikas genom att omröraren eller ornröraranordningen förses med gångj ärnsfór- sedda skopor som lyfter lcristallmaterialet när omröraren rör sig i en riktning, men som inte tvingar ned det när omröraren rör sig i motsatt riktning.

Processen enligt någon av de ovan beskrivna utfóringsfonnema av uppfinningen är synnerligen lämplig för satsvis torrfraktionering av ätbara oljor och fetter såsom, men inte begränsat till, palmolj a. I denna satsvisa process införs smält olja eller fett i kristalliseringskärlet och om några kristaller kvarstannat från den tidigare satsen kan dessa kvarvarande kristaller lätt smälta, så att ett homogent utgångsmaterial resulterar. Det företrädesvis homogena startmaterialet kan sedan underkastas en nedkylning som dock kan föregås av ett uppvärmningssteg för att sudda ut eventu- ellt kvarvarande kristallrnínne, och innefattar en eller flera perioder av gradvis kyl- ning och eventuellt en eller flera perioder där temperaturen hålls konstant. Antalet kylperioder, kylhastigheten i varje kylperiod och varaktigheten hos varje period med konstant temperatur är inte kritiska fór den satsvisa fraktioneringsprocessen 10 15 20 25 30 533 (Fil 24 enligt den föreliggande uppfinningen och kan bestämmas för varje typ av olja eller fett, baserat på fackmannens standardkunskaper.

Den slutliga temperaturen i satsen bestämmer både oleinegenskapema och mängden kristaller som produceras när jämvikt uppnås. I praktiken kan fraktioneringsproces- sen också stoppas innan jämvikt har uppnåtts, så att fler kristaller kan bildas i slammet i väntan på det därpå följ ande separationssteget. Det resulterande kristall- slammet kan hållas kvar i kristalliseringskärlet under ett vänteskede, men det kan också släppas ut från kristalliseringskärlet och in i ett eller flera mellanliggande lag- ringskärl, som fungerar för matning av separeringsutrustning i det därpå följande separeringssteget. En omrörare av den typ som är standard på området anordnas företrädesvis i detta mellanliggande lagringskärl för att förhindra att kristallslarnrnet sedimenterar innan det kommer in i separeringsutrustningen.

I praktiken i industrin fylls vart och ett av ett antal kristalliseringskärl i tur och ord- ning med materialet, t ex oljan eller fettet som skall kristalliseras, och när varje sats har lcristalliserats i önskad utsträckning kan innehållet i varje kristalliseringskärl tappas i en mellanliggande lagringstank. Separeringsuüustriingen som används för att separera kristaller från deras moderlut kan vara av vilket slag som helst på områ- det, dvs den kan vara lämplig för kontinuerlig drift men den kan också vara lämplig för satsvis drift.

Kristalliseraren enligt någon av de beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är också lämplig för att utforma en kontinuerlig fraktioneringsprocess för oljor och fetter, såsom illustrerats i fig 7. Såsom visats i det övre vänstra partiet i denna figur värms olj einmatningsströmmen först upp och hålls kvar i en behållare, där kristall- minnet suddas ut. Eftersom processen är kontinuerlig kan energibehovet för upp- värrnning och därpå följ ande kylning reduceras med hjälp av besparingsanord- ningar. Antalet kristalliserare i den kontinuerliga fraktioneringsprocessen enligt uppfinningen kan vara tre, såsom visas i fig 7, som ett väl fungerande men icke- 10 15 20 25 30 533 C94 25 begränsande exempel, men fler eller färre kristalliserare kan också användas för att uppfylla speciella fraktioneringsbehov. Även om den första kristalliseraren också kan användas för att kyla oljeinmatningsströmmen till omkring 3-8°C över den temperatur varvid kristallisering skall börja, utförs denna kylning företrädesvis i en värmeväxlare uppströms från det första kristalliseringskärlet, såsom visas i det övre högra partiet i ñg 7, exempelvis en värmeväxlare i fonn av rör och skal, vilken är välkänd på området. På grund av den slutliga, eftersträvade produkttemperaturen föreligger inte någon risk för kristallavsättníng inuti denna vänneväxlare, förutsatt att temperaturskíllnaden mellan oljeprodukten och kylmedlet (t ex vatten) inte är alltför stor.

Varje laistalliserare som används i den kontinuerliga torrfraktioneríngsprocessen enligt uppfinningen innefattar ett kristalliseringskärl. Det senare innefattar ett in- matningsinlopp som företrädesvis är konstruerat på ett sådant sätt att inmatningen knappt blandar sig med kärlets innehåll och förblir flytande ovanpå innehållet. För detta ändamål kan horisontella plåtar anordnas, varpå inrnatníngsströmmen riktas genom ett antal munstycken och varifrån matningsströmmen flödar horisontellt ned i kristalliseringskärlet, precis som grädde sprids ut ovanpå Irish coffee, genom att den hålls sakta på baksidan av en sked. De horisontella plåtarna är därför företrä- desvis belägna precis nedanför kärlets innehållsyta och de kan fästas vid omröraren på lämpligt sätt.

Varje kristalliseringskärl som används i den kontinuerliga torrfraktioneringsproces- sen enligt uppfinningen innefattar också ett utlopp som samlar upp material från kärlets nedersta parti. Ett möjligt sätt att styra nivån på vätskan (moderluten) i kärlet är genom koppling av utloppet till ett monteringsrör som är kopplat till en bockning vid den önskade nivån. När sedan lcristalliseringskärlet fylls stiger vätskenívån i röret till dess att materialet flödar över i en kristalliserare nedströms, och sålunda håller vätskenivån i ett fast läge. Diametern på monteringsröret måste vara tillräck- ligt smalt, så att flödeshastigheten i röret kan dra med sig eventuella kristaller som 10 l5 20 25 30 533 074 26 eventuellt kommer in i röret, men inte så trång att en stor höj dskillnad åstadkommes mellan rörets bockning och vätskenivån i kristalliseringskärlet. Utformning av den lämpliga rördiametern genom att ta dessa båda motstridiga krav i beaktande ligger inom de allmänna kunskaperna hos en fackman på området.

När kristalliseraren används i en kontinuerlig fraktioneringsprocess enligt uppfin- ningen av oljor och fetter, undviks med fördel lyftandet av kristaller på grund av ornrörarens rörelser. Följaktligen minimeras vertikal rörelse inuti kristalliserings- kärlet. Detta tillåter vidare att den högsta temperaturgradienten upprätthålls inuti kristalliseringskärlet, och tillåter användande av minsta möjliga antal kristallise- ringskärl i serie. Den sista kristalliseraren i serien (den tredje kristalliseraren som visas i ñg 7) är antingen kopplad till en kontinuerligt driven separator eller till ett mellanliggande lagringskärl som matar en diskontinuerligt driven separator, såsom en membranfilterpress (ej visad i fig 7).

Kylmediet (t ex vatten) används företrädesvis så att det rör sig motströms i förhål- lande till den ström av material som kristalliseras (t ex med hänvisning till fig 7) där vatten som lämnar den tredje kristalliseraren matas in i den andra kristalliseraren osv. För att säkerställa korrekt temperaturstyrning i varje kristalliserare förses kret- sen för kylmedium (t ex vatten) i varje kristalliserare med oberoende temperatur- stymingsorgan, t ex genom insprutning av kallt vatten i kylvattenströmmen.

EXEMPEL 1 Raffinerad, blekt och deodoriserad (hädanefter benämnd RBD) palrnolja med en jodhalt (hädanefter benämnd IV) på 52,7 användes för inmatning i en kristalliserare av typen som visas i fig l. Det rektangulära kristalliseringskärlet är 80 cm högt, 45 cm brett och 100 cm långt. Inuti detta kärl farms anordnat en omrörare som var lämplig för horisontell rörelse, såsom visas i fig l. Omröraren innefattar två upp- sättningar med 5 sammansatta, U-fonnade rör vardera. Dessa rör (diameter 33 mm) 533 0234 27 sträcker sig nästan ned till ldistalliseringskärlets botten. Följaktligen är kylytan omkring 2 m2 och kvoten mellan kylytan och volymen är omkring 5,6 mZ/m3.

Kristalliseringskärlet fylldes med smält RBD-palmolj a, som sedan värmdes upp till 5 70°C under en period på 30 min. och hölls kvar vid den temperaturen under 15 min. för att radera eventuellt kristallminne. Kylparametrar som användes vid varje steg i RBD-palmoljans kristalliseringsprocess anges i tabell 1 nedan.

TABELL 1 1 0 Tid (min) Steg Drift Varaktighet (min) Temperatur (°Cl 0 1 Kylning 15 70 ned till 37 1 5 Isoterm 45 3 7 60 2 Kylning 10 37 ned till 26 15 70 Isotenn 60 26 130 3 Kvlninq 20 26 ned till 22 150 Isoterm 40 22 190 4 Kylning 10 22 ned till 19 200 Isoterrn 80 19 20 280 5 Kvlriing 20 19 ned till 15 300 Isoterm 160 15 460 6 Kvlning 20 15 ned till 13 480 lsotenn 180 13 660 7 Kvlning 20 13 ned till 10 25 680 Isoterm 80 10 760 8 Tömning 30 10 Under detta kristalliseringsexperiment mättes kylvattnets temperatur och palmoljans» temperatur regelbundet. Prover togs vid kristalliseringskärlets övre parti, vid en 30 mellanliggande höjd omkring 1/ 3 från dess botten, och vid ktistalliseringskärlets 10 15 20 25 30 533 ÛTQ 28 botten. Innehållet av fast fett (hädanefter benämnts som SFC och uttryckt som en vikt-%) i några prover bestämdes genom puls-NMR (med användande av en Bruker Minispec MQZO-spektrometer) och anges i tabellerna 2 och 3 nedan. Olein isolera- des i vissa prover genom vakuumfiltrering (med användande av en Buchner-tratt) för att låta dess jodhalt bestämmas.

Kristallbildning observerades först i steget 2, när slammets SFC-värde ökade till l,1%. Tabell 2 visar SFC-värden som uppmätts strax fore slutet av varje steg.

Tabell 2 nedan visar utvecklingen av produktegenskaper och temperaturkaraktäri- stik efter varje kristalliseringssteg.

TABELL 2 Tid (min) Steg Temperatur Temperatur SFC islam kvlvattenf) olja (ÅCL (%) 123 2 26.5 27.5 1.1 184 3 2110 24,0 5.4 271 4 18,4 21 J 12.4 455 5 ISQ 17.0 19.5 620 6 1247 15,8 27,2 715 7 l0J1 MÅ 30,9 Tabell 2 visar att: Utvecklingen av olj etemperaturen följer den hos kylvattentemperaturen, men alltid med ett visst tidsavstånd; - Fler och fler kristaller bildades när temperaturen sänktes, och - Kristalliseraren som användes i processen enligt uppfinningen kunde hantera ett kristallslam med ett SFC på omkring 31 vikt-%=. 10 15 20 25 30 533 075! 29 Tabell 3 nedan visar SFC-värden i slamprover och IV-värden på oleinprover vid olika nivåer i kristalliseringskärlet efter tvåolika steg i kristalliseringsprocessen.

TABELL 3 Samplingkstid 388 734 Under steg 5 7 SFC vid kärlets övre parti 14,2 29,8 SFC vid mellanliggande nivå 18,1 29,1 SF C vid kärlets botten 21,0 28,5 IV i slam vid kärlets övre parti 53,05 52,77 IV i slam vid kärlets botten 52,1 l 52,93 IV i olein vid kärlets övre parti 59,22 62.87 IV i olein vid kärlets botten 59,20 63,04 Tabell 3 visar att: - Omröraranordningen förhindrar inte att kristallerna sedimenterar, eftersom vid 388 min. (under steget 5) ökade slammets SFC från kärlets övre parti till kärlets botten. Detta avspeglas också i slammets jodvärden, som minskade något; - När temperaturen sänktes och fler kristaller bildades, minskade SF C- skillnaden mellan kärlets övre parti och dess botten, och vid 734 min. (under steget 7) hade den nästan försvunnit, och kristallslammet hade blivit så tjockt att det lmappast sedimenterade när det fick stå; - IV i oleínet ändras inte signifikant från kärlets övre parti till dess botten; och - Palmolein med IV på omkring 63 kan produceras av RBD-palmolja i ett enda fraktioneringssteg. 10 15 20 25 30 533 0?4 30 EXEMPEL 2 Ett kommersiellt palmolein med ett IV på 57,7 användes som råmaterial. Om detta olein används som sådant är kristallslammet som produceras vid kylning av oleinet redan tämligen visköst när dess SFC fortfarande endast är 16 vikt-%. Filtrering av detta viskösa slam genom användande av en membranfilterpress ger en filterkaka med ett SF C på endast 38 vikt-% vid en kaktjocklek på 50 mm. SFC i kakan kan ökas till 45 vikt-% när kaktj ockleken reduceras till 25 mm, men i båda fallen var oleinets IV endast 61,5.

Ett mycket högre olein-IV kan erhållas genom förbättring av kristalliseringen genom tillsats av 8 vikt-% palmolja till palmoleinet innan detta värms upp till 60°C och sedan kyls i kristalliseraren enligt uppfinningen och såsom gjorts i exempel 1.

Det resulterande slammet hade ett SFC på 24,3 vikt-% efter det att det kylts ned till l4°C under en period på 13 h och gav 60 vikt-% olein med ett IV på 65,4. Den mot- svarande stearinfraktionen hade ett IV på 46,6.

EXEMPEL 3 I detta exempel kommer en särskilt utfóringsfonn av processen enligt uppfmningen och innefattande den kontinuerliga driften av en kristalliserare att illustreras. 1000 kg palmolja med ett IV på 52,2 lagrades i ett lagringskärl där olj etemperaturen hölls vid 7 0°C med hjälp av ett elektriskt värmeelement. Oljan pumpades med en hastighet på 60 kg/h via en vårmeväxlare som sänkte dess temperatur till 45°C, in i ett kristalliseringskärl, såsom visas i fig 1. En nivåstyrning som påverkade kristalli- seringskärlets utloppsventil såkerställde ett konstant kristalliseringsinnehåll. i När en kylvattentemperatur på 30°C upprätthölls uppstod ett stabilt tillstånd med en oljetemperatur på 32°C upptill och 30°C vid kristalliseringskärlets botten. Utlopps- strömmen hade ett SFC på 5 vikt-% och kunde enkelt filtreras för att ge en kaka 10 15 533 074 31 med ett SFC-vårde på 48 vikt-% genom vakuurnfiltrering eller en kaka med ett SFC-värde på 60 vikt-% genom tryckñltrering. IV-värdena i tre olika oleinprover var 55,9, 55,5 och 55,8 och IV-värdena i de motsvarande tre stearinprovema var 27,4, 28,4 och 28,1. Detta anger att processen var tämligen stabil.

När kylvattentemperaturen sänktes till 27°C förändrades temperaturprofilen i kris- talliseringskärlet i det att vid dess övre parti sänktes den till 30,5°C och till 27°C vid bottnen. SFC i slammet ökade till 8,5 vikt-%, IV i oleinet ökade till 57,0 och IV i stearinprovema ökade till omkring 31,5. Detta exempel visar att palmoljelcristallise- ring som leder till enkelt filtrerbara kristaller är möjlig även när det föreligger en temperaturskillnad mellan kristalliseringskärlets övre parti och dess botten, motsva- rande en temperaturgradient på 2-3°C/m. Följaktligen kan temperaturskillnaden mellan inloppet och utloppet i en industriell kristalliserare med en höjd på omkring 3 m enkelt uppnå åtminstone 8°C. Detta betyder att i de flesta fall behövs endast tre sådana kristalliserare i serie för att täcka hela avsvalningsonirådet från oljans ång- punkt till filtreringstemperaturen för kristallslammet.

Claims (33)

10 15 20 25 30 538 D74 32 PATENTKRAV

1. Torrfraldioneringsprocess för ätbara oljor och fetter innefattande stegen: - smältning av oljan eller fettet som skall fraktioneras; - kylning av den smälta oljan eller fettet i en kristalliserare, innefattande ett kristalliseringskärl (1, 2), en ornrörare eller ornröraranordning (28) och en drivanordning (29), varvid åstadkommes ett kristallslarn i en moderlut; och därefter - separering av kristallerna från moderluten, k ä n n e t e c k n a d av, att drivanordningen ger omröraren eller ornrörar- anordningen (28) en oscillerande rörelse och/eller en roterande rörelse rtmt en axel, med förbehållet att varje punkt på omröraren eller omröraranordningen (2 8) rör sig med väsentligen samma linjära hastighet.

2. Lösningsmedelsfraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter innefattande stegen: - upplösning av oljan eller fettet som skall fraktioneras i ett lösningsmedel; - kylning av lösningen av oljan eller fettet i en kristalliserare, innefattande ett kristalliseringskärl (l, 2), en omrörare eller omröraranordning (2 8) och en drivanordrring (29), varvid ett kristallslam i en moderlut åstadkommes; och därefter - separering av kristallerna från moderluten, 10 15 20 25 30 533 ÜÉW-l 33 k ä n n e t e c k n a d av, att drivanordningen (29) ger omröraren eller om- röraranordningen (2 8) en oscillerande rörelse och/eller en roterande rörelse runt en axel med förbehållet att varje punkt på omröraren eller omröraranordningen (28) rör sig med väsentligen samma linjära hastighet.

3. Fraktioneringsprocess fór ätbara oljor och fetter enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, att kristalliseringskärlet (l , 2) har ett polygonfonnat tvär- snitt.

4. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av, att bottnen av kristalliseringskärlet (l, 2) har en lutning på l0-30° med avseende på horisontalplanet.

5. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-4, vari kristalliseraren vidare innefattar kylorgan (17, 18) som en del av omröraren eller ornröraranordningen, och vari kylorganet (17, 18) innefattar en ledning för ett värmeväxlarrnedium, kopplat till ett inlopp och ett utlopp for värmeväxlarmediet.

6. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-4, vari kristalliseraren vidare innefattar kylorgan med ett eller flera parallella kyl- element (17, 18), som delar av kristalliseringskärlet (l , 2) till avdelningar, och vari omröraren eller omröraranordriingen är placerad mellan kylelementen (17, 18).

7. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt kravet 5 eller 6, vari ett eller flera kylelement innefattar ett antal parallella rörformiga ledningar (18) för cirkulering av ett värmeväxlarrnedium.

8. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-7, vari den oscillerande rörelsen är en horisontell linjär rörelse fram och åter; 10 15 20 25 533 (TM 34

9. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt kravet 8, vari kristalli- seringskärlet (l, 2) har ett jämnt antal väggar, och vari den horisontella linjära rörel- sen fram och åter är parallell med två motstående väggar i kristalliseringskärlet (l, 2).

10. Fraktioneringsprocess fór ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-7, vari rörelsen fram och åter är en vertikal linjär rörelse fram och åter.

11. l l. Fraktioneringsprocess fór ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-7, vari den roterande rörelsen sker runt en horisontell axel.

12. F raktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-7, vari den roterande rörelsen sker runt en vertikal axel.

13. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-7, vari den oscillerande rörelsen sker runt en horisontell axel.

14. F raktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-7, vari den oscillerande rörelsen sker runt en vertikal axel.

15. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt kravet 14, vari om- röraren eller omröraranordningen (28) är upphängd från ett eller flera organ som, under inverkan av drivanordningen (29), ger en oscillerande rörelse åt omröraren eller omröraranorclningen (28).

16. F raktioneringsprocess fór ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-15, k å n n e t e c k n a d av, att drivanordningen (29) är en hydraulisk drivanordning innefattande en eller fler cylindrar. 10 15 20 25 30 533 DW! 35

17. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-l 5, k ä n n e t e c k n a d av, att drivanordningen (29) innefattar en eller flera elektriska motorer.

18. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-17, k ä n n e t e c k n a d av, att amplituden på rörelsen som ges åt ornröraren eller om- röraranordningen (2 8) ligger mellan 20 och 200 cm.

19. Fraktioneringsprocess for ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-l 8, k ä n n e t e c k n a d av, att rörelsefrekvensen som ges åt ornröraren eller ornrörar- anordningen (28) ligger mellan 5 och 50 per min.

20. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven l-19, vari den ätbara oljan är palmolj a, utförd satsvis till dess att moderluten har nått ett jodvärde på åtminstone 60 och upp till 72 g 12/ 100 g fett.

21. Fraktioneringsprocess för ätbara oljor och fetter enligt något av kraven 1-19, varvid processen drivs kontinuerligt.

22. Kristalliserare innefattande ett kristalliseringskärl (l, 2) en omrörare eller ornröraranordning (2 8) och en drivanordning (29), k ä n n e t e c k n a d av, att drivanordningen (29) ger ornröraren eller omröraranordningen (28) en roterande rörelse runt en axel och vari varje punkt på ornröraren (2 8) rör sig med väsentligen samma linjära hastighet.

23. Kristalliserare enligt kravet 22, vari kristalliseringskärlet (1, 2) har ett tvär- snitt med polygon fonn.

24. Kristalliserare innefattande ett lo-istalliseringskärl (1, 2) med ett polygon- forrnat tvärsnitt, en omrörare eller ornröraranordning (28) och en drivanordning 10 15 20 25 533 GW! 36 (29), k ä n n e t e c k n a d av, att drivanordningen (29) ger omröraren eller om- röraranordningen (2 8) en oscillerande rörelse och varje punkt på omröraren (28) rör sig med väsentligen sarrnna linjära hastighet.

25. Kristalliserare enligt något av kraven 22-24, vidare innefattande kylorgan som en del av ornröraren eller omröraranordningen (28) och innefattande en ledning (10, 11, 12) for ett värmeväxlarrnedium kopplat till ett inlopp och ett utlopp for värmeväxlarrnediet.

26. Kristalliserare enligt något av kraven 22-24, vidare innefattande kylorgan med ett eller flera parallella kylelement (17, 18), som delar av kristalliseringskärlet (1, 2) i avdelningar och vari omröraren eller ornröraranordningen (28) är placerad mellan elementen (17, 18).

27. Kristalliserare enligt något av kraven 22-26, vari bottnen på kristalliserings- kärlet (1, 2) har en lutning på 10-3 0° med avseende på horisontalplanet.

28. Kristalliserare enligt kravet 22 eller 23, vari omröraren eller ornröraranord- ningen (28) är upphängd från ett eller flera organ (21) som tillåter omröraren (28) att rotera runt en horisontell axel.

29. Kristalliserare enligt kravet 24, vari omröraren eller omröraranordningen (2 8) är upphängd från ett eller flera organ (7,2l) som under inverkan av drivanord- ningen (29) ger en oscillerande rörelse eller en horisontell rörelse fram och åter till omröraren eller omröraranordningen (28).

30. Kristalliserare enligt något av kraven 22-29, vari drivanordriingen (29) är en hydraulisk drivanordning innefattande en eller flera cylindrar. 10 533 074 37

31. Kristalliserare enligt något av kraven 22-29, vari clrivníngen (29) innefattar en eller flera elektriska motorer.

32. Kristalliserare enligt något av kraven 22-31, vari amplituden pâ omrörarens (28) rörelse ligger mellan 20 och 100 cm.

33. Kristalliserare enligt något av kraven 22-32, vari frekvensen på rörelsen hos omröraren eller omröraranordningen (28) är mellan 5 och SO/min.