WO2023057000A1 - Verfahren und vorrichtung zum pressen - Google Patents

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WO2023057000A1
WO2023057000A1 PCT/DE2022/100579 DE2022100579W WO2023057000A1 WO 2023057000 A1 WO2023057000 A1 WO 2023057000A1 DE 2022100579 W DE2022100579 W DE 2022100579W WO 2023057000 A1 WO2023057000 A1 WO 2023057000A1
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press
extraction agent
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Moritz VÖLTZER
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Harburg-Freudenberger Maschinenbau Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for pressing, in particular in the sense of a screw press.
  • the invention relates to a method for pressing.
  • Methods and devices of this type are used to squeeze liquids out of a press cake, for example oil from oil-bearing seeds.
  • a press cake for example oil from oil-bearing seeds.
  • the material to be pressed is fed to a pressing device, for example designed as a screw press, in which liquid is removed from the press cake by mechanical pressing, so that solid and liquid components of the material to be pressed are separated from one another.
  • TKV animal carcass utilization
  • Screw presses have a screw shaft that is rotatably mounted in a press chamber.
  • the pressing chamber is delimited by a so-called sieve basket in a tubular shape, with the material to be pressed being fed in at a first end and the press cake being ejected at the second end.
  • the sieve basket has peripheral openings, which are generally designed as slots running parallel to the axis of rotation of the screw shaft and through which the pressed liquid can escape from the press chamber. These slits are usually formed by the spaces between strainer rods arranged next to one another. Due to the mechanical friction and the high pressure, very high temperatures sometimes occur during the pressing process, which affect both the quality of the press cake and the pressed liquid and the operational reliability of the press.
  • the press cake After pressing, the press cake is used, for example, as animal feed or as a food supplement, so that certain quality requirements are met.
  • PDI value protein dispersibility index
  • AITC content allyl isothiocyanate content
  • the AITC content also decreases with increasing temperatures during the pressing process.
  • this object is achieved by a device for pressing according to claim 1 .
  • a further object of the invention is to specify a method for pressing with which the material to be pressed and/or the pressed liquid can be cooled during pressing, the disadvantages occurring when using supercritical CO2 at least partially not occurring.
  • this object is achieved by a method for pressing according to patent claim 16 .
  • an extractant is introduced into the press chamber of a device for pressing, which is selected so that this is within the Bale chamber prevailing temperatures and pressures is liquid for as long as possible and gaseous at ambient pressure at a target temperature.
  • the extraction agent evaporates suddenly when it exits the press chamber and the oil obtained can be pumped out in liquid form from a pan arranged on the bottom of the press.
  • the teaching according to the invention thus combines mechanical pressing and the extraction of oil using an extractant to reduce the residual fat content in the press cake and improve the oil yield while simultaneously utilizing a cooling effect of the extractant to improve the quality of the oil and/or the press cake.
  • a pressing device is designed as a mechanical pressing device, in particular as a screw press, and has means for feeding an extractant into the pressing chamber.
  • the means for supplying an extractant comprise at least one source of extractant and at least one outlet for extractant, which is arranged on the device for pressing in such a way that the extractant can be introduced into the press chamber.
  • the extractant source can be designed, for example, as an extractant container or reservoir in which extractant is stored under pressure, or as a device for recovering the extractant.
  • the extractant is stored under ambient pressure.
  • the extraction agent is particularly preferably stored in liquid form and the extraction agent container is designed accordingly.
  • the device for pressing particularly preferably has a plurality of extraction agent outlets.
  • the at least one extractant source and the at least one extractant outlet are connected to one another via at least one extractant line.
  • At least one extraction agent valve and/or an extraction agent pump is preferably provided, via which the supply of extraction agent into the pressing chamber of the pressing device can be controlled.
  • the temperature of the extractant can be adjusted, for example with the aid of a heat exchanger, before it is injected into the press chamber.
  • the mass fraction of the extractant in the strainer basket can be adjusted with the aid of the at least one extractant valve and/or the at least one extractant pump.
  • the at least one extractant outlet is arranged close to the worm shaft or in the worm shaft itself, so that the extractant is injected close to the worm shaft. This maximizes the path that the extractant has to take through the press cake until it leaves the press chamber, so that the dissolving effect of the extractant is maximized.
  • At least one extraction agent outlet is arranged on the screw shaft.
  • the extraction agent is injected from inside the screw shaft through an extraction agent outlet.
  • the extraction agent is injected through extraction agent outlets projecting into the press chamber from the outside. This arrangement of the extractant outlets allows for easier retrofitting of conventional devices for pressing compared to injection from the screw shaft.
  • the injection of the extractant from inside the screw shaft through an extractant outlet and the injection of the extractant through extractant outlets projecting into the press chamber from the outside are combined with one another.
  • the extraction agent is designed as a degreaser in order to extract oils from the press cake.
  • the extraction agent is advantageously at least partially non-polar, preferably completely non-polar.
  • the extractant is preferably selected so that it is liquid at the temperatures and pressures prevailing in the press chamber during operation and gaseous at the atmospheric pressure or ambient pressure of about 1.013 bar a (absolute pressure) prevailing outside the press chamber is so that the extractant evaporates as completely as possible when or shortly after exiting the strainer basket.
  • a (absolute pressure) prevailing outside the press chamber is so that the extractant evaporates as completely as possible when or shortly after exiting the strainer basket.
  • the extractant evaporates before it emerges from the strainer basket.
  • this ensures that the oil is released from the press cake and, on the other hand, the press cake and the oil are cooled by the evaporation of the extractant when it exits the strainer basket.
  • the extractant preferably has a vapor pressure of 1.1-7 bar a at 60.degree. This ensures that the extraction agent evaporates safely due to the drop in pressure after exiting the strainer basket and, if possible, is still liquid at least until shortly before it exits.
  • the temperature of 60°C corresponds to the target temperature of the press cake. Accordingly, the extractant has approximately the same temperature when it exits the strainer basket. If a different, in particular a higher, target temperature is selected, the extraction agent may have to be adjusted so that the vapor pressure is correctly selected for the corresponding effect according to the invention.
  • the relevant temperature range for the target temperature of the press cake is between about 50°C and 140°C, in embodiments of the invention between about 50°C and 120°C, particularly preferably between 50°C and 80°C. Most preferably, the target temperature of the press cake is between about 60°C and 80°C.
  • the lower limit is determined in particular by the desired minimum yield, since the viscosity of the oil increases at lower temperatures, making it more difficult to separate it from the press cake.
  • the upper limit is determined in particular by qualitative demands on the oil and/or the press cake and the associated maximum temperatures during pressing.
  • the desired cooling effect is determined in particular by the evaporation of the extractant as it exits the strainer basket and thus by the enthalpy of vaporization of the extractant.
  • the vaporization enthalpy of the extractant at atmospheric pressure is preferably in a range from 280 kJ/kg to 400 kJ/kg, so that a cooling effect can be achieved to the desired extent.
  • the extractant is chosen to be n-butane and/or isopentane.
  • isopentane has an enthalpy of vaporization of 316 kJ/kg and n-butane 319 kJ/kg.
  • the vapor pressure of isopentane at 60°C is 2.8 bar a and of n-butane 6.44 bar a.
  • the extractant is preferably toxic to the least possible extent, particularly preferably non-toxic.
  • Another desirable property of the extractant is easy and inexpensive availability.
  • the extractant remains in a liquid state in the strainer basket for as long as possible. It must therefore be ensured that the pressure in the strainer basket does not drop too sharply, at least in an area with a certain length in the conveying direction directly adjacent to the injection of the extractant.
  • isopentane as an extraction agent, for example, at a temperature of 60° C. it is necessary that the pressure does not drop below 1.7 bar a so that it remains liquid.
  • this problem is solved by an at least partially sealed area of the strainer basket in the conveying direction directly adjacent to the injection of the extractant. Due to the fact that in this area no or only small amounts of pressed liquid and extractant can escape from the press chamber through openings in the strainer basket, the flow resistance in this area is increased and the pressure in this area is kept high.
  • the residence time of the extractant in the strainer also increases use of a sealed area.
  • the sealed area can be sealed, for example, by inserting a pipe with the appropriate diameter at least in the strainer field immediately adjacent in the conveying direction or by completely or partially sealing the openings between the strainer rods at least in the strainer field immediately adjacent in the conveying direction.
  • the sealed area already begins in the conveying direction before the position of the injection of the extractant.
  • the device for pressing has a plurality of areas in the longitudinal direction, in which the extractant is injected, with a sealed area directly adjoining the injection in the conveying direction.
  • the injection areas in connection with the respective sealed areas are preferably arranged in alternation with conventional strainer fields, in the sense that at least one strainer field permeable to the pressed liquid and the extractant is arranged between two injection areas.
  • the pressing device has a recovery device for the extractant that has escaped from the strainer basket.
  • the recovery device can be integrated into an aspiration system of the device for pressing, so that the gas mixture sucked out of the press frame with the aid of the aspiration system can be fed to the recovery device.
  • the recovery preferably takes place with the aid of a condensation device of the recovery device.
  • the extraction agent is advantageously chosen such that it has a condensation temperature of between about 10° C. and 40° C. at atmospheric pressure.
  • the condensation temperature at ambient pressure (1.013 bar a) is ⁇ 0.5° C. for n-butane and 28° C. for isopentane.
  • the recovery device has water cooling.
  • the condensation temperature of the extractant is preferably chosen to be between about 22°C and 27°C.
  • the recovery device has a chiller or a cooling device for cooling down the cooling water of the water cooling system. Extracting agents with a condensation temperature of down to about 10° C. can then also be used.
  • the recovery device has a compressor for compressing the exhaust air stream containing the extractant, so that this or the extractant contained condenses at higher temperatures.
  • these embodiments are relatively complex and potentially dangerous since they are used in an area at risk of explosion.
  • the pressing device has an aspiration system.
  • the gas mixture can be extracted from the press frame and, if necessary, the area around the press can also be supplied with fresh air, so that on the one hand the risk of explosion due to the formation of an explosive air-gas mixture within the press frame and/or a risk of suffocation for people in the immediate vicinity of the press is reduced.
  • the housing or the casing of the press is used to encapsulate the interior of the press from the environment so that no explosive gas-air mixture can form.
  • Flap seals can be used for additional security. Flap seals are seals for flaps that form part of a housing or casing of a pressing device. These flaps serve to provide accessibility to the strainer basket of a device for pressing, for example for maintenance purposes, and at the same time shield the interior of the device for pressing from the environment. A sealing of the flaps supports this shielding, so that the escape of gases from the device for pressing into the surrounding work area is avoided.
  • the flap seals are designed as rubber lips which are arranged on the edges of the flaps. In preferred embodiments of the invention, flap seals are combined with aspiration of the press interior.
  • the device for pressing has a trub shearing device.
  • the trub shearing device which has knives that can be moved on the outside of the strainer basket, trub escaping from the strainer basket can be cut off from it.
  • the trub can be very solid and clog the openings of the strainer basket. Since the cladding of the press cannot be opened during operation, for example by opening the side flaps, due to the gases, it is not possible to shear off the lees manually during operation.
  • the device for pressing has an inert gas feed, with which an inert gas can be introduced into the interior of the press.
  • an inert gas feed with which an inert gas can be introduced into the interior of the press.
  • Nitrogen for example, can be used as the inert gas.
  • the inert gas can also be routed into the strainer basket or directly to the strainer basket with the aid of the inert gas feed, so that it can be used as an additional coolant.
  • the pressing device has water-cooled drives that do not require a belt drive. This is for explosion protection.
  • the pressing device has a breaker ring and/or a cake breaker for crushing the press cake in the area of the press cake outlet of the pressing device.
  • the crushing and opening of the press cake increases the surface area of the press cake and promotes the evaporation of the extractant from the press cake, since without a crusher ring it can still contain around 10% extractant when it leaves the strainer.
  • the chute through which the press cake is passed after pressing and to which the aspiration system is connected can be made longer, so that the dwell time of the press cake on it is extended and accordingly a longer time for the evaporation of the extractant from the press cake is available.
  • the extractant content in the press cake can already be significantly reduced, since the remaining 10% extractant ensures that the press cake is cooled down from 60 °C to approx. 30 °C via flash evaporation, which is just above the boiling point of the extractant (e.g isopentane) at ambient pressure.
  • the turbid oil is passed through an oil dryer in order to remove any remaining extractants therefrom. This also makes it possible to prevent any remaining extractant from escaping into the surrounding atmosphere.
  • the device according to the invention has, in corresponding embodiments, an after-treatment device for the tallow fat, which comprises a separating device for further separating solids from the tallow fat.
  • This separating device can be designed, for example, as a (vibrating) sieve or as a sedimentation device.
  • a pressing method according to the invention comprises at least the following method steps:
  • a material to be pressed or a press cake is fed through a feed opening into a screw press and, with the help of a screw shaft, through a press chamber transported and thereby pressed, so that a liquid is squeezed out of the press cake.
  • the pressed liquid in particular oil, exits the press chamber through openings.
  • the extractant is fed to the screw press in liquid form, as it is colder and there is a greater cooling effect, and the oil can be more easily removed from the press cake.
  • the extraction agent is preferably injected into the press chamber in the area of the screw shaft or close to the screw shaft, so that the extraction agent comes into good contact with the press cake on the way out of the press chamber.
  • the extraction effect increases with increasing contact and increasing mixing of extractant and press cake.
  • the properties of the extractant correspond to the properties explained in connection with the pressing device.
  • the temperature of the press cake in the press chamber of the pressing device is set in a range from 50° C. to 140° C. by supplying the extraction agent.
  • the temperature of the press cake in the press chamber of the pressing device is set in a range from 50° C. to 120° C. by supplying the extraction agent.
  • the temperature of the press cake in the press chamber of the pressing device is set in a range from 50° C. to 80° C. by supplying the extraction agent.
  • the temperature of the press cake in the press chamber of the pressing device is set in a range from about 60° C. to 80° C. by supplying the extractant.
  • the amount of extractant supplied is adjusted in such a way that the mass fraction of the extractant in the strainer basket is about 5 to 35%.
  • 200 to 1000 t/d seed equivalent for pre-pressing, 90 to 170 t/d seed equivalent for post-pressing and 30 to 100 t/d seed equivalent for finishing presses can be set as the mass flow for the press cake.
  • mass flows can also be set in other embodiments.
  • the temperature of the press cake and the mass fraction of the extractant are adjusted by appropriately controlling at least one extractant valve and/or at least one extractant pump and/or by adjusting the temperature of the extractant when it is injected into the press chamber.
  • the extractant valve is designed as a control valve and the extractant pump is designed as a frequency-controlled pump.
  • the residual fat content of the press cake can also be adjusted by the amount and temperature of the extractant added.
  • the temperature of the extractant fed in is less than 70°C, preferably less than 50°C, particularly preferably less than 30°C.
  • the temperature of the extraction agent supplied can be adjusted using a heat exchanger, for example.
  • cooling water can be used in the heat exchanger as a cooling medium or steam can be used to heat the extractant.
  • the extractant that has escaped from the strainer basket is at least partially recovered with the aid of a recovery device, so that it does not have to be bought or produced again.
  • the recovery preferably takes place with the aid of a condensation device of the recovery device.
  • the recovery is realized by condensing the extractant with the aid of cooling the extractant to a temperature equal to or below the condensation temperature of the extractant.
  • this can be realized with the aid of cooling water.
  • this condensation temperature is the temperature at which the pressing aid condenses at the partial pressure of the pressing aid. This means that when using inert gas, which is absolutely necessary when starting up, for example, the condensation temperature drops accordingly.
  • the cooling water is cooled using a chiller or a cooling device. Extracting agents with a condensation temperature of down to about 10° C. can then also be used.
  • the extractant for recovery is compressed using a compressor, so that it condenses at higher temperatures and little or no cooling is required.
  • the gas mixture is extracted from the press frame using an aspiration system and, if necessary, the area around the press is also supplied with fresh air, so that on the one hand there is a risk of explosion due to the formation of an explosive air-gas mixture within the press frame and/or there is a risk of suffocation for people in the immediate vicinity of the press is reduced.
  • At least part of the trub emerging from the strainer basket is sheared off with the aid of a trub shearing device.
  • an inert gas is introduced into the interior of the press.
  • the press cake is opened or crushed in the region of the press cake outlet of the pressing device with the aid of a crusher ring and/or a cake crusher.
  • the extractant remaining in the press cake evaporates after the press cake emerges from the strainer basket.
  • the press cake is post-treated under a vacuum after it has exited the strainer basket.
  • the press cake stays under vacuum for a certain time if this appears necessary due to target values for the press cake and/or the possibly remaining pressing aid should not escape into the surrounding atmosphere.
  • the press cake is heated to a temperature of about 60° C., since the temperature of the press cake drops to about 30° C. due to the previous flash evaporation and the extractant remaining in the press cake can be removed better at about 60° C. without to significantly worsen the PDI value of the cake.
  • this heating can be done with direct steam, so that stripping is already carried out here.
  • the press cake degasses to an extractant content of approx. 1000 ppm (isopentane).
  • a pressure of approx. 20 mbar a is required for the desired limit value of max. 300 ppm isopentane in the press cake.
  • This pressure can be achieved with gas ejectors or dry vacuum pumps, for example.
  • the sequence of stripping and vacuum treatment can be varied and it is conceivable to forgo one of the two processes if the desired limit value of extractant in the cake can be achieved with just one process.
  • the cloudy oil is post-treated by being passed through an oil dryer.
  • the cloudy oil can be passed through an oil dryer if the remaining pressing aid is not to escape into the surrounding atmosphere.
  • a pressure of approx. 3.5 mbar a is required for the desired limit value of max. 300 ppm isopentane in the oil. This pressure can be achieved with dry vacuum pumps, for example.
  • the turbid fat is separated from the solids contained therein by means of a separating device after it has exited the strainer basket.
  • the solids are separated from the tub fat using a (vibrating) sieve or using a sedimentation device.
  • the liquid fat degasses to an isopentane content of approx. 900 ppm.
  • a pressure of approx. 20 mbar for isopentane is required for a desired limit value of max. 300 ppm extractant in the fat.
  • This pressure can be achieved with a mixing condenser, for example.
  • a fat temperature of 140 °C is assumed for the residues of the extraction agent in the liquid fat, which can be adjusted if necessary by a heat exchanger before it is injected into the vacuum atmosphere.
  • a device for pressing according to the invention is preferably used.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the processing of pressed material containing oil that has already been broken down, since the extraction agent thus comes into contact with the oil to be extracted. Accordingly, post-pressing in general and final pressing with flaked seed are suitable for the application of the method according to the invention.
  • Figure 1 A schematic representation of a longitudinal section through an inventive
  • Figure 2 A schematic representation of a longitudinal section through an alternative embodiment of a device according to the invention for pressing
  • FIG. 3 A partial schematic representation of a section through an embodiment according to the invention of a device for pressing in the area of the injection of the extraction agent
  • FIG. 4 A partial schematic representation of a section through an alternative embodiment according to the invention of a device for pressing in the area of the injection of the extraction agent
  • FIG. 5 A table with comparative values for parameters of the device according to the invention
  • Figure 6 A graphical representation of the cooling effect of isopentane versus CO2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a longitudinal section through a pressing device (1) according to the invention.
  • the embodiment shown of a pressing device (1) according to the invention is designed as a screw press and has a pressing chamber (2) which extends like a tube in the longitudinal direction of the pressing device (1).
  • the pressing chamber (2) is delimited in the radial direction by a strainer basket (3) which has a large number of openings through which a pressed liquid (8) can escape from the strainer basket (3).
  • a worm shaft (4) is rotatably mounted in the press chamber (2) and can be driven by means of a press drive (5).
  • the pressing device (1) has a feed opening (6) for the material to be pressed/press cake, which can then be conveyed through the pressing chamber (2) with the aid of the worm shaft (4).
  • the worm gear formed between the worm shaft (4) and the sieve basket (3) becomes narrower and narrower, so that a continuously high pressure is exerted on the material to be pressed / the press cake.
  • it has an outlet (7) for the press cake.
  • the device for pressing (1) also has a strainer basket section designed as an extraction ring (9). In the area of the extraction ring (9), the device for pressing
  • the extractant outlets (10) are connected to an extractant source (12) via an extractant line (11).
  • the device for pressing (1) has an extractant valve (13) via which the supply of extractant into the press chamber (2) can be regulated in relation to the quantity supplied per unit of time (e.g. volume flow) or at least switched on and off.
  • the illustrated embodiment of a device for pressing (1) has an extraction agent pump (14) with which the extraction agent can be conveyed from the extraction agent source (12) to the extraction agent outlets (10).
  • an extraction agent pump (14) with which the extraction agent can be conveyed from the extraction agent source (12) to the extraction agent outlets (10).
  • variants without such an extractant pump (14) are also embodiments of a device for pressing (1) according to the invention.
  • the amount of extractant fed into the press chamber (2) can be adjusted with the aid of an extractant pump (14). In other embodiments, this can be adjusted via the pressure of the extractant source (12) and/or a corresponding control of the extractant valve (13), which is designed as a proportional valve, for example.
  • the device for pressing has a heat exchanger (17) in the extractant supply system, via which the supply temperature of the extractant into the strainer basket (3) can be adjusted.
  • the extraction ring (9) is arranged behind a throttle ring (15) in the conveying direction of the screw press, so that the extraction agent is supplied in an expansion zone.
  • FIG. 2 schematically shows a longitudinal section through an alternative device for pressing (1) according to the invention.
  • the sealed area (18) is realized here by densely placed openings in the strainer field in the area of the extractant outlets (10).
  • Figure 3 shows a detailed view of an embodiment according to the invention of a device for pressing (1) in the area of an extractant outlet (10), the extractant line (11) running at least in sections in the screw shaft (4) and the extractant outlet (10) on the screw shaft (4) is arranged.
  • Screw parts (16) are arranged on the screw shaft (4) and form different pressure zones, relaxation zones and conveying areas.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of an extractant outlet (10) of a pressing device (1) according to the invention, the extractant outlet (10) extending from the outside through the sieve basket (3) into the press chamber (2).
  • the opening of the extraction agent outlet (10) is arranged close to the screw.
  • an arrangement of an extractant outlet (10) close to the snail means that it is used to release the extractant at a distance of less than 1 cm, in particularly preferred embodiments in one Distance of about 1 mm to 5 mm from the outer surface of the worm shaft (4) or arranged on the worm shaft worm parts is formed.
  • FIG. 5 shows the cooling effect of feeding isopentane as extractant at two different amounts of feed of extractant in comparison with supercritical CO2.
  • FIG. 5 shows the cooling effect of feeding isopentane as extractant at two different amounts of feed of extractant in comparison with supercritical CO2.
  • the actual cooling of the press cake can be assumed to be less, since the extraction agent evaporates when it leaves the strainer basket and not inside it.
  • a press cake temperature below 60°C is generally not desirable, since the extraction of the oil from the press cake decreases at lower temperatures.
  • the essential advantage in the product quality of the press cake that can be achieved according to the invention is the higher PDI value, which indicates the percentage of water solubility based on the total amount of protein in the product. Due to the lower temperature, fewer phosphatides pass into the pressed oil, so that the degumming of the oil is less complex, or when mixing the now higher-quality post-press oil with pre-press oil, it may be completely unnecessary.
  • the content of allyl thiocyanate is crucial for product quality.
  • a value of 0.3 meq is aimed for for high-quality products, with a value of up to 0.26 meq being considered acceptable.
  • the content of allyl thiocyanate decreases with higher temperatures, so that the target value of 0.3 meq can be expected in the range of an oil temperature in the range of about 70 °C.
  • the usual oil temperature of conventional squeezing is approximately 100° C., so that a temperature reduction according to the invention is accompanied by a significant improvement in the oil quality.
  • isopentane in contrast to the use of nitrogen and CO2 as pressing aids, isopentane, for example, can be condensed with cooling water and recirculated in the process. I.e. due to the reusability of the pressing aid, there is a considerable cost advantage.
  • the process parameters of the method according to the invention are selected in such a way that the residual fat content in the press cake can be significantly reduced, it may even be possible to dispense with the use of an extractor, which is expensive to purchase and operate, with subsequent treatment of the oil and press cake, and at the same time an acceptable residual fat content can be achieved .
  • a smaller extractor can be considered due to the lower residual fat levels after pressing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen, wobei zusätzlich zum mechanischen Pressvorgang in den Presskammer ein Extraktionsmittel zugeführt wird. Das Extraktionsmittel dient der Extraktion von Öl aus dem Presskuchen und gleichzeitig der Kühlung des Presskuchens und des abgepressten Öls, sodass eine hohe Produktqualität von Presskuchen und Öl und gleichzeitig eine gute Ölausbeute realisierbar sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Pressen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressen, insbesondere im Sinne einer Schneckenpresse.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pressen.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden dafür verwendet, Flüssigkeiten aus einem Presskuchen, beispielsweise Öl aus ölhaltigen Saaten, abzupressen. Dazu wird das Pressgut einer Pressvorrichtung, beispielsweise ausgebildet als eine Schneckenpresse, zugeführt, in der dem Presskuchen Flüssigkeit durch mechanisches Abpressen entzogen wird, sodass feste und flüssige Bestandteile des Pressguts voneinander getrennt werden.
Weiterhin werden entsprechende Verfahren und Vorrichtungen in der Tierkörperverwertung (TKV) auch dazu eingesetzt, Fett aus Tierkörpern abzupressen.
Schneckenpressen weisen eine Schneckenwelle auf, die in einer Presskammer rotierbar gelagert ist. Die Presskammer wird durch einen sogenannten Seiherkorb in einer rohrartigen Form begrenzt, wobei an einem ersten Ende das Pressgut zugeführt und am zweiten Ende der Presskuchen ausgeworfen wird. Der Seiherkorb weist umlaufend Öffnungen auf, die in der Regel als parallel zur Rotationsachse der Schneckenwelle verlaufende Schlitze ausgebildet sind und durch die hindurch die abgepresste Flüssigkeit aus der Presskammer entweichen kann. Diese Schlitze werden in der Regel durch die Zwischenräume von nebeneinander angeordneten Seiherstäben gebildet. Während des Pressvorgangs treten aufgrund der mechanischen Reibung und der hohen Drücke mitunter sehr hohe Temperaturen auf, die sowohl die Qualität von Presskuchen und abgepresster Flüssigkeit als auch die Betriebssicherheit der Presse beeinflussen.
Eine Begrenzung der Temperatur während des Pressvorgangs hat sowohl auf den Presskuchen selbst als auch auf die abzupressende Flüssigkeit einen positiven Einfluss im Hinblick auf die Produktqualität.
Der Presskuchen wird nach dem Pressen beispielsweise als Tierfutter oder als Nahrungsergänzungsmittel verwendet, sodass bestimmte Anforderungen im Hinblick auf die Qualität gegeben sind.
Beispielsweise ist es diesbezüglich eine Anforderung, einen möglichst hohen PDI-Wert (Protein Dispersibility Index) im Presskuchen zu erhalten. Dieser Wert steht für die Löslichkeit der Proteine im Presskuchen, die durch die bei hohen Temperaturen auftretende Proteindenaturierung negativ beeinflusst wird.
Im Hinblick auf die Qualität abgepresster Flüssigkeiten ist es beispielsweise bei aus Senfsaaten abgepresstem Senföl ein Ziel, in diesem einem möglichst hohen Allylisothiocyanat-Anteil (AITC- Anteil) zu erhalten, da der AITC-Gehalt den scharfen Geschmack verursacht.
Auch der AITC-Gehalt sinkt mit steigenden Temperaturen während des Pressvorgangs.
Für beide vorgenannten Ziele im Hinblick auf die Produktqualität von Presskuchen und abgepresster Flüssigkeit ist es somit von erheblicher Bedeutung, die Temperatur während des Pressvorgangs möglichst gering zu halten.
Insbesondere im Hinblick auf Öle als abgepresste Flüssigkeiten hat die Kühlung des Presskuchens während des Pressvorgangs jedoch nachteilige Wirkungen auf die Viskosität, sodass dieses schwerer abfließen kann.
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 durch die Verwendung von superkritischem CO2 als Extraktionsmittel erreicht wird. Das Zuführen von superkritischem CO2 während des Pressvorgangs wirkt somit einerseits als Kühlmittel und andererseits als Extraktionsmittel im eigentlichen Sinn. Bei der Anwendung dieser Lehre bei einer Extraktion von Saatöl erfolgt durch das Lösen des Kohlendioxids im Öl eine erhebliche Erniedrigung der Viskosität und somit eine deutliche Verflüssigung, sodass die nachteilige Wirkung der Kühlung auf die Viskosität des Öls zumindest kompensiert wird.
Nachteilig an der Verwendung von CO2 als Kühlmedium für Schneckenpressen sind jedoch die vergleichsweise hohen Kosten von flüssigem CO2, die hierzu erforderliche aufwändige Konstruktion der Pressvorrichtung selbst und Sicherheitsaspekte. Die Verwendung von CO2 erfordert eine aufwändige Abdichtung der Presse mit einer geschlossenen Kammer und den Einsatz von Gaswarngeräten von im Bereich der Presse arbeitendem Personal, um eine erstickende Atmosphäre im Bereich der Presse zu verhindern und/oder zu detektieren. Die geschlossene Kammer verhindert zusätzlich das Ablaufen der abgepressten Flüssigkeit in diesem Bereich, sodass nicht die gesamte Länge der Presskammer voll nutzbar ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Pressen anzugeben, mit der das Pressgut und/oder die abgepresste Flüssigkeit während des Pressens kühlbar ist/sind, wobei die bei der Verwendung von superkritischem CO2 auftretenden Nachteile zumindest teilweise nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Pressen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Pressen anzugeben, mit dem das Pressgut und/oder die abgepresste Flüssigkeit während des Pressens kühlbar ist/sind, wobei die bei der Verwendung von superkritischem CO2 auftretenden Nachteile zumindest teilweise nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Pressen gemäß Patentanspruch 16 gelöst.
Die im folgenden offenbarten Merkmale einer Vorrichtung zum Pressen und eines Verfahrens zum Pressen sind sowohl einzeln als auch in allen ausführbaren Kombinationen Bestandteil der Erfindung.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept wird ein Extraktionsmittel in die Presskammer einer Vorrichtung zum Pressen eingeleitet, das so gewählt ist, dass dieses bei den innerhalb der Presskammer herrschenden Temperaturen und Drücke möglichst lange flüssig ist und bei Umgebungsdruck bei einer Zieltemperatur gasförmig. Dadurch verdampft das Extraktionsmittel bei dem Austritt aus der Presskammer schlagartig und das gewonnene Öl kann in flüssiger Form aus einer am Pressenboden angeordneten Wanne herausgefördert werden.
Die erfindungsgemäße Lehre kombiniert somit das mechanische Pressen und die Extraktion von Öl mithilfe eines Extraktionsmittels zur Verringerung des Restfettgehalts im Presskuchen und der Verbesserung der Ölausbeute bei gleichzeitiger Ausnutzung eines Kühleffektes des Extraktionsmittels zur Verbesserung der Qualität des Öls und/oder des Presskuchens.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen ist als eine mechanische Pressvorrichtung, insbesondere als eine Schneckenpresse, ausgebildet und weist Mittel zum Zuführen eines Extraktionsmittels in die Presskammer auf.
Die Mittel zum Zuführen eines Extraktionsmittels umfassen zumindest eine Extraktionsmittelquelle und mindestens einen Extraktionsmittelauslass, der an der Vorrichtung zum Pressen derart angeordnet ist, dass das Extraktionsmittel in die Presskammer einleitbar ist.
Die Extraktionsmittelquelle kann in Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise als ein Extraktionsmittelbehälter oder -Speicher ausgebildet sein, in dem Extraktionsmittel unter Druck bevorratet ist, oder als eine Vorrichtung zur Rückgewinnung des Extraktionsmittels. In Ausführungsformen der Erfindung wird das Extraktionsmittel unter Umgebungsdruck bevorratet. Besonders bevorzugt wird das Extraktionsmittel in flüssiger Form bevorratet und der Extraktionsmittelbehälter ist entsprechend ausgebildet.
Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung zum Pressen eine Mehrzahl von Extraktionsmittelauslässen auf.
Die mindestens eine Extraktionsmittelquelle und der mindestens eine Extraktionsmittelauslass sind in Ausführungsformen der Erfindung über mindestens eine Extraktionsmittelleitung miteinander verbunden.
Bevorzugt ist mindestens ein Extraktionsmittelventil und/oder eine Extraktionsmittelpumpe vorgesehen, über das bzw. die die Zufuhr von Extraktionsmittel in die Presskammer der Vorrichtung zum Pressen steuerbar ist. In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist die Temperatur des Extraktionsmittels beispielsweise mithilfe eines Wärmetauschers vor der Eindüsung in die Presskammer anpassbar.
In besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist mithilfe des mindestens einen Extraktionsmittelventils und/oder der mindestens einen Extraktionsmittelpumpe der Massenanteil des Extraktionsmittels im Seiherkorb einstellbar.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der mindestens eine Extraktionsmittelauslass nah an der Schneckenwelle oder in der Schneckenwelle selbst angeordnet, sodass eine Eindüsung des Extraktionsmittels nah an der Schneckenwelle erfolgt. Dadurch wird der Weg, den das Extraktionsmittel bis zum Verlassen der Presskammer durch den Presskuchen hindurch nehmen muss, maximiert, sodass der Lösungseffekt des Extraktionsmittels maximiert wird.
In Ausführungsformen der Erfindung ist zumindest ein Extraktionsmittelauslass an der Schneckenwelle angeordnet.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Eindüsung des Extraktionsmittels aus dem Inneren der Schneckenwelle durch einen Extraktionsmittelauslass hindurch.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Eindüsung des Extraktionsmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Extraktionsmittelauslässe. Diese Anordnung der Extraktionsmittelauslässe ermöglicht ein leichteres Nachrüsten herkömmlicher Vorrichtungen zum Pressen im Vergleich zur Eindüsung aus der Schneckenwelle heraus.
In Ausführungsformen der Erfindung sind die Eindüsung des Extraktionsmittels aus dem Inneren der Schneckenwelle durch einen Extraktionsmittelauslass hindurch und die Eindüsung des Extraktionsmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Extraktionsmittelauslässe miteinander kombiniert.
Bei einer Eindüsung des Extraktionsmittels durch von außen in die Presskammer hineinragende Extraktionsmittelauslässe sind diese in Ausführungsformen der Erfindung in Bereichen in Förderrichtung der Presse hinter Drosselringen liegend angeordnet. In diesen Entspannungsund Durchmischungszonen kann das eingeleitete Extraktionsmittel optimal mit dem Presskuchen in Kontakt treten. Das Extraktionsmittel ist erfindungsgemäß als ein Fettlöser ausgebildet, um Öle aus dem Presskuchen herauszulösen.
Dabei ist das Extraktionsmittel vorteilhaft zumindest teilweise unpolar, vorzugsweise vollständig unpolar.
Für eine optimale Einsetzbarkeit des Extraktionsmittels ist dieses vorzugsweise so gewählt, dass dieses bei den in der Presskammer im Betrieb herrschenden Temperaturen und Drücke flüssig ist und bei dem außerhalb der Presskammer herrschenden atmosphärischen Druck bzw. Umgebungsdruck von etwa 1 ,013 bar a (Absolutdruck) gasförmig ist, sodass das Extraktionsmittel möglichst vollständig beim oder kurz nach dem Austreten aus dem Seiherkorb verdampft. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, in denen das Extraktionsmittel bereits vor dem Austreten aus dem Seiherkorb verdampft.
Dies bewirkt einerseits ein gutes Herauslösen des Öls aus dem Presskuchen und andererseits eine Kühlung des Presskuchens und des Öls durch das Verdampfen des Extraktionsmittels beim Austritt aus dem Seiherkorb.
Bevorzugt weist das Extraktionsmittel bei 60°C einen Dampfdruck von 1 ,1 - 7 bar a auf. Dadurch wird gewährleistet, dass das Extraktionsmittel durch den Druckabfall nach dem Austritt aus dem Seiherkorb sicher verdampft und möglichst zumindest bis kurz vor dem Austritt noch flüssig ist.
Die Temperatur von 60°C entspricht dabei der Zieltemperatur des Presskuchens. Etwa die gleiche Temperatur hat das Extraktionsmittel dementsprechend bei dem Austritt aus dem Seiherkorb. Wird eine andere, insbesondere eine höhere, Zieltemperatur gewählt, muss ggf. das Extraktionsmittel angepasst werden, sodass der Dampfdruck für den entsprechenden erfindungsgemäßen Effekt richtig gewählt ist. Der relevante Temperaturbereich für die Zieltemperatur des Presskuchens liegt zwischen etwa 50°C und 140°C, in Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 50°C und 120°C, besonders bevorzugt zwischen 50°C und 80°C. Ganz besonders bevorzugt liegt die Zieltemperatur des Presskuchens zwischen etwa 60°C und 80°C. Die untere Grenze wird insbesondere durch die gewünschte minimale Ausbeute bestimmt, da sich die Viskosität des Öls mit geringerer Temperatur erhöht und dieses somit schwerer vom Presskuchen zu trennen ist. Die obere Grenze wird insbesondere durch qualitative Ansprüche an das Öl und/oder den Presskuchen und damit einhergehende Maximaltemperaturen während des Pressens bestimmt. Der gewünschte Kühleffekt wird insbesondere durch die Verdampfung des Extraktionsmittels beim Austritt aus dem Seiherkorb und somit durch die Verdampfungsenthalpie des Extraktionsmittels bestimmt.
Die Verdampfungsenthalpie des Extraktionsmittels liegt bei atmosphärischem Druck vorzugsweise in einem Bereich von 280 kJ/kg bis 400 kJ/kg, sodass ein Kühleffekt im gewünschten Maße realisierbar ist.
In Ausführungsformen der Erfindung ist das Extraktionsmittel als n-Butan und/oder Isopentan gewählt.
Isopentan weist bei 60°C und atmosphärischem Druck eine Verdampfungsenthalpie von 316 kJ/kg und n-Butan von 319 kJ/kg auf. Der Dampfdruck von Isopentan bei 60°C beträgt 2,8 bar a und von n-Butan 6,44 bar a.
Vorzugsweise ist das Extraktionsmittel in möglichst geringem Maße toxisch, besonders bevorzugt nicht toxisch.
Eine weitere wünschenswerte Eigenschaft des Extraktionsmittels ist eine leichte und kostengünstige Verfügbarkeit.
Anhand der vorgenannten gewünschten Eigenschaften des Extraktionsmittels ist es demnach wichtig, dass das Extraktionsmittel im Seiherkorb möglichst lange in einem flüssigen Zustand verbleibt. Daher muss gewährleistet sein, dass der Druck im Seiherkorb zumindest in einem Bereich mit einer gewissen Länge in Förderrichtung unmittelbar an die Eindüsung des Extraktionsmittels angrenzend nicht zu stark abfällt.
Für Isopentan als Extraktionsmittel ist es bei einer Temperatur von 60°C beispielsweise erforderlich, dass der Druck nicht unter 1 ,7 bar a abfällt, damit dieses flüssig bleibt.
Dieses Problem wird in Ausführungsformen der Erfindung durch einen zumindest teilweise abgedichteten Bereich des Seiherkorbs in Förderrichtung unmittelbar angrenzend an die Eindüsung des Extraktionsmittels gelöst. Dadurch, dass in diesem Bereich keine oder nur geringe Mengen abgepresster Flüssigkeit und Extraktionsmittel durch Öffnungen im Seiherkorb aus der Presskammer gelangen können, wird der Strömungswiderstand in diesem Bereich erhöht und der Druck in diesem Bereich hoch gehalten auch nimmt die Verweilzeit des Extraktionsmittels im Seiher durch die Verwendung eines abgedichteten Bereichs zu. Die Abdichtung des abgedichteten Bereichs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zumindest in das in Förderrichtung unmittelbar angrenzende Seiherfeld ein Rohr mit dem entsprechenden Durchmesser eingesetzt wird oder indem die Öffnungen zwischen den Seiherstäben zumindest im in Förderrichtung unmittelbar angrenzenden Seiherfeld ganz oder teilweise dichtgesetzt werden.
Der abgedichtete Bereich beginnt in Ausführungsformen der Erfindung in Förderrichtung bereits vor der Position der Eindüsung des Extraktionsmittels.
In Ausführungsformen der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen in Längsrichtung eine Mehrzahl von Bereichen auf, in denen eine Eindüsung des Extraktionsmittels erfolgt, wobei an die Eindüsung jeweils in Förderrichtung unmittelbar ein abgedichteter Bereich angrenzt.
Die Eindüsungsbereiche in Verbindung mit den jeweiligen abgedichteten Bereichen sind vorzugsweise im Wechsel mit herkömmlichen Seiherfeldern angeordnet, in dem Sinne, dass zwischen zwei Eindüsungsbereichen mindestens ein für die abgepresste Flüssigkeit und das Extraktionsmittel durchlässiges Seiherfeld angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen eine Rückgewinnungsvorrichtung für das aus dem Seiherkorb ausgetretene Extraktionsmittel auf. Dadurch ist zumindest ein Teil des eingebrachten Extraktionsmittels rückgewinnbar, sodass dieses nicht neu zugekauft oder hergestellt werden muss.
Die Rückgewinnungsvorrichtung kann in ein Aspirationssystem der Vorrichtung zum Pressen integriert sein, sodass das mithilfe der Aspirationssystems aus dem Pressengestell abgesaugte Gasgemisch der Rückgewinnungsvorrichtung zuführbar ist.
Vorzugsweise erfolgt die Rückgewinnung dabei mithilfe einer Kondensationseinrichtung der Rückgewinnungsvorrichtung.
Dafür wird vorteilhaft das Extraktionsmittels so gewählt, dass dieses bei atmosphärischem Druck eine Kondensationstemperatur zwischen etwa 10°C und 40°C hat.
Die Kondensationstemperatur bei Umgebungsdruck (1 ,013 bar a) beträgt für n-Butan -0,5°C und für Isopentan 28°C. In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Rückgewinnungsvorrichtung eine Wasserkühlung auf. Dabei ist die Kondensationstemperatur des Extraktionsmittels vorzugsweise zwischen etwa 22°C und 27°C gewählt.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Rückgewinnungsvorrichtung einen Chiller bzw. eine Kühlvorrichtung zum Herunterkühlen des Kühlwassers der Wasserkühlung auf. Es sind dann auch Extraktionsmittel mit einer Kondensationstemperatur bis hinunter zu etwa 10°C verwendbar.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Rückgewinnungsvorrichtung einen Kompressor zur Kompression des extraktionsmittelhaltigen Abluftstroms auf, sodass dieser bzw. das enthaltene Extraktionsmittel bei höheren Temperaturen kondensiert. Diese Ausführungsformen sind jedoch verhältnismäßig aufwändig und ggf. gefährlich da eine Anwendung in einem explosionsgefährdeten Bereich erfolgt. Dafür ist in derartigen Ausführungsformen der Erfindung eine Verwendung von n-Butan als Extraktionsmittel möglich, wenn eine entsprechende Kondensationsrückgewinnung gewünscht ist.
In Ausführungsformen der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen ein Aspirationssystem auf. Mithilfe des Aspirationssystems ist das Gasgemisch aus dem Pressengestell absaugbar und ggf. zusätzlich die Umgebung der Presse mit Frischluft versorgbar, sodass einerseits das Explosionsrisiko durch das Entstehen eines explosiven Luft-Gas-Gemisch innerhalb des Pressengestells und/oder eine Erstickungsgefahr für Personen in unmittelbarer Umgebung der Presse reduziert ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mithilfe des Gehäuses bzw. der Verkleidung der Presse eine Abkapselung des Innenraums der Presse von der Umgebung realisiert, damit sich kein explosives Gas-Luft-Gemisch bilden kann.
Zur zusätzlichen Sicherheit können Klappenabdichtungen Verwendung finden. Klappenabdichtungen sind Abdichtungen für Klappen, die einen Teil eines Gehäuses bzw. der Verkleidung einer Vorrichtung zum Pressen bilden. Diese Klappen dienen einer Zugänglichkeit des Seiherkorbes einer Vorrichtung zum Pressen beispielsweise zu Wartungszwecken und schirmen gleichzeitig den Innenraum der Vorrichtung zum Pressen von der Umgebung ab. Eine Abdichtung der Klappen unterstützt diese Abschirmung, sodass der Austritt von Gasen aus der Vorrichtung zum Pressen in den umgebenden Arbeitsbereich vermieden wird. Die Klappenabdichtungen sind in Ausführungsformen der Erfindung als Gummilippen ausgebildet, die an den Rändern der Klappen angeordnet sind. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind Klappenabdichtungen mit einer Aspiration des Presseninnenraumes kombiniert.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen eine Trubabschervorrichtung auf. Mithilfe der Trubabschervorrichtung, die über an der Außenseite des Seiherkorbs verfahrbare Messer verfügt, ist aus dem Seiherkorb austretender Trub von diesem abschneidbar. Insbesondere am Ende der Presse kann der Trub sehr fest sein und die Öffnungen des Seiherkorbes verkleben. Da kein Öffnen der Verkleidung der Presse, beispielsweise durch ein Öffnen der Seitenklappen, im Betrieb aufgrund der Gase möglich ist, ist ein manuelles Abscheren des Trubs im Betrieb nicht möglich.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen eine Inertgaszuführung auf, mit der ein Inertgas in den Innenraum der Presse einleitbar ist. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn das verdampfende Extraktionsmittel allein keine nichtexplosive Atmosphäre ausbilden kann. Als Inertgas kann beispielsweise Stickstoff Verwendung finden.
Mithilfe der Inergaszuführung kann das Inertgas in Ausführungsformen der Erfindung auch in den Seiherkorb hinein oder unmittelbar an den Seiherkorb heran leitbar sein, sodass dieses als zusätzliches Kühlmittel nutzbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen wassergekühlte Antriebe auf, die ohne einen Riemenantrieb auskommen. Dies dient dem Explosionsschutz.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zum Pressen einen Brecherring und/oder einen Kuchenbrecher zur Zerkleinerung des Presskuchens im Bereich des Presskuchenausgangs der Vorrichtung zum Pressen auf. Die Zerkleinerung und Öffnung des Presskuchens vergrößert die Oberfläche des Presskuchens und fördert das Verdampfen des Extraktionsmittels aus dem Presskuchen, da dieser ohne Brecherring beim Verlassen des Seihers noch etwa 10% Extraktionsmittel enthalten kann.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Schurre, über die der Presskuchen nach dem Pressen geführt wird und an die das Aspirationssystem angeschlossen ist, länger ausgeführt werden, sodass die Verweilzeit des Presskuchens auf dieser verlängert wird und dementsprechend eine längere Zeit für das Verdampfen des Extraktionsmittels aus dem Presskuchen zur Verfügung steht. Bei Umgebungsdruck kann der Gehalt des Extraktionsmittels im Presskuchen so bereits signifikant erniedrigt werden, da die verbliebenen 10 % Extraktionsmittel für eine Abkühlung des Presskuchens via Flashverdampfung von 60 °C auf ca. 30 °C sorgen, die gerade noch über der Siedetemperatur des Extraktionsmittels (z.B. Isopentan) bei Umgebungsdruck liegen.
Alternativ oder zusätzlich ist auch das Einbringen des Presskuchens in eine Unterdruckkammer denkbar, um eventuell verbliebene Extraktionsmittel aus diesem zu entfernen. Dies ermöglicht auch zu verhindern, dass verbliebenes Extraktionsmittel in die umgebende Atmosphäre entweicht.
Aufgrund des unter dem Umgebungsdruck liegenden Dampfdruckes des Extraktionsmittels, entgasen eventuell im Presskuchen verbliebene Rückstände auch bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur.
In Ausführungsformen der Erfindung wird das Truböl durch einen Öltrockner geleitet, um eventuell verbliebene Extraktionsmittel aus diesem zu entfernen. Dies ermöglicht auch zu verhindern, dass verbliebenes Extraktionsmittel in die umgebende Atmosphäre entweicht.
Für Anwendungen insbesondere in der Tierkörperverwertung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in entsprechenden Ausführungsformen eine Nachbehandlungsvorrichtung für das Trubfett auf, die eine Trenneinrichtung zur weiteren Abtrennung von Feststoffen aus dem Trubfett umfasst. Diese Trenneinrichtung kann beispielsweise als ein (vibrierendes) Sieb oder als eine Sedimentationseinrichtung ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Pressen umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen eines Extraktionsmittels mithilfe einer Extraktionsmittelquelle
Zuführen des Extraktionsmittels aus der Extraktionsmittelquelle in die Presskammer einer Schneckenpresse
Kühlen des Presskuchens und/oder der abgepressten Flüssigkeit mithilfe des Extraktionsmittels sowie Lösen des im Presskuchen enthaltenen Öls
Dabei wird ein Pressgut bzw. ein Presskuchen durch eine Zuführöffnung in eine Schneckenpresse eingeführt und mithilfe einer Schneckenwelle durch eine Presskammer transportiert und dabei gepresst, sodass eine Flüssigkeit aus dem Presskuchen abgepresst wird. Die abgepresste Flüssigkeit, insbesondere Öl, tritt durch Öffnungen aus der Presskammer aus. Das Extraktionsmittel wird der Schneckenpresse in flüssigem Zustand zugeführt, da dieses so kälter ist und ein höherer Kühleffekt eintritt und das Öl besser aus dem Presskuchen gelöst werden kann.
Vorzugsweise erfolgt eine Eindüsung des Extraktionsmittels in die Presskammer im Bereich der Schneckenwelle bzw. nah an der Schneckenwelle, sodass das Extraktionsmittel auf dem Weg aus der Presskammer heraus gut mit dem Presskuchen in Kontakt tritt. Die Extraktionswirkung verstärkt sich mit zunehmendem Kontakt und zunehmender Durchmischung von Extraktionsmittel und Presskuchen.
Die Eigenschaften des Extraktionsmittels entsprechen in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Pressen den im Zusammenhang mit der Vorrichtung zum Pressen erläuterten Eigenschaften.
In Ausführungsformen der Erfindung wird die Temperatur des Presskuchens in der Presskammer der Vorrichtung zum Pressen durch die Zuführung des Extraktionsmittels in einem Bereich von 50°C bis 140°C eingestellt.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Temperatur des Presskuchens in der Presskammer der Vorrichtung zum Pressen durch die Zuführung des Extraktionsmittels in einem Bereich von 50°C bis 120°C eingestellt.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Temperatur des Presskuchens in der Presskammer der Vorrichtung zum Pressen durch die Zuführung des Extraktionsmittels in einem Bereich von 50°C bis 80°C eingestellt.
In ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die Temperatur des Presskuchens in der Presskammer der Vorrichtung zum Pressen durch die Zuführung des Extraktionsmittels in einem Bereich von etwa 60°C bis 80°C eingestellt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Menge des zugeführten Extraktionsmittels so eingestellt, dass der Massenanteil des Extraktionsmittels im Seiherkorb etwa 5 bis 35% beträgt. Als Massenstrom für den Presskuchen sind in Ausführungsformen der Erfindung 200 bis 1000 t/d Saatäquivalent für Vorpressen, 90 bis 170 t/d Saatäquivalent bei Nachpressen und 30 bis 100 t/d Saatäquivalent bei Fertigpressen einstellbar. In anderen Ausführungsformen sind jedoch auch andere, insbesondere geringere Massenströme einstellbar.
Die Einstellung der Temperatur des Presskuchens und des Massenanteils des Extraktionsmittels erfolgt in Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die entsprechende Ansteuerung zumindest eines Extraktionsmittelventils und/oder zumindest einer Extraktionsmittelpumpe und/oder durch die Einstellung der Temperatur des Extraktionsmittels bei der Eindüsung in die Presskammer.
Beispielsweise ist das Extraktionsmittelventil als ein Regelventil und die Extraktionsmittelpumpe ist als eine frequenzgesteuerte Pumpe ausgebildet.
Ebenso lässt sich der Restfettgehalt des Presskuchens durch die Menge und die Temperatur des zugeführten Extraktionsmittels einstellen.
Die Temperatur des zugeführten Extraktionsmittels beträgt in Ausführungsformen der Erfindung weniger als 70°C, bevorzugt weniger als 50°C besonders bevorzugt weniger als 30°C.
Die Temperatur des zugeführten Extraktionsmittels ist beispielsweise mithilfe eines Wärmetauschers einstellbar. Dabei kann im Wärmetauscher beispielsweise Kühlwasser als Kühlmedium oder Dampf zur Erwärmung des Extraktionsmittels verwendet sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das aus dem Seiherkorb ausgetretene Extraktionsmittel mithilfe einer Rückgewinnungsvorrichtung zumindest teilweise rückgewonnen, sodass dieses nicht neu zugekauft oder hergestellt werden muss.
Vorzugsweise erfolgt die Rückgewinnung dabei mithilfe einer Kondensationseinrichtung der Rückgewinnungsvorrichtung.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Rückgewinnung durch eine Kondensation des Extraktionsmittel mithilfe einer Kühlung des Extraktionsmittels auf eine Temperatur gleich oder unterhalb der Kondensationstemperatur des Extraktionsmittels realisiert.
Dies kann erfindungsgemäß mithilfe von Kühlwasser realisiert sein. Dabei ist jedoch zu beachten, dass diese Kondensationstemperatur die Temperatur ist, bei der das Presshilfsmittel beim Partialdruck des Presshilfsmittels kondensiert. D.h. bei Verwendung von Inertgas, welches z.B. beim Anfahren zwingend benötigt wird, sinkt die Kondensationstemperatur entsprechend ab.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Kühlwasser mithilfe eines Chillers bzw. einer Kühlvorrichtung abgekühlt. Es sind dann auch Extraktionsmittel mit einer Kondensationstemperatur bis hinunter zu etwa 10°C verwendbar.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung das Extraktionsmittels zur Rückgewinnung mithilfe eines Kompressors komprimiert, sodass dieses bei höheren Temperaturen kondensiert und keine oder eine nur geringe Kühlung erforderlich ist.
In Ausführungsformen der Erfindung wird das Gasgemisch aus dem Pressengestell mithilfe eines Aspirationssystems abgesaugt und ggf. zusätzlich die Umgebung der Presse mit Frischluft versorgt, sodass einerseits das Explosionsrisiko durch das Entstehen eines explosiven Luft-Gas- Gemisch innerhalb des Pressengestells und/oder eine Erstickungsgefahr für Personen in unmittelbarer Umgebung der Presse reduziert ist.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird zumindest ein Teil des aus dem Seiherkorb austretenden Trubs mithilfe einer Trubabschervorrichtung abgeschert.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Inertgas in den Innenraum der Presse eingeleitet.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Presskuchen im Bereich des Presskuchenausgangs der Vorrichtung zum Pressen mithilfe eines Brecherrings und/oder eines Kuchenbrechers geöffnet bzw. zerkleinert.
Das im Presskuchen verbliebene Extraktionsmittel verdampft nach dem Austreten des Presskuchens aus dem Seiherkorb.
In alternativen Ausführungsformen der Erfindung wird der Presskuchen nach dem Austreten aus dem Seiherkorb unter einem Unterdrück nachbehandelt.
Dabei verweilt der Presskuchen für eine bestimmte Zeit unter Unterdrück, falls dies aufgrund von Zielwerten für den Presskuchen nötig erscheint und/oder das eventuell verbliebene Presshilfsmittel nicht in die umgebende Atmosphäre entweichen soll. In Ausführungsformen wird der Presskuchen dabei auf eine Temperatur von etwa 60 °C aufgewärmt, da die Temperatur des Presskuchens durch die vorhergehende Flashverdampfung auf ca. 30 °C absinkt und sich das im Presskuchen verbliebene Extraktionsmittel bei ca. 60 °C besser entfernen lässt, ohne den PDI Wert des Kuchens signifikant zu verschlechtern.
Dieses Anwärmen kann ggf. mit Direktdampf erfolgen, sodass hier bereits gestrippt wird.
Bei einem Druck von 70 mbar a, der relativ einfach mit einer Wasserringpumpe realisiert werden kann, entgast der Presskuchen auf einen Extraktionsmittelgehalt von ca.1000 ppm (Isopentan).
Für den im Presskuchen gewünschten Grenzwert von max. 300 ppm Isopentan, ist rechnerisch ein Druck von ca. 20 mbar a nötig. Dieser Druck lässt sich beispielsweise mit Gasstrahlern oder trockenen Vakuumpumpen erreichen.
Bei den genannten Werten ist von Rapspresskuchen ausgegangen worden, da sich das Extraktionsmittel aus diesem im Vergleich zu Sonnenblumenkernpresskuchen und Sojapresskuchen besonders schlecht entfernen lässt.
Um den üblicherweise geforderten Grenzwert von 300 ppm (0,03 %) zu erreichen, ist es ggf. nötig, den Presskuchen einem Strippverfahren zu unterziehen. Üblicherweise wird bei der Strippung von Presskuchen Wasserdampf durch den Kuchen geleitet, der das Extraktionsmittel größtenteils mitreißt.
Jedoch sollte aufgrund der gewünschten niedrigen Prozesstemperaturen möglichst Abstand davon genommen werden, Wasserdampf einzusetzen. Die Strippung lässt sich jedoch mit Stickstoff ohne Temperaturerhöhung durchführen.
Falls dennoch Wasserdampf eingesetzt werden soll, so ist darauf zu achten, dass die Strippung bei ca. 60 °C stattfindet und der Prozessdruck so niedrig ist, dass das Wasser nicht kondensiert. D.h. der Prozessdruck muss bei 60 °C unterhalb von 0,2 bar a liegen.
Der Einsatz von Umgebungsluft ist auszuschließen, da ansonsten eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen könnte.
Die Reihenfolge von Stripping und Unterdruckbehandlung kann variiert werden und es ist denkbar, auf eines der beiden Verfahren zu verzichten, falls sich auch mit nur einem Verfahren der gewünschte Grenzwert an Extraktionsmittel im Kuchen realisieren lässt. In Ausführungsformen der Erfindung wird das Truböl nachbehandelt, indem dieses durch einen Öltrockner geführt wird.
Das Truböl kann durch einen Öltrockner geführt werden, falls das verbliebene Presshilfsmittel nicht in die umgebende Atmosphäre entweichen soll.
Bei einem Druck von 70 mbar a, der relativ einfach mit einer Wasserringpumpe realisiert werden kann, entgast das Öl auf einen Extraktionsmittelgehalt von ca. 5300 ppm (Isopentan).
Für den im Öl gewünschten Grenzwert von max. 300 ppm Isopentan, ist rechnerisch ein Druck von ca. 3,5 mbar a nötig. Dieser Druck lässt sich beispielsweise mit trockenen Vakuumpumpen erreichen.
Insbesondere in Anwendungen in der Tierkörperverwertung wird das Trubfett in entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Austritt aus dem Seiherkorb mithilfe einer Trenneinrichtung von enthaltenen Feststoffen getrennt. Beispielsweise erfolgt die Trennung der Feststoffe vom Tubfett mithilfe eines (vibrierenden) Siebs oder mithilfe einer Sedimentationseinrichtung.
Bei einem Druck von 70 mbar a, der relativ einfach mit einer Wasserringpumpe realisiert werden kann, entgast das flüssige Fett auf einen Isopentangehalt von ca. 900 ppm.
Für einen im Fett gewünschten Grenzwert von max. 300 ppm Extraktionsmittel, ist rechnerisch ein Druck von ca. 20 mbar für Isopentan nötig. Dieser Druck lässt sich beispielsweise mit einem Mischkondensator erreichen.
Für die Rückstände des Extraktionsmittels im flüssigen Fett wird eine Fetttemperatur von 140 °C angenommen, die ggf. durch einen Wärmetauscher vor dem Eindüsen in die Unterdruckatmosphäre eingestellt werden kann.
Sofern sich der Grenzwert bezüglich des Extraktionsmittels nicht vollständig durch Verweilen im Unterdrück realisieren lässt, so kann dieser mit einem Strippingverfahren erreicht werden. Üblicherweise wird dazu Heißdampf durch das Öl geleitet. Da das Öl bei der späteren Raffination ohnehin auf hohe Temperaturen erhitzt werden muss und das Thema des PDI Wertes beim Öl irrelevant ist, ist dies bedenkenlos möglich. Sollte nichtsdestotrotz Wert auf schonende Temperaturen während der Ölverarbeitung gelegt werden, so kann das Öl einem Strippingverfahren mit Stickstoff oder Wasserdampf bei entsprechend niedrigem Prozessdruck - siehe Behandlung des Presskuchens - behandelt werden.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Pressen wird vorzugsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen verwendet.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verarbeitung von bereits aufgeschlossenem ölhaltigem Pressgut, da das Extraktionsmittel so gut in Kontakt mit dem zu extrahierenden Öl kommt. Demnach bieten sich Nachpressen allgemein und Fertigpressen mit flockierter Saat für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an.
In den nachfolgend erläuterten Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 : Eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen,
Figur 2: Eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen,
Figur 3: Eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines Schnitts durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen im Bereich der Eindüsung des Extraktionsmittels,
Figur 4: Eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines Schnitts durch eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen im Bereich der Eindüsung des Extraktionsmittels,
Figur 5: Eine Tabelle mit Vergleichswerten zu Parametern des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
Figur 6: Eine grafische Darstellung des Kühleffekts von Isopentan im Vergleich zu CO2.
In Figur 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen (1) dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen (1) ist als eine Schneckenpresse ausgebildet und weist eine Presskammer (2) auf, der sich rohrartig in Längsrichtung der Vorrichtung zum Pressen (1) erstreckt. Die Presskammer (2) ist in radialer Richtung von einem Seiherkorb (3) begrenzt, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, durch die eine abgepresste Flüssigkeit (8) aus dem Seiherkorb (3) austreten kann.
In der Presskammer (2) ist eine Schneckenwelle (4) rotierbar gelagert und mithilfe eines Pressenantriebs (5) antreibbar. An einem ersten Ende weist die Vorrichtung zum Pressen (1) eine Zuführöffnung (6) für das Pressgut / Presskuchen auf, das/der dann mithilfe der Schneckenwelle (4) durch die Presskammer (2) förderbar ist. In Längsrichtung der Vorrichtung zum Pressen (1) wird der zwischen der Schneckenwelle (4) und dem Seiherkorb (3) gebildete Schneckengang immer enger, sodass ein kontinuierlich ein hoher Druck auf das Pressgut / den Presskuchen ausgeübt wird. Am zweiten Ende der Vorrichtung zum Pressen (1) weist diese einen Auslass (7) für den Presskuchen auf.
Die Vorrichtung zum Pressen (1) weist weiterhin einen als ein Extraktionsring (9) ausgebildeten Seiherkorbabschnitt auf. Im Bereich des Extraktionrings (9) weist die Vorrichtung zum Pressen
(1) mehrere Extraktionsmittelauslässe (10) auf, über die ein Extraktionsmittel in die Presskammer
(2) der Vorrichtung zum Pressen (1) einleitbar ist. Die Extraktionsmittelauslässe (10) sind über eine Extraktionsmittelleitung (11) mit einer Extraktionsmittelquelle (12) verbunden.
Weiterhin weist die Vorrichtung zum Pressen (1) ein Extraktionsmittelventil (13) auf, über das die Zufuhr von Extraktionsmittel in die Presskammer (2) in Bezug auf die zugeführte Menge je Zeiteinheit (z.B. Volumenstrom) regelbar oder zumindest ein- und ausschaltbar ist.
Darüber hinaus weist die dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen (1) eine Extraktionsmittelpumpe (14) auf, mit der das Extraktionsmittel von der Extraktionsmittelquelle (12) zu den Extraktionsmittelauslässen (10) förderbar ist. Je nach Ausführungsform der Extraktionsmittelquelle (12) und/oder des Extraktionsmittelventils (13) sind auch Varianten ohne eine solche Extraktionsmittelpumpe (14) erfindungsgemäße Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Pressen (1). Beispielsweise ist mithilfe einer Extraktionsmittelpumpe (14) die Menge des in die Presskammer (2) zugeführten Extraktionsmittels einstellbar. In anderen Ausführungsformen ist dieses über den Druck der Extraktionsmittelquelle (12) und/oder eine entsprechende Ansteuerung des beispielsweise als ein Proportional-Ventil ausgebildeten Extraktionsmittelventils (13) einstellbar. Weiterhin weist die Vorrichtung zum Pressen im Extraktionsmittelzuführsystem einen Wärmetauscher (17) auf, über den die Zuführtemperatur des Extraktionsmittels in den Seiherkorb (3) einstellbar ist.
Der Extraktionsring (9) ist in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung in Förderrichtung der Schneckenpresse hinter einem Drosselring (15) angeordnet, sodass die Extraktionsmittelzufuhr in einer Entspannungszone erfolgt.
Figur 2 zeigt schematisch ein Längsschnitt durch eine alternative erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen (1) dargestellt.
Der abgedichtete Bereich (18) ist hier durch dichtgesetzte Öffnungen im Seiherfeld im Bereich der Extraktionsmittelauslässe (10) realisiert.
Figur 3 zeigt eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pressen (1) im Bereich eines Extraktionsmittelauslasses (10), wobei die Extraktionsmittelleitung (11) zumindest bereichsweise in der Schneckenwelle (4) verläuft und der Extraktionsmittelauslass (10) auf der Schneckenwelle (4) angeordnet ist. Auf der Schneckenwelle (4) sind Schneckenteile (16) angeordnet, die verschiedene Druckzonen, Entspannungszonen und Förderbereiche ausbilden.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Extraktionsmittelauslasses (10) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pressen (1) dargestellt, wobei sich der Extraktionsmittelauslass (10) von außen durch den Seiherkorb (3) hindurch in die Presskammer (2) hinein erstreckt. Die Öffnung des Extraktionsmittelauslasses (10) ist dabei schneckennah angeordnet.
Schneckennah im Sinne dieser Schrift bedeutet in einer räumlichen unmittelbaren Nähe zur äußeren Oberfläche der Schneckenwelle (4) bzw. auf der Schneckenwelle angeordneten Schneckenteilen (16). Die Darstellung in Figur 4 ist in Bezug auf die Entfernung von Schneckenwelle (4) und Extraktionsmittelauslass (10) nicht für alle Abmessungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen zum Pressen (1) maßstabsgetreu.
In Ausführungsformen der Erfindung bedeutet eine schneckennahe Anordnung eines Extraktionsmittelauslasses (10), dass dieser zur Abgabe des Extraktionsmittels in einer Entfernung von weniger als 1 cm, in besonders bevorzugten Ausführungsformen in einer Entfernung von etwa 1 mm bis 5 mm von der äußeren Oberfläche der Schneckenwelle (4) bzw. auf der Schneckenwelle angeordneten Schneckenteilen ausgebildet ist.
In Figur 5 ist eine Tabelle dargestellt, die die Kühlwirkung der Zufuhr von Isopentan als Extraktionsmittel bei zwei verschiedenen Mengen an zugeführtem Extraktionsmittel im Vergleich mit überkritischem CO2 zeigt. Insbesondere aufgrund der wesentlich höheren Verdampfungsenthalpie von Isopentan und zudem der mit 25 °C deutlich geringeren Eintrittstemperatur des Isopentans verglichen mit der Eintrittstemperatur von 72,3 °C für überkritisches CO2 kommt bereits bei geringeren Massenströmen der Presshilfsmittel bzw. Extraktionsmittel bei der Verwendung von Isopentan zu einer stärkeren Abkühlung des Presskuchens, da die Enthalpiedifferenz des Presshilfsmittels mehr als dreimal so groß ist. Im vorliegenden Beispiel wird mit CO2 eine Temperaturdifferenz des gekühlten Presskuchens von 4,7 °C erreicht, während mit Isopentan 5,2 °C erreichbar sind. In Bezug auf die Kühlwirkung von Isopentan handelt es sich um theoretische Werte.
Unter Annahme einer bei zweistufigen Fertigpressanlagen üblichen Presskuchenaustrittstemperatur von ca. 140 °C nach der Nachpressung ergibt sich ein berechneter Temperaturverlauf in Abhängigkeit der zugeführten Mengen an CO2 bzw. Isopentan wie in Figur 6 dargestellt (berechnete Werte an den Markern, Polynome zur Interpolation des Verlaufs). Gemäß dem Diagramm ergibt sich für einen Presskuchentemperatur von 60°C ein Massenanteil von etwa 30 % Isopentan.
Bei der Berechnung wird davon ausgegangen, dass der Presskuchen beim Verlassen der Presse immer mit zusätzlichen 10 % Extraktionsmittel bezogen auf den sonstigen Kuchenmassenstrom getränkt ist und ansonsten vollständig verdampft. Beim CO2 wird davon ausgegangen, dass dieses vollständig innerhalb des Pressengestells verdampft.
Die reale Abkühlung des Presskuchens ist jedoch als geringer anzunehmen, da die Verdampfung des Extraktionsmittels beim Verlassen des Seiherkorbs auftritt und nicht innerhalb.
Eine Temperatur des Presskuchens von unter 60°C ist in der Regel nicht anzustreben, da die Extraktion des Öls aus dem Presskuchen bei geringeren Temperaturen geringer wird.
Der erfindungsgemäß erzielbare wesentliche Vorteil in der Produktqualität des Presskuchens ist der höhere PDI Wert, der die prozentuale Wasserlöslichkeit bezogen auf die gesamte Proteinmenge im Produkt angibt. Aufgrund der niedrigeren Temperatur gehen weniger Phosphatide in das abgepresste Öl über, sodass die Entschleimung des Öls weniger aufwändig wird, bzw. beim Mischen des nunmehr qualitativ hochwertigeren Nachpressöls mit Vorpressöl ggf. vollständig entfallen kann.
Beim Pressen von Senfsaat ist der Gehalt von Allylthiocyanat entscheidend für die Produktqualität. Für hochwertige Produkte angestrebt wird ein Wert von 0,3 meq, wobei ein Wert bis 0,26 meq noch als akzeptabel gilt. Der Gehalt von Allylthiocyanat nimmt mit höheren Temperaturen ab, sodass sich der Zielwert von 0,3 meq im Bereich einer Öltemperatur in einem Bereich von etwa 70 °C erwarten lässt. Die übliche Öltemperatur herkömmlicher Nachpressen beträgt hingegen ca. 100 °C, sodass eine erfindungsgemäße Temperaturerniedrigung mit einer signifikanten Verbesserung der Ölqualität einhergeht.
Weiterhin lassen sich bestehende herkömmliche Pressen im Vergleich zur Verwendung von überkritischem CO2 als Kühlmittel wesentlich einfacher zur Verwendung gemäß der erfindungsgemäßen Lehre umrüsten, da nur wenige konstruktive Anpassungen der Pressen zwingend erforderlich sind.
Mit einer klassischen Wellenkühlung, bei der ein Kühlmittel lediglich durch die Schneckenwelle hindurchgeleitet wird, lassen sich die erforderlichen Temperaturabsenkungen nicht annähernd erreichen.
Verglichen mit einer herkömmlichen Lösungsmittelextraktion mit Hexan befinden sich sowohl im abgepressten Öl als auch im Presskuchen nur noch vernachlässigbare Mengen an Extraktionsmittel, die sich zudem einfache entfernen lassen, sodass eine thermische Nachbehandlung, die sich negativ auf die Produktqualität auswirken würde, entfallen kann.
Im Gegensatz zum Einsatz von Stickstoff und CO2 als Presshilfsmittel, lässt sich z.B. Isopentan mit Kühlwasser kondensieren und in den Prozess rezirkulieren. D.h. aufgrund der Wiederverwendbarkeit des Presshilfsmittels entsteht ein erheblicher Kostenvorteil.
Sofern die Prozessparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens so gewählt sind, dass sich der Restfettgehalt im Presskuchen signifikant absenken lässt, kann ggf. sogar auf den Gebrauch eines in Anschaffung und Betrieb teuren Extrakteurs mit anschließender Behandlung des Öls und Presskuchens verzichtet werden und gleichzeitig ein akzeptabler Restfettgehalt realisiert werden.
Alternativ kann aufgrund der geringeren Restfettwerte nach der Pressung ein kleinerer Extrakteur in Betracht gezogen werden.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum Pressen (1) ausgebildet als eine Schneckenpresse aufweisend eine Presskammer (2), in der ein Pressgut bzw. Presskuchen mithilfe einer Schneckenwelle (4) pressbar ist, wobei die Presskammer (2) in radialer Richtung durch einen Seiherkorb (3) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Pressen (1) Mittel zum Zuführen eines Extraktionsmittels in die Presskammer (2) aufweist, wobei das Extraktionsmittel ein Fettlöser ist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen des Extraktionsmittels zur Zuführung des Extraktionsmittels in flüssigem Zustand ausgebildet sind. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen eines Extraktionsmittels zumindest eine Extraktionsmittelquelle (12) und mindestens einen Extraktionsmittelauslass (10) umfassen, wobei der Extraktionsmittelauslass (10) zur Einleitung des Extraktionsmittels in die Presskammer (2) angeordnet ist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen eines Extraktionsmittels ein Extraktionsmittelventil (13) und/oder eine Extraktionsmittelpumpe (14) und/oder einen Wärmetauscher (17) umfassen, das/die/der im Bereich einer Extraktionsmittelleitung (11) angeordnet ist/sind, die die Extraktionsmittelquelle (12) mit dem mindestens einen Extraktionsmittelauslass (10) verbindet. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Extraktionsmittelauslass (10) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Extraktionsmittel schneckennah in die Presskammer (2) einleitbar ist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem in Förderrichtung unmittelbar an einen Extraktionsmittelauslass (10) angrenzenden Bereich ein abgedichteter Bereich (18) angeordnet ist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedichtete Bereich (18) durch ein Rohr (19) gebildet ist, das in diesem Bereich die Presskammer (2) in radialer Richtung begrenzt. Vorrichtung zum Pressen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der abgedichtete Bereich (18) dadurch gebildet ist, dass die Öffnungen zwischen den Seiherstäben im abgedichteten Bereich zumindest teilweise dichtgesetzt sind. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Rückgewinnungsvorrichtung für das Extraktionsmittel aufweist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Gehäuse bzw. die Verkleidung der Vorrichtung zum Pressen (1) eine gasdichte Abkapselung der Presse (1) von der Umgebung realisiert ist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Aspirationsvorrichtung aufweist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Inertgaszuführung aufweist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Trubabschervorrichtung aufweist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese wassergekühlte Antriebe aufweist. Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Brecherring und/oder einen Kuchenbrecher zur Öffnung des Presskuchens vor dem Austritt aus der Presse (1) aufweist. Verfahren zum Pressen, wobei ein Pressgut bzw. ein Presskuchen durch eine Zuführöffnung (6) in eine Schneckenpresse eingeführt und mithilfe einer Schneckenwelle (4) durch eine Presskammer (2) transportiert und dabei gepresst wird, sodass eine Flüssigkeit (8) aus dem Pressgut bzw. dem Presskuchen abgepresst wird und wobei die abgepresste Flüssigkeit (8) durch Öffnungen aus der Presskammer (2) austritt, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen eines Extraktionsmittels mithilfe einer Extraktionsmittelquelle (12), wobei das Extraktionsmittel ein Fettlöser ist,
Zuführen des Extraktionsmittels aus der Extraktionsmittelquelle (12) in die Presskammer (2) einer Schneckenpresse in einem flüssigen Zustand
Kühlen des Presskuchens und/oder der abgepressten Flüssigkeit mithilfe des Extraktionsmittels sowie Lösen des im Presskuchen enthaltenen Öls, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel mit dem gelösten Öl durch Öffnungen aus der Presskammer (2) austritt und verdampft. Verfahren zum Pressen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel zumindest teilweise unpolar ist. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel bei einer Temperatur von 60°C einen Dampfdruck von 1 ,1 bis 7 bar a hat. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel bei atmosphärischem Druck eine Verdampfungsenthalpie von 280 kJ/kg bis 400 kJ/kg hat. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel bei atmosphärischem Druck eine Kondensationstemperatur von zwischen etwa 10°C und 40°C hat. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel n-Butan und/oder Isopentan ist. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel mit einer Temperatur von weniger als 70°C in die Presskammer (2) eingeleitet wird. Verfahren zum Pressen nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zum Pressen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 verwendet wird.
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