DE3316523C2

DE3316523C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und Ölen

Info

Publication number: DE3316523C2
Application number: DE19833316523
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Chem. 8222 Ruhpolding Plonis; Hans-Martin Dipl.-Ing. 2107 Rosengarten Stöver
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB2139242B; DE3316523A1; BE899513A; GB2139242A; GB8411398D0

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und Ölen beschrieben, bei dem die Fette und Öle mit 0,1 bis 10 Gew.-% Wasser gemischt, anschließend während 2 bis 10 Minuten bei 180 bis 280°C sowie 1 bis 3 bar behandelt, dann bei 50 bis 500 mbar von überschüssigem Wasser befreit und schließlich bei 180 bis 280°C sowie 1 bis 20 mbar einer mehrstufigen Wasserdampfdestillation mit 0,2 bis 1 Gew.-% Wasserdampf unterworfen werden. Es wird ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, die aus einem Flüssigkeitsmischer 1, einer Kolonne 2, einem Vakuum-Behälter 3 mit nachgeschaltetem Brüden-Kondensator 4 und mindestens zwei mit unbeheizten Rieselelementen ausgerüstete Vakuum-Gegenstromkolonnen 5, 6 besteht.

Description

a) die Fette und öle mit 0,1 bis 10 Gew.-°/o Wasser gemischt werden und die Wasserbehandlung bei 180 bis 28O⁰C und 1 bis 3 bar durchgeführt wird,

b) die fette und öle dann b<*i 50 bis 500 mbar von überschüssigem Wasser befreit und

c) daran anschließend einer mehrstufigen Wasserdampfdestillation bei 180 bis 280° C sowie den 1 bis 20 mbar unterworfen werden, wobei 0,2 bis 1 Gew.-% Wasserdampf, bezogen auf die Fette und öle, sowie eine Stoffaustauschfläche von 1500 bis 10 000 m2pro m³ Fette und öle zur Anwendung kommen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fette und öle in der Verfahrensstufe a) mit 0,5 bis 2 Gew.-% Wasser gemischt werden und daß die Wasserbehandlung in der Verfahrensstufe a) bei 250 bis 270° C erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffaustauschfläche in der VerfahrensstufeT2500 bis 5000 m² pro m³ Fette und öle beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfdestillation gemäß Verfahrensstufe c) in zwei Prozeßstufen durchgeführt wird, wobei die erste Prozeßstufe bei 230 bis 260° C sowie 2 bis 8 mbar und die zweite Prozeßstufe bei 240 bis 270° C sowie 3 bis 10 mbar arbeitet.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Flüssigkeitsmischer (1), einer mit statischen Mischelementen versehenen Kolonne (2), einem Vakuum-Behälter (3) mit nachgeschaltetem Brüden-Kondensator (4) und mindestens zwei mit unbeheizten Rieselelementen ausgerüsteten Vakuum-Gegenstromkolonnen (5,6) besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und Ölen, wobei die Fette und Öle nr.t Wasser bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur 2—10 min. behandelt, durch Entspannen vom Wasser befreit und einer Dampfbehandlung bei 1 —20 mbar und erhöhter Temperatur unterworfen werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ziel der Entsäuerung ist die Entfernung der in den Fetten und Ölen enthaltenen freien Fettsäuren, die den Geschmack und Geruch der Fette und öle nachteilig beeinflussen. Fettsäuren können bei erhöhter Temperatur mit Wasserdampf abdestilliert werden. Ziel der Desodorierung ist die Entfernung der störenden Geruchsund Geschmacksstoffe, die in freier oder gebundener Form vorliegen. Die vorwiegend in den Glyccriden gebundenen Geruchs- und Geschmacksstoffe werrlen durch Hydrolyse freigesetzt und durch den Wasserdampf abgeführt. Bei der Entsäuerung und Desodorierung laufen aber auch unerwünschte Nebenreaktionen ab (Verseifung, thermische Zersetzung, Umesterung, Polymerisation), die zurückgedrängt werden müssen.

ίο Bei bestimmten Speiseölen und Speisefcticn, insbesondere bei Kokosöl und Palmöl, kann es vorteilhaft sein, die destillative Entsäuerung und die Desodorierung mittels Wasserdampf zu kombinieren, denn bei der Behandlung der Fette und Öle mit Wasserdampf erfolgt nicht nur eine Abtrennung der unter den Verfahrensbedingungen flüchtigen Stoffe, sondern auch eine hydrolytische Spaltung und thermische Zersetzung von Beglcitstoffen der Fette und öle. Die diskontinuierliche oder kontinuierliche Dämfpung der Fette und öle wird im allgemeinen bei 180 bis 270°C und 5 bis 20 mbar während 0,5 bis 5 h durchgeführt, wobei ein möglichst enges Verweilzeitspektrum, eine gute Durchmischung und eine schnelle Abführung der flüchtigen Komponenten angestrebt wird. Insbesondere bei kontinuierlich arbeiienden Dämpfungsanlagen wird das Gegenstromprinzip angewendet, und es kommen Siebbodenkollonen oder Fallfilmverdampfer zum Einsatz. Die Verfahrensführung ist im Einzelfall sehr stark von der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials und den Anforderungen an das Endprodukt abhängig. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es eine zu lange Verweilzeit der Fette und öle erfordert und daß ein enges Verweilzcitspektrum nicht immer eingehalten werden kann, was zu unerwünschten Nebenraktionen führt. Außerdem erfordert das Verfahren zur Abführung der Fettsäuren und zur Hydrolyse der Begleitstoffe eine relativ große Wasscrdampfmenge, da die Trägerfunktion des Wasserdampfes nur unvollständig genutzt wird und der Wasserdampf im öl unter vermindertem Druck nur eine geringe Löslichkeit hat.

Ferner ist aus der DE-PS 25 48 487 ein Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und ölen bekannt, bei dem die Fette und öle zunächst bei ca. 24O⁰C sowie 50 bar während ca. 4 Minuten mit Wasser behandelt und dann auf 1 bis 40 mbar entspannt werden, wobei gleichzeitig bei ca. 210°C und 1 bis 40 mbar eine Gegenstrornbehandlung mit Wasserdampf erfolgen kann. Obwohl bei diesem Verfahren eine kurze Verweilzeit vorgesehen ist und die Fette und öle wegen des hohen Drucks eine gute Wasserlöslichkeit besitzen, benötigt das bekannte Verfahren wegen des erforderlichen hohen Drucks viel Kompressionsenergie und einen hohen Energieaufwand für das Vakuumsystem, da eine große Menge an Reaktionswasser abgesaugt werden muß.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und ölen zu schaffen, die einerseits eine gute Trennleistung haben sowie eine hohe Produktqualität liefern und die andererseits geringe Energiemengen benötigen und mit kleinen Prozeßapparaten auskommen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) die Fette und Öle mit 0,1 bis 10 Gew.-% Wasser gemischt werden und die Wasserbehandlung bei 180 bis 280° C und 1 bis 3 bar durchgeführt wird,

b) die Fette und öle dann bei 50 bis 500 mbar von überschüssigem Wasser befreit und

c) daran anschließend einer mehrstufigen Wasserdampfdestillation bei 180 bis 280°C sowie den 1 bis 20 mbar unterworfen werden, wobei 0,2 bis 1 Gew.-% Wasserdampf, bezogen auf die Fette und öle, sowie eine Stoffaustauschfläche von 1500 bis 10 000 m² pro m³ Fette und öle zur Anwendung kommen.

Dieses Verfahren zeichnet sich gegenüber den beiden bekannten Verfahren insbesondere dadurch aus, daß die Fette und öle in der Hydrolysestufe eine kurze Verweilzeit haben und daß dennoch nicht unter hohem Druck gearbeitet werden muß. Für den Fachmann ist es überraschend, daß die hydrolytische Freisetzung der gebundenen Geruchs- und Geschmacksstoffe bereits bei 1 bis 3 bar innerhalb von 2 bis 10 Minuten nahezu (,uantitativ erfolgt, ohne daß dabei eine Minderung der Qualität der desodorierten und entsäuerten Fette und Öle eintritt. Durch die nach der Erfindung vorgesehene mehrstufige Wasserdampfdestillation können die freien Fettsäuren sowie die Geruchs- und Geschmacksstoffe mit einem geringen Energieaufwand nahezu quantitativ abgetrennt werden, wozu insbesondere die erfindungsgemäße Stoffaustauschfläche beiträgt. Die nach der Erfindung vorgesehene Stoffaustauschfläche kann vorteilhaft in Rieselfilmkolonnen untergebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft durchgeführt werden, wenn die Fette und öle in der Verfahrensstufe a) mit 0,5 bis 2 Gew.-% Wasser gemischt werden, wenn die Wasserbehandlung in der Verfahrensstufe a) bei 250 bis 27O⁰C durchgeführt wird und wenn die in der Verfahrensstufe c) vorgesehene Stoffaustauschfläche 2500 bis 5000 m² pro m³ Fette und öle beträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit besonderem Erfolg anwendbar, wenn die Wasserdampfdestillation in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei die erste Stufe bei 230 bis 260° C sowie 2 bis 8 mbar und die zweite Stufe bei 240 bis 270°C sowie 3 bis 10 mbar arbeitet. Hierdurch ist eine schnelle und nahezu quantitative Abtrennung der unerwünschten Fettinhaltstoffe möglich.

Schließlich ist nach der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung vorgesehen, die aus einem Flüssigkeitsmischer, einer mit statischen Mischelcmenlcn versehenen Kolonne, einem Vakuum-Behälter mit nachgeschaltetem Brüden-Kondensator und mindestens zwei mit unbeheizten Rieselelementen ausgerüsteten Vakuum-Gegenstromkolonnen besteht. Die einzelnen Prozeßapparate haben wegen der kurzen Verweilzeit eine vergleichsweise kleine Baugrö3e, und die zur Durchführung der Hydrolysereaktion best^;mmte Kolonne kann wegen ihrer nahezu drucklosen Arbeitsweise materialsparend konstruiert werden. Die zur Durchführung der Wasserdampfdestillation vorgesehenen Vakuum-Gegenstromkolonnen können sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet werden, wodurch sich bei der Anlagenplanung in bezug auf die Apparateanordnung verschiedene Möglichkeiten ergeben. Als statische Mischelemente können beispielsweise Füllkörper oder Mischrohre verwendet werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die ein Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, näher erläutert. Aus dem Tank 11 wird das entschleimte und gebleichte öl über die Leitung 15 in den Wärmeaustauscher 16 gefördert, wo die Temneratur des zu behandelnden Öls auf ca. 50°C eingestellt wird. Das erwärmte Öl gelangt über die Leitung 17 in den Mischer 1, dem über die Leitung 18 aus dem Tank 19 Wasser zugeführt wird. Das über die Leitung 27 in den Tank 19 fließende Frischwasser ist entgast und entmineralisiert. Im Flüssigkeitsmischer 1 erfolgt eine innige Mischung des Öls und des Wassers. Das öl-Wasser-Gemisch gelangt über die Leitung 8 in den Wärmeaustauscher 9, wo die Einstellung der Hydrolysetemperatur, vorzugsweise 250 bis 270° C, erfolgt. Das

ίο Aufheizen des öl-Wasser-Gemisches muß langsam und ohne Überhitzungen erfolgen, da andernfalls eine unkontrollierte Hydrolyse zur Spaltung eines größeren Teils des Neutralfetts führen würde. Eine unkontrollierte Hydrolyse wird in einem Gegenstromwärmeaustauscher mit großer spezifischer Wärmeaustauschfläche vermieden. Vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher

9 kann das in der Leitung 8 geführte Öl-Wasser-Gemisch mit dem in der Leitung 20 fließenden Produkt vorgewärmt werden.

Über die Leitung 10 gelangt das aufgeheizte Öl-Wasser-Gemisch in die mit statischen Mischelementen versehene Kolonne 2, in der die Hydrolysereaktionen ablaufen, welche die gebundenen Geruchs- und Geschmacksstoffe freisetzen. Als statische Mischelemente werden Füllkörper benutzt. Die Kolonne 2 ist so dimensioniert, daß die Verweilzeit der Fette und öle bei 2 bis

10 Minuten liegt. Das Öl-Wasser-Gemisch gelangt über die Leitung 12, das Druckventil 13 und die Leitung 14 in den Vakuum-Behälter 3, wobei das Druckventil 13 die Aufgabe hat, den Druck in der Kolonne 2 auf 1 bis 3 bar zu halten.

In dem als Trockner wirkenden Vakuum-Behälter 3 wird der größte Teil des nicht verbrauchten Wassers vom Öl abgetrennt, wobei die Wasserdampfphase bereits einen Teil der Fettsäuren sowie der Geruchs- und Geschmacksstoffe abführt. Die beladene Wasserdampfphase gelangt über die Leitung 21 in den Brüden-Kondensator 4, wo die beladene Wasserdampfphase verflüssigt wird. Im Vakuum-Behälter 3 und im Brüden-Kondensator 4 stellt sich ein Druck von ca. 120 mbar ein, der von der Vakuum-Pumpe 22 aufrechterhalten wird. Durch die weitgehende Abtrennung des Wassers im Vakuum-Behälter 3 wird ein störungsfreier Ablauf der mehrstufigen Wasserdampfdestillation erreicht. Die im Brüden-Kondensator 4 gebildete flüssige wässrige Phase, welche Fettbegleitstoffe sowie mitgerissene öltröpfchen enthält, gelangt über die Leitung 23 in das Trenngefäß 24, wo sich eine Ölphase abscheidet, die das Trenngefäß 24 über die Leitung 25 verläßt. Das im Trenngefäß 24 anfallende Wasser wird über die Leitung 26 in den Tank 19 gefördert und dem Flüssigkeitsmischer 1 erneut zugeführt. Frisches entmineralisiertes und entgastes Wasser gelangt über die Leitung 27 in den Tank 19. Da das zur Hydrolyse verwendete Wasser im Kreislauf geführt wird, ist der Verbrauch an frischem entgastem und entmineralisiertem Wasser sehr gering. Die im Brüden-Kondensator 4 anfallende flüssige wässrige Phase kann zur Vorwärmung des Öls im Wärmeaustauscher 16 mitbenutzt werden.

Das im Vakuum-Behälter 3 anfallende hydrolysierte öl wird durch die Leitung 28 kopfseitig in die Vakuum-Gegenstromkolonne 5 gefördert, der am Kolonnenfuß über die Leitung 29 Wasserdampf zugeführt wird, bei dem es sich um den Brüdendampf aus der Kolonne 6 handelt. Das aus der Vakuum-Gegenstromkolonne 5 austretende Öl hat noch einen Fettsäuregehalt von 0,1 bis 0,5% und gelangt über die Leitung 30 kopfseitig in die Vakuum-Geeenstromkolonne 6. der am Kolon-

nenfuß über die Leitung 31 als Strippgas wirkender Wasserdampf zugeführt wird. Über die Leitung 20 fließt das entsäuerte und desodorierte öl ab, welches unter Ausschluß von Sauerstoff abgekühlt wird. Die beiden Vakuum-Gegenstromkolonnen 5 und 6 sind mit Rieselelementen ausgerüstet, die als Füllkörperschüttungen oder als Platten ausgebildet sein können. Die Füllkörperschüttungen haben einen Druckverlust von weniger als 0,2 mbar/m Schütthöhe, und die Platten erzeugen einen dünnen Ölfilm, der als große Stoffaustauschfläche wirkt. Um während der Wasserdampfdestillation thermische Zersetzungsreaktionen zu vermeiden, werden die Rieselelemente nicht beheizt. Obwohl die in den Vakuum-Gegenstromkolonnen 5 und 6 benötigte Verdampfungswärme den heißen Fetten und ölen und/oder dem zugeführten Wasserdampf entzogen wird, kann es in einigen Fällen notwendig sein, in der Leitung 30 eine Zwischenheizung anzuordnen. Es ist möglich, die Vakuum-Destillationskolonnen sowohl nebeneinander als auch übereinander anzuordnen, wodurch die Bauhöhe der Anlage veränderbar ist.

Der aus der Vakuum-Gegenstromkolonne 5 austretende, mit Fettsäuren sowie Geruchs- und Geschmacksstoffen beladene Wasserdampf wird über die Leitung 32, die Vakuum-Pumpe 34 und die Leitung 33 in einen Brüdenwäscher 7 gefördert, wo die im Wasserdampf enthaltenen Stoffe, insbesondere die Fettsäuren, abgetrennt werden. Das aus der Leitung 25 abfließende Produkt wird einer geeigneten Aufarbeitung zugeführt.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Desodorierung und Entsäuerung von Fetten und Ölen, wobei die Fette und öle mit Wasser bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur 2—10 Min. behandelt, durch Entspannung vom Wasser befreit und einer Dampfbehandlung bei 1 — 20 mbar und erhöhter Temperatur unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß