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Lösemittelfreie Gewinnung von Pflanzenöl mit CO2-unterstützten Pressverfahren
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 16459 N
Laufzeit: 01.01.2010
- 31.12.2012
Fördersumme: 197.550 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die Effizienz der mechanischen Abtrennung von
Speiseölen aus Ölsaaten konnte in den letzten
Jahren durch entsprechende Vorbehandlungsschritte
und konstruktive Verbesserungen der
eingesetzten Schneckenpressen z.T. erheblich
erhöht werden. Dabei ist die erzielbare Ölausbeute
grundsätzlich durch die Haftung des Restöles
an dem Feststoff und die Behinderung des
Abfließens (Drainage) durch eine kompaktierte
Schüttung limitiert. Das Verfahren der Extraktion
von Ölsaaten oder Pressrückständen mit überkritischem
Kohlendioxid ist in der Vergangenheit
als Alternative zu der herkömmlichen Lösemittelextraktion,
die über die rein mechanische Abpressung
hinausgehend industriell eingesetzt
wird, intensiv untersucht worden. Die relativ geringe
Löslichkeit der Lipide in überkritischem
Kohlendioxid lässt jedoch eine wirtschaftliche
Umsetzung dieser Verfahren in den industriellen
Maßstab für Ölsaaten nicht zu. Andererseits löst
sich Kohlendioxid schon bei moderaten Drücken
zu erheblichen Teilen in Speiseöl ein, wodurch
die Ölviskosität erheblich vermindert wird, was
wiederum im Sinne einer erleichterten Drainage
genutzt werden kann. So konnte an gasbeladenen
und gasdurchströmten kompaktierten Festbetten
gezeigt werden, dass eine gleichzeitige
Beaufschlagung mit einem Inertgas, insbesondere
mit CO2, zu einer Erhöhung der Ausbeute
führt. Als physikalische Ursache für die verbesserte
Drainage sind verschiedene Eigenschaftsänderungen
erkannt worden: Neben der abgesenkten
Viskosität des abzupressenden Öles
durch die unter Druck ablaufende Gaseinlösung
nimmt das Flüssigvolumen zu, so dass der verbesserten
Fließfähigkeit ein Verdrängungseffekt
überlagert wird. Bei der Übertragung dieser
Grundlagenkenntnisse auf die industrielle Anwendung
ergeben sich jedoch Problemstellungen,
die durch die bislang bekannt gewordenen
eindimensionalen Stempelpressversuche nicht
gelöst werden können. So bildet sich in einer
Schneckenpresse eine dünne, kompaktierte, spiralig
bewegte und unter hohen Reib- und Scherkräften
stehende Presskuchenschicht, in die mit
geeigneten Verteilsystemen das Inertgas unter
hohem Druck in flüssiger oder überkritischer
Phase eingedüst werden muss. Die zur Verfügung
stehenden Verweilzeiten zur Einlösung des
Inertgases sind jedoch in einer nach außen offenen
Schneckenpresse relativ kurz, weshalb für
die erfolgreiche Umsetzung dieser Prozessentwicklung
die Kenntnis der Einlösekinetik von
entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus
kommt es durch die Freisetzung des komprimierten
Kohlendioxids zu einer erheblichen Abkühlung,
was im Sinne einer thermischen Schonung
der Produkte nutzbar ist, andererseits jedoch
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den Ölabfluss negativ beeinflussen könnte. Daher
bedarf es für die industrielle Umsetzung zunächst
einer über die bisherigen Kenntnisse aus
einachsigen Stempelpressversuchen hinausgehenden
fundierten wissenschaftlich-technischen
Aufklärung der Einlöse- und Auslösekinetik des
Inertgases im Zusammenhang mit der Verweildauer
des Feststoffes in bewegten Schichten
unter Druck (Schneckenpresse) und der dabei
erzielbaren Öldrainage.
Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht
die Bestimmung der Einlösekinetik hochverdichteten
Kohlendioxids in bewegte, kompaktierte,
lipidhaltige Feststoffschüttungen bzw. Schichten
mit dem Ziel, die Wirkmechanismen bei der CO2-
unterstützten Pressung aufzuklären.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel