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Lösemittelfreie Gewinnung von Pflanzenöl mit CO2-unterstützten Pressverfahren

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


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 AiF 16459 N 2 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.

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