Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von unerwünschten Begleitstoffen aus Flüssigkeiten mit geringer oder ohne elektrische Leitfähigkeit, inbesondere aus pflanzlichen, tierischen und maritimen Ölen und Fetten.

Im Zuge der Raffination von pflanzlichen, tierischen und ma¬ ritimen Ölen und Fetten stellt die Vorreinigung einen ersten Verf hrensschritt dar, dem solche Veredelungsεchritte wie Ent¬ säuerung, Bleichung und Desodorie.rung folgen. Die Vorreini¬ gung dient dazu, unerwünschte Begleitstoffe wie Phosphatide, Schleimstoffe und andere komplexe kolloidale Verbindungen zu entfernen, die sich bei der weiteren Raffination nachteilig auswirken. Desnalb findet die Vorreinigung im Wege einer so¬ genannten Entschleimung statt. Die Verfahrensweise richtet sich nach der Art des Öles und dem Gehalt an Schleimstoffen und Phosphatiden. So weisen Öle regelmäßig einen Gehalt von 100 bis 500 mg/1 an Phosphatiden auf, der vor-der Entsäuerung möglichst auf einen Restgehalt von 4 bis 7 mg/1 reduziert werden soll . Die heute angewendeten Verfahren unterscheiden sich im Prinzip durch unterschiedliche chemische Zusätze, den Wasseranteil, die Behandlungstemperaturen und Verweilzeiten. So kennt man eine Hydrolyse der Schleimstoffe, welche die Trennung der wässrigen Schleimphase vom Öl - vorzugsweise über Zentrifugen - bedingt. In diesem Zusammenhang finden vorwie¬ gend Phosphorsäure und Zitronensäure als Reagenzien Verwen¬ dung. Allerdings fällt ein kontaminierter Wasseranteil zwischen 6 % und 12 % an, der entsorgt werden muß. - In Ver¬ bindung mit einer alkalischen Neutralisation gehen die

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Schleimstoffe in das Reaktionsprodukt "Seife" (soapstock) ein, dessen Aufbereitung mit Schwefelsäure (Zersetzung) einen zusätzlichen und erheblich umweltbelastenden Prozeß darstellt.

Es ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem nach erfolgter Hydrolyse bei mäßiger Temperatur Bleicherde hinzugefügt und anschließend unter Vakuum auf 140 bis 170 °C erhitzt wird, so daß das Wasser verdampft. Nach Kühlung auf ca. 100 °C erfolgt eine Trennung des Gemisches von Bleicherde und Schleimstof en durch Filtration. Da die noch vorhandenen Verunreinigungen die Bleicherde inaktivieren, müssen verhältnismäßig große Mengen Bleicherde eingesetzt werden. Damit ist ein erhöhter Fettverlust verbunden.

Ein anderes vereinzelt eingesetztes Verfahren setzt ebenfalls das Prinzip der Hydrolyse voraus, wobei zur Keimbildung z. B. Lecithin zugesetzt wird. Auch hier erfolgt die Phasentrennung über Zentrifugen. Dieses Verfahren erreicht Restgehalte von 5 bis 17 mg/1 und bedarf einer weiteren Verfahrensstufe wie der Bleichung, um die eingangs erwähnten niedrigen Werte zu erreichen.

Als weiteren unerwünschten Begleitstoff erhalten viele Pflan¬ zenöle Wachse. Im Unterschied zu den Glycerinestern sind dies Fettsäureester mit langkettigen Alkoholen, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen und lip.aseresistent sind. Ihr Anteil im Öl liegt zwischen 0,5 % und 2 %. Die Entwachsung, auch Winterisierung genannt, ist energie- und zeitaufwendig, durch einen hohen Fettanteil im Filterkuchen mit Verlusten verbun¬ den und entsorgungsproblematisch . Auch bei Zentrifugenverfah¬ ren wird ein Fettanteil in der Wachsphase von 20 % bis 70 % festgestellt, wobei zusätzliche Abwasserprobleme durch Addi-

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tive hinzukommen.

Zu dem Trennen von unerwünschten Begleitstoffen wie Fettbe¬ gleitstoffen gehört auch das Entfernen von Stearinen im Zuge einer fraktionierten Kristallisation: In der Öl- und Fett¬ industrie werden Kristallisationεverfahren zur Gewinnung von flüssigen Ölen, Ξpezialfetten und zur sogenannten Winterisie- rung eingesetzt. Dabei werden häufig mehrere Stufen durchge¬ führt. Die bekannten Verfahren arbeiten regelmäßig so, daß durch Abkühlen möglichst große und dadurch leicht filtrierba¬ re bzw. abtrennbare Kristalle der höherschmelzenden Komponen¬ ten wie Glyceride erzeugt werden und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt von der sogenannten Mutterlauge abgetrennt werden. Die Kristallerzeugung geschieht in Rühr¬ werksbehältern mit geeigneten Heiz- und Kühlmöglichkeiten. Die Trennoperation wird im allgemeinen durch Filter, Zentri¬ fugen, Siebe, Dekanter und Filterpressen bewerkstelligt. Da¬ bei hat die Güte der Kristalle einen wichtigen Einfluß auf die Trennoperation. Diese ist mit großem Aufwand verbunden, wenn die Kristalle ein breites Verteilungsspektrum der Korn¬ größe haben oder von weicher Konsistenz sind. Nachteilig bei sämtlichen Kristallisationsverfahren ist jedenfalls die Ab¬ hängigkeit von der erzielbaren Kristallform.

Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trennen von unerwünschten Begleitstoffen aus Flüssigkeiten, insbesondere aus pflanzlichen, tierischen und maritimen Ölen und Fetten, anzugeben, welches sich unter Berücksichtigung einer vereinfachten Trennoperation bei deutlich verkürzter Prozeßzeit durch Umweltfreundiicnkeit und geringen Energie¬ aufwand auszeichnet. Außerdem soll eine für die Durchführung

des Verfahrens einfach und funktionsgerecht aufgebaute Vor¬ richtung geschaffen werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung in verfahrensmäßiger Hin¬ sicht dadurch, daß im Zuge einer Raffination in der zu behan¬ delnden Flüssigkeit mittels zumindest einer positiv geladenen Elektrode und einer negativ geladenen Elektrode ein elektro¬ statisches Feld vorgegebener Feldstärke erzeugt wird, und daß die sich im Wege einer Kristallisation an die eine und/oder andere Elektrode ablagernden Feststoffpartikel nach Beendi¬ gung der Kristallisation und die geklärte Flüssigkeit getrennt entfernt bzw. abgeführt werden. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß in einer kaum oder nicht leitenden Flüs¬ sigkeit Feststoffpartikel mit Hilfe elektrostatischer Kräfte bewegt werden können. Bei Fest / Flüssig-Trennungen von Ölen und Fetten sind es z. B. feste Fettbegleitstoffe und Fett¬ kristalle, die in einem elektrostatischen Feld relativ zur umgebenden flüssigen Substanz zwischen positiv und negativ ge¬ ladenen Elektroden gut bewegt werden können. Dabei läßt sich die Feldstärke so einrichten, daß die Anlagerungskraft eines Kristallgitterplatzes an einer Elektrode größer als die elek¬ trostatische Feldkraft wird. Dann verbleibt das betreffende Feststoffpartikel ortsfest an dieser Elektrode. Dieser Vorgang kann beispielsweise mit Butterfett oder Palmöl in einer An¬ ordnung demonstriert werden, die im elektrischen Aufbau einen Zylinderkondensator mit einer Mittelelektrode entspricht. Wird bei einer Feldstärke von ca. 1 KV/mm der positive Pol an die Mittelelektrode gelegt und die klare Schmelze abgekühlt, dann lagert sich die feste Phase bzw. die Feststoff artikel an der Mittelelektrode an. Nach Eηde der Kristallisation kann die abgereicherte flüssige Phase bzw. das geklärte Öl aus der

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Anordnung abgelassen werden. Die feste Phase bzw. die Fest¬ stoffpartikel verbleiben an der Mittelelektrode und lassen sich mechanisch oder durch Abschmelzen entfernen.

Wird in der gleichen Anordnung rohes Sonnenblumenöl von ca. 70 °C in einem Feld von 1 KV/mm bis auf 20 °C abgekühlt, dann bilden sich nadeiförmige Kristalle, die konzentrisch von bei¬ den Elektroden radial aufeinander zuwachsen . Wird die Feld¬ stärke auf 0,3 KV/mm reduziert und die Temperatur bis auf 6 °C abgesenkt, dann lagern sich die Kristalle an der Außen¬ elektrode und bleiben stationär. Das zwischen beiden Elektro¬ den befindliche Öl ist vollkommen klar und kann abgezogen werden. Eine Lagerung des so gereinigten Öles führt selbst über einen längeren Zeitraum bei lediglich 6 °C nicht zum Ausfallen von Trübstoffen. Überraschenderweise wird also eine Entwachsung von Sonnenblumenöl erreicht. Ferner zeigt eine chemische Analyse, daß selbst unerwünschte Phosphatide ent¬ fernt wurden .

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei allen flüssigen Substanzen anwenden, wenn sie geringe oder keine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Es läßt sich zum Zwecke der Raffina¬ tion von flüssigen Substanzen anwenden, wenn darin gelöste Stoffe durch Übersättigung in den festen Zustand überführt werden können und diese Stoffe durch Immobilisierung von der Mutterlauge getrennt werden sollen. Anwendungsbereiche für Raffination bzw. Reinigung sind Entschleimung, Entwachsung, Entfernung von Fremdstoffen und natürlichen Begleitstcf en wie Wachse, Sterine und Cholesterαne bei beispielsweise Son¬ nenblumenöl, Soπaol, Sheafett (Entfernung von Isoprener. . Maiskeimöl, Lebertran, Heringsöl, Nerzol, Rindertalg. S:nmaiz, Walόi, Fischöl, Weizenkeimόl .

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aber auch eine Trennung von Fetten bzw. fraktionierte Kristallisation mög¬ lich. Denn die Erfindung empfiehlt, daß im Wege einer frak¬ tionierten Kristallisation mittels eines elektrostatischen Feldes hinreichender Feldstärke eine ^' Pendelbewegung des Fest- stoffpartikels zwischen den Elektroden relativ zu der Flüssig¬ keit erzeugt und die Flüssigkeit unter Feldeinfluß langsam abgekühlt wird, und daß die sich schließlich an der einen und /oder anderen Elektrode ablagernden Feststoffpartikel nach dem Ablassen der geklärten bzw. abgereicherten Flüssigkeit entfernt werden. In diesem Zusammenhang geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß sich bei genügend hoher Feldstär¬ ke ein Feststoffpartikel, welcher eine der beiden Elektroden berührt, auf das Potential der betreffenden Elektrode auflad und im gleichen Augenblick in Richtung auf die Gegenelektrode abgestoßen wird. An der Gegenelektrode vollzieht sich der gleiche Vorgang, so daß sich der Feststoffpartikel in umge¬ kehrter Richtung bewegt. Die schnelle Pendelbewegung zwischen den Elektroden relativ zur Flüssigkeit kann in verfahrenstech¬ nischer Hinsicht vorteilhaft anstelle einer durch mechanische Rührung erzeugten Badbewegung für den Wärme- und Stoffaus¬ tausch genutzt werden und führt im übrigen zu einer homogenen Mischung. Dies gilt insbesondere dann, wenn man die Schmelze oder Mutterlauge unter Feldeinfluß abkühlt. Die entstehenden Kristalle orientieren sich in Richtung der elektrischen Feld¬ linien und können bei hoher Feldstärke relativ zur flüssigen Phase bewegt werden. Dabei wird ein wesentlich schnellerer Wärme- und StoffÜbergang als beim sonst üblichen Rühren er¬ reicht. Bekanntlich läßt man im Zuge einer fraktionierten Kristallisation die Schmelze unter vorsichtigem Rühren lang¬ sam abkühlen, um möglichst große und leicht filtrierbare

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Kristalle der höherschmelzenden Glyceride zu erhalten. Folg¬ lich belassen sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders vorteilhafter Weise glyceridische Öle und Fette zur Gewinnung besser verwendbarer fester oder flüssiger An¬ teile einer fraktionierenden Kristallisation unterwerfen. Das gilt beispielsweise für Palmöl, Palmkernöl, Kokosfett, Shea- fett, Baumwollsaatöl, Olivenöl, Milchfett, Rindertalg, Schmalz, Erdnußöl, usw.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur diskontinuier¬ lich, sondern .auch semikontinuierlich und kontinuierlich durchgeführt werden .

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zu einer funktionsgerechten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Vorrichtung ist ge¬ kennzeichnet durch zumindest einen Reaktor mit Flüssigkeits¬ einlauf und Flüssigkeitsablauf sowie einer positiv geladenen Elektrode und einer negativ geladenen Elektrode in dem Reak - tor . Die Arbeitsweise ist so, daß der Reaktor gefüllt wird und anschließend der Trenn- und Immobilisierungsprozeß durch Anlegen der entsprechenden Feldstärke durchgeführt wird. Im folgenden Arbeitsschritt wird die flüssige Phase aus dem Re¬ aktor entfernt und die verbleibende feste Phase meachanisch ausgetragen oder durch Wärmeaufgabe abgeεchmolzen . Elektroden und Reaktor können horizontal oder vertikal angeordnet sein. Die horizontale Anordnung ist vorzuziehen, wenn die Halte¬ kraft der festen Phase bzw. Feststoffpartikel an den Elektro¬ den σeπng ist und mechanischer Austrag angewendet wird. Die Elektroden selbst können bezüglich Material und Geometrie den Erfordernissen der zu verarbeitenden Substanzen angepaßt sein.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind zunächst em-

mal darin zu sehen, daß eine drastische Verkürzung der Proze߬ zeit erreicht wird. Denn der im Rahmen der Erfindung verwirk¬ lichte Umladeεffekt bewegt individuelle Feststoffpartikel in der jeweiligen Flüssigkeit. Dabei kann unter Berücksichtigung einer hinreichend großen Feldstärke ein intensiver Misch- und Rühreffekt erreicht werden. Die Relativbewegung zwischen den Feststoffpartikeln und der Mutterlauge wird deutlich verbes¬ sert, so daß zugleich ein optimierter Wärme- und Stoffaus¬ tausch an der Kristallisationsfront erreicht wird. Darüber hinaus wird die Trennoperation durch die Immobilisierung der festen Phase wesentlich vereinfacht. Der Trennprozeß ist un¬ abhängig von der Kristallform. Folglich ist das erfindungsge¬ mäße Verfahren für Trennoperationen besonders geeignet, bei denen die Kristallbildung durch Begleitstoffe mit gewisser Oberflächenaktivität und Keimbildungswirkung in der Weise ge¬ stört ist, daß schlecht filtrierbare Kristalle entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch umweltfreundlich, weil im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren keine Hilfsstof¬ fe erforderlich sind, die entsorgt werden müssen. Folglich kann auf eine chemische Neutralisation bei der Fettraffina¬ tion verzichtet werden. Tatsächlich wird eine wesentliche um¬ weltfreundlichere physikalischere Raffination erreicht. End¬ lich zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch gerin¬ gen Energieaufwand auf. Denn der Aufbau der notwendigen Feld¬ kräfte erfordert minimale Stromstärken in der Größenordnung von Mikroamper. Heiz- und Kühloperationen sind auf ein Minimum beschränkt. Der apparative Aufwand ist durch den Fortfall von Filtern oder Zentrifugen äußerst gering. Schließlich lassen sich mehrstufige Anordnungen mit unterschiedlichen Temperatur¬ behandlungen und Feldstärken einfach realisieren.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer verschiedene Aus ührungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Reaktor und Mit¬ telelektrode,

Fig. 2 bis 7 abgewandelte Ausführungsfor en des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 8 eine mehrstufige Reaktoranordnung,

Fig. 9 eine hexagonale E. Λtrodenanordnung mit umschaltbaren Mittelelektroden und

Fig. 10 eine Wanderfeldanordnung aus umschaltbaren Elektroden.

In Fig. 1 ist ein als Glasrohr ausgeführter Reaktor 1 mit Flüssigkeitseinlauf 2 und Flüssigkeitsablauf 3 sowie einer po¬ sitiv geladenen Mittelelektrode 4 dargestellt, die von einer negativ geladenen Wendelelektrode 5 umgeben ist. Wahlweise kann die Mittelelektrode 4 oder Wendelelektrode 5 als positiv geladene Elektrode ausgeführt sein.

Nach Fig. 2 ist der Reaktor als zylindrisches Rohr 6 mit ei¬ ner positiv geladenen Mittelelektrode 4 ausgebildet, wobei das Rohr 6 die negativ geladene Elektrode bildet.

Nach den Fig. 3 und 4 ist ein Reaktor mit einer positiv gela¬ denen Mittelelektrode 4 verwirklicht, die von negativ gelade-

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nen Elektroden 5 in symmetrischer Verteilung, zum Beispiel mehreckiger Verteilung umgeben ist. Nach Fig. 3 ist eine qua¬ dratische Verteilung, nach Fig. 4 eine hexagonale Verteilung der negativ geladenen Elektroden 5 vorgesehen.

Fig. 5 zeigt einen als Trog 7 für die zu behandelnde Flüssig¬ keit ausgebildeten Reaktor mit einer in dem Trog 7 umlaufenden Scheibe 8 mit einem der Scheibe 8 zugeordneten Abstreifer 9, wobei der Trog 7 die negativ geladene Elektrode und die Schei¬ be 8 die positiv geladene Elektrode bilden.

Nach Fig. 6 ist der Reaktor als Rohr 10 mit einer umlaufenden Endloskette 11 ausgebildet und der Endloskette ein Abstrεifer 12 zugeordnet, wobei die durch das Rohr 10 in durchgeführter Endloskette 11 die positiv geladene Elektrode und das Rohr 10 die negativ geladene Elektrode bilden. Anstelle der Endlos¬ kette 11 kann auch ein Endlosdraht vorgesehen sein .

Fig. 7 zeigt einen Reaktor, der als Schneckengehäuse 13 mit parallel und mit vorgegebenem Abstand zueinander angeordneten sowie gegensinnig angetriebenen Schnecken 14 a, 14 b ausge¬ bildet ist. Die eine Schnecke 14a, bildet die positiv gelade¬ ne und die andere Schnecke 14b die negativ geladene Elektro¬ de, so daß ein Transport der Feststoffpartikel im Randbereich der Schneckenwendel in Pfeilrichtung erreicht wird.

Die Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 7 sind bevorzugt für eine kontinuierliche Arbeitsweise geeignet, wonach die Feststoffpartikel kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt werden, während der Flüssigkeitsstrom der geklärten Flüssig¬ keit ununterbrochen abgezogen werden kann. Eine semikontinu¬ ierliche Arbeitsweise läßt sich beispielsweise dann erreichen

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wenn drei Reaktoren la, 1b, lc m t jeweils Mittelelektrode 4, einer gemeinsamen Zulaufleitung 15 und einer gemeinsamen Ab¬ laufleitunglβ unter Zwischenschaltung von jeweils Zulaufven¬ til 17 und Ablaufventil 18 in Reihe hintereinander angeordnet sind. Denn dann lassen sich die Arbeitsschritte Füllen/Klären/ Leeren des mittleren Reaktors lb mit den Arbeitsschritten Klä¬ ren/Leeren des vorgeschalteten Reaktors la und mit den Ar¬ beitsschritten Füllen/Klären des nachgeschalteten Reaktors lc überschneiden bzw. gleichzeitig durchführen.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform gezeigt, wonach mehrere Reaktoren 1 mit jeweils hexagonaler Anordnung der negativ ge¬ ladenen Elektroden 5 und positiv geladener Mittelelektrode 4 in Reihe hintereinander angeordnet sind. Durch Umpolen der Mittelelektroden 4 können die an den Mittelelektroden 4 ange¬ lagerten Feststoffpartikel in Pfeilrichtung transportiert werden. Das wird auch mit der in Fig. 10 dargestellten Wander¬ feldanordnung aus Elektroden 19 erreicht, bei welcher eine Mehrzahl von in mindestens drei parallelen Reihen angeordne¬ ten Elektroden vorgesehen ist, von denen die mittlere Reihe positiv geladene Elektroden 20 aufweist und durch Verschieben bzw. Umschalten des elektrostatischen Feldes die abgelager¬ ten Feststoffpartikel in Pfeilrichtung transportierbar sind.

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