DE2938805C2

DE2938805C2 -

Info

Publication number: DE2938805C2
Application number: DE19792938805
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Chem. 6940 Weinheim De Kroll; Heinrich 6803 Edingen-Neckarhausen De Schreckenberger
Original assignee: Kroll Siegfried Dipl-Chem Dr 6940 Weinheim De
Current assignee: KROLL, SIEGFRIED, DIPL.-CHEM.DR., 6940 WEINHEIM, D
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1988-02-04
Also published as: DE2938805A1

Description

Es ist seit langem bekannt, daß die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden große Schwierigkeiten bei der Kondensation bereiten, weil sie sehr stabile Emulsionen bilden. Kondensation dieser Brüden durch Wärmeaustausch an gekühlten Flächen wird deshalb bisher in der Praxis nie angewendet, sondern ausschließlich Kondensation durch direkte Einspritzung von Wasser. Die dadurch regelmäßig notwendig werdende Entfernung der dabei anfallenden, sehr hochschmelzenden und fest an den Wänden haftenden Ausscheidungen verursacht einen erheblichen technischen Aufwand. Hohe Kosten verursacht auch der erhebliche Kühlwasserverbrauch im System der direkten Einspritzung, da 80 bis 90 Prozent des gesamten im Kondensator anfallenden Kondensates aus Kühlwasser bestehen. Das anfallende Kühlwasser kann normalerweise weder ohne aufwendige Reinigung rezykliert noch ohne zusätzliche Behandlungsmaßnahmen in den Vorfluter abgelassen werden. Eine gewisse Einsparung an Kühlwasser kann zwar durch indirekte Vorkühlung an gekühlten Flächen auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Kondensation und anschließende Kondensation der so vorgekühlten Brüden in herkömmlicher Weise durch direkte Wassereinspritzung erzielt werden, vgl. Fette-Seifen-Anstrichmittel, 76, 197 (1974), Seite 203, rechts unten. Hierdurch werden die geschilderten Nachteile der Kondensation durch direkte Wassereinspritzung lediglich etwas gemildert, keinesfalls jedoch grundsätzlich beseitigt.It has long been known that in the deodorization of edible fats large vapors obtained by evaporation in a vacuum Difficulties in condensation because they are very stable Form emulsions. Condensation of these vapors through heat exchange Therefore, in practice, it has never been used on cooled surfaces so far. but only condensation through direct injection of Water. The distance that becomes necessary as a result accumulating, very high-melting and firmly adhering to the walls Excretions cause considerable technical effort. Height The considerable cooling water consumption in the system also causes costs the direct injection, since 80 to 90 percent of the total in the Condenser accumulating condensate consist of cooling water. The Cooling water can usually neither without expensive Cleaning still recycles without additional treatment measures Receiving water can be drained. Some cooling water savings can be made by indirect pre-cooling on cooled surfaces to one Temperature above the temperature of the condensation and subsequent Condensation of the pre-cooled vapors in a conventional manner direct water injection can be achieved, cf. Fat-soap paints, 76, 197 (1974), page 203, bottom right. This will make the Disadvantages of the condensation described by direct water injection only somewhat softened, but never in principle eliminated.

Die festeingewurzelte, allgemein verbreitete Meinung der Fachwelt, daß die Kondensation dieser Brüden nur durch direkte Wassereinspritzung und keinesfalls auch indirekten Wärmeaustausch möglich ist, ist sogar noch in einem relativ neuen Artikel einer anerkannten Fachzeitschrift wiederholt, vgl. Möller, Fette-Seifen-Anstrichmittel (1964), Seite 453.The firmly rooted, widespread opinion of the professional world that the condensation of these vapors only by direct water injection and indirect heat exchange is never possible still in a relatively new article from a recognized journal repeated, cf. Möller, Fette-Seifen-Anstrichmittel (1964), page 453.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das es erstmals ermöglicht, die bei der Desodorierung von Speisefetten durch Ausdämpfen im Vakuum anfallenden Brüden durch indirekten Wärmeaustausch an gekühlten Flächen total zu kondensieren und dadurch die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren völlig zu vermeiden. The present invention relates to a method for the first time enables through the deodorization of edible fats Vapors generated in the vacuum by indirect heat exchange to condense totally on cooled surfaces and thereby the described Completely avoid disadvantages of the known methods.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Brüden in der Weise eingestellt wird, daß die betreffende Kondensationstemperatur mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 40°C, beträgt und die Brüden anschließend durch indirekte Kühlung an gekühlten Flächen bei einer Temperatur von mindestens 30°C, vorzugsweise von mindestens 40°C, kondensiert werden.The inventive method is characterized in that the Pressure of the brothers is set in such a way that the concerned Condensation temperature at least 30 ° C, preferably at least 40 ° C, and then the vapors by indirect cooling cooled surfaces at a temperature of at least 30 ° C, preferably of at least 40 ° C, are condensed.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf mehreren neuen, überraschenden Erkenntnissen. Die wichtigste dieser Erkenntnisse ist die, daß das bei der Speisefettdesodorierung anfallende Gemisch aus Wasserdampf und flüchtigen Substanzen, emulsionsstabilisierende organische Anteile enthält. Die entstehenden Emulsionen sind jedoch lediglich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in einem relativ engen, technologisch leicht vermeidbaren Temperaturbereich stabil; das Stabilitätsmaximum liegt im Bereich von etwa 15-20°C.The method according to the invention is based on several new, surprising findings. The most important of these findings is that the mixture of water vapor and volatile substances that occurs in edible fat deodorization contains emulsion-stabilizing organic components. The resulting emulsions, however, are only stable, as can be seen from FIG. 1, in a relatively narrow, technologically easily avoidable temperature range; the maximum stability is in the range of about 15-20 ° C.

In den Bereichen von etwa 7 bis 15°C einerseits und 30 bis 41°C andererseits sinkt die Stabilität der Emulsion deutlich ab, um im Bereich unterhalb 0°C und oberhalb 42°C ganz auf Null abzusinken. Man kann also auf Grund dieser erfindungsgemäßen Erkenntnis die Emulsionsbildung vollkommen vermeiden, wenn man entweder bei Temperaturen unter 0°C oder über 43°C arbeitet. Da es selbstverständlich wirtschaftlicher ist, mit wärmerem Kühlwasser zu arbeiten als mit kälterem, wird erfindungsgemäß der Temperaturbereich oberhalb 30°C, vorzugsweise oberhalb etwa 40°C, angewendet. Die genauen Grenzen der Emulsionsstabilitäten schwanken bei Brüden verschiedener Herkunft etwas, jedoch nicht mehr als etwa 2 bis 5°C. Allgemein kann man sagen, daß man bei Kondensationstemperaturen oberhalb etwa 41°C bereits stets im sicheren Gebiet ist, wenn auch bei dieser Temperatur Emulsionsbildung in geringem Umfang nicht ganz auszuschließen ist. Die in diesem Temperaturbereich anfallenden Emulsionen führen aber zu keinen Störungen im praktischen Betrieb.In the ranges from about 7 to 15 ° C on the one hand and 30 to 41 ° C on the other hand, the stability of the emulsion drops significantly in order to Lower the range below 0 ° C and above 42 ° C to zero. So you can on the basis of this knowledge of the invention Avoid formation of emulsions completely if you are either at Temperatures below 0 ° C or above 43 ° C. Since it goes without saying it is more economical to work with warmer cooling water than with colder, according to the invention the temperature range is above 30 ° C, preferably applied above about 40 ° C. The exact limits the emulsion stabilities fluctuate in vapors of different origins a little, but not more than about 2 to 5 ° C. Generally you can say that you already at condensation temperatures above about 41 ° C. is always in a safe area, even if at this temperature A small amount of emulsion formation cannot be completely ruled out. The resulting emulsions in this temperature range lead no disturbances in practical operation.

In den Temperaturbereichen zwischen etwa 0°C und 15°C einerseits und 30°C und 42°C andererseits ist zwar die Emulsionsbildung nicht verhindert, die Emulsion fällt aber in sehr grobblasiger Struktur an, die keine Scherkräfte ausbildet und somit zu einer den Produktionsablauf störenden Brückenbildung zwischen den Kühlflächen nicht befähigt ist. Deshalb ist es erfindungsgemäß sogar möglich, in Temperaturbereichen zu arbeiten, bei denen Emulsionsbildung nicht vollkommen ausgeschlossen ist. Bevorzugt wird aber ein Temperaturbereich in der Nähe desjenigen, in dem überhaupt keine Emulsionsbildung auftritt, d. h. etwa im Bereich von 40-43°C.In the temperature ranges between about 0 ° C and 15 ° C on the one hand and 30 ° C and 42 ° C on the other hand, the emulsion formation is not prevents, but the emulsion occurs in a very coarse-bubble structure, which does not develop shear forces and thus the production process disruptive bridging between the cooling surfaces is capable. Therefore, it is even possible according to the invention in Working temperature ranges where emulsion formation is not is completely excluded. However, a temperature range is preferred close to that in which no emulsion formation at all occurs, d. H. around 40-43 ° C.

Weiter wurde gefunden, daß die gefürchteten, sehr hochschmelzenden, fest anhaftenden Ausscheidungen, wie sie bei der bisher bekannten Kondensation durch direkte Wassereinspritzung anfallen, gerade durch die direkte Wassereinspritzung verursacht werden. Sie bestehen nämlich zum größten Teil aus mono-fettsauren Calciumsalzen, die sich aus den in den Brüden enthaltenden Fettsäuren und den im Einspritzwasser enthaltenen Calcium- und/oder Magnesiumsalzen unter den Kondensationsbedingungen bilden. Da erfindungsgemäß die Brüden nicht mit diesen Salzen in Berührung kommen, ist die Bildung dieser unerwünschten Verbindungen beim erfindungsgemäßen Verfahren mit Sicherheit ausgeschlossen.It was also found that the dreaded, very high-melting, firmly adhering excretions, as in the previously known Condensation from direct water injection may occur caused by direct water injection. They exist namely for the most part from mono-fatty acid calcium salts, which are from the fatty acids contained in the vapors and those in the injection water contained calcium and / or magnesium salts among the Form condensation conditions. Since according to the invention the brothers are not coming into contact with these salts is the formation of these undesirable compounds in the inventive method Security excluded.

Entsprechend können die Lipide aus den im Oberflächenkondensator anfallenden Kondensaten direkt mittels einer Zentrifuge mit niedrigem Wassergehalt gewonnen werden. Im Vergleich zum konventionellen Verfahren ergeben sich hierbei zwei wesentliche Vorteile:Accordingly, the lipids from those in the surface condenser accumulating condensates directly using a centrifuge with low Water content can be obtained. Compared to the conventional Processes have two main advantages:

a) Cost savings due to the elimination of calcium soaps required process step for the treatment of the vapor condensates with mineral acids and the cessation of the operation of a grease trap (the comparatively very large volumes of vapor condensates cannot be centrifuged in an economically viable manner will);
b) greater environmental friendliness, since no additional salting of the waste water.

Um die erfindungsgemäß erforderliche, relativ hohe Kondensationstemperatur über 30°C, vorzugsweise über 40°C, einhalten zu können, muß die Kondensation bei höherem Druck erfolgen als bei bekannten Verfahren. Da die Brüden bei der Dämpfung normalerweise mit einem Druck von etwa 0,8 kPa anfallen, müssen die Brüden vorher auf einen entsprechend hohen Druck von mindestens 4 kPa, vorzugsweise mindestens 7,3 kPa, gebracht werden, um die erfindungsgemäße Kondensationstemperatur von über 30°C und vorzugsweise über 40°C, insbesondere über 43°C, einhalten zu können. Diese Druckerhöhung kann in beliebiger, an sich bekannter Weise am einfachsten durch Zwischenschaltung eines Dampfstrahlers zwischen Dampfkolonne und Kondensator erfolgen.To the relatively high condensation temperature required according to the invention Above 30 ° C, preferably above 40 ° C, the must Condensation takes place at a higher pressure than in known processes. Since the vapors usually dampen with a pressure of about 0.8 kPa accrued, the vapors must first reach a correspondingly high level Pressure of at least 4 kPa, preferably at least 7.3 kPa brought be to the condensation temperature of the invention of over Adhere to 30 ° C and preferably above 40 ° C, especially above 43 ° C can. This pressure increase can be done in any known manner easiest by interposing a steam jet between Steam column and condenser take place.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für die Kondensation der auf etwa 7,3 kPa oder darüber angebrachten Brüden ein Röhrenkondensator, und zwar vorzugsweise in vertikaler Anordnung, verwendet. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt einen Mindestabstand zwischen den Röhren im Kondensator von 1 bis 1,5 cm, um Brückenbildung zwischen den Röhren, welche das Kondensierungsverfahren beeinträchtigt, zu verhindern.According to a preferred embodiment of the invention for Condensation of the vapors attached to about 7.3 kPa or above Tube capacitor, preferably in a vertical arrangement, used. Another preferred embodiment of the invention comprises a minimum distance between the tubes in the condenser of 1 to 1.5 cm, bridging between the tubes, which is the condensation process impaired to prevent.

Die zu kondensierenden Brüden werden um die Kühlrohre geführt und kondensieren an deren Außenflächen, während das auf mindestens 30°C, vorzugsweise auf mindestens 37°C, temperierte Kühlwasser durch die Kühlrohre geleitet wird. Bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen werden nämlich die Kühlflächen so wenig verschmutzt, daß es nicht notwendig ist, die Brüden durch die - bekanntlich leichter zu reinigende - Innenseite der Kühlrohre zu führen, wodurch der weitere Vorteil erzielt wird, daß das Kühlwasser besonders einfach im Kreislauf gefahren werden kann. Ein weiterer auf der Hand liegender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es mit höheren Kühlwassertemperaturen arbeitet, als es bisher allgemein üblich gewesen ist, wodurch Rückkühlkosten gespart werden.The vapors to be condensed are passed around the cooling pipes and condense on their outer surfaces, while at a temperature of at least 30 ° C, preferably to at least 37 ° C, tempered cooling water through the Cooling pipes is passed. In compliance with the invention Process conditions are so little the cooling surfaces polluted that it is not necessary to As is well known, the inside of the cooling pipes is easier to clean lead, whereby the further advantage is achieved that the cooling water can be driven particularly easily in a circuit. Another on obvious advantage of the method according to the invention in that it works at higher cooling water temperatures than it does has been common until now, saving on cooling costs will.

Es ist üblich, als Kühlmedium Wasser zu verwenden, das am einfachsten erhältlich ist. Aber auch Umluft-Luftkühler, in denen temperierbare Luft als Kühlmedium verwendet wird, ergeben sehr befriedigende Resultate.It is common to use water as the cooling medium, the easiest is available. But also convection air coolers in which temperature-controlled Air used as a cooling medium gives very satisfactory results Results.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können vorübergehende Emulsionsbildungen, wie sie sich bei Betriebsstörungen, z. B. unerwartetem Abfall der Kühlwassertemperatur unter die erfindungsgemäß zulässige Höchstgrenze und/oder Leistungsabfall des für die Brüdenkompression eingesetzten Kompressors ergeben, dadurch beseitigt werden, daß den Brüden vor ihrem Eintritt in den Kondensator oder im Brüdenraum des Kondensators selbst kleine Mengen, 0,001 bis 0,1%, vorzugsweise 0,01 bis 0,05%, z. B. 0,02%, bezogen auf die Fettphase, an geeigneten Demulgatoren zugesetzt werden, die die Bildung von W/O-Emulsionen verhindern. Geeignet sind Demulgatoren mit HLB über 15 bei Molekulargewichten ≦5000.According to a special embodiment of the invention, temporary Emulsion formations, as they occur in the event of malfunctions, e.g. B. unexpected Drop in the cooling water temperature below the permissible according to the invention Maximum limit and / or drop in performance for vapor compression used compressor result, be eliminated in that the Vapor before entering the condenser or in the vapor space of the Capacitor even small amounts, 0.001 to 0.1%, preferably 0.01 up to 0.05%, e.g. B. 0.02%, based on the fat phase, of suitable Demulsifiers are added to prevent the formation of W / O emulsions prevent. Demulsifiers with HLB over 15 are suitable Molecular weights ≦ 5000.

Besonders bevorzugt werden handelsüblich erhältliche Demulgatoren. Diese Demulgatoren sind zusammengesetzt aus Copolymeren von Polypropylenglykol und Polyäthylenglykol und können durch Polydaddition von Äthylenoxid an die endständigen OH-Gruppen von Polypropylenglykol hergestellt werden. Das mittlere Molekulargewicht dieses Produktes liegt zwischen etwa 1000 und 16 000. Am besten sind geeignet Demulgatoren, die die BedingungCommercially available demulsifiers are particularly preferred. These demulsifiers are composed of copolymers of polypropylene glycol and polyethylene glycol and can by poly addition of ethylene oxide to the terminal OH groups of polypropylene glycol getting produced. The average molecular weight of this Product is between about 1000 and 16 000. The most suitable are Demulsifiers that meet the condition

erfüllen, wobeimeet, being

MG= Molekulargewicht, L= lipophiler oder Polypropylenglykol-Anteil und H= hydrophiler oder Polyäthylenglykol-Anteil ist.MG = molecular weight, L = lipophilic or polypropylene glycol portion and H = hydrophilic or polyethylene glycol portion.

Beispiele derartiger Demulgatoren sind:
Ein Polyadditionsprodukt (PAP) mit einem Molekulargewicht von 1050, wovon 950 auf Polypropylenglykol und 100 auf Polyäthylenglykol entfallen,
ein PAP mit einem Molekulargewicht von 1500, wovon 1200 auf Polypropylenglykol und 300 auf Polyäthylenglykol entfallen und
ein PAP mit einem Molekulargewicht von 6750, wovon 1750 auf Polypropylenglykol und 5000 auf Polyäthylenglykol entfallen.Examples of such demulsifiers are:
A polyaddition product (PAP) with a molecular weight of 1050, of which 950 are for polypropylene glycol and 100 for polyethylene glycol,
a PAP with a molecular weight of 1500, of which 1200 are polypropylene glycol and 300 are polyethylene glycol and
a PAP with a molecular weight of 6750, 1750 of which are for polypropylene glycol and 5000 for polyethylene glycol.

Fig. 2 zeigt das Schema einer Anlage zur Direktkondensation von Brüden aus der Speisefettdesodorierung. Das Verfahren wird anhand des Beispiels der batch-Desodorierung einer 15 to-Charge bei 0,8 kPa, 190°C und einer Dämpfdampfmenge von 200 kg/h erläutert: Fig. 2 shows the diagram of a plant for the direct condensation of vapors from edible fat deodorization. The process is explained using the example of batch deodorization of a 15 to batch at 0.8 kPa, 190 ° C and a steam amount of 200 kg / h:

Der aus dem Dämpfer (1) austretende Dämpfdampf wird zur Abscheidung von Spritzfett über den Ölabscheider geführt und im Booster (3) von 0,8 auf 5,6-7,3 kPa verdichtet. Die hierfür erforderliche Treibdampfmenge beträgt ca. 1000 kg/h. Nach Passieren eines Kondensatabscheiders (4) wird das verdichtete Gemisch aus Dämpfdampf und Boosterdampf durch Oberflächenkondensation, gegebenenfalls nach Zudosierung geeigneter Demulgatoren in den Dampfstrom bzw. in den Dampfraum des Röhrenkondensators (5), kondensiert. The steam emerging from the damper ( 1 ) is passed over the oil separator to separate spray grease and compressed in the booster ( 3 ) from 0.8 to 5.6-7.3 kPa. The amount of motive steam required for this is approx. 1000 kg / h. After passing through a condensate separator ( 4 ), the compressed mixture of steam and booster steam is condensed by surface condensation, if appropriate after metering in suitable demulsifiers into the steam flow or into the steam space of the tube condenser ( 5 ).

Um den Röhrenbündelkondensator wegen des erforderlichen Röhrenabstandes von 10 bis 15 mm nicht zu groß werden zu lassen - bei reinen Dampfkondensatoren sind Röhrenabstände von 3-4 mm üblich - empfiehlt es sich, die in dem gewählten Beispiel erforderliche Kühlfläche von 400 m² auf zwei parallel arbeitende Röhrenkondensatoren (5) aufzuteilen.In order not to make the tube bundle condenser too large due to the required tube spacing of 10 to 15 mm - with pure steam condensers, tube spacings of 3-4 mm are common - it is advisable to use the cooling surface of 400 m² required in the selected example on two parallel tube condensers ( 5 ) split.

Aus dem über die vereinigten Fallwasserrohre in den Fallwasserbehälter (6) gelangenden Kondensat kann durch Zentrifugieren, beispielsweise unmittelbar nach dem Fallwasserbehälter, ein Brüdenfett mit geringem Wassergehalt gewonnen werden.A vapor with a low water content can be obtained from the condensate entering the fall water container ( 6 ) via the combined fall water pipes by centrifugation, for example immediately after the fall water container.

Fig. 2 stellt eine reine Schema-Skizze des Verfahrens dar, in welcher im Interesse der Übersichtlichkeit mehrere Vereinfachungen vorgenommen wurden. So wurden beispielsweise die Injektoren für die Demulgatoren nicht eingezeichnet; außerdem wird man in der Praxis die erforderliche Temperatur des Kondensator-Kühlwassers über Kühltürme und nicht durch geregelte Zugabe von Frischwasser einstellen. FIG. 2 shows a pure schematic sketch of the method, in which several simplifications have been made in the interest of clarity. For example, the injectors for the demulsifiers were not shown; in addition, the required temperature of the condenser cooling water will be set in practice via cooling towers and not by the controlled addition of fresh water.

Claims

1. A process for the condensation of the vapors obtained in the deodorization of edible fats by evaporation, characterized in that the pressure of the vapors is adjusted in such a way that the condensation temperature in question is at least 30 ° C, preferably at least 40 ° C, and the vapors subsequently be condensed by indirect cooling on cooled surfaces at a temperature of at least 30 ° C, preferably at least 40 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that in Vapor condenser the temperature of the cooling medium at least 30 ° C, preferably at least 37 ° C.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the vapors to be condensed around the tubes of a tubular heat exchanger be redirected.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the vapor before entering the condenser or in the vapor space of the capacitor itself one or more demulsifiers, which the Prevent formation of W / O emulsions to be added.

5. The method according to claim 4, characterized in that the Amount of demulsifiers added 0.001 to 0.1%, preferably 0.01 to 0.05, especially about 0.02%, based on the fat phase.

6. The method according to claims 4 and 5, characterized in that the demulsifiers used are polyadducts of ethylene oxide and are polypropylene glycol.

7. Device for performing the method according to claims 1 to 6, containing a damper ( 1 ), a vapor line ( 2 ) and a tube condenser ( 5 ), characterized in that in the vapor line ( 2 ) between the damper ( 1 ) and the tube condenser ( 5 ) is fitted with a pressure-increasing device ( 3 ) and the tube condenser ( 5 ) is an indirect heat exchanger.

8. The device according to claim 7, characterized in that the tube condenser ( 5 ) is a tube heat exchanger.

9. The device according to claim 7, characterized in that the tube condenser ( 5 ) is a vertically arranged cooler bundle with cooling tubes smooth on both sides and jacket cooling.

10. Device according to claims 7 and 8, characterized in that the tubes are at a distance of at least 1, preferably have at least 1.5 cm.

11. The device according to claims 7 to 10, characterized in that that it also includes a recirculating air cooler.