NACHWACHSENDE ROHSTOFFE
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Edgar Remmele und Bernhard Wid mann, Freising
Pflanzen ölreinigung
in dezentralen Anlagen
Die Rein igung mechanisch extrahierter Pflanzenöle bei der dezentralen Ölgewin
nung hat großen Einfluß auf die Ölqua
l ität. Die Effektivität der FesVFiüssig
Trennung ist vor allem abhängig von der Optimierung des Verfahrens hinsichtlich der Ölsuspension. Die Anforderungen an die Verfahren der FesVFi üssig-Trennung werden aufgezeigt und die Verfahren Sedimentation im Erdschwerefeld und im Zentrifugalfeld sowie Filtration mit Gasdif
ferenzdruck und Flüssigkeitsdruck beschrieben.
D
ie Pflanzenölgewinnung in dezentralen Anlagen gl iedert sich in d ie Verfa hrensschritte Saat-Rein igung/Trock
n u ng, Pressung und Ölreinigung. Pflan
zenöle enthalten nach der Pressung ei nen Anteil Feststoffe in Höhe von 1 bis 13 Gew.-% [6] . Diese Feststoffe müssen für alle weiteren Verwendu ngsrichtungen weitgehend aus dem Öl entfernt werden.
Für die Verwendung des Pflanzenöls als Kraftstoff in pflanzenöltauglichen Moto
ren ist nach Vorga ben des vorläufigen Standards für Ra psöl-Kraftstoff [3] die Gesa mtverschmutzung [1] im Öl auf ma
ximal 25 mg/kg zu red uzieren. Als weite
res Qualitätskriterium bei der Beurteilung der " Reinheit" des Pfla nzenöls ist d ie Par
tikelgrößen-Verteilung [5] im gerein igten Öl zu beachten. Die Anteile Parti kel größer 5 �m werden zum Beispiel von den Motorenherstel lern a ls kritisch in H i n blick auf eine abrasive Wirkung an den Einspritzd üsen eingestuft. Ein Grenz
wert für die Partikelgrößenverteilung ist bisher im Standard noch nicht festgelegt worden. l n der Praxis treten häufig Qua
l itätsschwankungen hinsichtlich der Ver
unreinigungen im Öl auf, die auf die Fest/Flüssig-Trennverfahren zu rückzu
führen sind. Nachfolgend sol l auf beson
dere Aspekte der Fest/Flüssig-Trennung bei Pflanzenölen eingega ngen u nd Ver
fahren zur Reinigung von Pflanzenölen bei der dezentralen Pflanzenölgewinnung vorgestellt werden.
Charakterisierung des zweiphasigen Gemisches Pflanzenöl/Feststoffe
Bei mecha nisch extrahierten Pflan
zenölen ha ndelt es sich um ein zwei pha
siges Stoffgemisch aus einer fl üssigen Phase (Öl) und einer festen Phase (Sa
menpartikel). Für die Fest/Flüssig-Tren
nung wichtige physika lische Ken ngrößen der flüssigen Phase sind die kinemati
sche Viskosität und die Dichte. Die im Öl suspend ierten Partikel lassen sich durch die Menge, die Form der Partikel, die Par
tikelgrößen-Verteilung und d ie Dichte be
schreiben. Da die Partikel sowohl von der Testa , dem Endosperm, dem Embryo als auch möglicherweise aus meta l l ischem Abrieb stammen können, weisen sie oft
mals unterschiedl iche Dichte auf.
Die Menge der Partikel und d ie Parti
kelgrößen-Verteil ung werden durch die Eigenschaften der Ölsaat und die ei nge
setzte Technik (Stempelpressen, Loch
Sch neckenpressen, Seihersta b-Schnek
kenpressen) bei der mechanischen Ex
traktion des Öls bestim mt.
Die Eigenschaften der zu reinigenden Ölsuspension und die Anforderungen an die Effektivität des Verfahrens der Fest/Fl üssig-Trennung bestimmen die Auswahl des Trennverfahrens.
Im Erdschwerefeld/
wlth gravity D Absetzapparate/
settling tanks
im Zentrifugalfeld/
with centrifugal force D Dekanter/
decanter centrifuge D Separator/
separator centrifuge
Anforderungen an die Trennverfah ren An Trennverfahren für d ie Abscheidung von Verunrein igungen a us mechanisch extrah ierten Pflanzenölen sind folgende Anforderu ngen zu stellen:
• Die Grenzwerte für die Gesamtver
schmutzung � 25 mg/kg und zukünftig für die Partikelgrößen-Verteilung aus dem Qua litätssta ndard für Ra psöl müs
sen eingehalten werden können .
• Der Ölgehalt der abgetrennten Festpha
se soll möglichst gering sein.
• Da in dezentralen Ölgewinnu ngsanla
gen unterschiedliche Ölsaaten verarbei
tet werden, soll das Trennverfa h ren für u nterschied liche Ölsuspensionen ge
eignet sei n.
• Die Durchsatzleistung des Trennverfah
rens muß auf die Verarbeitungskapa
zität der Ölgewi nnu ngsanlage abge
stimmt sein.
• Eine Automatisierung des Reinigu ngs
verfahrens soll mögl ich sein.
• Ein kontinuierl iches Verfa hren ist wün
schenswert, um Zwischenlagerka pa
zität ei nzusparen.
• Die Kosten für Anschaffung, Wartung und Betrieb sollen gering sei n.
Verfahren d e r FesVFiüssig-Trennung Die in der Praxis angewandten Verfa hren der Fest/Flüssig-Trennung bei Pflan
zenölen lassen sich in Sed imentations
und Filtrationsverfa hren einteilen. Bild 1 zeigt d ie Verfahren, d ie nachfolgend näher beschrieben werden [2, 4] .
Die einfachste Art der Fest/Fl üssig
Trennung ist die Sedimentation im Erd-
Gas
differenzdruckf difference gas pressure D Vertikai-Druck-
blattfilter/
vertical leaf pressure filter D Vertikai-Druck- kerzenfilter/
vertical candle pressure filter
Flüssigkeits
druck/
fluid pressure D Kammer-
filterpresse/
recessed filter press D Rahmen-
filterpresse/
flush plate and frame filter press Dip/. -/ng. agr. Edgar Remmete ist wissen
schaftlicher Mitarbeiter, Dr. Bernhard Wid
mann ist Leiter der Arbeitsgruppe Pflanzenöle an der Bayerischen Landesanstalt für Land
technik, Vöttinger Straße 36, 85354 Freising
Weihenstephan.
Bild 1: Verfahren der Fest/Flüssig- Trennung von mechanisch extrahierten Pflanzenölen Fig. 1 : Processes of the solid/liquid-separation of mechanica/ly extracted vegetable oils
194 52. Jahrgang LAN DTECHNIK 4/97
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schwerefeld. Das Sed imentationsverhal
ten wird unter anderem beeinflußt d urch d ie Dichted ifferenz zwischen Feststoff und Flüssigkeit, durch Partikelgröße und -form, Viskosität der Flüssigkeit und Wechselwirkungen zwischen den Parti
keln. Aufgrund einer Ölverweilzeit zur Se
dimentation von mehreren Tagen müssen die Absetza pparate in ihrem Volumen auf ein Vielfaches der täglichen Verarbei
tu ngska pazität der Ölgewinnungsanlage abgestimmt sein. Darum wird die Sedi
mentation im Erdschwerefeld meist nur in kleineren Ölgewinnu ngsa nlagen mit ge
ringen Verarbeitu ngskapazitäten ange
wendet. Das Sed iment weist einen hohen Ölgehalt auf und kann deshal b in den meisten Fällen nicht zusa mmen mit dem Preßkuchen vermarktet werden. Nach der Sedimentation sollte das Öl einen Si
cherheitsfilter (zum Beispiel Beutelfilter) mit definierter Maschenweite d urchströ
men.
Die Sedimentation im Zentrifugalfeld ist bei dezentralen Ölgewinnungsanlagen wenig verbreitet. Durch d ie auf die Parti
kel wirkende Zentrifugalkraft erhöht sich die Sinkgeschwindigkeit und damit ver
kürzt sich die Sed imentationsdauer. Ein
gesetzt werden Dekanter oder Separato
ren , zum Teil in Kom bination. Die Aus
wa hl der Apparate erfolgt in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt und der Partikel
größe. Dekanter und Separatoren können im kontinuierlichen Arbeitsprozeß einge
setzt werden.
Am häufigsten werden Fi lter zur Fest/Flüssig-Trennung bei mechan isch extra hierten Pfla nzenölen eingesetzt.
Vertikai-Druckblattfi lter und Vertika i
Druckkerzenfilter sind Apparatebeispiele für d ie Filtration mit Hilfe eines Gasdiffe
renzdrucks. l n einem Filterghäuse sind za hlreiche, zum Beispiel kerzenförmige Filterelemente vertikal angeordnet. Die Filterelemente werden von außen nach innen vom Truböl durchströmt. bis sich ein Filterkuchen gebildet hat, der die Fil
tration ermöglicht. Ab diesem Zeitpunkt wird das Filtrat abgeleitet. Die Drucker
zeugung erfolgt durch Druckluft. Das An
schwemmen des Filterkuchens erfolgt druck- oder zeitgesteuert Am Ende des Filtrationszyklus wird der Filterkuchen mit H ilfe von Druckluft getrocknet und d u rch Vibrationen oder d u rch Druckluft im Ge
genstrom ausgetragen. Der Filterkuchen hat einen geringen Restölgehalt. ver
gleichba r mit dem des Preßkuchens. Das beschriebene Verfahren ist vollautomati
sierbar. Die Steuerung des Anschwem
mens des Filterkuchens erfordert vom An lagen betreiber ein großes Maß an Er
fahrung.
Die Filtration mit Hilfe des Flüssigkeits
drucks erfolgt zumeist in Kammerfilter-
52. Jahrgang LANDTECH N I K 4/97
Filterplotte/filter plote Filtertuch/filter cloth
.,.., , ____ Filterkuchen/filter coke
Funktion/fundion
Filterkuchen/filter coke
Bild 2: Aufbau und Funktion einer Kammerfilterpresse Fig. 2: Structure and function of a recessed filter press
pressen oder Rahmenfilterpressen . Bild 2 zeigt Aufbau und Funktion einer Ka m
merfilterpresse. Filterpressen sind aus parallel aufgehä ngten Filterplatten mit dazwischen gelegten Filtermitteln ( Filter
tücher) aufgebaut. Das Filterplattenpaket wird zwischen einer festen und einer be
weglichen Druckplatte meist hyd raulisch zusa mmengespannt. Bei Rahmenfilter
pressen wird der Raum für die Kuchen
bildung durch den Hohlraum zwischen eingesetzten Rahmen und ebenen Filter
platten erzeugt. Bei Ka mmerfilterpressen entsteht der Hohlraum d u rch einen beid
seitigen Rücksprung der Plattendicke;
Rahmen m üssen deshal b nicht einge
setzt werden. Die Zuführung des Truböls erfolgt von der Stirnseite meist d u rch eine Bohrung in der Plattenmitte, welche beim Zusammenspannen ei nen Kanal bildet.
Die Oberflächen der Filterplatten sind ge
noppt, um einen Ablauf des Filtrats zu er
möglichen. Das Filtrat wird in einem wei
teren durch Bohrungen gebildeten Kanal oder in einer Rinne a bgeführt. Die Ent
nahme des Filterkuchens erfolgt automa
tisch oder manuell.
Ausblick
Die Bayerische Landesa nstalt für Land
technik befaßt sich derzeit in Rahmen ei
nes Untersuchungsvorha bens1 mit der Ölreinigung bei der dezentralen Pflan
zenölgewin nung. Da bei werden die Effek
tivität der eingesetzten Fest/Fl üssig
Trennverfa h ren quantifiziert und Empfeh
lu ngen für die Auswahl des geeigneten
l) .,Optimierung der Verfahrenstechnik und der Qualitätssiche·
rung bei der Oigewinnung und Oireinigung in dezentralen Anlagen - Unlersuchungen an Praxisanlagen" gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Verfah rens in Abhä ngigkeit der Verarbei
tungska pazität der Ölgewinnu ngsanlage a bgeleitet. Außerdem sol len verschiede
ne Verfa hren auf ihre Optimierungsmög
lichkeiten hin untersucht werden.
Literatur
B ücher sind mit • gezeichnet
[1] Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN 51 419: Prüfung flüssiger Brennstoffe. Bestim
mung der Gesamtverschmutzung von dünn
flüssigen Mineralölerzeugnissen. Beuth Ver
lag GmbH, Berlin, 1983
[2] • Hess, W F. (Hrsg.): Maschinen und Appara
te zur Fest/Flüssig-Trennu ng. Vulkan-Verlag, Essen, 1991
[3] Kern, C., B. Widmann, H. Schön, K. Maurer und T. Wilharm: Standardisierung von Rapsöl - Kraftstoff für pflanzenöltaugliche Dieselmo
toren. LANDTECH N I K 52 (1997), H. 2, S. 68- 69
[4] • Purchas, D.B.: Solid/Liq uid Separation Technology. U plands Press Ltd., Croydon, Great Britain, 1981
[5] Remmele, E., K. Wanninger, B.A. Widmann und H. Schön: Qualitätssicherung von Pflan
zenölkraftstoffen. Analytik zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung in Pfla nzenölen.
LANDTEC H N I K 52 ( 1997), H. 1, S. 34-35 [6] • Widmann, B.A. : Gewinnung und Reinigung
von Pflanzenölen in dezentralen Anlagen - Einflußfaktoren auf d ie Produktqualität und den Produktionsprozeß. Gelbes Heft Nr. 51 des Bayerischen Staatsministeriums für Er
nährung, Landwirtschaft und Forsten. End
bericht: Institut und Bayerische Landesan
stalt für Landtechnik der Technischen Uni
versität München-Weihenstephan, 1994 Schl üsselwörter
Pflanzenöle, Ölgewinnung, Ölreinigung, Fest/Flüssig-Trennung
Keywords
Vegetable oils, oil production, oil purifica
tion , sol id/liquid-separation
195
