Filtration in der Produktion von Speiseölen und -fetten

B+B Engineering ist seit 1991 spezialisiert auf Projekte im Anlagenbau für die verschiedensten Industriebereiche, unter anderem die Ölsaaten verarbeitende Industrie und bietet das gesamte Spektrum der Projektabwicklung, vom Engineering über die Ausrüstungslieferung bis hin zur Inbetriebnahme.

Lebensmittel müssen sicher sein. Hierzu gehört auch der Anspruch der Verbraucher ein Produkt zu erhalten, welches frei von Fremd- und Inhaltsstoffen ist, welche die Qualität, den Geschmack, den Geruch und die Haltbarkeit des Endproduktes negativ beeinflussen können.

Zur Herstellung entsprechend hochqualitativer Produkte muss der Produzent im Verlaufe des Herstellungsprozesses an verschiedensten Stellen auch Filtrationstechnologien einsetzen. Darstellung 1 zeigt, in welchen Prozessen der Speiseölherstellung von der Saat bis zum Raffinat Filter eingesetzt werden sowie die wesentlichen Nebenprozesse der Speiseölgewinnung. Hierzu gehören Biodiesel- und Biokraftstoffgewinnung. Der Kernprozess der Speiseölgewinnung besteht in der Regel aus der Rohölgewinnung und Raffination sowie verschiedenen weiterführenden Verfahren zur Modifizierung und Anpassung der Öle/Fette, wie die Hydrierung, Fraktionierung und Umesterung. Die Filtration in den verschiedenen Produktionsschritten, soll hier an nur einigen Beispielen aufgezeigt werden ‒ jedoch ohne den Anspruch auf Vollständigkeit ‒ da jeder einzelne Prozess sehr komplex ist, und Platz für ein eigenes Thema bietet. In der Regel erfolgt in der Speiseölgewinnung der Einsatz der sogenannten Anschwemmfiltration. Ein Filterzyklus setzt sich aus den Hauptschritten Anschwemmen – Filtration –  und Filterkuchenabwurf zusammen.

Die Anschwemmfiltration ist wie folgt charakterisiert:

  • Aufbau einer Filterschicht, die „dicht“ genug ist, um die suspendierten Verunreinigungen aus der zu filternden Flüssigkeit zurückzuhalten. Bei der Rohölfiltration besteht der Filterkuchen in der Regel aus den produkteigenen Trubstoffen, bei den anderen Verfahrensschritten kommen Bleicherden, Zellulose, Perlite oder Kieselgur zum Einsatz.
  • Darüber hinaus soll dieser Filterkuchen eine Filtration mit hinreichendem Durchfluss und akzeptabler Menge an nicht filtriertem Feinanteil sicherstellen, damit die maximale Menge an suspendierten Verunreinigungen zurückgehalten werden kann, bevor der Filterkuchen verblockt.
  • Sind die suspendierten Verunreinigungen kleiner als die Poren des Filterkuchens, können diese den Filterkuchen passieren. Für solche Fälle sind zahlreiche Filterhilfsmittel in vielen Materialien und Qualitäten, wie z.B. Zellulose, Perlite, Aktivkohle und Andere im Handel erhältlich, die es ermöglichen, verschiedene Partikelgrößen zurückzuhalten.

Eine Ausnahme bilden die Polierfilter, welche als Sicherheitsfilter üblicherweise eine sehr feine Gewebestruktur aufweisen und Kleinststoffe zurückhalten können. Diese Filter werden den vorher genannten Filtrationsprozessen nachgeschaltet. Zusammenfassend kann man sagen, dass bei dieser Art der Filtration die Adsorption, chemische Reaktionen (katalytische Reaktionen, Ionenaustausch) und die mechanische Filtration, also die Tiefenfiltration, Hand in Hand gehen.

Nachfolgend seien nur einige der oben gezeigten Prozesse erwähnt, in denen die Filtration erforderlich ist:

  • Rohölfiltration: Die Rohölfiltration findet im Anschluss an die Pressung/Extraktion statt und dient der Entfernung von Verunreinigungen und Trubstoffen aus dem Rohöl.
  • Bleichung: Die Bleichung ist ein Schritt im Raffinationsprozess und wird hauptsächlich zur Entfernung von Farbstoffen und weiteren unerwünschten Nebenprodukten wie Phospholipide, Seifen, Pestizide, Metallspuren, PAK, Oxidationsprodukte, Glycolipide aus Ölen und Fetten durchgeführt, um zu gewährleisten, dass diese Stoffe die nachfolgenden Prozessschritte nicht negativ beeinflussen und um eine gute Stabilität des endgültigen raffinierten Öls oder Fetts zu erreichen.
  • Winterisierung: Bei der Winterisierung geht es darum höherschmelzende Wachse aus dem Öl, z.B. Sonnenblumenöl, zu entfernen. Die Wachse würden bei einer Kaltlagerung des Öls eine Trübung verursachen.
  • Hydrierung/Fraktionierung/Umesterung: Bei diesen Prozessstufen werden Öle und Fette so modifiziert, dass Sie den verschiedenen Anforderungen in der lebensmittelverarbeitenden Industrie oder im Haushalt gerecht werden. Dies geschieht unter Zuhilfenahme von Katalysatoren, die nach dem Prozess abfiltriert werden.

Die bekanntesten Filtertypen, die zum Einsatz kommen sind in Darstellung 2 (von links nach rechts) dargestellt:

Der Hauptfiltration dienen:
– Vertikale Druckplattenfilter (Filterfläche 5 – 118 m2)
– Vertikale Kerzendruckfilter (Filterfläche 2,5 – 100 m2)
– Horizontale Druckplattenfilter (Filterfläche 10 – 250 m2) außerdem
– Zentrifugal-Filter (nicht abgebildet)
– Kammerfilterpressen (nicht abgebildet)

Für die Polierfiltration werden eingesetzt:
– Beutelfilter
– Kerzendruckfilter
– Kartuschenfilter
‒ Schichtenfilter

Neben den oben genannten Filtern kommen in verschiedenen Verfahrensschritten auch teilwiese Separatoren oder Dekanter zum Ein-satz. Diese werden hier jedoch nicht näher betrachtet. Typischerweise werden Filter für Applikationen mit Verunreinigungen von 0,001 – 5 % (max. bis zu 15 %) eingesetzt. Dabei darf man davon ausgehen, dass bei einem Feststoffanteil von 0,3 % oder höher direkt über die Filterplatte gefahren werden kann (so z.B. bei der Rohölfiltration). Bei Verunreinigungen unter 0,3 % muss der Einsatz von den Filtrations- und Filterhilfsmitteln vorgesehen werden. Die bereits o.g. Polierfilter werden als Sicherheitsfilter nachgeschaltet und haben eine Porengröße von unter 10 μm, auch kleinste Verunreinigungen noch zurückzuhalten. Je nach Prozessschritt, Belastung des Produktes mit zu filternden Stoffen, Anlagenkapazität, Batch- oder kontinuierlicher Fahrweise und Platzverhältnissen müssen die Filter und deren Anzahl kundenspezifisch und produktspezifisch ausgewählt werden. Bei Durchflussraten von 0,02 – 2,5 m3/m2/h ist es oft notwendig, mehrere Filter parallel zu schalten.

Bei B+B Engineering sind Technologien für die Ölsaatenverarbeitung sowie die Herstellung und Verarbeitung pflanzlicher Öle und Fette das Herzstück des Know-hows unserer Ingenieure. Jede Anlage und jeder Prozess benötigten ihre eigene besondere und sorgfältige Betrachtung. Das betrifft die Verfahrens- und Anlagenauslegung, die Optimierung, die Anlagenmodernisierung und schlussendlich auch die Energieeinsparung. Die Konzeption der Anlagen erfolgt in enger Abstimmung mit dem Kunden unter Beachtung seiner spezifischen Bedürfnisse. Und davon profitieren Sie!

Für weitere Informationen zu diesem Thema und unserem Leistungsumfang stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

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Ausgabe Mai/Juni 2021 „Der Lebensmittelbrief/ernährung aktuell”