DE1120623B

DE1120623B - Verfahren und Vorrichtung zur Neutralisation von Fetten und fetten OElen

Info

Publication number: DE1120623B
Application number: DEA35589A
Authority: DE
Inventors: Lars Olof Bergman
Original assignee: Pellerins Margarinfabrik AB
Current assignee: Pellerins Margarinfabrik AB
Priority date: 1959-09-21
Filing date: 1960-09-16
Publication date: 1961-12-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Neutralisation von Fetten und fetten Ölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Raffination von Fetten, darunter fette Öle, in industriellem Umfang.
Die meisten Fette, darunter fette Öle, welche zu Lebensnlltteln, beispielsweise Margarine, industriell verarbeitet werden, enthalten in dem Zustand, in welchem sie z. B. durch Extrahieren oder Pressen aus dem pflanzlichen oder tierischen Rohstoff gewonnen sind und der auf ihre Verarbeitung eingestellten Lebensmittelindustrie feilgeboten werden, eine größere oder kleinere Menge freier Fettsäuren, welche entfernt werden muß. Dies erfolgt durch Raffination, die in den meisten Fällen als Naßraffination ausgeführt wird, das ist eine Behandlung des Fettes, üblicherweise bei erhöhter Temperatur, mit Alkali in wäßriger Lösung, also Lauge, meistens Natronlauge, zur Umwandlung der freien Fettsäuren im Fett in auf physikalischem Wege von diesem abscheidbare Seifen. Während die Raffination somit in erster Linie auf das Neutralisieren des Fettes und Abscheiden der während der Neutralisation entstandenen Seifen abzielt, wirkt sie jedoch außerdem je nach der Art des Fettes mehr oder weniger ent-"färbend und auch in anderen Hinsichten reinigend auf das Fett. Bei den bisher bekannten und verwendeten Raffinationsverfahren ist jedoch die entfärbende Wirkung der Raffination meistens nicht ausreichend, sondern muß durch ein nachfolgendes Bleichen des Fettes ergänzt werden. Dieses Bleichen wird meistens mit aktivierten Bleicherden ausgeführt. üblicherweise wird das so gereinigte Fett dann schließlich einer Desodorisierung unterzogen, ehe es zu Margarine weiterverarbeitet wird oder für den direkten Vertrieb als festes oder flüssiges Speisefett als fertig betrachtet wird.
Eines der ökonomisch wichtigsten Probleme bei der Raffination von Fetten mit Alkali ist, den nie ganz zu vermeidenden Verlust an Neutralfett unter möglichst vollständiger Entfernung der freien Fettsäuren und entstandenen Seifen so niedrig wie möglich zu halten. Der Raffinationsverlust an Neutralfett kann bei den bisher bekannten und üblichen Raffinationsverfahren nur selten auf einen niedrigeren Wert als 50 bis 1000,!o der Gewichtsmenge freier Fettsäuren im Fett vor der Raffination gebracht werden. Einer der Gründe des Raffinationsverlustes an Neutralfett liegt in der Emulsionsbildung, welche sich erfahrungsgemäß nur schwer unterdrücken läßt. Das Fett neigt immer etwas dazu, mit der Lauge und auch mit verwendetem Spülwasser Emulsionen vom Typ Öl in Wasser oder vom Typ Wasser in Öl zu bilden, welche der Lauge bzw. dem Spülwasser folgen, wenn diese und die entstandenen Seifen vom Fett abgeschieden werden. Ein weiterer Grund des Raffinationsverlustes an Neutralfett ist dessen Verseifen. Dieses steigt in der Regel mit dem Gehalt an freien Fettsäuren im Fett vor der Raffination, der Stärke des verwendeten Alkalis und der Konzentration der verwendeten Lauge sowie mit der Höhe der verwendeten Temperatur.
Von den bisher bekannten und verwendeten Verfahren zur Naßraffmation von Fett mit Alkali ist das in mehreren Abwandlungen (in erster Linie den Sharples- und de Laval-Systemen) bekannte kontinuierliche Verfahren das am weitesten fortgeschrittene. Es verlangt eine große und kostspielige Anlage. üblicherweise wird das Fett von einem Behälter durch einen Wärmetauscher zur Einstellung der Temperatur des Fettes auf den zweckdienlichen Wert, in der Regel zwischen 60 und 90° C, gepumpt. Danach wird dem Fett durch eine Dosierpumpe eine geeignete Menge Lauge von meistens verhältnismäßig hoher Konzentration beigemischt. Zur Bewirkung eines innigeren Vermischens der Lauge und des Fettes wird das Gemisch oft durch einen Mischer geleitet. Danach wird das Gemisch zu einem Zentrifugalscheider offener oder geschlossener Bauart geleitet. Im Zentrifugalscheider wird der Hauptanteil der Lauge mit der Seife vom Fett abgeschieden. Um die noch im Fett vorhandene Lauge und Seife möglichst vollständig zu entfernen, wird dem Fett warmes Spülwasser beigemischt. Zur vollständigeren Mischung wird das Gemisch gewöhnlich durch einen Mischer geleitet, wonach es zu einem Zentrifugalscheider geführt wird, in welchem das Fett vom Spülwasser möglichst vollständig getrennt wird. Das so erhaltene Fett ist praktisch neutral und enthält bei richtiger Durchführung der Behandlung nur geringe Mengen Seife, Alkali und Wasser. Gemäß dem ebenfalls in mehreren Abwandlungen bekannten, älteren Satzverfahren wird ein Satz Fett in einem großen Behälter auf eine geeignete Temperatur, üblicherweise zwischen 60 und 95° C, erhitzt, wonach das Fett mit erhitzter Lauge geeigneter Konzentration berieselt wird. Wegen ihres höheren spezifischen Gewichts sinkt die Lauge durch das Fett auf den Boden des Behälters hinab. Bei diesem Gang durch das Fett reagiert die Lauge mit im Fett vorkommender freier Fettsäure unter Bildung von Seife. Diese wird in der Laugenphase angereichert und kann nach geeigneter Zeit zusammen mit der mehr oder weniger verbrauchten Lauge abgezapft werden. Bei Verwendung von genügend Lauge wird in dieser Weise praktisch alle freie Fettsäure im Fett entfernt, und das Fett wird neutral. In dem neutralisierten Fett bleiben immer einige Laugen- und Seifenreste zurück, die durch wiederholte überrieselung des Fettes mit warmem Spülwasser und Wiederabzapfung desselben weitmöglichst entfernt werden. Sowohl bei dem Satzverfahren wie bei dem kontinuierlichen Verfahren wird das Fett vor der auf die Neutralisation des Fettes abzielenden Raffination manchmal einer Entschleimungsbehandlung unterzogen.
Die Erfindung hat zum Zweck, die Wirtschaftlichkeit der Raffination von Fetten, darunter fette Öle, mit Alkali zu verbessern. Dieser Zweck wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß der nicht zu vermeidende Raffinationsverlust an Neutralfett vermindert und die entfärbende Wirkung der Raffination gesteigert wird, so daß das nachfolgende Bleichen des durch die Raffination neutralisierten Fettes in mehreren Fällen als früher unnötig wird. Die Erfindung hat ferner zum Zweck, auch in anderen Hinsichten die Raffination qualitativ zu verbessern sowie die Ausführung und die Wartung der für die Raffination erforderlichen Vorrichtung zu vereinfachen und zu verbilligen.
Zu diesen Zwecken und solchen weiteren Zwecken, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, unterscheidet sich das Verfahren nach der Erfindung von älteren Verfahren zur kontinuierlichen Naßraffination von Fetten, darunter fette Öle, durch Behandlung des Fettes in flüssigem Zustand mit Lauge in industriellem Umfang grundsätzlich dadurch, daß diese Behandlung dadurch kontinuierlich ausgeführt wird, daß man das Fett durch eine bei praktisch konstanter Höhe gehaltene Säule der Lauge hochperlen läßt und dabei das Entstehen von Turbulenz in der Laugensäule unter der Wirkung des Hochperlens des Fettes durch die Säule unterdrückt und das Fett in die Laugensäule in Verteilung über deren Querschnitt in solcher Weise einführt, daß sich das Fett beinahe vollständig kurz nach seinem Eintritt und beginnendem freiem Aufsteigen in der Laugensäule infolge der Unterdrückung von Turbulenz darin spontan in praktisch gleich große Tropfen von einer Größe aufteilt, die ein gutes Stück über der Grenze des Entstehens Brownscher Bewegung der Tropfen in der Lauge liegt, wodurch, infolge der Unterdrückung von Turbulenz in der Laugensäule, sich diese praktisch gleich großen Tropfen während ihres freien Aufsteigens durch die Laugensäule praktisch gleichlange Zeit in allseitiger Berührung mit der Lauge aufhalten, bevor sie sich oben auf der Laugensäule ansammeln und zusammenfließen.
Charakteristisch für alle die bisher bekannten und verwendeten Naßraffinationsverfahren ist, daß die spezifisch schwerere Lauge während ihrer Einwirkung auf das spezifisch leichtere Fett immer in einer geringen Menge im Verhältnis zum Fett anwesend ist. Deswegen ist die relativ hohe Viskosität des Fettes in überwiegendem Grade entscheidend für den Verlauf der Kontaktbildung zwischen dem Fett und der auf dieses in Abhängigkeit von dieser Kontaktbildung einwirkenden Lauge. Die Lauge wirkt deshalb nicht in gleicher Weise auf jedes Fetteilchen ein, sondern einige Fetteilchen werden einer größeren und andere einer kleineren Einwirkung als die durchschnittliche ausgesetzt, d. h. einige Fetteilchen werden zu stark und andere zu schwach von der Lauge beeinflußt. Diese ungleichmäßige Einwirkung der Lauge auf das Fett verhindert das Erreichen einer gleichmäßigen und optimalen Einwirkung der Lauge auf jedes Fetteilchen bis zu einer hinreichend geringen Größe jedes solchen Teilchens hinab, damit der Unterschied in der Einwirkung auf die verschiedenen Teile desselben unbedeutend wird.
Da die Lauge und das Fett nicht homogen miteinander vermischbare Flüssigkeiten sind, muß beim Mischen eine dieser Flüssigkeiten eine disperse und die andere eine kontinuierliche Phase bilden. Turbulenz in der kontinuierlichen Phase muß die Gleichförmigkeit des Aufenthalts der Teilchen der dispersen Phase in der kontinuierlichen Phase und ihre Berührung mit dieser beeinträchtigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedeutet eine weitgehende Beseitigung der bei den bisher bekannten und verwendeten Verfahren zur Raffination von Fett mit Lauge auftretenden Hindernisse für das Erreichen einer gleich großen Einwirkung der Lauge auf jedes Fetteilchen bis zu einer genügend kleinen Größe jedes solchen Teilchens hinab, damit der Unterschied in der Einwirkung auf die verschiedenen Teile desselben unbedeutend wird. Hierdurch wird eine optimale Einwirkung der Lauge auf alle Fettteilchen erreicht zum Zwecke, den Raffinationsverlust an Neutralfett auf ein Mindestmaß herabzusetzen und die entfärbende und auch im übrigen reinigende Wirkung der Raffmation auf ein Höchstmaß zu steigern.
Zum Unterschied von den bisher bekannten und verwendeten Verfahren zur Raffination von Fett mit Lauge zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß die Lauge immer in größerer Menge als das Fett anwesend ist und eine kontinuierliche Phase bildet, in der das Fett als eine disperse Phase eintritt, welche völlig oder weit überwiegend aus Teilchen von untereinander gleicher Größe besteht, die sich während einer praktisch gleich langen Zeit unter gegenseitig gleichen Verhältnissen in der Lauge aufhalten und deshalb alle einer praktisch gleichen Einwirkung der Lauge ausgesetzt werden.
Die Kausalität zwischen dem durch das erfindungsgemäße Verfahren Gewonnenen und dem das Verfahren gemäß obigem Auszeichnenden tritt im Lichte des Zustandekommens der Erfindung vielleicht am deutlichsten hervor. Die Anregung gab ein auf ein näheres Studium der Ursachen des Raffinationsverlustes an Neutralfett gerichteter Laborversuch, welcher wie folgt ausgeführt wurde: In einer Säule von erhitzter Lauge in einem senkrechten, oben offenen Glasrohr wurde nahe dem geschlossenen unteren Ende desselben durch feine Löcher nicht neutralisiertes, schmelzflüssiges Fett von der Art, die zu Margarine verarbeitet wird, in solcher Weise eingeführt, daß es sich gleich nach seinem Eintritt in die Laugensäule nahezu völlig in etwa gleich große Tropfen von etwa 1. mm Größe aufteilte. Die Tropfen stiegen getrennt und praktisch auf dem kürzesten Wege und deshalb alle praktisch gleich schnell durch die Laugensäule zu deren Oberfläche empor und flossen auf dieser zu einer Flüssigkeitsansammlung zusammen, die über einen überlauf in ein anderes Gefäß abgeleitet wurde. Es stellte sich heraus, daß in dieser Weise alle freie Fettsäure ohne merkliche Emulsionsbildung zwischen Lauge und Fett und praktisch ohne jeden Verlust an Neutralfett entfernt wurde. Die Ausbeute an Neutralfett war mit anderen Worten praktisch quantitativ. Gleichzeitig war das Fett im wesentlich höherem Grade entfärbt und gereinigt worden, als es bei der Neutralisation derselben Art von Fett mit derselben Art von Lauge gemäß den bisher in der Fettverarbeitungsindustrie üblichen Neutralisationsverfahren erfolgte. Es erwies sich außerdem, daß das neutralisierte Fett nur sehr kleine Mengen Lauge und Seifen enthielt. Die Leistung (pro Zeiteinheit behandelte Fettmenge) war bei diesem Laborversuch jedoch für jeden praktischen Bedarf allzu gering. Der Versuch wurde in einem größeren Apparat wiederholt, bei welchem an Stelle des Glasrohres ein senkrechter Behälter mit einer um viele Male größeren horizontalen Querschnittsfläche als die des Glasrohres verwendet wurde und bei welchem die übrige Ausrüstung in bezug auf die Leistung entsprechend vergrößert worden war. In dem in dieser Weise in bezug auf die Leistung um viele Male vergrößerten Apparat erhielt man indessen ein Ergebnis, das keineswegs mit dem des Laborversuchs vergleichbar war, sondern ein wesentlich schlechteres. Nach Erwägen der Ursachen der unterschiedlichen Ergebnisse in diesen beiden Fällen wurde die Laugensäule im Behälter über einen bedeutenden Teil ihrer Höhe in eine Anzahl seitlich voneinander abgegrenzter Teilsäulen unter Verwendung von als Turbulenzdämpfer in der Laugensammlung im Behälter wirkenden senkrechten Einsatzblechen in einem gegenseitigen Abstand aufgeteilt, welcher mit dem Innendurchmesser des im Laborversuch verwendeten Glasrohres einigermaßen vergleichbar war, und die feinen Löcher, durch die das Fett unten im Behälter in die Lauge eingeführt wurde, wurden derart angeordnet, daß die etwa gleich großen Tropfen von etwa 1 mm Größe, in die sich das Fett kurz nach seinem Eintritt in die Lauge spontan aufteilte, verteilt auf die durch die senkrechten Einsatzbleche seitlich voneinander abgegrenzten Teilsäulen durch die Lauge hinaufstiegen. Das Ergebnis der Behandlung des Fettes mit der Lauge in dem zur Verwendbarkeit im Fabriksbetrieb vergrößerten Apparat war nun mit der im Laborversuch erhaltenen vergleichbar.
Wie bereits erwähnt, ist beim erfindungsgemäßen Raffinationsverfahren die spezifisch schwerere Lauge während ihrer Wirkung auf das spezifisch leichtere Fett stets in einer viel größeren Menge als das Fett anwesend und bildet eine kontinuierliche Phase, deren Viskosität im Vergleich zu der des in disperser Phase anwesenden Fettes niedrig ist, so daß die niedrigere Viskosität der Lauge im Gegensatz zu der höheren Viskosität des Fettes in überwiegendem Grade für den Verlauf der Kontaktbildung zwischen dem Fett und der auf dieses in Abhängigkeit von dieser Kontaktbildung einwirkenden Lauge maßgebend ist. Dies ist jedoch, wie aus dem Bericht über das Zustandekommen der Erfindung hervorgeht, zur Erzielung der neuen technischen Wirkung der Erfindung nicht genug, indem diese Wirkung ausbleibt, falls die Neigung zur Turbulenz in der kontinuierlichen Laugenphase unter der Einwirkung des Hinaufperlens des Fettes durch dieselbe nicht hinreichend unterdrückt wird. Die Notwendigkeit, die Turbulenz in der Laugensäule durch Turbulenzdämpfer zu unterdrücken, hängt mit der relativ niedrigen Viskosität der Lauge sowie mit dem notwendigerweise großen Gesamtdurchschnitt der Laugensäule zusammen. Dies läßt sich durch das Reynoldssche Gesetz erklären, gemäß welchem die kritische Geschwindigkeit eines Flüssigkeitsstromes, bei welcher in der strömenden Flüssigkeit plötzlich Turbulenz auftritt, zur Viskosität der Flüssigkeit annähernd direkt proportional und zum Querschnitt des Stromes annähernd umgekehrt proportional ist. Unter Turbulenz versteht man also hier wenigstens unter anderem das äußerst komplizierte Phänomen, das für eine strömende Flüssigkeit eigenartig ist und in Abhängigkeit von der Viskosität der strömenden Flüssigkeit sowie der Geschwindigkeit und dem Querschnitt des Stromes auftritt und sich in einer kolossalen Steigerung der inneren Reibung der Flüssigkeit äußert und als eine Hierarchie von Wirbeln beschrieben wird, die von irgendwelcher Größe sein können, und zwar von großen Gebilden von beinahe derselben Größe wie der Durchschnitt des Stromes bis zu mikroskopisch kleinen Gebilden. Man meint, daß die großen Wirbel an ihrer Geschwindigkeit zehrende kleinere Wirbel enthalten und diese ihrerseits noch kleinere usf. bis zu den ungeordneten thermischen Bewegungen der Moleküle hinab, welche als Erklärung des als Brownsche Bewegung bekannten Phänomens angegeben werden. Zwischen Turbulenz und den ungeordneten thermischen Bewegungen der Moleküle in einer Flüssigkeit besteht jedoch der für die Erfindung wichtige Unterschied, daß die Turbulenz auch größere Teilchen in einer ungeordneten, umherirrenden Bewegung in der Flüssigkeit halten kann. Eine solche Bewegung die beim erfindungsgemäßen Verfahren durch die Laugensäule aufsteigenden Fetttropfen würde das Erreichen von Gleichförmigkeit im Aufenthalt der Fetttropfen in der Lauge und im Einwirken der Lauge auf die Fetttropfen verhindern und würde weiterhin eine Emulsionsbildung zwischen Fett und Lauge fördern. Aus diesem Grunde muß erfindungsgemäß Sorge getragen werden, daß das Fett bei seinem Eintritt in die Laugensäule in keinem wesentlichen Umfang in derart kleine Tropfen zersplittert wird, daß diese in wesentlichem Grade in der Lauge in Brownsche Bewegung geraten. Abhängig von der Art des Fettes kann schon die mit abnehmender Tropfengröße zunehmende Neigung zur Emulsionsbildung der zweckmäßigen Tropfengröße die untere Grenze setzen. Der Umstand, daß das Erreichen der neuen technischen Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens davon abhängig ist, daß letzteres das Unterdrücken von Turbulenz in der Lauge durch Turbulenzdämpfer in der Laugensäule umfaßt, mag sonderbar und überraschend wirken, da man meinen könnte, daß es auf der Hand liegen müßte, die Laugensäule als eine stillstehende Flüssigkeitsansammlung in ihrem Behälter eher als eine durch ein Rohr strömende Flüssigkeit zu betrachten, auf welch letzteren Fall sich das Reynoldssche Gesetz bezieht. Infolge des Hochperlens des Fettes durch die Lauge entsteht jedoch eine Strömung dieser Lauge, denn ein spezifisch leichterer Körper kann von selbst durch eine spezifisch schwerere Flüssigkeit nur unter der Voraussetzung hochsteigen, daß die Flüssigkeit im Verhältnis zu dem in ihr hochsteigenden Körper von oben nach unten strömt und diesen hierdurch verdrängt. Beim Hochperlen des Fettes durch die Lauge werden die hochsteigenden Fetttropfen kontinuierlich von der Lauge verdrängt, indem diese im Verhältnis zu den Fetttropfen kontinuierlich nach unten strömt. Die Turbulenzdämpfer dienen dem Zweck, dieser Strömung wenigstens in demjenigen Höhenabschnitt der Laugensäule, wo das Fett in die Laugensäule eindringt und sich kurz nach Beginn seines Hochsteigens in der Lauge spontan in Tropfen aufteilt, einen ausreichend laminaren Verlauf beizubringen, so daß vor allem das eigentliche Tropfenbildungsphänomen nicht so von Turbulenz in der Lauge gestört wird, daß das Fett völlig oder in wesentlichem Grade in allzu kleine und allzu verschieden große Tropfen zersplittert. Es erscheint nicht ausgeschlossen, daß die Turbulenzdämpfer ihre Aufgabe dadurch erfüllen, daß sie verhindern, daß sich infolge der Bildung und des Hochsteigens der Fetttropfen gegebenenfalls in der Lauge entstandene Wellenbewegungen addieren oder einander sonstwie in einem zur Turbulenzbildung in der Lauge führenden Grade verstärken.
Wie schon erwähnt, wird das Fett durch hauptsächlich in gleicher Höhe liegende und über den gesamten Ouerschnitt der Laugensäule verteilte Löcher in der Weise in die Laugensäule hineingeführt, daß sich das Fett völlig oder annähernd völlig spontan in praktisch gleich große Tropfen aufteilt, welche mit der Lauge allseitig in Berührung sind. Die Bildung dieser Tropfen wird in günstiger Weise durch die Reaktion zwischen der Lauge und den freien Fettsäuren im Fett beeinflußt und kann deshalb bei verschiedenen Gehalten an freien Fettsäuren im Fett unter im übrigen gleichartigen Verhältnissen verschieden ausfallen. Die Tropfengröße läßt sich jedoch von Fall zu Fall durch Anpassung der Größe der Löcher und der Ausströmungsgeschwindigkeit des Fettes durch diese anpassen. Bei einer bestimmten Lochgröße werden die Tropfen um so kleiner, je höher die Geschwindigkeit ist, mit welcher das Fett durch die Löcher in die Lauge hinausströmt. Diese Geschwindigkeit wird ihrerseits von der Viskosität des Fettes und vor allem vom Unterschied zwischen dem das Fett durch die Ausströmungslöcher ausstoßenden Druck und dem hydrostatischen Druck in der Laugensäule an den Ausströmungslöchern bestimmt. Beide diese Drücke lassen sich ohne Schwierigkeit auf erwünschte Werte einstellen und praktisch konstant halten, wodurch auch der Unterschied zwischen ihnen praktisch konstant gehalten wird. Die Ausströmungslöcher für das Fett in die Lauge können auch ohne Schwierigkeit praktisch gleich und so groß gemacht oder sonstwie so angeordnet werden, daß die Gefahr eines Verstopfens derselben vermieden wird. Im Hinblick auf die Art des behandelten Fettes hat es sich um der erwünschten Fetttropfenbildung willen oft als wünschenswert oder sogar notwendig erwiesen, auf einen sehr niedrigen Wert in der Nähe von Null oder gegebenenfalls gleich Null für den Unterschied zwischen dem Druck des Fettes in den Ausströmungslöchern und dem hydrostatischen Druck der Lauge an den Ausströmungslöchern hinabzugehen, so daß das Fett unter der Wirkung von geringer oder keiner anderen Kraft als seines eigenen Auftriebs in der Lauge aus den Löchern in die Lauge hineintritt und in der Lauge hochzusteigen beginnt. Dies ist im folgenden als druckschwaches oder druckloses Einbringen des Fettes in die Laugensäule bezeichnet. Es kann vorkommen und ist auch im Rahmen der Erfindung zulässig, daß die Aufteilung des Fettes in Tropfen nicht ausschließlich in etwa gleich große Tropfen der erwünschten Tropfengröße, sondern zu einem geringen Anteil des Fettes auch in kleinere Tropfen stattfindet.
Beim Neutralisieren von Fetten in dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich herausgestellt, daß ein Anpassen der Größe der etwa gleich großen Tropfen, in welche sich die gesamte oder annähernd die gesamte Fettmenge gleich nach ihrem Eintritt in die Laugensäule spontan aufteilt, bis auf einen so geringen Wert wie etwa 1/2 mm durchaus mit dem Vermeiden einer Tendenz zur Emulsionsbildung und herumirrender Bewegung der Tropfen während deren Aufstieg durch die Lauge sowie mit dem Erreichen nicht nur einer praktisch vollständigen Entfernung von freier Fettsäure aus dem Fett, sondern auch einer stark entfärbenden Wirkung auf das Fett vereinen läßt, alles unter der Voraussetzung, daß das Entstehen von Turbulenz in der Laugenansammlung unter der Wirkung des Hochperlens des Fettes durch diese in ausreichendem Maße unterdrückt wird. Zugunsten der Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit in der Durchführung des Neutralisierungsprozesses kann die Tropfengröße größer gewählt werden, beispielsweise bis zu 2 mm, wobei immer noch eine vollständige Neutralisierung des Fettes erhalten wird, jedoch die Entfärbungswirkung der Behandlung geringer wird. Die höhere Entfärbungswirkung bei der kleineren Tropfengröße von etwa 1/2 mm erklärt sich dadurch, daß das Fett dann an keinem Punkt der Tropfen der auf das Fett einwirkenden Lauge weiter als etwa 1/.1 mm entfernt ist. Dies bedeutet, daß jeder Teil des Fettes der Lauge so nahe kommt, daß nicht nur die verhältnismäßig starke Affinität zwischen den freien Fettsäuren im Fett und dem Alkali in der Lauge, sondern auch die verhältnismäßig schwache Affinität zwischen Farbstoffen und Oxydationsprodukten im Fett und dem Alkali in der Lauge in hohem Grade zur Geltung kommt. Die meisten Fette werden bei Neutralisierung durch das erfindungsgemäße Verfahren in bedeutend höherem Grade als bei Neutralisierung gemäß den bisher bekannten Methoden entfärbt, auch wenn die Tropfengröße zugunsten der Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit bei der Durchführung des Prozesses in der Praxis zweckmäßigerweise auf etwa 1 mm eingestellt wird. Gewisse Fette werden bei der Neutralisierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in so hohem Grade entfärbt, daß die sonst erforderliche Bleichung entbehrt werden kann. Für die meisten Fette bedeutet die Neutralisierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine wesentliche Verminderung von deren Gehalt an Oxydationsprodukten.
Wie schon erwähnt, kann für gewisse Fettarten ein druckschwaches oder druckloses Einführen des Fettes in die Laugensäule zweckdienlich oder sogar nötig sein, um zu vermeiden, daß die Tropfen zu klein werden. Dies kann beispielsweise dadurch stattfinden, daß die Ausströmungslöcher in Gruppen von zwei, drei oder mehreren Löchern geordnet werden, welche von einem gemeinsamen Zulaufkanal ausgehen, dessen Durchlauffläche im Verhältnis zur gesamten Durchlauffläche der von dem gemeinsamen Zulaufkanal ausgehenden Löcher gering ist, jedoch nicht kleiner als die Durchlauffläche jedes einzelnen Ausströmungsloches. Der Fettstrom durch diesen Zulaufkanal verteilt sich derart auf die von diesem Kanal ausgehenden Ausströmungslöcher, daß die Ausströmungsgeschwindigkeit durch diese Löcher im Verhältnis zu deren Anzahl im Vergleich zur Durchlaufgeschwindigkeit in dem für sie gemeinsamen Zulaufkanal abnimmt.
Die Konzentration der Lauge ist der Art des behandelten Fettes anzupassen, damit die Fetttropfen nach ihrem Lauf durch die Laugensäule zu einer homogenen Schicht oberhalb der Laugensäule zusammenfließen können. Die Laugenkonzentration darf vor allem nicht so hoch sein, daß die bei der Reaktion zwischen dem Alkali und den freien Fettsäuren des Fettes entstandenen Seifen ausgefällt werden, da diese dann anstatt in der beabsichtigten Weise in der Lauge aufgelöst zu werden, zur Grenzschicht zwischen der Lauge und den durch diese hochgestiegenen Fetttropfen aufsteigen und verhindern, daß sich diese zu einer homogenen Schicht sammeln. Die zweckmäßige Konzentration der Lauge kann in Abhängigkeit von der Art des behandelten Fettes zwischen O,lnormal und 1,5normal schwanken. Für die meisten zur Margarineherstellung verwendeten Fettarten liegt die zweckmäßigste Laugenkonzentration zwischen 0,3normal und 0,8normal und ist also auffallend niedrig im Vergleich zu den üblicherweise hohen Laugenkonzentrationen, die bei den bisher üblichen Verfahren zur Naßraffination von Fett mit Alkali verwendet werden. Da die Kaliumseifen leichter löslich als die Natriumseifen sind, kann es in gewissen Fällen zweckdienlich sein, Kalilauge statt Natronlauge zu benutzen. Auch Ammoniaklösungen sind denkbar.
Bei Neutralisation von gewissen Fettarten durch Hochperlen des Fettes durch eine Säule der Lauge gemäß dem oben in seinen Hauptzügen beschriebenen Verfahren kann es gewisse Schwierigkeiten bereiten, das Entstehen von zu kleinen Fetttropfen in erwünschtem Grade zu vermeiden. Diese Schwierigkeiten kann man dadurch bewältigen, daß man in der Lauge geringe Mengen von alkalibeständigen, die Oberflächenspannung herabsetzenden Stoffen, z. B. anionaktiven Stoffen des Alkylarylsulfonat-Typs, auflöst. Als besonderes Beispiel sei erwähnt, daß mit einem geringen Zusatz eines Dodecylbenzensulfonat enthaltenden Waschmittels zur Lauge eine gute Wirkung erhalten wurde. Es ist anzunehmen, daß Stoffe dieser Art die Geschwindigkeit regeln, mit welcher die Lauge in der Oberfläche des Öltropfens reagiert, einerseits auf Grund ihrer oberflächenaktiven Eigenschaften und andererseits auf Grund ihrer Ladung. Es ist auch möglich, daß sie das Auslösen einer sich auf der Oberfläche des Fetttropfens bildenden Seifenhaut erleichtern. Wird eine sehr schwache Lauge verwendet, kann eine andere Schwierigkeit entstehen, nämlich daß sich das Fett nach seinem Lauf durch die Laugensäule nicht völlig befriedigend von der Lauge trennt. Diese Schwierigkeit iäßt sich durch das Auflösen in der Lauge von geringen Mengen eines Elektrolyten, z. B. Na Cl, K Cl, N H. Cl, Na., SO., bewältigen.
fm Zusammenhang mit der Neutralisierung von Fett mit Lauge wurde vorgeschlagen, das Fett mit Phosphorsäure vorzubehandeln, da man festgestellt hatte. daß ein Zusatz von Phosphorsäure zum Fett nichthydratisierbare Phosphatide im Fett in hydratisierbare umwandelt, so daß sie bei der nachfolgenden Behandlung des Fettes mit Lauge in eine solche Form umgewandelt werden, daß sie auf physikalischem Wege aus dem Fett entfernt werden können, und zwar zusammen mit der Lauge oder durch Filtrieren des Fettes. Man nimmt an, daß diese Umwandlung eine Folge des Entfernens von Calcium und Magnesium aus den Phosphatiden durch die Wirkung der Phosphorsäure ist. Eine im wesentlichen Grade verbesserte Reinigungswirkung, insbesondere Entfärbungswirkung, der Raffination wird jedoch nicht erzielt, wenn diese Vorbehandlung in der bisher vorgeschlagenen Weise ausgeführt wird. Dagegen bringt eine Vorbehandlung des Fettes mit Phosphorsäure eine beachtenswerte Entfärbungswirkung, falls diese Vorbehandlung derart ausgeführt wird, daß die Phosphorsäure während einer hinreichend langen Zeit auf das Fett einwirken kann und die dabei gebildeten Fällungen durch Filtrierung oder in gewissen Fällen durch Schleuderscheidung vor der nachfolgenden Behandlung des Fettes mit Lauge aus dem Fett entfernt werden. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Phosphorsäure, wenn sie während einer hinreichend langen Zeit, vorzugsweise mindestens 5 Minuten und bis zu 30 Minuten oder mehr, bei zweckmäßig erhöhter Temperatur auf das Fett einwirken darf, die Menge grüner Farbe im Fett kräftig herabsetzt, vermutlich weil sie das Magnesiumatom in den grünen Farbstoffen bindet, von denen man annimmt, daß sie von Chlorophyllcharakter sind. Die dem Fett hinzugesetzte Phosphorsäure soll von hoher Konzentration. z. B. 85°/oig, sein, und eine Verdünnung derselben mit im Fett anwesendem Wasser ist durch Trocknung des Fettes bis zur praktisch vollständigen Wasserfreiheit vor oder im Zusammenhang mit dem Hinzusetzen der Phosphorsäure zu verhindern. Es hat sich erwiesen, daß, wenn das noch nicht neutralisierte Fett bei einer dessen Art angepaßten Temperatur im Bereich von 60 bis 95@ C während hinreichend langer Zeit mit Phosphorsäure hoher Konzentration in einer geeigneten Menge behandelt wird, die in 85oloiger Phosphorsäure, gerechnet zwischen 0,025 und 0,3 Volumprozent des Fettes je nach dessen Art und Qualität, schwanken kann, so reagiert die Phosphorsäure mit im Fett enthaltenen grünen Farbstoffen und Oxydationsprodukten, hauptsächlich Peroxyden und Aldehyden, unter Bildung von Verbindungen, die in durch Filtrierung und in gewissen Fällen auch durch Schleuderabscheidung abtrennbarer Form ausfallen, die aber - wenn sie nicht vor der Raffination abgeschieden werden - bei dieser ganz oder teilweise wieder gelöst werden, so daß die Phosphorsäurebehandlung ohne entscheidende Wirkung bleibt. Wenn das Fett vor der Raffination einer Vorbehandlung mit Phosphorsäure gemäß obigem und einer quantitativen oder nahezu quantitativen Abfiltrierung oder Schleuderabscheidung von ausgefällten Verunreini-(rungen unterzogen worden ist, bleiben im Fett nach der Raffination desselben mit Alkali kaum andere Farbstoffe als solche von Karotincharakter zurück, die nicht nachteilig sind, wenn das Fett zur Herstellung von Margarine verwendet werden soll, wo das Fett nämlich normalerweise mit gelben und roten Farbstoffen, oft von Karotincharakter, versetzt wird. Ferner wird in dieser Weise eine weitgehende Herabsetzung des Oxydationsgrades des Fettes erhalten. Falls die Filtrierung des Fettes nach der Behandlung mit Phosphorsäure unter Zuhilfenahme eines zweckdienlichen Filtermittels, z. B. reiner Kieselgur, ausgeführt wird, entfernt die Filtrierung auch einen etwaigen Überschuß an Phosphorsäure, welcher sonst bei der nachfolgenden Neutralisierung des Fettes mit Alkali störend einwirken könnte.
Es hat sich gezeigt, daß eine Vorbehandlung des Fettes mit Phosphorsäure, wie oben erwähnt, und Entfernung der dabei gebildeten Fällungen durch Filtrierung oder in gewissen Fällen durch Schleuderscheidung vor der Neutralisierung des Fettes mit Lauge im Zusammenhang mit der Ausführung der Neutralisierung durch Hochperlen des Fettes durch eine Säule der Lauge in der oben in ihren Hauptzügen geschilderten Weise zur Folge hat, daß das Fett nach der Raffination in weit mehreren Fällen als sonst völlig hinreichend entfärbt ist, um z. B. bei der Herstellung von Margarine ohne vorhergehendes Bleichen des Fettes mit Bleicherde, aktivierter Bleicherde, Entfärbungskohle oder anderem durch Adsoption wirkenden Bleichmittel anwendbar zu sein.
Das in der oben geschilderten Weise raffinierte Fett enthält nur so geringe Restmengen von Seife und Lauge, daß es sich nicht lohnt, zur Verminderung dieser geringen Restmengen das Fett einem Waschen mit warmem Wasser zu unterziehen. Wird das Fett nach Raffination mit Lauge durch Bleichen mit einem adsorbierenden Bleichmittel entfärbt, adsorbiert dieses nicht nur Farbstoffe, sondern auch solche Verunreinigungen wie die im Fett nach der Raffination mit Lauge zurückbleibenden Alkali- und Seifenreste, vorausgesetzt, daß das Bleichmittel in hinreichender Menge verwendet wird. Da es wichtig ist, daß die Alkali- und Seifenreste möglichst vollständig entfernt werden, weil z. B. einige tausendstel Prozent Seifenreste im Fett hinreichend sein können, um diesem einen Beigeschmack zu geben, und da der Zweck der Erfindung unter anderem ist, die Reinigung des Fettes durch Verminderung oder völlige Beseitigung des Bedarfes einer Entfärbung des Fettes mit einem adsorbierenden Bleichmittel nach der Raffination mit Lauge zu verbilligen, umfaßt die Erfindung in Kombination mit dem oben beschriebenen Verfahren zur Raffination des Fettes durch Hochperlen desselben durch die Lauge auch ein einfaches und billiges Verfahren zur Erzielung einer äußerst weitgehenden Entfernung der geringen, danach im Fett zurückbleibenden Alkali- und Seifenreste. Dieses Verfahren besteht darin, daß das Fett, welches auf jeden Fall irgendwann nach der Raffination einer Filtrierung unterzogen werden muß, vor dieser Filtrierung in praktisch zur Wasserfreiheit getrocknetem Zustand mit einer geringen Menge einer im Fett praktisch unlöslichen, ungiftigen Säure versetzt wird, die eine höhere Dissoziationskonstante hat als die in den Seifenresten enthaltenen Fettsäuren und deren Salz mit dem in den Laugen- und Seifenresten im Fett enthaltenen Alkali praktisch unlöslich im Fett ist, so daß die hinzugesetzte Säure dieses Salz mit Alkali in den Laug enresten im Fett bildet und die Seifenreste im Fett in freie Fettsäuren und Alkali spaltet und auch mit diesem letzteren Alkali das genannte Salz bildet und dieses Salz infolge seiner Unlöslichkeit im Fett darin in solcher Form ausfällt, daß es durch die nachfolgende Filtrierung des Fettes abgeschieden wird. Die hinzugesetzte Säure kann anorganisch oder vorzugsweise organisch sein. Beispiele anwendbarer Säuren sind Salzsäure, Milchsäure, Weinsäure, Essigsäure und Zitronensäure. Letztere ist sowohl aus dem Gesichtspunkt der Dienlichkeit wie der Kosten besonders vorteilhaft und wird zweckmäßigerweise in wässriger Lösung und in einer Menge hinzugesetzt, die der Art des Fettes angepaßt ist und je nach dieser 0,015 bis 0,05 Gewichtsprozent des Fettes, je Trockensubstanz berechnet, beträgt. In solchen Ausnahmefällen, wo das Fett nach der Raffination durch das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere Entfärbung durch Bleichen mit einem adsorbierenden Bleichmittel benötigt, hat die Behandlung des raffinierten Fettes mit Zitronensäure (oder irgendeiner anderen dienlichen Säure) die Wirkung, daß der erforderliche Aufwand an Bleichmittel für die Bleichung sowie der Fettverlust mit dem Bleichmittel vermindert wird.
Die Behandlung des raffinierten Fettes mit Zitronensäure (oder irgendeiner anderen dienlichen Säure) zur Entfernung von Laugen- und Seifenresten kann mit einer Behandlung des Fettes mit einem Reduktionsmittel zur Herabsetzung des Oxydationsgrades des Fettes kombiniert werden. Als Beispiel eines zweckdienlichen Reduktionsmittels sei Natriumbisulfit (Na H S 0ß) erwähnt. Es kann gleichzeitig mit oder im Anschluß an die Hinzufügung von Zitronensäure jedoch vor der Abfiltrierung der gebildeten Fällungen hinzugesetzt werden. Die Menge des hinzugefügten Reduktionsmittels wird dem Oxydationsgrad des raffinierten Fettes angepaßt. Wenn das angewendete Reduktionsmittel Natriumbisulfit ist, wird das Reduktionsmittel in einer Menge von 0,01 bis 0,03 Gewichtsprozent des Fettes benötigt. Ein anderes Beispiel eines verwendbaren Reduktionsmittels ist Wasserstoffgas, das durch das Fett in dem Gefäß, in welchem die Behandlung des Fettes mit Zitronensäure ausgeführtwird, hochgeperltwerdenkann. DieBehandlung des raffinierten Fettes mit Zitronensäure (oder irgendeiner anderen dienlichen Säure) und gegebenenfalls auch mit einem Reduktionsmittel wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von zwischen 80 und 95° C und im Vakuum, d. h. bei einem absoluten Druck von nur einigen, z. B. 6 mm Hg ausgeführt, so daß gleichzeitig eine Trocknung des Fettes zur praktisch vollständigen Wasserfreiheit erhalten wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform dargestellt, in welcher das Fett vor der Raffination mit Lauge zunächst zur praktisch vollständigen Wasserfreiheit getrocknet wird und in diesem getrockneten Zustand durch Hinzufügung von Phosphorsäure hoher Konzentration und Abfiltrierung von dabei ausgefällten Verunreinigungen vorbehandelt sowie nach der Raffination mit Zitronensäure behandelt und im Zusammenhang damit aufs neue getrocknet und schließlich filtriert wird. Es zeigen Fig. l., 2 und 3 mehr oder weniger schematisch je einen Abschnitt der Vorrichtung, Fig.4 und 5 im größeren Maßstube und in senkrechten Schnitten nach der Linie IV-IV in Fig. 5 bzw. V-V in Fig.4 durch den Behälter für die Laugensäule eine bevorzugte Anordnung zum druckschwachen oder drucklosen Einbringen des Fettes in die Laugensäule.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das zu behandelnde Fett (das fette Öl) satzweise unter Verwendung einer Waage 1 gewogen, zu deren Waagebehälter 2 das Fett durch eine Rohrleitung 3 geführt wird. Die Behandlung mit Phosphorsäure wird halbkontinuierlich in einem senkrechten Behälter 4 ausgeführt, der auf einen absoluten Druck von einigen, z. B. 6 mm Hg durch eine an eine Vakuumpumpe angeschlossene Leitung 5 evakuiert gehalten wird. Im Behälter 4 sind untereinander vier oben offene Behälter oder Tröge 6, 7, 8 und 9 angebracht, die aus säurefestem Material ausgeführt sind. Von dem Waagebehälter 2 wird jeder gewogene Satz des Fettes durch eine Rohrleitung 10 und eine über dem obersten Trog 6 angebrachte Sprühvorrichtung 11 zum genannten Trog geleitet, um das Fett zu entlüften und zu trocknen sowie es auf die erwünschte Temperatur zu erwärmen, für welch letzteren Zweck der Trog 6 eine Rohrschlange 12 enthält, die unter der Kontrolle eines thermostatgeregelten Ventils mit Dampf erhitzt wird. Zur Erreichung einer guten Wärmeübertragung zwischen der dampfgeheizten Rohrschlange 12 und das Fett im Trog 6 ist in diesem ein Rührwerk 13 angeordnet. Die drei obersten Tröge 6, 7 und 8 sind mit von automatgesteuerten Ventilen überwachten Bodenablässen 14, 15 und 16 versehen. Diese Ablässe haben einen großen Durchtrittsquerschnitt zum raschen Zapfen jedes Fettsatzes von dem obersten Trog 6 zu dem unmittelbar darunterliegenden Trog 7 und später von diesem zu dem unmittelbar darunterliegenden Trog 8 sowie schließlich von diesem zu dem untersten Trog 9. Phosphorsäure hoher Konzentration (85101o) wird dem Fett im Trog 7 aus einem Behälter 17 durch eine Rohrleitung 18 unter der Kontrolle eines automatgesteuerten Dosierventils oder Dosierpumpe 19 hinzugesetzt. Der Trog 8 dient als Haltetrog, um die Phosphorsäure während einer bestimmten, hinreichend langen Zeit auf das Fett einwirken zu lassen, da die erwünschte Reaktion langsam vor sich geht. Der unterste Trog 9 dient als Puffer zwischen der satzweise erfolgenden Abzapfung des Fettes aus dem unmittelbar darüberliegenden Trog 8 und einem kontinuierlichen Wegpumpen des Fettes aus dem untersten Trog 9 mittels einer Pumpe 20. Es kann zweckmäßig sein, das Fett im Trog 9 mittels einer darin angebrachten Rohrschlange 21 für Kühlwasser mehr oder weniger zu kühlen. Auch in den Trögen 7, 8 und 9 sind Rührwerke 22, 23 und 24 vorgesehen. Die Rührwerke in den Trögen können von einem gemeinsamen Motor 25 oder von je einem Motor oder in irgendeiner anderen zweckdienlichen Weise angetrieben werden. Für die Ventile in den Bodenablässen 14, 15 und 16 der Tröge 6, 7 und 8, das Ventil 19 zur Hinzufügung von Phosphorsäure, ein Ventil 26 in der Fettzufuhrleitung 3 sowie ein Ventil 27 in der Leitung 10 kann zweckmäßigerweise eine gemeinsame Programmsteuerung 28 in einem Betriebsautomatisierungssystem vorgesehen sein, welch-: s nach bekannten Grundsätzen konstruiert sein ls@nn und deshalb nur höchst schematisch in der Zeichaung angedeutet ist. Dieses System kann in der "Keise unter der Kontrolle von z. B. zwei im Puffertrog 9 angebrachten Schwimme=n 29 und 30 stehen, daß ein neuer Saiz Fett abgewogen und dem Behälter 4 zugeführt wird, sobald das Fett im Puffertrog 9 auf einen gewissen Stand herabgesunken ist, und daß das Fettabwiegen unterbrochen wird, wenn das Fett im Trog 9 auf einen gewissen höheren Stand gestiegen ist.
Die der Leistung der Vorrichtung entsprechend ausgebildete Pumpe 20 pumpt das mit Phosphorsäure vorbehandelte Fett durch eine Rohrleitung 31 zu einem Filter 32 (Fig. 2). welches vom mit Filtermittel arbeitenden Standardtyp aus säurefestem Material sein kann. Das Filter besteht aus einem Behälter, in den eine Anzahl Filterblätter aus feinmaschigem Stahldrahtnetz eingesetzt ist, durch die der Fettstrom läuft. Beim Einleiten der Filtrierarbeit wird auf die Filterblätter ein Bett eines zweckmäßigen Filtermaterials (z. B. reine Kieselgur) aufgetragen. Dies findet derart statt, daß das Filtermittel in einem an die Leitung 31 über eine Zweigleitung 33 und ein Schwimmerventil angeschlossenen Mischbehälter 34 mit Fett gemischt wird, wonach das Gemisch mittels einer zwischen dem Boden des Behälters 34 und der Leitung 33 angeschlossenen Pumpe 35 durch das Filter 32 gepumpt wird, wobei sich das Filtermittel auf den Filterblättern absetzt. Beim Einleiten der Filtrierarbeit werden das Filter 32 und der Behälter 34 unter Vakuum gehalten, um zu vermeiden, daß das Fett mit der Luft in Berührung kommt. Die Evakuierung geschieht durch eine an den evakuierten Behälter 4 angeschlossene Leitung 36. Bis sich alles Filtermittel auf den Filterblättern abgesetzt hat, wird das Fett durch die Leitung 31, das Filter 32, die Leitung 37 und zurück zum Trog 9 durch eine mittels eines überdruckventils 53 an die Leitung 37 angeschlossene Leitung 54 rundgepumpt.
Nachdem sich das Filtermittel auf den Filterblättern im Filter 32 abgesetzt hat, wird das filtrierte Fett durch die Leitung 37 zu einem senkrechten Behälter 38 (Fig. 2) geleitet, in dem die Raffination mit Lauge stattfindet. In der zuerst ausgeführten und in Brauch genommenen Vorrichtung, welche etwa 3000 kg Fett pro Stunde bewältigt, ist der -Behälter 38 vierkantigen Querschnitts und hat eine Querschnittsfiäche von etwa 2,2 m22 und eine Höhe von etwa 3,2m. Im Behälter 38 ist in einigem Abstand (z. B. 7 cm) über dessen schwach trichterförmigen Boden ein ebener, waagerechter Zwischenboden 39 angebracht, und mit Ausnahme eines kurzen Stücks (z. B. 1 cm) über dem Zwischenboden 39 ist das Innere des Behälters 38 auf dem überwiegenden Teil seiner Höhe durch einen Einsatz von als Turbulenzdämpfer dienenden, senkrechten Zwischenwänden 40 in senkrechte Zellen unterteilt. Die Zellen sind quadratischen Querschnitts, und die Seite dieses Querschnitts beträgt in der genannten ausgeführten Anlage etwa 4 cm. Im Zwischenboden 39 ist direkt unter jedem der zwischen den senkrechten Zwischenwänden 40 gebildeten senkrechten Zellen ein Loch 41 mit einem Durchmesser von etwa 2 mm gebohrt. Der Zwischenboden ist in seiner Mitte mit einem an seinem oberen Ende in einer Öffnung im Zwischenboden befestigten Rohr 42 versehen, welches ein Stück nach unten gegen die Spitze des trichterförmigen Behälterbodens ragt, wo der Behälter einen mit einem Absperrventil versehenen Bodenablaß 43 zur restlosen Entleerung des Behälters aufweist. Unter dem Zwischenboden 39 münden in den Behälter 38 die Leitung 37 vom Filter 32 und eine Leitung 44 mit Anschlüssen zur Zufuhr von Lauge und Wasser zum Behälter. Oben besitzt der Behälter einen abnehmbaren Deckel 45 mit einem zentral hochragenden Hals 46. von dem im Abstand unter dessen oberem Ende eine Leitung 47 mit einem von einem Schwimmer 48 im Halse gesteuerten Ventil 49 ausgeht.
Die dargestellte und beschriebene Ausführung der Apparatur für die Behandlung des Fettes mit Lauge zielt unter anderem darauf ab, sowohl bei Einleitung wie bei Beendigung des Betriebes und auch während desselben jede Berührung zwischen Fett und Luft zu vermeiden.
Beim Einleiten des Betriebes wird zunächst der Behälter 38 bis zum Hals 46 mit Lauge. zweckmäßiger Konzentration durch Zufuhr von Lauge und Wasser durch die Leitung 44 gefüllt. Danach wird die. Zufuhr von Fett durch die Leitung 37 zu dem sich unter dem gelöcherten Zwischenboden 39 im Behälter 38 befindenden Raum eingeleitet. Dabei verdrängte Lauge wird von einer geeigneten Stelle des Behälters 38 durch eine Leitung 50 zu einem Sammelbehälter 51 geleitet, von dem die verdrängte Lauge mittels einer an eine Leitung 52 angeschlossenen Pumpe durch diese Leitung zurück zum Behälter 38 gepumpt werden kann. Die Laugensäule über dem Zwischenboden 39 wird auf eine Höhe von 2 bis 2,5 m eingeregelt. Das durch die Leitung 37 zugeführte Fett breitet sich unter dem Zwischenboden 39 zu einer Schicht aus und dringt durch die Löcher 41 in die Laugensäule über dem Zwischenboden 39 empor. Unter der sich unter dem Zwischenboden 39 befindenden Fettschicht bleibt auf dem Boden des Behälters 38 eine Laugenschicht zurück, mit der die Laugensäule über dem Zwischenboden durch das Rohr 42 in direkter Verbindung steht. Zur Unterscheidung der Fettschichten und Laugenschichten im Behälter 38 sind diese in Fig. 2 mit verschiedenen Schraffierungen angedeutet, das Fett durch senkrechte und die Lauge durch waagerechte Striche. Wenn das Fett durch die Löcher 41 im Zwischenboden 39 in die über diesem stehende Laugensäule eindringt und sein freies Aufsteigen durch diese beginnt, teilt es sich in kurzer Zeit praktisch völlig in gleich große Tropfen auf. die voneinander getrennt den kürzesten Weg und deshalb gleich schnell durch die Laugensäule hochsteigen und über deren Fläche zu einer homogenen Schicht zusammenfließen, die im Hals 46 hochsteigt und von dort durch die Leitung 47 abgeleitet wird. Der Druck auf das dem Behälter 38 zugeführte Fett wird von der Pumpe 20 geliefert und bei demjenigen Wert konstant gehalten, welcher erforderlich ist, damit die Tropfen, in die sich das Fett kurz nach seinem Eintritt durch die Löcher 41 im Zwischenboden 39 in der über diesem stehenden Laugensäule spontan aufteilt, von der erwünschten Größe werden. Das Konstanthalten dieses Druckes erfolgt durch ein solches Abwiegen der Zufuhr von Fett zur Fettschicht unter dem Zwischenboden 39 und der Ausströmung von Fett durch die Löcher 41, daß dieses Fett bei konstanter Höhe gehalten wird, entsprechend der erwünschten Leistung. Wird die Leistung gesteigert oder vermindert, so wird die Höhe der genannten Fettschicht gesteigert bzw. vermindert und demzufolge die Ausströmungsgeschwindigkeit durch die Löcher 41, was dazu führt, daß die durch die Laugensäule emporsteigenden Fetttropfen kleiner bzw. größer werden. Die in den meisten Fetten bevorzugte Tropfengröße ist etwa 1 mm.
In der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird das neutralisierte Fett vom Behälter 38 durch das Rohr 47 ohne Luftzutritt zu einem Behälter 57 (Fig. 3) über eine oben in diesem vorgesehene Sprühvorrichtung 58 weggeleitet. Der Behälter 57 wird durch ein Evakuierungsrohr 59 evakuiert gehalten und besitzt einen Dampfmantel 60 zur Erhitzung des Fettes. Im Behälter 57 wird das Fett erneut praktisch zur Wasserfreiheit getrocknet, und aus einem Behälter 61 wird dem Fett durch eine Dosierpumpe 62 eine geringe Menge Zitronensäurelösung zugesetzt. Der Behälter 57 dient auch als Mischbehälter zum Einmischen eines Filtermittels (z. B. Kieselgur) in das Fett und ist deshalb mit einem Rührwerk ähnlich dem im Behälter 34 versehen. Vom Behälter 57 wird das Fett durch ein Rohr 63 mittels einer Pumpe 64 zu einem Filter 65 gepumpt, von dem das filtrierte Fett durch ein Rohr 66 und ein Sicherheits- und Restfilter 67 zu einem Lagerbehälter oder direkt zur Desodorisierung geleitet wird. Bis sich das im Behälter 57 zugesetzte Filtermittel auf den Filterblättern im Filter 65 abgesetzt hat und das Filtrat klar geworden ist, wird das Fett jedoch von der Pumpe 64 durch eine Rücklaufleitung 68 zurück zum Behälter 57 gepumpt, in dem der Fettstand mit Hilfe eines auf der Druckseite der Pumpe 64 angeschlossenen Schwimmerventils 69 konstant gehalten wird. Diese Pumpe hat eine höhere Leistung als die Pumpe 20, und ein zwischen den Druck- und Saugseiten der Pumpe 64 angeschlossenes Unterdruckventil 70 sorgt dafür, daß der auf das Fett zum Filter 65 ausgeübte Druck in erwünschtem Grade begrenzt wird.
Zum Stillsetzen und Entleeren der Vorrichtung, beispielsweise zur Reinigung der Filter oder Erneuerung der Lauge (die Erneuerung kann jedoch auch intermittierend oder kontinuierlich während des Betriebes stattfinden), verfährt man wie folgt. Was zunächst die Abteilung für die Vorbehandfung des Fettes mit Phosphorsäure betrifft, so wird das beim Stillsetzen der Anlage im niedrigsten Trog 9 zurückbleibende Fett mittels der Pumpe 20 durch das Filter 32 zurück zu diesem Trog rundgepumpt, bis alles dieses Fett klarfiltriert worden ist, wonach es mittels einer kleineren Pumpe 71 durch ein Restfilter 72 zum Neutralisierungsbehälter 38 gepumpt wird. Dieser Behälter wird von Fett durch Zuleitung von Wasser unten im Behälter entleert. Nachdem die Fettschicht unter dem Zwischenboden 39 durch die Löcher 41 nach oben entwichen ist, wird die Schicht neutralisierten Fettes oben im Behälter verdrängt und in den Trockenbehälter 57 hinübergeleitet. Zur Entleerung des letzteren Behälters und des Filters 65 von dem darin zurückbleibenden Fett wird dieser Fettrest mittels einer kleinen Pumpe 73 durch das Filter 65 rundgepumpt, bis er klarfiltriert ist, und wird dann durch das Rest- und Sicherheitsfilter 67 hinausgedrückt.
Gemäß der in Fig. 4 und 5 veranschaulichten Anordnung zum druckschwachen oder drucklosen Einbringen des Fettes in die Laugensäule im Behälter 38 sind die Löcher 41 im Zwischenboden 39 in Reihen angeordnet, und jede Lochreihe ist von einem auf dem Zwischenboden 39 vorgesehenen Verteiler in der Gestalt einer umgekehrten Rinne 76 mit derart verzahnten Seitenwänden verdeckt, daß sich die Zahnlücken 77 zwischen den Zähnen 78 von den nach unten gekehrten Kanten der Seitenwände zum nach oben gekehrten Boden der Rinne erstrecken und vorzugsweise in Richtung auf diesen Boden verjüngen. Das in jeder Verteilungsrinne 76 durch die Löcher 41 strömende Fett bildet unter dem nach oben gekehrten Boden der Rinne eine Schicht, aus der hauptsächlich gleichförmige. feine Fettströme durch die Zahnlücken 77 in die Laugensäule über dem Zwischenboden 39 fließen und von den Zahnlücken 77 gleich »Stengeln« hauptsächlich gerade nach oben in die Lauge ragen und sich an der Spitze dieser »Stengel« kontinuierlich in getrennte, hauptsächlich gleich große Tropfen der erwünschten Größe aufteilen. welche von praktisch der gleichen horizontalen Ebene je für sich hauptsächlich den kürzesten Weg und deshalb alle hauptsächlich gleich schnell durch die Laugensäule zu deren Oberfläche hochsteigen, vorausgesetzt, daß dem Entstehen von Turbulenz in der Laugensäule mittels der Turbulenzdämpfer 40 wenigstens so weit vorgebeugt wird, wie dies erforderlich ist, damit die »Stengel« 79 nicht in eine derart wellende Bewegung geraten, daß diese zu einer unregelmäßigen Tropfenbildung des Fettes in der Lauge oder zu einem Zersplittern oder Zusammenfließen der gebildeten Tropfen durch Zusammenstöße zwischen ihnen führt. In Fällen, wo der Lauge geringe Mengen von im vorhergehenden genannten alkalibeständigen, die Oberflächenspannung herabsetzenden Stoffen zugesetzt worden sind, scheinen diese auch den günstigen Einfluß ausgeübt zu haben, die Gleichförmigkeit der Tropfenbildung des Fettes zu fördern. Aus bisher unbekannt gebliebenem Grund üben die genannten Stoffe wahrscheinlich eine turbulenzhemmende Wirkung in der Laugensäule aus oder verringern die schädliche Wirkung von Turbulenz in der Laugensäule, so daß der Bedarf an mechanischer Turbulenzdämpfung in der Laugensäule verringert wird, jedoch nicht ganz wegfällt, indem ein Aufteilen der Laugensäule durch Turbulenzdämpfer 40 auf einem Teil (mindestens etwa 20 cm) ihrer Höhe unmittelbar oberhalb der horizontalen Ebene wo das Fett in die Laugensäule eindringt und sein freies Aufsteigen in dieser beginnt, wahrscheinlich unter allen Umständen unvermeidlich ist, damit das Erreichen der erstrebten neuen technischen Wirkung nicht gefährdet wird.
In der oben beschriebenen und an Hand der Zeichnung verdeutlichten Weise vorbehandeltes, neutralisiertes und nachbehandeltes Fett ist praktisch frei von freien Fettsäuren, Alkali, Seife und Wasser und enthält, wenigstens in der Regel, praktisch keine grünen Farbstoffe und praktisch keine Schleimstoffe und weist außerdem einen wesentlich erniedrigten Oxydationsgrad auf.
Zur Vervollständigung der Beschreibung der Erfindung sind im folgenden einige nähere Angaben über die Behandlung von einigen verschiedenen Fettarten in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung gegeben.
Gehärtetes Walöl, gehärtetes Erdnußöl, gehärtetes Baumwollsaatöl, Talg und Schweinefett sind Beispiele von Fettarten, die beim Einliefern in die Raffinerie meistens einen derart hohen Oxydationsgrad aufweisen, daß es vorteilhaft ist. das Fett vor seinem Neutralisieren mit Alkali in der oben beschriebenen Weise mit Phosphorsäure vorzubehandeln und anschließend zu filtrieren. Die Menge, in der die Phosphorsäure hinzugesetzt wird, wird dem Oxydations-und Verunreinigungsgrad des Fettes angepaßt. Bei normalen Fettqualitäten hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Phosphorsäure - berechnet als 85o/cig - in einer Menge von 0,1 Volumprozent des Fettes hinzuzusetzen. In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Fett vor dem Filtrieren nach der Vorbehandlung mit Phosphorsäure und vor dem Neutralisieren mit Lauge einer Grobreinigung in einem geschlossenen Zentrifugalscheider oder in einem Klärgerät zu unterziehen. Eine geeignete Konzentration der Lauge (aus wirtschaftlichen Gründen Natronlauge) ist O,lnormal bis 0,4normal. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, 0,25 Gewichtsprozent des im vorhergehenden erwähnten Waschmittels und 0,25 Gewichtsprozent Kochsalz in der Lauge zu lösen. Zur Entfernung von Laugen- und Seifenresten im neutralisierten Fett hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dem Fett 0,015 Gewichtsprozent Zitronensäure hinzuzusetzen.
Was Rapsöl betrifft, so hat es sich auf Grund des meistens hohen Gehalts an Verunreinigungen als zweckmäßig erwiesen, das Öl vor dem Neutralisieren mit 0,15 bis 0,3 Volumprozent 8519/oiger Phosphorsäure vorzubehandeln, während es sich erwiesen hat, daß die zweckmäßige Menge 85a/oiger Phosphorsäure zur Vorbehandlung von Erdnußöl üblicher Qualitäten zwischen 0,05 und 0,15 Volumprozent schwankt. Die geeignete Konzentration der Lauge für die Neutralisierung dieser beiden Öle ist 0,3normal bis 0,4normal. Zweckmäßigerweise werden der Lauge dieselben Mengen des genannten Waschmittels und Kochsalz wie im vorhergehenden Beispiel zugesetzt.
Was Kokosöl betrifft, so sind dessen Farbwert und Gehalt an Verunreinigungen und Oxydationsprodukten üblicherweise derart, daß keine Vorbehandlung mit Phosphorsäure erforderlich ist. Ist das Öl jedoch stärker verunreinigt, so ist auch in diesem Falle eine Vorbehandlung desselben mit Phosphorsäure und ein darauffolgendes Filtrieren vor der Neutralisierung mit Lauge (aus wirtschaftlichen Gründen Natronlauge) von Vorteil. Die bevorzugte Konzentration der Lauge ist etwa 0,7normal. Der Zusatz eines die Oberflächenspannung herabsetzenden Mittels und Kochsalz kann entbehrt werden. Dagegen ist es zweckmäßig, dem Fett nach der Neutralisierung und vor der endgültigen Filtrierung Zitronensäure zuzusetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Neutralisation von Fetten und fetten Ölen mittels alkalischer Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fett kontinuierlich in Form von praktisch gleich großen Tropfen unter eigenem Auftrieb durch eine auf etwa konstanter Höhe gehaltene senkrechte Laugensäule unter Vermeidung von Turbulenz hochperlen läßt, wobei die Tropfengröße auf mindestens etwa 0,5 mm, insbesondere auf 1 mm, gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge eine Konzentration von 0,1 bis 1,5normal, insbesondere von 0,3 bis 0,8normal, aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauge kleine Mengen alkalibeständiger, die Oberflächenspannung herabsetzender Stoffe hinzugesetzt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauge kleine Mengen eines Elektrolyten hinzugesetzt werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett aus der oben auf der Laugensäule sich ansammelnden Schicht von zusammengeflossenen Fetttropfen kontinuierlich zu und durch ein mit Filtermitteln arbeitendes Filter geleitet und auf seinem Wege zu diesem Filter Vakuum und Wärme ausgesetzt und dadurch zu praktisch vollständiger Wasserfreiheit getrocknet sowie mit einer geringen Menge einer im Fett praktisch unlöslichen, ungiftigen Säure versetzt wird, die eine höhere Dissoziationskonstante als die in den Seifenresten im Fett enthaltenen Fettsäuren hat und deren Salz mit dem in den Laugen-und Seifenresten im Fett enthaltenen Alkali in Fett praktisch unlöslich ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Form von untereinander getrennten feinen Strömen druckschwach oder drucklos eingebrachte Fett in der Laugensäule »Stengel« etwa gleicher Länge bildet, von deren Spitzen sich die etwa gleich großen Tropfen lösen.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der Turbulenz in der Laugensäule im Behälter senkrechte Zwischenwände angeordnet sind. B.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett, das dem Behälter für die Laugensäule kontinuierlich zugeführt wird, auf dem Wege zum Behälter einer Vorbehandlung unterworfen wird, die einerseits darin besteht, daß das Fett Vakuum und Wärme ausgesetzt und in dadurch zu praktisch vollständiger Wasserfreiheit getrocknetem und erwärmtem Zustand mit einer geringen Menge Phosphorsäure hoher Konzentration versetzt wird, die während einer Zeit von mindestens 5 Minuten mit im Fett anwesenden grünen Farbstoffen und Oxydationsprodukten reagieren darf, um durch Filtrierung und gegebenenfalls auch durch Schleuderabscheidung des Fettes in dessen getrocknetem Zustand abscheidbare Fällungen zu bilden, und andererseits darin, daß diese Fällungen praktisch quantitativ vom Fett in dessen getrocknetem Zustand abgeschieden werden, bevor man das Fett durch die Laugensäule hochperlen läßt.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (38) zur Aufnahme einer hohen senkrechten Laugensäule großen Gesamtquerschnittes über einem Zwischenboden (39), der Einrichtungen zum kontinuierlichen Einführen des flüssigen Fettes in die Laugensäule enthält, zur Vermeidung der Turbulenz die Laugensäule auf wenigstens einem Teil ihrer Höhe durch senkrechte Zwischenwände (40) aufgeteilt ist, die dicht über dem Zwischenboden (39) beginnen.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der An-Sprüche 1 bis 8 und/oder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung einen im Behälter (38) durch einen darin angebrachten, horizontalen Zwischenboden (39) von dem darüberliegenden Behälterraum für die senkrechte Laugensäule abgesonderten, an die Fettzufuhrvorrichtung angeschlossenen Raum aufweist, der zur Aufnahme einer Schicht (74) des zugeführten Fettes und einer darunterliegenden, mit der Laugensäule über dem Zwischenboden in Verbindung (42) stehenden Laugenschicht (75) dient, wobei der Zwischenboden (39) darüber verteilte Löcher (41) aufweist, durch welche das Fett aus der genannten Fettschicht (74) mit einer durch Regelung der Höhe der genannten Fettschicht (74) regelbaren Geschwindigkeit in die über den Zwischenboden stehende Laugensäule hinaufströmen kann.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und/oder Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (41) im Zwischenboden (39) in Reihen verteilt sind und daß jede Lochreihe von einem Verteilerglied in der Form einer auf dem Zwischenboden (39) angebrachten, mit der Öffnung nach unten gekehrten Rinne (76) mit Ausnehmungen (77) in ihren Seitenwänden abgedeckt ist, so daß sich das durch die Löcher (41) hinaufströmende Fett unter dem nach oben gekehrten Boden der Rinne zu einer Schicht ausbreitet und von dieser Schicht durch die Ausnehmungen (77) in den Seitenwänden der Rinne (76) in die Laugensäule eintritt.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und/oder Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Rinne gezahnt sind, so daß die Ausnehmungen in den Seitenwänden von den zwischen den Zähnen (78) gelegenen Zahnlücken (77) gebildet werden, welche sich von den nach unten gekehrten Kanten der Rinnenseitenwände zu dem nach oben gekehrten Boden der Rinne erstrecken und sich auf diesen zu verjüngen.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und/oder Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (38) in seinem oberen Teil einen sich oben in einen emporragenden Hals (46) verjüngenden Sammelraum für das durch die Laugensäule im Behälter hochgeperlte Fett bildet und daß im Hals (46) ein Schwimmer (48) zum Regeln eines Ventils (49) in einer Leitung (47) zum kontinuierlichen Ableiten des Fettes von dem genannten Sammelraum direkt zu einem an eine Evakuierungsleitung (59) angeschlossenen und mit Erhitzungs-und Rühreinrichtungen versehenen Behälter (57) zum Trocknen des Fettes und Einmischen von Reagenz und Filtermittel sowie gegebenenfalls Bleichmittel in das Fett vor der nachfolgenden Filtrierung des Fettes in einem über eine Pumpe (64) an den Trockenbehälter (57) angeschlossenen Filter (65) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und/oder Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Fettzufuhr zum Raffinationsbehälter (38) besorgende Pumpe (20) zwischen einem dem Raffinationsbehälter (38) vorgeschalteten Filter (32) und einer diesem vorgeschalteten Einrichtung (4) zum Vakuumtrocknen und Erhitzen des Fettes sowie zum Behandeln des Fettes in seinem vakuumgetrockneten und erhitzten Zustand mit Phosphorsäure derart eingeschaltet ist, daß sie das Fett in dem vakuumgetrockneten und mit Phosphorsäure behandelten Zustand durch das Filter (32) zum Raffinationsbehälter (38) befördert.