用于从种子获得油的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种通过压榨从含油种子中获得油的方法，其中，可选地，除了油的机械压榨之外，通过添加二氧化碳作为萃取剂改善了萃取过程的产量。

此外，本发明还涉及一种油压机意义上的用于从含油种子中获得油的设备，其中，可选地，除了油的机械压榨之外，通过添加二氧化碳作为萃取剂改善了萃取过程的产量。

背景技术

这种方法和设备被用来从含油种子中压榨油。为此，将压榨物供应给例如构造为螺杆压榨机的压榨设备，在该压榨设备中，通过机械压榨从压榨物中榨取油，从而将压榨物的固体成分和液体成分相互分离。

为了支持压榨过程或为了提高油产量，已经公开的是，将压榨物与萃取剂混合，其中通过萃取剂在萃取物(油)中的溶解可以实现粘度(流动能力)的显著降低，从而使得萃取物可以更容易地流出。

例如可以将二氧化碳作为这种萃取剂，其以超临界二氧化碳的形式与压榨物混合，然后油性萃取物在非常高的压力下溶解在该超临界二氧化碳中。在此，在物理上，超临界描述的是二氧化碳在从气相向液相过渡中的物质状态。溶解在超临界二氧化碳中的萃取物在从压榨机排出后通过二氧化碳的蒸发被以纯态获取。蒸发后的二氧化碳要么被排放到大气中要么被重新压缩和再次利用。

例如在EP17117014B1中教导了超临界二氧化碳的提供和操作以及所需的、用于以相对小的量操作该萃取剂的设备构型。

在DE 10 2007 014 775 A1中建议了上述类型的方法和设备，它们使得尤其对于生产食用油改善了所获得的油的生产质量，这尤其通过在整个萃取过程期间将萃取物的温度限制在最高60℃来实现。

整个萃取过程的油产量与萃取剂的添加无关，主要与供应的压榨物的湿度和纤维含量相关。

为了优化油产量，需要求取供入的压榨物的湿度和纤维含量并且相应地匹配萃取过程。

在此，现有技术是，以限定的时间区间从压榨物中提取抽样，将其在固定的实验室设备中在湿度和纤维含量方面进行分析。然后，基于分析结果手动地在过程控制系统中预先给定相应的调节值，例如针对调节阀的新调节值。

根据现有技术，利用上述方法和设备在预压榨时约52％至55％的油产量并且再压榨时约84％±8％的油产量符合标准。

发明内容

本发明的一个任务是，提供一种用于从种子中获得油的设备，其使得油产量得到提高。

根据本发明，该任务通过一种根据权利要求1所述的用于从种子中获得油的设备解决。

本发明的另一任务是，提供一种用于从种子中获得油的方法，其使得油产量得到提高。

根据本发明，该任务通过一种根据权利要求9所述的方法解决。

本发明的另一任务是，提供一种用于从种子中获得油的设备，其使得能效得到改善。

根据本发明，该任务通过一种根据权利要求1所述的用于从种子中获得油的设备解决。

本发明的另一任务是，提供一种用于从种子中获得油的方法，其使得能效得到改善。

根据本发明，该任务通过一种根据权利要求9所述的方法解决。

从属权利要求公开了本发明的设备和本发明的方法的有利的实施方式。

本发明的用于从种子中获得油的设备的下面公开的特征不仅单个地而且以所有可实施的组合都是本发明的组成部分。

本发明的用于从种子中获得油的设备具有至少一个机械压榨单元，种子例如以絮状形式或已经作为压饼在再压榨的过程中可以被输送到该压榨单元中。

在本发明的一个优选的实施方式中，该机械压榨单元构造为螺杆压榨机，其具有压榨篮，螺杆可旋转地支承在该压榨篮中。在此，该螺杆借助于压榨驱动器驱动。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，压榨驱动器被设计成在运行操作中可以改变转速。如果压榨驱动器被设计成电动马达，那么该压榨驱动器的转速变化可以通过例如变频器来实现。

压榨篮对压榨油具有渗透性，因此压榨油在压榨篮的长度上从压榨篮中流出，而压榨物则利用螺杆输送通过整个压榨篮。在压榨篮的末端，机械压榨装置具有用于压饼的出口，该压饼基本上是由压榨物的固体成分和剩余的油成分组成。

本发明的用于从种子获得油的设备可以具有多个机械压榨单元，它们可以被布置为前后相继地或并行地工作。

在本发明的一个实施方式中，在至少一个机械压榨单元之前设有计量装置，该计量装置例如被设计成计量螺杆，利用它可以控制供应到相关机械压榨单元的压榨物的量。

为了调节供入的压榨物的水分，本发明的用于从种子获得油的设备具有至少一个调节器。

借助于所述至少一个调节器，压榨物可被加热到预定的温度并且水分可被从压榨物中抽出。

在本发明的一个优选实施方式中，宿舍至少一个调节器被设计成管束调节设备、滚筒调节设备或加热盘，利用该调节器可通过供应蒸汽、热水或冷凝水来处理压榨物。

在此，滚筒调节器是基本水平伸展的圆柱形调节器，其具有双层外壳，用于通过饱和蒸汽间接加热压榨物。在此，通过滚筒调节设备的搅拌机构对压榨物进行强化混合，可以实现非常均匀的处理，其中搅拌机构适用于使用饱和蒸汽进行间接加热。通过直接的蒸汽排放可实现非常好的干燥效果。

管束调节设备也是基本水平伸展的圆柱形调节器，其具有布置在中间的蒸汽加热管束。整个滚筒是可旋转的。为了对压榨物进行均匀的处理，旋转和加热管束在管束调节设备的整个长度上可以单独调节。通过直接的蒸汽排放可实现非常好的干燥效果。

在本发明的一个优选实施方式中，压榨物的可借助于调节器调整的湿度和温度可以适应于各种类型的压榨物的具体要求，这取决于要加工的压榨物。

在本发明的一个实施方式中，湿度可以在大约1％到5％的范围内调整，温度可以在85℃到120℃的范围内调整。

在本发明的一个实施方式中，对于由例如油菜籽提供的压榨物，借助于调节器可以达到约3％的湿度和约104℃的温度。

在所述至少一个调节器的区域中设置至少一个用于获取温度和/或湿度和/或纤维含量和/或压榨物的油含量的第一测量装置。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，第一测量装置具有至少一个基于NIR(近红外)的测量机构，利用该测量机构可以发射近红外(约900纳米至1700纳米波长)的光。此外，基于近红外的测量机构具有接收单元，利用该接收单元，根据压榨物对发射的红外光的吸收，除其他外，可以通过光谱分析确定压榨物的湿度、油含量、蛋白质含量和/或磷脂酰含量以及纤维含量。

在本发明的另一个优选实施方式中，基于近红外的测量机构是以近红外在线技术设计的。本文所指的近红外在线技术是指在测量光谱中测量由压榨物反射的红外光的取决于波长的吸收。使用反射的红外光的优点是，基于近红外的测量机构只需要安排在该工艺的一侧，从而可以实现紧凑的结构。因此，在散装高度大和不透光介质的情况下也可以进行测量。

此外，在近红外在线技术中，由样品反射的光首先被平行化，从而在测量过程中不会产生时间损失。与传统的近红外测量机构相比，在近红外在线技术的帮助下，样品可以在大约20毫秒内而不是在20秒到30秒内测量。近红外在线技术中的近红外测量机构具有至少一个二极管阵列和大的测量窗口(在一个实施方式中，直径约为4厘米)，从而使得测量是在样品的相对宽的截面上进行的。因此，基本上可以排除测量值中的异常值，否则这些异常值很容易由个别籽粒造成。

在本发明的一个实施方式中，基于近红外的测量机构可以并入输送装置上(该输送装置将压榨物输送到调节器中或者从调节器输送到机械压榨单元)或者利用单独的视镜并入管道中。由于所述基于近红外的测量机构非常接近工艺过程，所以浸入深度大约为5毫米，从而不仅可以获得压榨物的壳或外层，而且还可以获得内层，从而可以进行精确的分析。

在本发明的一个实施方式中，至少湿度、纤维含量和含油量的检测是使用另一种非近红外技术进行的。

在本发明的一个实施方式中，第一测量装置具有至少一个温度传感器，该温度传感器被设计成例如PT 100传感器。

在本发明的一个优选实施方式中，第一测量装置具有至少一个基于近红外的测量机构，用于检测湿度和/或油含量和/或蛋白质含量和/或磷脂含量和/或纤维含量，以及至少一个温度传感器。

在上述实施方式的一个特别优选的变体中，基于近红外的测量机构是以近红外在线技术设计的。

在本发明的一个实施方式中，调节器具有至少一个蒸汽调节阀，利用它可以调整热蒸汽向调节器的供应。

为此，该蒸汽调节阀有利地配备有伺服驱动器并且例如被设计成旋转锥阀、截止阀、蝶阀、球阀、膜阀或滑阀。

在本发明的一个优选实施方式中，基于借助第一测量装置检测的测量值，在调节器中供应给压榨物的热能的量可以精确地适应按时间顺序排列的实际需求，从而可以避免供应超过需要的热能，从而可以节省能量。

在本发明的一个有利的实施方式中，在用于从种子中获取油的设备的至少一个机械压榨机的区域内设有至少一个用于萃取剂的供应装置，利用该供应装置可将萃取剂引入机械压榨机的压榨室中。

在本发明的一个实施方式中，用于萃取剂的供应装置具有流量调节装置，用于调节所供应的萃取剂的量。

在本发明的一个实施方式中，流量调节装置被设计成调节阀，该调节阀可以被设计成例如旋转锥阀、截止阀、蝶阀、球阀、膜阀或滑阀，并且具有伺服马达。

在本发明的一个优选实施方式中，用于萃取剂的供应装置被设计成用于二氧化碳的供应装置，其中注入压榨室中的二氧化碳的量可通过设计成气体调节阀的流量调节装置来控制。

在本发明的另一个实施方式中，用于从种子获得油的设备具有至少一个压力传感器。

在本发明的另一个实施方式中，用于从种子中获取油的设备具有至少一个质量和/或体积流量测量装置。

在本发明的一个有利的实施方式中，所述至少一个压力传感器和/或所述至少一个质量和/或体积流量测量装置可被用来调节供应给所述至少一个调节器的蒸汽和/或可被用来调节萃取剂的供应量。

在本发明的一个实施方式中，用于从种子中获取油的设备具有第二测量装置，该第二测量装置沿输送方向布置在所述至少一个机械压榨装置下游，从而在借助于所述至少一个机械压榨装置压榨之后，使用该第二测量装置至少可以检测压榨物的油含量。

为此，在本发明的一个有利的实施方式中，第二测量装置具有至少一个基于近红外的测量机构。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，第二测量装置具有至少一个基于近红外的、处于近红外在线技术中的测量机构。

根据本发明，用于从种子获得油的设备具有至少一个评估和控制装置，利用该评估和控制装置可以评估第一和/或第二测量装置的测量信号。基于测量数据，在所述至少一个评估和控制单元的帮助下，可以控制对至少一个调节器的热供应(例如通过驱控至少一个调节阀)和/或所述至少一个机械压榨装置的压榨驱动器的转速和/或借助所述至少一个用于萃取剂的供应装置供应的萃取剂的量(例如通过驱控至少一个气体调节阀)。

在本发明的一个优选实施方式中，评估和控制单元被设计为连续检测第一和/或第二测量装置的测量值，从而能够快速和连续地调整控制变量。

在本发明的用于从种子获得油的设备的一个有利的实施方式中，该设备被设计用于预压榨和再压榨，其中利用预压榨实现了约54％至59％的油产量，利用再压榨实现了约87％+/-3％的油产量。

综上所述，本发明的用于从种子获得油的设备至少包括以下实施方式的变体：

包括一个单级或至少两级的变体，其中在每个级中都设有至少一个调节器和下游的机械压榨装置以及至少一个用于将压榨物从调节器输送到机械压榨装置的输送单元。

此外，还包括这样一个变体，该变体具有对调节器中的压榨物进行湿度调节的装置和根据前面的描述配置的结构组件。

此外，还包括这样一个变体，该变体在至少一个级中具有萃取剂辅助的压榨，其中特别是应使用二氧化碳作为萃取剂。

此外，由这些变体产生的所有可实施的组合都包括在内，特别是具有两级的变体，在所述级的至少一个中在至少一个调节器中对压榨物进行湿度调整并且在所述级的至少一个中进行二氧化碳辅助压榨。

本发明的用于从种子获得油的方法的下面披露的特征不仅单个地而且以所有可实施的组合构成本发明的一部分。

本发明的用于从种子获得油的方法的特征尤其是，对压榨物的湿度、纤维含量和油含量参数中的至少一个进行连续测量和评估，并且基于此，至少在向机械压榨装置供应压榨物之前连续地根据预定的额定值至少对压榨物的温度和湿度进行调节，或者在压榨物的纤维含量方面连续调整压榨驱动器的转速，或者根据压榨物的油含量连续调整萃取剂的供应量。

本发明的用于从种子获得油的方法至少包括以下方法步骤：

1.将压榨物(种子或来自先前进行的压榨过程的压饼)供应给至少一个调节器，

2.借助于该调节器对压榨物进行调节，

3.连续测量调节后的压榨物的湿度和/或纤维含量和/或油含量，

4.借助于至少一个评估和控制单元连续评估测量数据，

5.连续控制所述调节以调整压榨物的湿度至预定的额定值，和/或连续控制压榨驱动器的转速和/或连续控制供应给机械压榨装置的压榨室中的压榨物的萃取剂的量，

6.将经过调节的压榨物输送至机械压榨装置，

7.借助于机械压榨装置压榨所述压榨物，用于将所含的油与固体成分分离。

在本发明的方法的一个优选实施方式中，压榨物的湿度和/或纤维含量和/或油含量的连续测量是借助基于近红外的测量机构进行的。

在本发明的方法的一个特别优选的实施方式中，压榨物的湿度和/或纤维含量和/或含油量的连续测量是借助于近红外在线技术中的基于近红外的测量机构进行的。

在压榨物的调节过程中，对压榨物进行热处理，这将导致种子细胞结构中的水自发蒸发，并且从而降低表面水分。在此，该调节用于将压榨物调整到预定的湿度和温度。压榨物中的最佳湿度在压榨物的后续机械压榨过程中创造了高效率。

在本发明的方法的一个实施方式中，使用热(蒸汽/热水/冷凝水)进行调节，例如，在管束调节设备、滚筒调节设备或热锅中。

在本发明的一个实施方式中，湿度是在调节器之后测量的，并且基于测量值与预定的额定值的比较来调整要供应给调节器的热。

在两级机械压榨系统中或在根据本发明的两级方法中，来自预压榨的压饼被再次调节，因为压饼中的最佳湿度在第二压榨过程中会促成高效率。

在本发明的一个实施方式中，压榨物湿度的调整是通过将热蒸汽受控地供应给调节器来实现的。

在本发明的一个实施方式中，压榨物的机械压榨是在萃取剂的辅助下实现的。为此，萃取剂被注入到至少一个压榨装置的压榨室中。

在本发明的一个优选实施方式中，使用二氧化碳作为萃取剂。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，注入压榨室的萃取剂的量可以借助于评估和控制单元来调整。

种子或压饼(两级方法)中的在压榨装置前面测得的油量在此决定了作为萃取剂注入压榨装置中的超临界二氧化碳的压力和/或量。

在本发明的方法的一个优选实施方式中，通过测量压榨装置前的含油量(测量值)，要注入的二氧化碳的流量和/或压力通过调节阀进行调整。

在本发明的一个实施方式中，基于近红外的测量机构用于连续测量压榨物的湿度、测量压榨物的纤维含量以及测量压榨物的油含量。

在本发明的方法的一个实施方式中，机械压榨装置的压榨驱动器的转速的控制是根据对压榨物的纤维含量的测量值的评估来进行的。

由于压榨物的纤维含量是波动的，而且纤维含量对油从压榨物中的机械压出有影响，所以在本发明的一个有利的实施方式中，在压榨物的纤维含量发生变化时，压榨驱动器的转速会发生变化，以便在压榨过程中实现高效率。

在本发明的一个实施方式中，压榨物的纤维含量在压榨单元之前就已经被求取。

这样的转速调整既可以在单级方法中实现，也可以在双级或多级方法中实现。

对压榨物的纤维含量和湿度的连续测量以及在此基础上对转速和/或湿度的调整具有以下优点：可以在很短的时间间隔内为调节阀和/或压榨机的转速设定新的控制值，从而可以实现高达5％的产油量的增加，并且通过连续调节通常会大大降低波动幅度，从而提高产油量。此外，湿度调整导致了热(蒸汽、热水、冷凝水)的最佳利用，从而可以实现节能。

在本发明的方法中，在萃取剂辅助(特别是二氧化碳)的压榨中，压榨物的含油量的连续测量提供的优点是，可以在很短的时间间隔内为调节阀设定新的控制值，从而使供应的萃取剂、特别是超临界二氧化碳的量与油量始终保持最佳比例，从而提高油产量、减少油产量的波动幅度和/或减少萃取剂消耗。

利用本发明用于从种子获得油的方法，在预压榨时可实现54％至59％的油产量，在再压榨时可实现87％+/-3％的油产量。

此外，在本发明的方法的实施方式中使用了以下工艺参数：

萃取剂的典型压力范围通过以下方式定义：萃取剂在压榨单元中以大约100至200巴的压力供应给压榨物。

由于机械压榨产生的摩擦能量，通常会产生一个温度范围，即在供应萃取剂后，萃取物的压榨在约为40至45℃的温度下进行。

关于压榨压力考虑的是，产生250巴的范围内的机械压榨压力。

因此，与现有技术相比，使用湿度和/或纤维含量和/或含油量的基于近红外的测量、特别是近红外在线技术，使得可以对上述参数进行连续监测，并快速调整工艺参数，以连续确保只存在于预定的额定值周围的很小的波动范围。现有技术中定期检测相关测量变量所需的湿化学分析过程，只需要在启动期间校准近红外系统，并在运行期间重新校准。

附图说明

在附图中示意性示出本发明的方法和本发明的设备的示例性的实施方式。附图中：

图1：示出本发明的用于从种子获得油的设备的示意性框图；

图2：示出本发明的用于从种子获得油的方法的示意性图表。

具体实施方式

图1示出本发明的用于从种子获得油的设备(1)的一个实施方式的示意性框图。用于从种子获得油的设备(1)具有调节器(2)，利用该调节器能够对供入的种子或压饼在压榨物的湿度和温度方面进行调节。为此，用于从种子获得油的设备(1)具有蒸汽调整装置(3)，利用该蒸汽调整装置可以给所述调节器(2)供应一定控制量的热蒸汽。从调节器(2)逸出的蒸汽或余气的温度能够借助于温度传感器(4)测量。该温度传感器(4)的数据能够被传送给评估和控制单元(5)以进行评估。

输送装置(6)连接至调节器(2)，利用该输送装置可以将经调节的压榨物朝机械压榨装置(11)输送。在该输送装置(6)的区域中设有第一测量点(7)，该第一测量点具有用于测量压榨物的湿度、纤维含量和油含量的测量器件。

优选地，第一测量点(7)为此具有至少一个基于NIR的测量机构，其特别优选以NIR在线技术实施。

在本发明的用于从种子获得油的设备(1)的所示的实施例中，在机械压榨装置(11)前面设置计量装置(10)，利用该计量装置能够调节供应到机械压榨装置(11)中的压榨物的量。

此外，用于从种子获得油的设备(1)具有用于萃取剂的供应装置(12)，利用该供应装置可以将萃取剂导入到机械压榨装置(11)的压榨室中。在供应装置的输入管路的区域中设有压力传感器(8)和流量传感器(9)，用于测量导入到压榨室中的萃取剂的量，从而借助于评估和控制单元(5)可以实现供入的萃取剂量的调节。

沿输送方向在机械压榨装置(11)后面设有第二测量点(13)，该第二测量点具有至少用于确定从机械压榨装置(11)排出的压饼的油含量的测量器件。

在本发明的一个优选的实施方式中，第二测量点(13)为此具有至少一个基于NIR的测量机构，其特别优选以NIR在线技术实施。

图2以示意图示出本发明的用于从种子获得油的方法的一个示例性的实施方式。

该种子首先在供入热蒸汽的情况下在温度和湿度方面被调节。经调节的压榨物经过第一测量点(7)输送至机械压榨装置(11)。在该第一测量点(7)处，借助基于NIR的测量机构(其基于NIR在线技术)连续地测量压榨物的湿度、纤维含量和油含量。利用该机械压榨装置(11)压榨所述压榨物，从而将油成分与固体成分分离。原油和压饼从机械压榨装置(11)排出。在排出的压饼的区域中，借助于第二测量点(13)连续地至少测量该压饼的油含量，其中优选使用基于NIR的测量机构(特别优选按照NIR在线技术)。

将在调节之后在压榨物的湿度方面连续检测的测量值进行评估并且用来连续地控制蒸汽调整装置，从而使得压榨物的湿度和温度在调节之后尽可能接近预给定的额定值。

将在压榨物的纤维含量方面连续检测的测量值进行评估并且用来连续地控制压榨驱动器的转速，从而使得始终调准压榨驱动器的匹配于压榨物的纤维含量的转速。

将在调节之后在压榨物的油含量方面连续检测的测量值进行评估并且用来连续地控制在压榨时供入的萃取剂的量，从而使得始终供入匹配于压榨物的油含量的萃取剂量。