Systemvergleich für die kontinuierliche Extraktion von Sojabohnen mit Kohlendioxid:
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| Format: | Thesis Book |
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2007
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 3, Verfahrenstechnik ; 871 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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| ISBN: | 9783183871032 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung IX
1. Einleitung und Zielsetzung 1
2. Das Extraktionsgut Sojabohne 4
2.1. Botanisches und Historisches 4
2.2. Erzeugung, Anwendung und Zusammensetzung 4
2.3. Produkte der Sojabohne 4
2.3.1. Zusammensetzung 5
2.3.1.1. Sojaöl 5
2.3.1.2. Sojaschrot und dessen Derivate 5
2.4. Wirtschaftliches 6
2.5. Einige physikalische Kennzahlen und Stoffwerte 8
2.5.1. Sojabohnen und -schrot 8
2.5.2. Sojaöl 8
3. Die konventionelle Verarbeitung der Sojabohnen 9
3.1. Die mechanische und thermische Aufbereitung 10
3.2. Die Lösungsmittelextraktion 11
3.2.1 Die kontinuierliche Gegenstromextraktion 11
3.2.2 Die Feststoffbehandlung nach der Extraktion 12
3.2.2.1 Schrot als Tiefutterkomponente 12
3.2.2.2 Schrot als WF 12
3.2.3 Die Miscella Destillation 13
3.2.4 Die Entschleimimg des Rohöles 13
3.3 Emissions- und Verbrauchswerte 14
3.4 Brand- und Explosionsschutz 15
4. Die Hochdruckextraktion mit Kohlendioxid 16
4.1. Das Kohlendioxid 16
4.1.1 Allgemeine Daten 16
4.1.2 Zusammensetzung des Kohlendioxides, technisch 16
4.1.3. Lieferformen und Bereitstellung 16
4.1.4 Aufstellung von Kohlendioxidlagertanks 17
4.1.5 Thermische und kalorische Zustandsgrößen 17
4.2 Das Verfahrensprinzip 17
4.3 Überkritisches Kohlendioxid als Lösungsmittel im Lebensmittelbereich 18
4.3.1 Stofftransportverhalten 18
4.3.2 Lösungsvermögen 19
4.3.3 Selektivität 19
4.4 Anwendungen 19
4.5. Kohlendioxid -Verbrauchswerte 19
5. Das Phasenverhalten des Systems Sojaöl - Kohlendioxid 21
5.1. Allgemeine Ausführung über die Lösungsfähigkeit von Fluiden 21
5.2. Die Löslichkeit des Sojaöles im überkritischen Kohlendioxid 22
5.3. Die Löslichkeit des Kohlendioxides im Sojaöl 25
6. Produkteigenschaften im Vergleich 26
6.1 Sojaschrot 26
6.2 Sojaöl 26
7. Bezugsgröße and abgeleitete Größen 28
7.1 Die Bezugsgröße 28
7.2 Die abgeleiteten technischen Größen 28
7.3 Die Energiekosten 30
7.4 Die Kapitalkosten 31
7.4.1 Ermittlung der Investitionskosten 31
7.4.2 Die Kapital- und Ersatzteilkosten 36
7.5. Die bezogene Bruttomarge 36
8. Die klassische Hochdruckextraktion 37
8.1 Die einstufige Festbett Extraktion 37
8.1.1 Der Verfahrensablauf 37
8.1.2 Die wesentlichen Komponenten 38
8.1.3 Die Dimensionierung des Extraktionsbehälters 39
8.2 Die mehrstufige Chargenextraktion 41
8.2.1 Die Verschaltung der Extraktionsbehälter 41
8.2.2 Anzahl der Behälter und deren Dimensionierung 42
8.2.3 Die Investitionskosten des Systems 44
9. Extraktgewinnung und Regeneration des Kohlendioxides 45
9.1 Die Methoden in der Übersicht 45
9.1.1 Abtrennung durch Reduzierung des Lösungsvermögens des
Kohlendioxides 45
9.1.1.1. Erniedrigung des Druckes und/oder Erhöhung der Temperatur.. 45
9.1.1.2. Expansion in das Zweiphasengebiet des Kohlendioxides 45
9.1.2. Trennung durch Einführung einer Aufhehmerphase 46
9.1.2.1. Trennung durch Absorption 46
9.1.2.2. Trennung durch Adsorption 46
9.1.2.3. Trennung mittels Nanofiltration 46
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9.2 Ermittlung des wirtschaftlichsten Verfahrens zur Abtrennungde, söjaöto I. 46
9.2.1 Definition der möglichen Separationszustände 47
9.2.2 Kenndaten der ausgewählten Separationsverfahren 51
9.2.2.1. Abscheiden bei 6 MPa in der Gasphase 51
9.2.2.I.A. Abscheiden bei 6 MPa in der Gasphase mit
Wärmerückgewinnung 51
9.2.2.2. Abscheiden bei 10 MPa im überkritischen Bereich 54
9.2.2.3. Abscheiden bei 20 MPa im überkritischen Bereich 55
9.2.2.4. Abscheiden bei 60 MPa 57
9.2.3 Erhaltung des Extraktionsdruckes und Gasverlustausgleich 58
9.2.4 Bewertung der Separationsvarianten 61
9.2.5 Fehlerabschätzung 62
9.2.6 Vergleich des apparativen Aufwandes der Separationsvarianten 63
9.3. Abscheidung des Sojaöles mittels semipermeabler Membran 64
10. Ermittlung des wirtschaftlichsten Prozessdruckes 66
11. Stand der Technik der Hochdrucksysteme 71
11.1 Literaturübersicht zu Schleussystemen 71
11.1.1 Klassifizierung der Systeme 71
11.1.2 Ausgewählte Systeme mit Feststofftransport 71
11.1.3. Ausgewählte Systeme mit flüssigem Träger 74
11.2 Patentübersicht 76
12. Druckschleusungssy steine 86
12.1 Feststoffein- und Feststoffaustrag beim Chargenextrakteur 86
12.1.1 Druckaufbau 86
12.1.2 Druckabbau 90
12.1.3 Kosten der Ein-und Ausschleusung 93
12.2 Ein- und Austrag bei der Pulse Column 94
12.3 Eintrags verfahren über ein inkompressibles Medium 95
12.4 Austragsverfahren über ein inkompressibles Medium 100
12.5 Ein- und Ausschleusung über ein Drossellabyrinth 106
12.6 Vergleich der Druckschleusungssysteme 111
13. Kontinuierliche Hochdnick-Extrakteure 113
13.1 Das Casperson-System 113
13.2 Die Pulse Column 115
13.2.1 Dimensionierung des Systems 116
13.2.2. Die Investitionskosten 118
13.2.3 Die Energiekosten 118
13.2.4 Die Gesamtkosten. 118
13.3 Der Rohrkettenextrakteurs 119
13.3.1 Die konstruktiven Merkmale des Rohrkettenextrakteur 121
13.3.2 Die Investitionskosten 122
13.3.3 Die Energiekosten 125
13.3.4 Die Gesamtkosten 125
14. Vergleich der Systeme 127
15. Abgleich mit der konventionellen Verarbeitung 129
15.1 Vergleich der Extraktionskosten 129
15.2 Ermittlung des Preises für HDE Schrot 131
16. Integration der HDE in die Sojaprotein-Herstellung 134
16.1 Der Markt für Sojaproteinisolat und Sojaproteinkonzentrat 134
16.2 Die Herstellungsverfahren für Sojaprotein 134
16.2.1 Isolat 134
16.2.2 Konzentrat 135
16.3. Die Kosten- und Erlössituation bei Koppelbetrieb 136
17. Schlussbetrachtung 138
Literaturverzeichnis 140
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Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung IX
1. Einleitung und Zielsetzung 1
2. Das Extraktionsgut Sojabohne 4
2.1. Botanisches und Historisches 4
2.2. Erzeugung, Anwendung und Zusammensetzung 4
2.3. Produkte der Sojabohne 4
2.3.1. Zusammensetzung 5
2.3.1.1. Sojaöl 5
2.3.1.2. Sojaschrot und dessen Derivate 5
2.4. Wirtschaftliches 6
2.5. Einige physikalische Kennzahlen und Stoffwerte 8
2.5.1. Sojabohnen und -schrot 8
2.5.2. Sojaöl 8
3. Die konventionelle Verarbeitung der Sojabohnen 9
3.1. Die mechanische und thermische Aufbereitung 10
3.2. Die Lösungsmittelextraktion 11
3.2.1 Die kontinuierliche Gegenstromextraktion 11
3.2.2 Die Feststoffbehandlung nach der Extraktion 12
3.2.2.1 Schrot als Tiefutterkomponente 12
3.2.2.2 Schrot als WF 12
3.2.3 Die Miscella Destillation 13
3.2.4 Die Entschleimimg des Rohöles 13
3.3 Emissions- und Verbrauchswerte 14
3.4 Brand- und Explosionsschutz 15
4. Die Hochdruckextraktion mit Kohlendioxid 16
4.1. Das Kohlendioxid 16
4.1.1 Allgemeine Daten 16
4.1.2 Zusammensetzung des Kohlendioxides, technisch 16
4.1.3. Lieferformen und Bereitstellung 16
4.1.4 Aufstellung von Kohlendioxidlagertanks 17
4.1.5 Thermische und kalorische Zustandsgrößen 17
4.2 Das Verfahrensprinzip 17
4.3 Überkritisches Kohlendioxid als Lösungsmittel im Lebensmittelbereich 18
4.3.1 Stofftransportverhalten 18
4.3.2 Lösungsvermögen 19
4.3.3 Selektivität 19
4.4 Anwendungen 19
4.5. Kohlendioxid -Verbrauchswerte 19
5. Das Phasenverhalten des Systems Sojaöl - Kohlendioxid 21
5.1. Allgemeine Ausführung über die Lösungsfähigkeit von Fluiden 21
5.2. Die Löslichkeit des Sojaöles im überkritischen Kohlendioxid 22
5.3. Die Löslichkeit des Kohlendioxides im Sojaöl 25
6. Produkteigenschaften im Vergleich 26
6.1 Sojaschrot 26
6.2 Sojaöl 26
7. Bezugsgröße and abgeleitete Größen 28
7.1 Die Bezugsgröße 28
7.2 Die abgeleiteten technischen Größen 28
7.3 Die Energiekosten 30
7.4 Die Kapitalkosten 31
7.4.1 Ermittlung der Investitionskosten 31
7.4.2 Die Kapital- und Ersatzteilkosten 36
7.5. Die bezogene Bruttomarge 36
8. Die klassische Hochdruckextraktion 37
8.1 Die einstufige Festbett Extraktion 37
8.1.1 Der Verfahrensablauf 37
8.1.2 Die wesentlichen Komponenten 38
8.1.3 Die Dimensionierung des Extraktionsbehälters 39
8.2 Die mehrstufige Chargenextraktion 41
8.2.1 Die Verschaltung der Extraktionsbehälter 41
8.2.2 Anzahl der Behälter und deren Dimensionierung 42
8.2.3 Die Investitionskosten des Systems 44
9. Extraktgewinnung und Regeneration des Kohlendioxides 45
9.1 Die Methoden in der Übersicht 45
9.1.1 Abtrennung durch Reduzierung des Lösungsvermögens des
Kohlendioxides 45
9.1.1.1. Erniedrigung des Druckes und/oder Erhöhung der Temperatur. 45
9.1.1.2. Expansion in das Zweiphasengebiet des Kohlendioxides 45
9.1.2. Trennung durch Einführung einer Aufhehmerphase 46
9.1.2.1. Trennung durch Absorption 46
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9.1.2.3. Trennung mittels Nanofiltration 46
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9.2 Ermittlung des wirtschaftlichsten Verfahrens zur Abtrennungde,"söjaöto"I.'46
9.2.1 Definition der möglichen Separationszustände 47
9.2.2 Kenndaten der ausgewählten Separationsverfahren 51
9.2.2.1. Abscheiden bei 6 MPa in der Gasphase 51
9.2.2.I.A. Abscheiden bei 6 MPa in der Gasphase mit
Wärmerückgewinnung 51
9.2.2.2. Abscheiden bei 10 MPa im überkritischen Bereich 54
9.2.2.3. Abscheiden bei 20 MPa im überkritischen Bereich 55
9.2.2.4. Abscheiden bei 60 MPa 57
9.2.3 Erhaltung des Extraktionsdruckes und Gasverlustausgleich 58
9.2.4 Bewertung der Separationsvarianten 61
9.2.5 Fehlerabschätzung 62
9.2.6 Vergleich des apparativen Aufwandes der Separationsvarianten 63
9.3. Abscheidung des Sojaöles mittels semipermeabler Membran 64
10. Ermittlung des wirtschaftlichsten Prozessdruckes 66
11. Stand der Technik der Hochdrucksysteme 71
11.1 Literaturübersicht zu Schleussystemen 71
11.1.1 Klassifizierung der Systeme 71
11.1.2 Ausgewählte Systeme mit Feststofftransport 71
11.1.3. Ausgewählte Systeme mit flüssigem Träger 74
11.2 Patentübersicht 76
12. Druckschleusungssy steine 86
12.1 Feststoffein- und Feststoffaustrag beim Chargenextrakteur 86
12.1.1 Druckaufbau 86
12.1.2 Druckabbau 90
12.1.3 Kosten der Ein-und Ausschleusung 93
12.2 Ein- und Austrag bei der Pulse Column 94
12.3 Eintrags verfahren über ein inkompressibles Medium 95
12.4 Austragsverfahren über ein inkompressibles Medium 100
12.5 Ein- und Ausschleusung über ein Drossellabyrinth 106
12.6 Vergleich der Druckschleusungssysteme 111
13. Kontinuierliche Hochdnick-Extrakteure 113
13.1 Das Casperson-System 113
13.2 Die Pulse Column 115
13.2.1 Dimensionierung des Systems 116
13.2.2. Die Investitionskosten 118
13.2.3 Die Energiekosten 118
13.2.4 Die Gesamtkosten. 118
13.3 Der Rohrkettenextrakteurs 119
13.3.1 Die konstruktiven Merkmale des Rohrkettenextrakteur 121
13.3.2 Die Investitionskosten 122
13.3.3 Die Energiekosten 125
13.3.4 Die Gesamtkosten 125
14. Vergleich der Systeme 127
15. Abgleich mit der konventionellen Verarbeitung 129
15.1 Vergleich der Extraktionskosten 129
15.2 Ermittlung des Preises für HDE Schrot 131
16. Integration der HDE in die Sojaprotein-Herstellung 134
16.1 Der Markt für Sojaproteinisolat und Sojaproteinkonzentrat 134
16.2 Die Herstellungsverfahren für Sojaprotein 134
16.2.1 Isolat 134
16.2.2 Konzentrat 135
16.3. Die Kosten- und Erlössituation bei Koppelbetrieb 136
17. Schlussbetrachtung 138
Literaturverzeichnis 140 |
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