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100% Kräuter und Samen nutzen - RPV Rotations Pulsations Verfahren

Kaltpressung mit Presskuchen oder Ölkuchen
Historie Kaltpressung und Extraktion
Verwendung des RPV Rotations Pulsations Verfahren
Pflanzenöle / Samenöle mit 30-40% mehr Nährstoffe durch Schaleninhalte

Prof. Makarov und Prof. Shikov und Ralf Kalsow

Historie: Kaltpressung mit Presskuchen oder Ölkuchen.  Die Kaltpressung ist ein modernes Verfahren zur Herstellung von nicht raffinierten Pflanzenölen (Fetten) in Ölmühlen. Mit dem Kaltpressungsverfahren werden aus den Samen der Pflanzen die so genannten nativen oder naturbelassenen Pflanzenöle produziert. Das Kaltpressverfahren wird industriell und kommerziell in zentralen oder dezentralen Ölmühlen angewendet. Um die Rohkostqualität zu gewährleisten, werden die Anlagen gekühlt und mit Arbeitstemperaturen unter 42°C produziert. Überwiegend werden Spindel- und Schneckenpressen genutzt.

ZedernnüsseBei der Produktion unter 42°C von kaltgepressten Ölen können ca. 60-70% der Inhaltsstoffe der Ausgangsprodukte genutzt werden. Bei der Verarbeitung können ca. 30-40% der Inhaltsstoffe nicht genutzt werden, da ein Press- oder Ölkuchen entsteht. Es werden keine Reinigungs- und Raffinationschritte statt und die Öle haben 1-6 Monate Haltbarkeit, denn nach der kaltgepressten Aufarbeitung altern (z.B.: Leinöl) die Öle schnell. Die wesentlichen Inhaltsstoffe für den Schutz  sind im Öl- und Presskuchen. Ralf Kalsow

Historie: Extraktion unter Verwendung von Kugelmühlen. Zu den kinematischen Verfahren (Teilchenschwingung in bewegter Flüssigkeit) gehört das Verfahren zur Intensivierung des Extraktionsvorganges durch Zermahlen des Ausgangsstoffes im Medium des Auszugsmittels mit Hilfe von Kugelmühlen. Während des Drehens der Mühlentrommel erfolgt eine intensive Vermischung des Ausgangsstoffes mit dem Auszugsmittel. Außerdem verformen die Kugeln (Hauptdispersionsmittel) beim Herabfallen auf die Teilchen des Ausgangsstoffes diese und zerreißen die Zellen. Bei gleichzeitigem Drehen der gesamten Masse erfolgt ein zusätzliches Zerreiben der Teilchen zwischen den Mühlenwänden und den Kugeln, d.h. es erfolgt ein solcher Kontakt zwischen Ausgangsstoff und Auszugsmittel, der es gestattet, die Stoffe nahezu vollständig aus den zerstörten Zellen auszuspülen.

Die Dauer der Extraktion mit Hilfe einer Kugelmühle hängt vom Umfang ihrer Beschickung, dem Kugelgewicht, der morphologisch-anatomischen Struktur des Ausgangsstoffes und dem quantitativen Ausgangsstoff-Auszugsmittel-Verhältnis ab.

Bei Fortführung des Extraktionsvorganges in der Kugelmühle (dem Zwei- bis Dreifachen der optimalen Dauer) erfolgt eine Adsorption der Hauptwirkstoffe durch die große Oberfläche des zerkleinerten Ausgangsstoffes. Im Ergebnis der andauernden Bearbeitung des Ausgangsstoffes kann sich die Menge sowohl der extrahierten, als auch der Einzelstoffe verringern.

Historie: Vibroextraktion. Die Intensivierung von Stoffaustauschprozessen mit Hilfe des Pulsierens der Flüssigkeit im Schwebebett des Ausgangsstoffes fand in unserem Land (Anm. d. Ü.: Russland) erstmals 1961 durch L. S. Kasarnowskij und S. M. Sagan, die für diesen Zweck den Einsatz eines Vibrators vorschlugen, Anwendung. Ein durch Elektromagneten erzeugtes magnetisches Wechselfeld lässt den Anker vibrieren, wobei diese Vibration durch Federdämpfer verstärkt wird. Die Schwingungen des Ankers werden an den Schwingkopf übertragen. Dieser ist als auf einer Achse angebrachter und nach oben und unten frei beweglicher Teller ausgeführt. Zum Extrahieren wird der zerkleinerter pflanzliche Ausgangsstoff in den Zerkleinerer gegeben, mit dem Auszugsmittel (1:10) versetzt und der Schwingkopf in den Zerkleinerer getaucht. Die Vibration des Auszugsmittels im Schwebebett des Ausgangsstoffes gestattet es, den Extraktionsvorgang auf 2-4 Stunden (anstelle der 48 Stunden bei Anwendung der üblichen Extraktionsverfahren) zu verringern [141].

NEU: Aufarbeitung unter Verwendung von Rotor-Stator-Dispergatoren (RPV). Eines der komplexen Verfahren zur Intensivierung der Aufarbeitung ist die Verwendung von Rotor-Stator-Dispergatoren (RPV), in denen aktiver hydrodynamischer Betrieb, mechanische Breitbandfeld-Schwingungen und andere Verfahren mit der mechanischen Einwirkung auf die Teilchen der dispersen Phase kombiniert werden (Dispergierung, Verformung, Schreddern) [12, 13].

Die Apparate für Kräuter und Samen vereinen in sich die Arbeitsprinzipien von Kolloidmühlen, Scheibenmühlen, Lochscheiben, Pumpen und Mischern. Sie zeichnen sich durch eine einfache Konstruktion und geringe Abmessungen aus. Im RPV gibt es zwei koaxial angeordnete und mit schlitzförmigen Öffnungen versehene Zylinder (Rotoren). Bei schneller Drehung eines dieser Rotoren bilden sich komplexe hydrodynamische Verhältnisse heraus, die für viele Arten von Stoffaustauschgeräten charakteristisch sind. Das hat seine Ursache in den Geschwindigkeitsschwankung des Flusses und der Verwirbelung der Flüssigkeit (die in den Wandbereichen des Apparats besonders stark ist), unterschiedlich ausgerichteten Geschwindigkeitsfeldern und Kavitationsprozessen beim Betrieb des RPV’s. Im Betriebsbereich des RPV treten verschiedene komplexe hydrodynamische Erscheinungen auf: hochgradiente Strömung im Spiel zwischen den beweglichen und starren Teilen des Apparats, intensive Verwirbelung des Flusses, Pumpeffekt, unterschiedlich ausgerichtete Geschwindigkeitsfelder, Wirbelbildung, Kavitation der Strömungsschwingung durch Änderung der Durchflussströmung u.a.m. Der in Bezug auf die Hydrodynamik aktivste Bereich ist das Spiel zwischen Rotor und Stator und die angrenzende Schlitzzone.

Entsprechend der vorgeschlagenen Klassifizierung wird nach Eintauch-, Einbau- und Durchfluss-RPV unterschieden [12].

Eintauch- (Einbau-) RPV sind normalerweise in Form von Rührwerken ausgeführt, die in ein Gefäß mit dem zu bearbeitenden Medium eingetaucht sind. Um die Effektivität der Durchmischung des Eintauch-RPV zu vergrößern, wird manchmal zu den vorhandenen Mischern ein zusätzliches Mischwerk anderer Bauart hinzugefügt. Ungeachtet der simplen Konstruktion der Eintauch-RPV, gewährleisten diese keine ausreichend homogene Bearbeitung der gesamten Produktmasse und werden nicht zur Intensivierung von Extraktionsvorgängen verwendet. Die verbreitetste Anwendung finden deshalb die Durchfluss-Apparate.

Zur Gewinnung konzentrierter Extrakte wird ein Schema verwendet, bei dem die Ansaugleitung des RPV’s mit dem Unterteil des Extraktionsgerätes und die Förderleitung mit dessen Oberteil verbunden sind (Abb. 5). Manchmal wird auch ein Beschicker, der durch eine Rohrleitung mit der Ansaugleitung verbunden ist, zum Transport der Feststoffe verwendet.

rpv_zirkulationschema

Abb 5. RPV-Zirkulationsschema

1 - RPV; 2 - E-Motor;
3 - Apparat mit Ummantelung

Die Stator- und Rotorgeometrie beeinflussen maßgeblich die Intensität des Stoffaustausches. Untersuchungen des Einflusses des Radialspiels bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit und der Rotorumlaufgeschwindigkeit bei konstantem Radialspiel auf die Kinetik der Cumarin-Extraktion haben gezeigt, dass der optimale Varianzbereich des Radialspiels zwischen 0,5  mm und1,5  mm liegt. Eine Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit auf mehr als 20 m/s hat nur geringe Auswirkungen auf die Intensität der Stoffaustauschprozesse, wohingegen eine Senkung der Geschwindigkeit auf unter 15 m/s ein abruptes Abfallen der Stoffaustauschintensität hervorruft. Die Verwendung eines RPV gestattet es, die Extraktionzeit auf ein Vierundvierzigstel (ca. 2 %) zu senken und die Cumarin-Ausbeute um 7 % zu steigern (im Vergleich mit der Extraktion von vorab zerkleinerten Ausgangsstoff in Apparaten mit Mischer) [4].



Mit Vergrößerung des Feststoffgehaltes nehmen der sich aufbauende Druck und die Produktivität des RPV rapide ab. Der Grenzwert des Feststoffgehalts, bis zu dem ein zuverlässiger Betrieb des Apparats gewährleistet ist und sich keine Ablagerungen bilden, hängt von den Eigenschaften des Ausgangsstoffes, den Apparateparametern, den Eigenschaften des Auszugsmittels und den Extraktionsbedingungen ab. Am rationellsten ist ein Feststoffgehalt von bis zu 25 %. Bei einer Verarbeitung von Gemischen mit einem Feststoffgehalt von 25-35 % müssen zusätzliche Beschicker eingesetzt werden, die die Zufuhr des zu bearbeitenden Mediums in den Apparat gewährleisten. Eine weitere Vergrößerung des Feststoffgehaltes erschwert den Transport des zu extrahierenden Gemischs auch bei Einsatz weiterer Beschicker. Außerdem ist es in einem solchen Gemisch sehr schwer, die Verwirbelung des Flusses und günstige Bedingungen zum Umspülen der Teilchen des Ausgangsstoffes mit Auszugsmittel zu gewährleisten.

Die Kombination aus Zerkleinerung und Extraktion in einem Prozess kann es ermöglichen, die Stufe der vorhergehenden Zerkleinerung, die mit einem bedeutenden Energieverbrauch, dem Mitreißen des Ausgangsstoffes und einer Verschmutzung des Betriebsbereichs verbunden ist, zu vermeiden. Der Ausstoß des fertigen Extraktes erfolgt durch die eigene Pumpwirkung des Apparates. Durch Veränderung der RPV-Geometrie kann eine optimale disperse Zusammensetzung des Feststoffes erreicht werden, die es ermöglicht, eine Trennung der Phasen sowohl durch Filtern unter Druck, als auch mit Hilfe einer Filterzentrifuge vorzunehmen. Dieses Verfahren wird mit einigen Modifizierungen zur Gewinnung ölhaltiger Pflanzenextrakte verwendet [220, 221, 377].

Buch: Pflanzliche Öle und ölige Extrakte: Standardisierung, Technologie, Eigenschaften Seite 64-67