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Freitag, 24. November 2017
Ölgewinnung durch Extraktion
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Die Ölgewinnung mittels Extraktion ist heute die häufigste Art um Pflanzenöle zu gewinnen. Fast alle Pflanzenöle, mit Ausnahme des Olivenöls, werden so gewonnen um letztendlich als raffinierte Pflanzenöle in den Handel zu kommen.

Bei der Extraktion wird das Pflanzenöl aus dem Zellverband mittels eines Lösungsmittels, meist technisches n-Hexan, herausgelöst. Um zu gewährleisten, dass das Lösungsmittel ungehindert in die Saat eindringen kann, müssen die Zellwände aufgebrochen und gleichzeitig die Diffusionswege klein gehalten werden. Dazu wird das Saatgut zunächst mechanisch zerkleinert und auf Walzenstühlen zu feinen Flocken gepresst. Wenn nötig wird das Saatgut erwärmt. Dabei werden durch die Koagulation des Eiweißes und die Wasserdampfbildung zusätzlich die Zellwände zerstört.

In der Praxis kommen zwei Extraktionsverfahren zum Einsatz. Diese Verfahren sind das Perkolations- und das Immersionsverfahren. Bei beiden Extraktionsverfahren ist gemeinsam, dass Lösungsmittel (Extraktionsmittel) und Saatgut (Extraktionsgut) im Gegenstrom laufen. Es kommt stets frisches Lösungsmittel mit weitgehend entölter Saat und frische Saat mit weitgehend ölgesättigtem Lösungsmittel, der sogenannten Miscella, in Berührung. Nach der Extraktion wird das Lösungsmittel vom Öl abdestilliert und dem Prozess wieder zugeführt.


1 Das Perkolationsverfahren

Das Perkolationsverfahren, auch Durchlaufverfahren genannt, beruht auf dem Prinzip der ununterbrochenen Benetzung des Extraktionsgutes. Das Extraktionsmittel strömt dabei am Extraktionsgut vorbei. Dies bedeutet, einen ununterbrochenen Austausch des frei fließenden Lösungsmittels mit dem Extraktionsgutes, welches das Extraktionsmittel aufsaugt. Durch den ständigen Durchfluss des Lösungsmittels ist dafür gesorgt, dass lokal gesättigtes Lösungsmittel abfließt und durch nicht gesättigtes ersetzt wird. Voraussetzung dafür ist, dass das Extraktionsmittel zwischen dem Extraktionsgut frei fließen kann.

Der Vorteil des Verfahrens ist, dass das Extraktionsgut mechanisch nicht belastet wird. Dieses Verfahren wird hauptsächlich dann angewandt, wenn "frei" vorliegendes Öl extrahiert werden soll. Feine Teilchen, die sich zwangsläufig während der Extraktion bilden, gelangen nicht in die Miscella, da die Saatteilchen als Filter wirken.


2 Das Immersionsverfahren

Das Immersionsverfahren wird angewandt, wenn Öl aus schwer extrahierbarer Matrix gewonnen werden soll. Dies ist dann der Fall, wenn das Extraktionsgut stark rohfaserhaltig ist.

Beim Immersionsverfahren wird das gesamte zu extrahierende Saatgut in das Extraktionsmittel eingetaucht. Systembedingt kommt es zu keiner erzwungenen Bewegung, die dafür sorgt, dass ölgesättigtes Lösungsmittel (Miscella) gegen frisches ausgetauscht wird. Es ist daher notwendig, das statische System durch Rühren so zu beeinflussen, dass ein Konzentrationsausgleich stattfindet. Durch das Rühren bildet sich zwangsläufig ein Abrieb des Extraktionsgutes, so dass die Miscella später filtriert werden muss.


3 Beeinflussende Faktoren der Extraktionsverfahren

Eine Vielzahl von Faktoren beeinflussen die zwei Extraktionsverfahren. In der Regel sind jedoch nur 5 Faktoren von größerer Bedeutung.

a) Wassergehalt der Saat
Wasser als polare Substanz behindert die Benetzung der Saatgutoberfläche und das Eindringen des Extraktionsmittels in die Saat. Zudem setzt es die Diffusion herab. Man benötigt jedoch eine bestimmte Restfeuchte um die Elastizität der Saatblättchen zu erhalten und um ein Zerbröseln zu Staub zu verhindern, was bewirken würde, dass das Extraktionsmittel das Saatgut schlecht durchdringen kann.

b) Partikelgröße und -form
Zum einen müssen die Teilchen des Extraktionsgutes so beschaffen sein, dass das Extraktionsmittel ohne großen Widerstand frei fließen kann. Zum anderen muss die Teilchengröße die, möglichst gute, Extraktion jedes einzelnen Teilchens ermöglichen, indem die Diffusionswege minimiert werden. Das Saatgut darf dabei nicht in Form von Mehl vorliegen, da sonst die Perkolation des Lösungsmittel nicht möglich ist.

c) Extraktionsmittelmenge
Das Verhältnis Extrationsmittelmenge/Extraktionsgutmenge ist abhängig von der Zusammensetzung der Saat. Allgemein steigt die Menge des Extraktionsmittels mit dem Rohfaseranteil der Saat. Eine weitere Rolle spielt die Miscellakonzentration. Allgemein gilt, je höher diese ist, desto weniger Energie ist notwendig, um das Extraktionsmittel später zu entfernen.

d) Extraktionstemperatur
Durch eine höhere Temperatur wird die Viskosität des Lösungsmittel herab- und die Löslichkeit des Extraktes im Lösungsmittel heraufgesetzt. Wegen der geringeren Viskosität des Lösungsmittels und des größeren Lösungsvermögens bei höherer Temperatur ergibt sich ein höherer Extraktionsgrad. Zwar sind die Unterschiede nicht gravierend, aber die Verwendung erwärmter Extraktionsmittel ist dennoch lohnend. Die erhöhte Ausbeute an Öl wiegt den Kostenfaktor, der zur Erwärmung des Lösungsmittels benötigt wird, auf.

e) Extraktionszeit
Die Extraktionszeit hat einen Einfluss auf den Extraktionsgrad und hängt von der Art und Struktur des Extraktionsgut ab.

 

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