Hochwertige ätherische Öle und Essenzen durch Vakuumdestillation

Calabria, Italy Die Herstellung von hochwertigen ätherischen Ölen aus Zitrusfrüchten ist die Kernkompetenz der Firma Capua 1880 in Süditalien. Diese Öle werden in vielen Bereichen, wie bei der Herstellung von Parfümen als Kopfnote oder bei Nahrungsmitteln zur Aromatisierung verwendet. Nach der Gewinnung der Öl-Wasser-Emulsion aus den Fruchtschalen werden die daraus separierten Rohöle in Destillationsprozessen verfeinert. Dadurch werden äußerst reine Öle gewonnen, die eine genau definierte Duftnote haben und nicht durch andere Inhaltsstoffe im Duft oder auch in der Farbe beeinflusst werden. Bei den Destillationsprozessen, die je nach Fruchtart in Dünnschichtverdampfern oder Kurzwegdestillatoren durchgeführt werden, verlässt sich Capua 1880 auf Vakuumtechnik von Busch Vakuumpumpen und Systeme und setzt an allen Destillatoren ausschließlich nur betriebsmittelfreie Schrauben-Vakuumpumpen des Typs COBRA ein. Die frequenzgeregelten Vakuumpumpen garantieren exakt und zuverlässig das gewünschte Druckniveau, das, zusammen mit der Temperatur, die gewünschte Produktqualität gewährleistet.
Fig. 1: Bergamotten bei der Verarbeitung. Source:  ®Capua 1880
Fig. 1: Bergamotten bei der Verarbeitung. Source: ®Capua 1880

Bereits seit 1880 produziert Capua 1880 Essenzen aus Zitrusfrüchten. Die beiden Produktionswerke liegen in Kalabrien, inmitten des weltgrößten Anbaugebiets von Bergamotten, einer Kreuzung von Zitrone und Bitterorange, die speziell zur Gewinnung von ätherischen Ölen gezüchtet wurde. In Kalabrien werden über 96 Prozent der Weltproduktion von Bergamotten angebaut und Capua 1880 ist der weltweit größte Produzent von natürlichen Essenzen aus dieser Frucht. Aber auch aus Zitronen, Orangen, Blutorangen und Mandarinen werden Öle gewonnen. Die Zitrusfrüchte werden in den Monaten Oktober bis Mai geerntet und in diesem Zeitraum auch bei Capua 1880 im Werk in Reggio Calabria verarbeitet. Die Gewinnung des Öls ist bei allen Zitrusfrüchten ähnlich. Auf 12 Produktionslinien werden die wasserhaltigen ätherischen Öle mechanisch aus den Fruchtschalen gewonnen. Aus dieser Emulsion werden in den nachgeschalteten mehrstufigen Zentrifugalseparatoren erst die restlichen Feststoffe und dann das Wasser separiert. Die so extrahierten Rohöle werden während des ganzen Jahres im Werk in Campo Calabro raffiniert und für die einzelnen Kunden nach der gewünschten Rezeptur gemischt, um immer die gleiche Duftnote zu erhalten. Neben einer hochmodernen Produktion sorgt eine sorgfältige Qualitätskontrolle dafür, dass die ätherischen Öle exakt den Vorgaben der verschiedenen Kunden entsprechen. 95 Prozent der so produzierten Essenzen aus Bergamotte gehen in die Parfümherstellung. Viele der weltweit bekanntesten Parfümhersteller setzen auf Bergamotteöl von Capua 1880 als Kopfnote für ihre Parfüms. Die restlichen 5 Prozent werden in der Getränkeindustrie zur Aromatisierung eingesetzt.

Auf insgesamt fünf Destillationslinien werden die im ersten Schritt extrahierten Rohöle raffiniert um danach unter kontrollierter Atmosphäre zwischengelagert zu werden. Die Destillation der ätherischen Rohöle muss möglichst schonend durchgeführt werden, damit die Düfte nicht beeinflusst werden. Bereits Ende der 1990-er Jahre hat man sich deshalb bei Capua 1880 dazu entschieden, die Vakuumversorgung der Dünnfilmverdampfer und Kurzwegdestillatoren auf die trockene COBRA Schrauben-Vakuumtechnologie von Busch umzustellen. Die zuvor verwendeten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen erreichten nur ein Vakuum von 40 bis 60 Millibar. Deshalb musste mit einer höheren Temperatur verdampft werden. Diese lag bei Dünnfilmverdampfern, je nach Fruchtart bei 80 bis 90 Grad Celsius. Alle Dünnschichtverdampfer sind nun mit COBRA Schrauben-Vakuumpumpen ausgestattet, die ein weitaus höheres permanentes Vakuum aufrechterhalten. Dies hat den Vorteil, dass die Destillationsprozesse bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden können. Unterschiedliche Umgebungstemperaturen oder auch unterschiedliche Öle können feine Justierungen des Betriebsvakuums und des Saugvermögens der Vakuumpumpe notwendig machen. Dies ist einfach über die Steuerung des frequenzgeregelten Antriebsmotors der Vakuumpumpe möglich.   
 


Fig. 2: Kurzwegdestillator zur Gewinnung von ätherischen Ölen aus Zitrusfrüchten. Source: ®Capua 1880


Kurzwegdestillatoren (Fig. 2) arbeiten mit noch niedrigeren Drücken. Deshalb sind den dort installierten COBRA Schrauben-Vakuumpumpen Vakuum-Booster vorgeschaltet. Auch diese Vakuum-Booster werden mit frequenzgeregelten Motoren angetrieben, können also bedarfsabhängig geregelt werden. Bei der Kurzwegdestillation sind die genauen Betriebsdrücke ebenso von den zu destillierenden Ölen abhängig. Die gefahrenen Temperaturen liegen üblicherweise leicht über der Umgebungstemperatur aber deutlich niedriger als bei der früheren Verwendung von Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.


Fig. 3: COBRA Schrauben-Vakuumpumpen werden als Vorpumpen in Dünnschichtverdampfern und Kurzwegdestillatoren eingesetzt. Source: Busch Dienste GmbH


COBRA Schrauben-Vakuumpumpen (Fig. 3) von Busch wurden speziell für Anwendungen entwickelt, in denen niedrige Drücke und eine betriebsmittelfreie Verdichtung der abgesaugten Gase und Dämpfe notwendig ist, um beispielsweise eine Kontaminierung zwischen dem Gas oder Dampf mit einem Betriebsmittel auszuschließen. 

Der große Unterschied zu den ehemals verwendeten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen liegt darin, dass COBRA Schrauben-Vakuumpumpen keine Betriebsmittel zur Verdichtung des Prozessgases benötigen. Man spricht deshalb von der „trockenen" Schrauben-Vakuumpumpe.

Fig. 4: COBRA Schrauben-Vakuumpumpen arbeiten ohne Betriebsmittel. Source: Busch Dienste GmbH

In COBRA Schrauben-Vakuumpumpen drehen sich zwei schraubenförmige Rotoren in entgegengesetzte Richtungen (Fig. 4). Die abgesaugten Dämpfe werden zwischen den einzelnen Schraubenwendeln eingeschlossen, verdichtet und zum Gasauslass transportiert. Die beiden Schraubenrotoren berühren sich beim Verdichtungsprozess weder gegenseitig, noch den Zylinder. Eine präzise Fertigung und kleinste Spalte zwischen den sich bewegenden Teilen ermöglichen dieses Funktionsprinzip und garantieren darüber hinaus einen niedrigen Enddruck von <0,1 mbar.

COBRA Schrauben-Vakuumpumpen arbeiten mit einer Wasserkühlung, die für eine gleichmäßige Wärmeverteilung über den gesamten Pumpenkörper sorgt, sodass die thermische Stabilität während des ganzen Prozesses gewährleistet ist. Durch die variable Steigung in den Schraubenwendeln erfolgt eine Vorverdichtung des Prozessgases. Dies hat den Vorteil, dass sowohl Gastemperaturen als auch die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe deutlich gesenkt werden. Grundsätzlich arbeiten trockene Schrauben-Vakuumpumpen mit höheren Betriebstemperaturen als Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen. Somit wird eine Kondensation der Dämpfe in der Pumpe ausgeschlossen, eine Kontamination mit einem Betriebsmittel ist also nicht möglich.


Fig. 5: Höchste Reinheit der fertigen Produkte durch den Destillationsprozess:
Im Schauglas im Vordergrund ist das destillierte Endprodukt zu sehen, im Hintergrund das aus den Fruchtschalen der Blutorange extrahierte Öl
. Source: Busch Dienste GmbH

Für Capua 1880 hat die Umstellung von der Flüssigkeitsring- hin zur trockenen Schrauben-Vakuumtechnologie enorme Vorteile. Die Qualitätssicherung der hergestellten ätherischen Öle ist wesentlich vereinfacht worden. Qualitätsbeeinträchtigungen durch höhere Temperaturen beim Destillationsprozess sind vollkommen auszuschließen. Durch die Destillation bei den niedrigen, exakt auf das Produkt eingestellten Drücken läuft der Prozess unter optimalen Bedingungen ab und garantiert beste Ergebnisse bei der Duftnote. Außerdem entsteht dadurch ein völlig klares, farbloses Öl (Fig. 5). Durch den Wegfall der Flüssigkeitsring-Vakuumtechnik entfiel auch das Betriebsmittel Wasser und somit die Kosten dafür und für den Mehraufwand durch Wartungsarbeiten. Capua 1880 hat mit Busch einen Wartungsvertrag abgeschlossen. Darin ist geregelt, dass ein Busch Servicetechniker einmal jährlich die COBRA Vakuumpumpen und Vakuumsysteme inspiziert und wartet. Weitere Wartungsarbeiten sind nicht notwendig. Bei Capua 1880 ist man sich sicher, bereits vor zwei Jahrzehnten mit der Umstellung auf die COBRA Schrauben-Technologie von Busch die richtige Entscheidung getroffen zu haben. Damit hat man auch einen neuen Qualitätsstandard bei der Herstellung von ätherischen Ölen aus Zitrusfrüchten geschaffen.


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