DE3118272A1

DE3118272A1 - "kontinuierlicher extrakteur"

Info

Publication number: DE3118272A1
Application number: DE19813118272
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 5470 Andernach Pluta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1982-12-02

Description

Bez.: Kontinuierlicher Extrakteur.
Patentbeschreibung Die Erfindung betrifft einen Extrakteur für kontinuierliche Extraktionen verschiedenartiger Rohstoffe mit diversen Lösemitteln, bei welchem das zu extrahierende Gut mit einer kontinuierlich angetriebenen, schraubengangförmigen Schnecke durch einen zylinderartigen Behälter im Gegenstrom zum Lösemittel gefördert wird, wobei das Lösemittel entlang der Schneckengänge strömt und hierbei der Rohstoff extrahiert wird.
Bei einer kontinuierlichen Extraktion verschiedenartiger liohstoffe, wie z.B. ~Heilpf-lanzen, blpflanzen, Kaffeebohnen, Hopfen, Lowürzex iech- und Geruchstoffen, Schleim-haltiger Stoffe mit -diversen Lösemitteln ist es er-.
forderlich, entsprechend den jeweils eingesetzten Rohstoffen, unterschiedliche Extraktionsbedingungen einzuhalten. Als wesentliche Verfahrensparameter sind hervorzuheben: die Verweilzeit der Rohstoffe in der Extraktionszone, die Lösemittelströmungsgeschwindigkeit, das Lösemittel/Rohstoff-Verhältnis, der Zerkleinerungsgrad der Rohstoffe und die Extraktionstemperatur.
Um eine möglichst hohe Extraktionsausbeute sowie einen hohen Extraktivstoffgehalt in der Extraktionslösung bei einem möglichst geringen Lösemitteleinsatz zu erzielen, sollte die kontinuierliche Extraktion nach dem Gegenstromprinzip bei einer entsprechend langen bzw. hohen Extraktionsschicht und einem möglichst hohen Konzentrationsgefälle durchyeführt werden, was eine entsprechende Konstruktion des kontinuierlichen Extrakteurs erfordert.
Bezüglich einer Vorfiltration der Extraktlösung (Miscella>#ist es sehr zweckmäßig, diese durch die Rohstoffschicht (Extraktionsschicht) strömen zu lassen.
Die kontinuierliche Extraktion wird bekanntlich nach dem Gegenstrom- bzw.
Kreuzgegenstromverfahren in verschiedenen Extraktionsanlagen durc#hgeführt, die vielmehr rohstoffspezifisch eingesetzt werden.
Im Bandextrakteur der Firma-De Smet in Edegem (Antwerpen)#wird der entsprechend zerkleinerte Rohstoff auf ein endloses Band aufgetragen und im Kreuzgegenstrom zum Lösemittel gefördert. Die Extraktionsschicht ist wegen Flutungsgefahr relativ sehr niedrig zu halten. Hinsichtlich der Flutungserscheinigungen ist es hierbei sehr wichtig, den Rohstoff zu einer optimalen Schnittgröße zu zerkleinern. Dies betrifft insbesondere quellende und Schleimstoff-haltige Rohstoffe. Der Flächen- und Raumbedarf ist relativ groß.
Der Karussellextrakteur der Fa. Ex-Technik in Hamburg besteht (lt. Prospektmaterial) im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse, das durch einen Schlitzboden horizontal unterteilt ist. Über diesem Boden dreht sich ein Zellenrad mit vertikaler Achse und fördert das kontinuierlich aufgegebene Rohmaterial in den Extraktionskammern im Kreuz-Gegenstrom zum Lösemittel vom Einfallschacht zu dem sektorenförmigen Ausschnitt im Boden, durch-welchen das extrahierte Gut in einen Ausfallschacht fällt.
Wie sich in der Praxis gezeigt hat, ist diese Anlage bevorzugt für Extraktionen mit lipophylen Lösemitteln geeignet. Bei Schleimstoff-haltigen Rohstoffen treten mitunter erhebliche Schwierigkeiten auf. Der eingesetzte Rohstoff muß zu einer entsprechenden Schnittgröße zerkleinert werden.
-Als weiterer Nachteil ist das Zusetzen bzw. Zuschmieren der Bodenschlitze mit dem Rohstoff zu nennen, wodurch das Ablaufen der Extraktlösung aus den: Kammern erheblich beeinträchtigt wird.
Eine ähnliche Extraktionsanlage wurde von der Fa. Pruess Anlagentechnik GmbH in Wolnzach entwickelt. Hierbei werden die mit ebenfalls entsprechend zerkleinertem Rohstoff gefüllten Extraktionsbehälter von der Aufgabenstelle zur Austragsstelle bewegt. Das Lösemittel fließt im Kreuz-Gegenstrom von einem zum nachfolgenden Extraktionsbehälter. In dieser Extraktionsanlage können ähnlich, wie bei den vorgenannten Extrakteuren, erhebliche Flutungsprobleme und demzufolge Betriebsstörungen auftreten.
Der kontinuierliche Extrakteur von Ajs Niro-Atomizer in Kopenhagen besteht aus einem liegenden bzw. geneigten Zylinder mit rotierenden Förderschnecken die den Rohstoff von der Aufgabenstelle zur Austragsstelle im Gegenstrom zum Lösemittel transportieren. Bedingt durch die intensive Durchmischung des Rohstoffes mit dem Lösemittel werden vielmehr Mazerations- als Reperkulationsbedingungen geschaffen.
Für eine kontinuierliche Extraktion sollten die apparativen Voraussetzungen geschaffen werden, daß das zu extrahierende Gut gleichmäßig und intensiv, ohne Möglichkeiten von Nesterbildung, im Gegenstrom und bei einem jeweils hohen Konzentrationsgefälle mit dem Lösemittel behandelt wird, was weder bei dem Schneckenextrakteur von A/S Niro-Atomizer, wie zuvor beschrieben, noch beim Extrakteur bemäß der DE-AS 2544981 zutrifft. -# Dieser Extrakteur, entsprechend der Auslegeschrift 2544981 besteht aus einem liegenden oder geneigten Zylinder mit rotierenden, koaxial angeordneten, gegenläufigen Spiralen, die das zu extrahierende Gut auflockern, im Gegenstrom mit dem Lösemittel durchmischen und hierbei durch den Zylinder fördern. Der Extraktionstrog soll maximal bis zur Hälfte seines Querschnitts mit dem Rohstoff gefüllt sein. Demzufolge ergibt sich eine relativ geringe Ausnutzung des Extrakteurvolumens. Des weiteren können infolge der intensiven Feststoff-Lösemitteldurchmischung und Anheben des Rohstoffes in die obere Hälfte des-Querschnitts während des Durchmischens die Gegenstrombedingungen nicht eingehalten werden, wodurch keine zufriedenstellende Extraktionsausbeute und hohe Extraktkonzentration in der Extraktlösung erzielt werden. Infolge dessen, daß sich im Extrakteurtrog keine kompakte Feststoffschicht bilden kann, durch die die Extraktlösung strömt und hierbei filtriert wird, weist die austretende Extraktlösung (Miscella) eine erheblichen Gehalt an Feststoffteilen sowie Trübung auf. Eine Filtration der Miscella ist unbedingt erforderlich.
In der Offenlegungsschrift 2508422 der Fa. Internatiolial llesearch Co B.V. Utrecht ist ein Verfahren und Vorrichtung für eine kontinuierliche Gegenstromextraktion beschrieben, die nur für eine Extraktion von körnigen Rohstoffen, wie z.B. Kaffee vorgesehen ist. Nebst dieser begrenzten Einsatzmöglichkeit ist bei dieser Anlage gegenüber dem erfindungsgemäßen Extrakteur die Transportvorrichtung der Extraktionsschicht völlig anders entwickelt, wobei allerdings kein so hohes Verhältnis Höhe : Querschnitt der Extraktionsschicht bei vergleichbarem Extrakteurvolumen und demzufolge kein so hoher Konzentrationsgradient erzielt werden kann, was als weiterer Nachteil hervorzuheben- ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlichen Gegenstromextrakteur mit einem hohen Grad an Vollkommenheit zu schaffen, der universell, auch für schwer extrahierbare Rohstoffe eingesetzt werden kann, wobei das Lösemittel bzw. die Extraktlösung im Gegenstrom durch eine.
relativ lange Rohstoffschicht strömt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu extrahierende Rohstoff mit einer kontinuierlich angetriebenen, schraubengangförmigen Schnecke durch einen zylinderartigen Behälter im Gegenstrom zum Lösemittel transportiert wird, wobei die Schneckengänge gegen die Zylinderwand dicht anliegen, so daß das Lösemittel entlang der Schneckengänge von unten nach oben strömt. Hierdurch wird eine lange und relativ kompaktere Extraktionsschicht sowie ein hohes Konzentrationsgefälle und demzufolge eine hohe Extraktionsausbeute und eine hohe Extraktkonzentration in der Extraktlösung bei einem hohen Extrakteurvolumen-Nutzungsgrad erzielt. Infolge der hohen Extraktkonzentration in der Extraktlösung wird entsprechend weni(Jer Efler(Jie beim LindÜnipfen der Lxtraktlösung benötigt. I)adurcll, daß das Lösemittel mittels einer Pumpe von unten in den Extrakteur gepumpt und der Rohstoff von oben nach unten mit einer Schnecke transportiert wird, sind Flutungsmöglichkeiten praktisch ausgeschlossen und Möglichkeiten einer Nesterbildung weitgehendst vermindert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Der Extrakteur besteht aus einem zylinderartige Behälter (3) mit einer vertikalen#, in Richtung des Feststoffaustragsteiles, geringen Durchmesserverjüngung und einer einseitig angetriebenen, gegen die Behälterwand dichten Extrakteurschnecke (4). Die Schneckengänge stellen den eigentlichen Extraktionsraum dar. Der Austragsteil des Extrakteurs ist stumpfkegelig.
Für Extraktionen bei höheren Temperaturen ist der Extraktionsbehälter (3) und gegebenenfalls auch die Schnecke (4) mit einem Heizmantel für Dampf oder Heizflüssigkeit ausgestattet. Über dem oberen Schneckenende ist ein Siebeinsatz (8) mit einer entsprechenden Maschengröße angebracht, um die mit der Extraktlösung mitgeführten Feststoffpartikel zurückzuhalten.
Die Innenwand des Extrakteurbehälters ist bevorzugt profiliert. Der Rohstoff wird aus dem Vorratsbehälter (1) mit Hilfe der Eintragsschnecke (2) in den oberen Schneckengang der Extrakteurs#chnecke (4) gefördert.
Die Eintragsschnecke ist an den Extrakteur in einer bestimmten Höhe angeschlossen, so daß der Rohstoff bereits in der Eintragsschnecke durch Einwirkung der austretenden Extraktlösung zur Quellung kommt. Die weitere Quellung, eine sehr wesentliche Vorstufe der Extraktionsvorgänge, erfolgt in den ersten S#chneckengängen der Extrakteurschnecke (4); Die Durchsatzleistung der Eintragsschnecke (2) wird so eingestellt, daß die eingespeiste Rohstoffmenge den Querschnitt der Extrakteurschnecke vollständig ausfüllt;: Bei einer relativ geringen, jeweils optimal einstellbaren, Umdrehung geschwindigkeit der Extrakteurschnecke wird der Rohstoff: von oben nach unten, im Gegenstrom zum aufsteigenden Lösemittel, das am konisch an Austragsteil des Extrakteurbehälters (3) mit Hilfe einer geeigneten Pumpe, bevorzugt Kreisel-, Zahnrad- oder Mohnopumpe (7) eingeführt wird, gefördert. Durch die effiziente Wechselwirkung zwischen Lösemittel und Rohstoff auf einem relativ sehr langen Weg des-Schnec#kenganges, entsprechend einer langen Extraktionssäule, wird eine erschöpfendä Extraktion des Rohstoffes und somit eine hohe Extraktionsausbeute sowie ein hoher ExtraktgellalL in der Lxtraktionslösuny erzielt. Die aus dem Extrakteur iiustrctcridc Extraktlösung strömt zunächst durch ein Sieb (8) und anschließend durch eill Filter (9). Die hierbei klarfiltrierte Extraktlösung wird über ein Zwischenbehälter der Eindampfungsanlage zugeführt.
Der extrahierte Rohstoff wird im Konusteil des Extrakteurs mit dem frischen Lösemittel-behandelt, wodurch die anhaftende Extraktlösung ausgespült wird. Anschließend wird das Lösemittel vom extrahierten Rohstoff in der Austragsschnecke (5) abgepreßt und über ein Filter (10) dem Losemittelvorratsbehälter zugeführt.

Claims

Bez.: Kontinuierlicher Extrakteur.-Patentansprüche @ Extrakteur für kontinuierliche Extraktionen verschiedener Rohstoffe mit diversen Lösemitteln, bei welchem das zu extrahierende Gut mit einer kontinuierlich angetriebenen, schraubengangförmigen Schnecke durch einen zylinderartigen Behälter gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckengänge dicht an die Zylinderwand anliegen, so daß das Lösemittel entlang der Schneckengänge von unten nach oben, im Gegenstrom zum Rohstoff strömt und dieser hierbei erschöpfend extrahiert wird. Der Extrakteur kann auch für andere Gegenstromverfahren heterogener Systeme, wie z.B. für die Bleichung von Zellstoff mit Bleichlauge eingesetzt werden.
2. Extrakteur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittel durch den mit Rohstoff gefüllten Schneckengang mittels: einer geeigneten Pumpe oder aus einem entsprechend hoch gelagerten Tank unter hydrostatischem Druck eingeleitet- wird.
3. Extrakteur nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakteur aus einem zylindrischen, mit mäßiger Durchmesserverjüngung in Richtung zum unteren Austragsteil, Extrakteurbehälter, an den die Eintragsschnecke und Austragsschnecke angeschlossen ist, und einer Extrakteurschnecke besteht.
4. Extrakteur nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß für Extraktionen bei erhöhter Temperatur der Extrakteurbehälter und gegebenenfalls auch die Extrakteurschnecke mit einem Heizmantel für Dampf oder eine Heiz-Flüssigkeit versehen ist.
5. Extrakteur nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Extrakteurschnecke einseitig mit regelbarer Drehgeschwindigkeit angetrieben ist.
6. #Extrakteur nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die-Eintragsschnecke schräg und seitlich (wie in der Zeichnung angegeben) am Extrakteur angeschlossen ist und den Rohstoff in den oberen Schneckengang einführt.
7. Extrakteur nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Rohstoff in der Eintragsschnecke, durch Anordnung dieser in entsprechender Höhe am-Extrakteur, mit der austretenden Extraktlösung in Berührung kommt und hierdurch zum Quellen gebracht wird.
8. Extrakteur nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß in der Austragsschnecke mit regelbarer Drehgeschwindigkeit das Lösemittel bzw. die Extraktlösung aus dem bereits extrahierten Rohstoff abgepreßt wird.

Bez.: Kontinuierlicher Extrakteur.-Patentansprüche
9. Extrakteur nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion bei senkrechter oder gegebenenfalls waagerechter Position des Extrakteurs als auch bei einem Neigungswinkel von .0 bis 90 Grad durchgeführt werden kann.