AT519882A4 - Extraktionseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neue Einrichtung (100) für die Gewinnung einer erhöhten Ausbeute an Extraktstoff aus einem denselben enthaltenden Feststoffmaterial, wobei - im Extraktionskessel (10) eine Mehrzahl von, bevorzugt gleich, beabstandeten, den in demselben befindlichen Körper (50) des Feststoffmaterials (5) durchdringenden, glatten Siebrohren (30) angeordnet ist, deren Rohrwandungen (31) von einer Vielzahl von rundum radial nach außen gerichteten, vorzugsweise gleichmäßig verteilten, Lösemittel- Ausspritzöffnungen (35) durchsetzt sind, - durch deren jede ein durch die Siebrohre (30) zugeführtes druckbeaufschlagtes Extraktionsmittel etwa sprühkegelartig direkt in den auszulaugenden Feststoffmaterialkörper (60) ausbringbar ist, und - dass der linear bewegbare Stempel (50) des Auspressorgans (3) dem Außenmaß und der Anordnung der Siebrohre (30) im Extraktionskessel (10) entsprechend große und angeordnete Gleitausnehmungen (55) aufweist.

Description

Extraktionseinrichtung

Die Extraktion von Sonderstoffen aus den verschiedensten Feststoffmaterialien, seien sie nun pflanzlicher, tierischer oder mineralischer Natur, ist eine der ältesten Technologien der Menschheitsgeschichte.

Aus der Vielzahl von bekannt gewordenen Extraktionseinrichtungen sei nur beispielsweise der aus der AT 371716 B bekannt gewordene schwenkbare Extraktor für das Auslaugen von Feststoffmaterialien, wie Wurzeln oder Kräuter, mittels eines Lösemittels genannt, welcher mit einem verschließbaren, zumindest eine Öffnung für das Abführen des mit herausgelösten Extraktstoff beladenen Lösungsmittels aufweisenden Behälter gebildet ist.

In diesem Extraktionsbehälter ist ein Einsatzteil mit zwei lösemittel-durchgängigen Stützflächen, z.B. Siebflächen, angeordnet, zwischen denen das zu extrahierende Feststoffgut angeordnet ist. Eines der Siebflächen ist mittels Antriebsvorrichtung zur feststehenden Siebfläche hin verschiebbar, und auf diese Weise ist das lösemittelbeladene Feststoffmaterial auspressbar, wodurch möglichst hoch beladenes Lösemittel abzutrennen ist. Das Feststoffgut wird schließlich aus dem Extraktor ausgetragen, wenn der Feststoff im Wesentlichen von dem Extraktstoff mehr oder minder befreit ist.

Es ist hiebei oft nicht zu vermeiden, dass nach erfolgter eigentlicher Extraktion auf dem meist feinteiligen bzw. feinstrukturierten Feststoffmaterial noch mit dem Extraktstoff beladenes Extrahiermittel beispielsweise an der Oberfläche der Teilchen, und insbesondere in den Innen- bzw. Zentralbereichen, des Feststoffkörpers haften bleibt und beim Verwerfen des an sich ausgelaugten, also extrahierten, Feststoffmaterials mit verworfen würde.

Um aus dem zu extrahierenden Feststoffmaterial und aus den oft relativ beachtlichen, demselben innewohnenden oder ihm anhaftenden Lösemittel/Extraktstoff-Restmengen möglichst viel Extraktstoff, in der bisher üblichen Weise zurückgewinnen, ist der Aufwand relativ hoch und es sind hiefür relativ große Extraktmittelmengen einzusetzen, welche letztlich den Extraktstoff oft in relativ geringer Konzentration enthalten, der dann letztlich zu gewinnen ist.

Es ist Aufgabe und Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen letztlich die Ausbeute an Extraktstoff mit geringem Aufwand erhöht werden kann, indem möglichst alle Bereiche des in einem Extraktionskessel befindlichen Feststoffmaterials, also insbesondere auch der Innen- bzw. Zentralbereich des sich dort befindlichen Feststoffkörpers gleichmäßig und intensiv mit dem Extraktionsmittel, das für die Herauslösung bzw. für das Herauswaschen des darin befindlichen Extraktstoffes eingesetzt wird, in Kontakt kommen. Es sollte also erreicht werden, mit relativ geringen Mengen an Extraktions- bzw. "Ab- bzw. Auswasch"-Lösemittel, die vom Feststoffmaterial festgehaltenen Extraktstoffmengen zu einem möglichst hohen Prozentsatz rückzugewinnen.

Als extrahierfähige Feststoffmaterialien seien hier nur beispielsweise frische oder getrocknete Samen, Früchte, Wurzeln oder Kräuter sowie feinteilige mineralische oder synthetische Substanzen genannt.

Ziel und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit, eine neue Einrichtung für die Gewinnung einer erhöhten Ausbeute an Extraktstoff aus einem denselben enthaltenden, insbesondere feinteiligen und/oder faserigen, Feststoffmaterial mit einem im Wesentlichen prismatischen, insbesondere zylindrischen, Extraktionskessel, in welchem der im

Wesentlichen siebartige Stempel eines Auspressorgans linear auf- und abbewegbar ist, zu schaffen, welche dadurch gekennzeichnet ist, - dass in dem Extraktionskessel eine Mehrzahl von zueinander und zur Kesselwandung parallelen, vorzugsweise vertikal und voneinander, bevorzugt gleich, beabstandeten, den in demselben befindlichen Körper des Feststoffmaterials durchdringenden, oberseitig geschlossenen und außenseitig glatten Siebrohren angeordnet ist, - deren Rohrwandungen jeweils von einer Vielzahl von rundum bzw. allseitig radial bzw. sternförmig nach außen gerichteten, vorzugsweise gleichmäßig verteilten und voneinander vertikal und horizontal gleich beabstandeten, Lösemittel-Ausspitzöffnungen durchsetzt sind, - durch deren jede ein jeweils vorgesehenes, durch die Siebrohre zugeführtes, druckbeaufschlagtes Extraktions- oder -Extraktstoffauswaschmittel etwa sprühkegelartig direkt in den Körper des auszulaugenden Feststoffmaterials ausbringbar ist, und - dass der linear bewegbare Stempel des Auspressorgans dem Außenmaß bzw. -durchmesser und der Anordnung der Siebrohre im Extraktionskessel entsprechend große und entsprechend angeordnete Gleitausnehmungen aufweist.

Durch die bevorzugter Weise vorgesehene, topografisch gleichmäßige Anordnung der Siebrohre mit den nach allen Seiten rundum wirkenden radial ausgerichteten Ausspritzöffnungen für das Lösemittel im Extraktionskessel und damit auch im Inneren bzw. Kern des Körpers des zu extrahierenden Feststoffmaterials kann mit relativ geringen Mengen Lösemittel, wie sich zeigte, ein hoher Auswascheffekt erreicht werden, was auf einfache Weise zu der angestrebten Erhöhung der Ausbeute an Extraktstoff nicht unwesentlich beiträgt.

Sollte ein Extraktstoff nur schwierig aus dem Feststoff eluierbar sein, so kann die neue Einrichtung für ein "Einweichen" desselben, vor dem eigentlichen Extraktionsvorgang benutzt werden.

Eine relativ einfache Bauart der erfindungsgemäßen Extraktionseinrichtung besteht darin, dass im unteren Bereich des, insbesondere etwa zylindrischen, Extraktionskessels ein dessen Innenquerschnitt voll deckender, feststehender, gitterartiger unterer Siebboden bzw. Rohrboden angeordnet ist, von welchem die Siebrohre ausgehen, welche von einem unterhalb dieses Siebbodens befindlichen, mit entsprechender Zuleitung für Lösemittel und Ableitung für mit Extraktstoff beladenem Lösemittel ausgestatteten Kesselbasisraum mit dem Extraktions- oder -Extraktstoffauswaschmittel beschickbar sind.

Auf diese Weise ist eine besonders gleichmäßige Versorgung aller Siebrohre und aller Ausspritzöffnungen derselben mit dem jeweiligen Lösemittel gewährleistet.

Wenn dafür gesorgt ist, dass die Ausspritzöffnungen in den Wandungen der Siebrohre sich im Wesentlichen kegelartig vom Rohrinnenraum nach außen zum auszuwaschenden Feststoff hin verengend ausgebildet sind, wird, wie gefunden wurde, ein breiter Lösemittel- Sprüh- bzw. -Spritzkegel erreicht, der sich mit den Sprühkegeln jeweils benachbarter Ausspritzöffnungen zumindest geringfügig schneidet. Damit ist eine praktisch vollflächige und voll-volumige Versorgung des auszuwaschenden Feststoffkörpers mit Lösemittel erzielbar.

In diesem Sinne hat sich eine Anordnung der Siebrohre mit den LösemittelAusspritzöffnungen einander abwechselnd in konzentrischen Kreisen bzw. in sternartig-strahliger Anordnung als besonders effektiv herausgestellt.

Als besonders günstig, insbesondere im Hinblick auf die Gesamt-Effektivität der neuen Einrichtung, hat es sich weiters erwiesen, wenn dafür gesorgt ist, dass der Kesselbasisraum und mit diesem die von ihm, also von dem ihn deckenden Rohrboden ausgehenden Siebrohre an eine Unterdruck-Einrichtung anschließbar sind, und dass durch die Ausspitzöffnungen in den Wandungen der Siebrohre das Extraktions- oder Extraktstoffauswaschmittel aus dem sich im Extraktionskessel befindlichen Feststoffmaterial absaugbar ist.

Auf diese Weise kann sowohl die Beschickung der Einrichtung mit dem Extraktions- oder Extraktauswasch-Lösemittel als auch die Abführung des mit dem am bzw. im Festkörpermaterial vorhandenen Extraktstoff und Mizellen beladenen Lösemittels in ein-und derselben Apparatur ohne deren Wechsel oder dgl. derselben erfolgen.

Insbesondere im Hinblick auf die vorher erwähnte günstige Anordnung der Lösemittelzufuhr-Rohre, beispielsweise in konzentrischen Kreisen, ist es von Vorteil, wenn der untere Siebboden bzw. Rohrboden des Extraktionskessels, vorzugsweise mittig, von der Führungsstange des oberhalb des etwa gitterartigen Rohrbodens angeordneten, auf- und abwärts bewegbaren, die Ausnehmungen für deren Gleiten entlang der Siebrohre aufweisenden Presstempels des Extraktionskessels durchdrungen ist.

Einen weiteren wesentlichen Gegenstand der Erfindung bildet ein neues Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute an Extraktstoff im Zuge der Extraktion eines denselben enthaltenden, insbesondere feinteiligen oder -faserigen, Feststoffmaterials unter Einsatz einer wie vorher beschriebenen Einrichtung mit Extraktionskessel mit FeststoffAuspressorgan mit etwa siebartigem Presstempel, welches dadurch gekennzeichnet ist, - dass, beispielsweise nach Abziehen und gegebenenfalls Abpressen des mit dem Extraktstoff beladenen eigentlichen Extraktionsmittels aus dem Feststoffmaterial, über eine Vielzahl von, vorzugsweise gleichmäßig verteilten, etwa düsenartigen Ausspritzöffnungen in den Wandungen einer Mehrzahl von in der Masse bzw. im Korpus des Feststoffmaterials topografisch, insbesondere gleichmäßig, verteilt und zueinander parallel angeordneten, außen glatten Siebrohren - ein für die Extraktion und/oder für ein Ab-, Aus- und/oder Nachwaschen von im Feststoffmaterial noch verbliebenen und/oder demselben noch anhaftenden Extraktstoffmengen vorgesehenes, mit dem eigentlichen Extraktionsmittel identes oder nicht-identes Lösemittel, vorzugsweise unter Druck, gleichmäßig nach allen Seiten in das Feststoffmaterial eingedüst, eingespritzt und/oder eingesprüht wird, - wonach - gegebenenfalls nach Vereinigung mit dem Extraktstoff beladenen, aus dem eigentlichen Extraktionsgang - die Aufarbeitung der Extraktions- und Lösungsmittel zum Extraktstoff erfolgt.

Insbesondere in Hinsicht auf einen möglichst gering zu haltenden Arbeitsaufwand ist eine Verfahrensweise vorteilhaft, gemäß welcher das in den Körper des zu extrahierenden bzw. extrahierten Feststoffmaterials eingebrachte Extraktions- oder -Extraktstoffauswaschmittel nach erfolgtem Extraktions- oder ExtraktstoffAuswaschvorgang durch die Ausspritzöffnungen in den Rohrwandungen mittels Unterdruck aus dem Körper des Feststoffs abgesaugt wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert:

Es zeigen die Fig. 1 den erfindungsgemäßen Extraktionskessel beim Vorgang der Extraktion oder "Auswaschens" des dem Feststoff anhaftenden und/oder sich im Feststoff befindenden Extraktstoffes aus demselben und die Fig. 2 den gleichen Kessel beim Vorgang des Auspressens des mit der Auswasch-Extraktionsmittel Extraktstofflösung beladenen Feststoffs, wobei diese extraktstoff- und gegebenenfalls mizellenhaltige Lösung aus dem Extraktionskessel bei Unterdruck, vorzugsweise unten abgesaugt wird.

Der in Fig. 1 gezeigte Extraktionskessel 10 mit Wandung 11, Heizmantel 12 und Isoliermantel 13 für denselben ist im Wesentlichen zylindrisch und weist einen gewölbten, den Kesselbasisraum 15 nach unten hin abschließenden gewölbten Boden 101 auf, in welchen die zumindest eine Zu- bzw. Ableitung 17 für Lösungsmittel mündet. Oberseitig weist der Extraktionskessel 10 eine ebenfalls gewölbte, wegklappbare Haube 102 auf, von welcher eine Leitung 19 ausgeht, bzw. in welche dieselbe mündet.

Oberseitig ist der Kesselbasisraum 15 durch den den gesamten Querschnitt des Kessels 10 deckenden, flüssigkeitsdurchlässigen etwa gitterartigen unteren Siebboden abgeschlossen, der seinerseits den Rohrboden 40 für die von seinen Rohröffnungen 43 ausgehenden Siebrohre 30 mit den Lösemittel-Ausspritzöffnungen 35 bildet.

Diese Siebrohre 30 werden vom an die Zu- und Ableitung 17 angeschlossenen Kesselbasisraum 15 aus mit Extraktlöse- oder Extraktstoffauswaschmittel versorgt, welches durch die gleichmäßig verteilt angeordneten Ausspritzöffnungen 35 in den Rohrwandungen 31 der Siebrohre 30 in den im Extraktkessel 10 befindlichen, Extraktstoffmengen enthaltenden Körper 60 des Feststoffs 6 etwa in breiter Kegelform eingetragen bzw. eingespritzt wird.

Die Siebrohre 30 sind außenseitig möglichst glatt, sodass der mit den - den Maßen und der Anordnung der Siebrohre 30 entsprechend dimensionierten und situierten -Gleitausnehmungen 53 ausgestattete Auspressstempel 50 beim Hochfahren für das Auspressen des Feststoffmaterials 6 mit diesen Gleitausnehmungen 53 den Siebrohren 30 problemlos außen entlang gleiten kann.

Oberseitig ist der zylindrische Innenraum des Extraktionskessels 10 mit dem oberen Siebboden 400 abgeschlossen, der im Wesentlichen den Gegenstempel für das Auspressen des Feststoffs 6 nach erfolgter Extraktion oder Auswaschung bildet.

Der erfindungsgemäß hinsichtlich Ausbeute an Extraktstoff wesentlich verbesserte Extraktionskessel 10 ist oberseitig durch die aufklappbare gewölbte Haube 102 abgeschlossen und lässt sich um die Schwenkachse 14 in eine - ein problemloses Austragen des ausgelaugten Feststoffs 6 ermöglichende - Lage schwenken.

Wichtig ist noch zu erwähnen, dass der untere Siebboden 40 von der von unten her den gewölbten Kesselboden 101 durchdringenden Stempelführungsstange 51 mittig durchsetzt ist, welche den oberhalb des unteren Siebbodens 40 angeordneten Pressstempel 50 trägt.

Die Fig. 1 zeigt die neue Einrichtung 100 während des Ausspritzens des Extraktionslösemittels aus den Siebrohren 30 in den Körper des Feststoffmaterials 60, wobei der Pressstempel 50 nicht betätigt ist und das Lösemittel in das noch lose Feststoffmaterial 6 unter Druck eingespritzt wird.

Oberseitig kann das mit Extraktstoff beladene Lösemittel den Extraktionskessel 10 über die Leitung 19 verlassen.

Die Fig. 2 zeigt - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - den Vorgang während oder nach dem Auspressen des mit dem Extraktstoff beladenen Feststoff-Eluierlösemittels aus dem vom Extraktstoff im Wesentlichen letztlich zu befeienden Feststoffkörper 60 mit dem Pressstempel 50.

Es ist nun so, dass das Lösemittel in umgekehrter Richtung durch die Sieböffnungen 35 in den Wandungen 31 der Siebrohre 30 in dieselben nach innen gedrückt wird und durch die Siebrohre 30 und den Kesselbasisraum 15 über die Leitung 17 abziehbar ist, wie dies durch entsprechend gerichtete Pfeile in den Leitungen 19 und insbesondere 17 angedeutet ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   1. Einrichtung (100) für die Gewinnung einer erhöhten Ausbeute an Extraktstoff aus einem denselben enthaltenden, insbesondere feinteiligen oder faserigen, Feststoffmaterial (6) - im Rahmen eines Extraktionsprozesses - mit einem im Wesentlichen prismatischen, insbesondere zylindrischen, Extraktionskessel (10), in welchem der im Wesentlichen etwa siebartige Stempel (50) eines Auspressorgans linear auf- und abbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Extraktionskessel (10) eine Mehrzahl von zueinander und zur Kesselwandung (11) parallelen, vorzugsweise vertikal und voneinander, bevorzugt gleich, beabstandeten, den in demselben befindlichen Körper (50) des zu extrahierenden Feststoffmaterials (6) durchdringenden, oberseitig geschlossenen und außenseitig glatten Siebrohren (30) angeordnet ist, deren Rohrwandungen (31) jeweils von einer Vielzahl von rundum bzw. allseitig radial bzw. sternstrahlenartig nach außen gerichteten, vorzugsweise gleichmäßig verteilten und horizontal und vertikal voneinander gleich beabstandeten, Lösemittel-Ausspritzöffnungen (35) durchsetzt sind, durch deren jede ein jeweils vorgesehenes durch die Siebrohre (30) zugeführtes, druckbeaufschlagtes Extraktions- oder Extraktstoffauswaschmittel etwa sprühkegelartig direkt in den Körper (60) des auszulaugenden Feststoffmaterials (6) ausbringbar ist, und dass der linear bewegbare Stempel (50) des Auspressorgans dem Außenmaß bzw. - durchmesser und der Anordnung der Siebrohre (30) im Extraktionskessel (10) entsprechend große und entsprechend angeordnete Gleitausnehmungen (53) aufweist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Extraktionskessels (10) ein dessen Innenquerschnitt voll deckender, feststehender, beispielsweise gitterartiger, unterer Siebboden bzw. Rohrboden (40) angeordnet ist, von dessen Rohröffnung (43) die Siebrohre (30) ausgehen bzw. emporragen, welche von einem unterhalb dieses unteren Siebbodens bzw. Rohrbodens (40) befindlichen, mit entsprechender Zuleitung für Lösemittel oder Ableitung für mit Extraktstoff beladenes Lösemittel (17) ausgestatteten Kesselbasisraum (15) mit dem Extraktions- oder Extraktstoff-Auswaschmittel beschickbar sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausspritzöffnungen (35) in den Wandungen (31) der Siebrohre (30) sich im Wesentlichen kegelartig vom Rohrinnenraum nach außen zum auszulaugenden Feststoffmaterial (6) hin verengend ausgebildet sind.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebrohre (30) auf dem unteren Siebboden bzw. Rohrboden (40) einander abwechselnd nach Art von konzentrischen Kreisringen bzw. in sternartig-strahliger Anordnung von dessen Rohröffnungen (43) angeordnet, nach aufwärts ragen.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kesselbasisraum (15) und mit diesem die von ihm bzw. vom denselben deckenden Rohrboden (40) ausgehenden Siebrohre (30) an eine Unterdruck-Einrichtung (UE) anschließbar sind, und - dass durch die Ausspitzöffnungen (35) in den Wandungen (31) der Siebrohre (30) Extraktions- oder Extraktstoffauswaschmittel aus dem sich im Extraktionskessel (10) befindlichen Feststoffmaterial (6) absaugbar ist.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Siebboden bzw. Rohrboden (40), vorzugsweise mittig, von der Führungsstange (51) des oberhalb des Rohrbodens (40) angeordneten, auf- und abwärts bewegbaren, die Gleitausnehmungen (53) für deren Gleiten außen entlang der Siebrohre (30) aufweisenden Presstempels (50) des Extraktionskessels (10) durchdrungen ist.
7. 7. Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute an Extraktstoff im Zuge der Extraktion eines denselben enthaltenden, insbesondere feinteiligen oder faserigen, Feststoffmaterials unter Einsatz einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Extraktionskessel mit Feststoff-Auspressorgan mit etwa siebartigem Presstempel, dadurch gekennzeichnet, dass, beispielsweise nach Abziehen und gegebenenfalls Abpressen des mit Extraktstoff und Mizellen beladenen eigentlichen Extraktionsmittels aus dem Feststoffmaterial, über eine Vielzahl von, vorzugsweise gleichmäßig verteilten, etwa düsenartigen Ausspritzöffnungen in den Wandungen einer Mehrzahl von in der Masse bzw. im Korpus des Feststoffmaterials topografisch, insbesondere gleichmäßig, verteilt und zueinander parallel angeordneten, außen glatten Siebrohren ein für die Extraktion und/oder ein Ab-, Aus- und/oder Nachwaschen des im Feststoffmaterial noch verbliebenen und/oder demselben noch anhaftenden Extraktstoffes vorgesehenes Lösemittel, vorzugsweise unter Druck, gleichmäßig nach allen Seiten in den Feststoffkörper eingedüst, eingespritzt und/oder eingesprüht wird, - wonach - gegebenenfalls nach Vereinigung mit Extraktstoff-beladenen, aus dem eigentlichen Extraktionsgang stammenden eigentlichen Extraktionsmittel - die Aufarbeitung der Extraktions- und Lösungsmittel zum Extraktstoff erfolgt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Körper des zu extrahierenden bzw. schon extrahierten Feststoffmaterials eingebrachte Extraktions- bzw. -Extraktstoff-Auswaschmittel nach erfolgtem Extraktions- oder Extraktionsstoff-Auswaschvorgang durch die Ausspritzöffnungen in den Rohrwandungen mittels Unterdrück aus dem Körper des Feststoffmaterials abgesaugt werden.