ES2939764T3

ES2939764T3 - Aparato de extracción y método del mismo

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Publication number: ES2939764T3
Application number: ES16844944T
Authority: ES
Inventors: George Stantchev
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2023-04-26
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: EP3347113A1; CN108770346A; HUE060444T2; US20170113161A1; TWI630018B; TW201815449A; DK3347113T3; CN114452678A; EP3347113A4; LT3347113T; US11331595B2; HRP20221346T1; TW201711740A; TWI661855B; EP3347113B1; WO2017044438A1

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de extracción para extraer al menos un constituyente de una sustancia. El aparato de extracción comprende un extractor, un separador de extracción y un condensador de extracción. El extractor se usa para mezclar la sustancia y un fluido de extracción, en el que el fluido de extracción es un fluido subcrítico. El separador de extracción está conectado al extractor para recibir y calentar el fluido de extracción para gasificar el fluido de extracción y separar el constituyente y el fluido de extracción gasificado. El condensador de extracción está conectado al separador de extracción y al extractor para recibir y licuar el fluido de extracción gasificado del separador de extracción y enviar el fluido de extracción licuado al extractor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de extracción y método del mismo

Antecedentes de la invención

[0001] La figura 1 muestra un diagrama termodinámico general de fase ternaria de una sustancia. Una sustancia puede existir en tres fases, gas, líquido o fluido supercrítico y sólido, dependiendo de la temperatura y la presión. El punto A es un punto triple y el punto C es un punto crítico. En el punto A, cuya temperatura es T1 y la presión es P1, las tres fases de la materia pueden existir simultáneamente. Cuando la presión y la temperatura son superiores al punto C, cuya temperatura es T2 y la presión es P2, la sustancia entra en un estado supercrítico o fluido supercrítico. En el estado supercrítico, una sustancia puede realizar simultáneamente características gaseosas y líquidas.

[0002] Los fluidos supercríticos se utilizan en los métodos y equipos de extracción existentes, pero los gases licuados supercríticos deben operar a presiones relativamente altas. Por ejemplo, la presión supercrítica utilizada con CO2 es superior a 7,3 MPa y la presión subcrítica utilizada con tetrafluoroetano es de aproximadamente 0.6 MPa Por lo tanto, los equipos de fluidos supercríticos requieren una gran inversión de capital para equipos a presión.

[0003] US2006/041154 muestra un método de extracción de aceite que implica bombear un solvente en fase líquida desde un depósito de solvente a través de un material que contiene aceites naturales, extrayendo el solvente el aceite del material para producir una mezcla de solvente y aceite. La mezcla se deposita en un tanque de destilación. El solvente se destila de la mezcla en el tanque como vapor de solvente. El vapor del solvente es conducido térmicamente de regreso al tanque aplicando una diferencia de temperatura entre el tanque y el depósito, dejando el aceite en el evaporador. Los documentos del estado de la técnica anterior US2009/166175, US4107383 y US2001/028054 describen varios separadores de extracción.

Resumen

[0004] Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de extracción. Al menos un componente compuesto por una sustancia se puede extraer a una presión relativamente baja con un fluido subcrítico y los usuarios pueden realizar el proceso de extracción a un costo razonable.

[0005] Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de extracción. Al menos un componente de una sustancia se puede extraer a una presión relativamente baja y no es necesario cambiar la presión en el proceso de extracción. Los usuarios pueden realizar el proceso de extracción a un costo razonable

[0006] La invención proporciona un aparato de extracción como se establece en la Reivindicación 1, y método de extracción como se especifica en la Reivindicación 11.

Breve descripción de los dibujos

[0007] La estructura, así como los modos de uso preferidos, los objetos adicionales y las ventajas de esta invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de ciertas realizaciones ilustrativas junto con los dibujos adjuntos, en los que'

Figura 1 es un diagrama de fase ternario general de una sustancia.

Figura 2 es un diagrama de bloques, de un aparato de extracción según una primera realización de la presente invención.

Figura 3 es un diagrama de bloques, de un aparato de extracción según la segunda realización de la presente invención.

Figura 4 es un diagrama de bloques de un aparato de extracción según la tercera realización de !a presente invención.

Figura 5 es un diagrama de bloques de un dispositivo de extracción mejorado según las realizaciones cuarta y quinta de la presente invención.

Figura 6 es un diagrama de bloques de un sistema de bomba de calor según la cuarta realización de la presente invención.

Figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema de bomba de calor mejorado según la cuarta realización de la presente invención

Figura 8 es un flujograma de un método de extracción según otra realización de la presente invención.

Figura 9 es un diagrama de la variación de presión y temperatura.

Descripción detallada

[0008] Figura 2 es un diagrama de bloques de un aparato de extracción según una primera realización de esta invención. El aparato de extracción 10, que se utiliza para extraer al menos un componente de una sustancia dada, incluye un extractor 11, una unidad de evaporación de extracción 13, un separador de extracción 17 y un condensador de extracción 15. El extractor 11 se usa para mezclar la sustancia y el líquido de extracción, y el liquido de extracción es un líquido subcrítico.

[0009] Un fluido subcrítico (o fluido en estado subcrítico) es un gas licuado que se produce al aumentar la presión para permitir que el gas se licue cuando la temperatura del gas es superior al punto de ebullición e inferior al punto crítico. El uso de un fluido subcrítico como fluido de extracción ofrece las ventajas de que el equipo de extracción y el proceso de extracción pueden operar a una presión relativamente baja en comparación con un fluido de alta presión en su estado supercrítico

[0010] Los refrigerantes de hidrofluorocarbono (HFC) y, en particular, el tetrafluoroetano se están convirtiendo en solventes muy populares para productos vegetales debido a su capacidad para extraer directa y selectivamente aceites aromáticos líquidos volátiles, pero no concretos cerosos sólidos. En la presente invención, el término tetrafluoroetano (TFE) se utiliza para referirse a refrigerantes estándar como R134a, R143a, R23 y mezclas de los mismos, por ejemplo R404a, R407, R410, R417, R422, R507. R508, etc. con índice de seguridad A1.

[0011] En una realización de la presente invención, el fluido de extracción es R134a, R143a, R23 y/o mezclas de los mismos R404a, R407, R410, R417, R422, R507, R508 con índice de seguridad Al.

[0012] El extractor 11 también se usa para extraer el ingrediente (o ingredientes) disolviendo el ingrediente (o ingredientes) en el líquido de extracción, y el extractor 11 incluye un agitador 111 para remover y mezclar la sustancia y el líquido de extracción para aumentar la eficiencia de extracción

[0013] El extractor 11 incluye además un módulo de control de temperatura 113. El módulo de control de temperatura 113 se usa para controlar la temperatura del extractor 11 para controlar con precisión la fase del fluido de extracción mientras se encuentra en un estado subcrítico y así el ingrediente (o ingredientes) se disuelven en el líquido de extracción.

[0014] El evaporador de extracción 13, que está conectado al extractor 11 y al separador de extracción 17, se utiliza para recibir y calentar el liquido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el líquido de extracción del extractor 11. El líquido de extracción se convierte en un gas después de ser calentado por el evaporador de extracción 13.

[0015] En una realización de esta invención, el proceso de calentamiento que calienta el líquido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el liquido de extracción para gasificar el liquido de extracción es más de una etapa en el vaporizador de extracción 13. Las múltiples etapas del proceso térmico pueden purificar el ingrediente (o ingredientes) extraídos y garantizar que casi no quede líquido de extracción en la fase líquida.

[0016] El separador de extracción 17, que está conectado al evaporador de extracción 13 y al condensador de extracción 15, recibe y separa el ingrediente (o ingredientes) y el fluido de extracción gasificado del evaporador de extracción 13.

[0017] En una realización de esta invención, el separador de extracción 17 incluye además un calentador 172 y el separador de extracción 17 también se usa para realizar el proceso de calentamiento mediante el calentador 172. El separador de extracción 17 calienta el fluido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el fluido de extracción para gasificar el fluido de extracción y separar el fluido de extracción gasificado y el ingrediente (o ingredientes). Un paso más de calentamiento adicional realizado por el separador de extracción 17 puede purificar el componente (o componentes) extraído y garantizar que casi no quede fluido de extracción en la fase líquida.

[0018] En una realización de esta invención, el separador de extracción 17 está equipado con una unidad de eliminación de residuos (no se muestra), como ultrasonidos, otro vibroagitador (no se muestra), o una unidad de destilación al vacío, para acelerar la evaporación de los residuos líquidos del ingrediente extraído. La vibración aplicada puede acelerar la separación de los residuos fluidos de la extracción de los ingredientes recogidos en el separador 17

[0019] El condensador de extracción 15, que está conectado al separador de extracción 17 y al extractor 11, recibe el fluido de extracción gasificado del separador de extracción 17 y recupera el fluido de extracción de la fase gaseosa a la fase líquida. Por ejemplo, el condensador de extracción 15 puede licuar el fluido de extracción gasificado mediante un medio de enfriamiento externo, por ejemplo, proporcionado por una unidad de refrigeración externa, de gas o de fluido enfriado (no mostrada). El líquido de extracción recuperado se recicla y se envía al extractor 11 para el siguiente ciclo de circulación del proceso de extracción por el condensador de extracción 15.

[0020] En una realización de esta invención, el proceso de licuefacción del fluido de extracción consta de más de un paso. Por ejemplo, el condensador de extracción 15 puede incluir además más de un condensador para realizar múltiples etapas del proceso de licuefacción. Las múltiples etapas del proceso de licuefacción pueden garantizar que el enfriamiento del líquido de extracción sea eficiente y que casi ningún líquido de extracción permanezca en la fase gaseosa. Desde el condensador 15, el fluido de extracción se recircula al extractor 11 en un sistema cerrado La recirculación se repite hasta que el componente se separa y se recibe en la unidad receptora 19

[0021] En una realización de esta invención, el aparato de extracción 10 incluye además una unidad receptora de extracción 19. La unidad receptora de extracción 19, que está conectada al separador de extracción 17, se utiliza para recibir y almacenar el ingrediente (o los ingredientes) del separador de extracción 17 Por ejemplo, la unidad receptora 19 recibe el ingrediente (o ingredientes) del separador de extracción 17 equipado con una unidad de eliminación de residuos (no mostrada), como un vibrador calentado o una unidad de destilación al vacío

[0022] En otra realización de esta invención, la unidad de extracción receptora 19 está provista de una unidad de eliminación de residuos en forma de vibración mecánica y calentamiento o una unidad de destilación al vacío integrada en el separador de extracción 17.

[0023] El evaporador de extracción 13, el separador de extracción 17, el condensador de extracción 15 y/o la unidad receptora de extracción 19 funcionan a presión constante. Esta es la principal diferencia entre la extracción con fluidos subcríticos y la extracción con fluidos supercríticos En la extracción supercrítica, se cambia la presión para vaporizar el liquido y separar el ingrediente (o ingredientes).

[0024] La figura 3 es un diagrama de bloques de un aparato de extracción según la segunda realización de esta invención. El aparato de extracción mejorado 20 permite la separación en varias etapas para una mejor separación del solvente y los componentes y la recuperación del solvente en varias etapas para una mejor gasificación y almacenamiento del solvente antes de la próxima circulación El aparato de extracción 20, que se utiliza para extraer al menos un componente de una sustancia dada, incluye un tubo de carga 24. un extractor 21, un tubo de descarga 22, un evaporador de extracción 23, un separador de extracción 17, un condensador de extracción 25, un receptor de recuperación de disolvente 28 y una unidad de recepción 19.

[0025] El tubo de carga 24, que está conectado al extractor 21, se utiliza para enviar la sustancia al extractor 21. La sustancia puede ser enviada al tubo de carga 24 por medios manuales o automatizados. Por ejemplo, el extractor 21 puede estar conectado adicionalmente a un sistema de vacío (no mostrado) y tiene una válvula entre el extractor 21 y el tubo de carga 24. El aire del extractor 21 puede ser evacuado por el sistema de vacío cuando la válvula está cerrada y la sustancia puede colocarse en el tubo de carga 24 con anticipación. Después de evacuar el aire del extractor 21, la válvula se abre para inhalar la sustancia al extractor 21 desde el tubo de carga 24 a través de la diferencia de presión.

[0026] El extractor 21, que está conectado a la tubería de carga 24 y la tubería de descarga 22, se utiliza para colocar la sustancia y el líquido de extracción compuesto por fluido subcrítico. El ingrediente (o ingredientes) se extrae disolviendo el componente (o ingredientes) en el líquido de extracción. El extractor 21 incluye un agitador 211, una unidad de control de temperatura 213 y un orificio 215. De manera similar a la primera realización, el agitador 211 se usa para remover y mezclar la sustancia y el fluido de extracción con el fin de aumentar la eficiencia de extracción. La unidad de control de temperatura 213 se usa para controlar la temperatura del extractor 21 para mantener el fluido de extracción en un estado subcrítico y hacer que el ingrediente (o ingredientes) se disuelva en el fluido de extracción.

[0027] El fluido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disuelto en el fluido de extrancción se descargan desde el extractor 21 al tubo de descarga 22 y el residuo de la sustancia presente en el extractor 21 se descarga luego desde la abertura 215 del extractor 21.

[0028] El tubo de salida 22 que está conectado al extractor 21 y al extractor evaporador 23 se utiliza para recibir el fluido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el líquido de extracción del extractor 21 y enviar el fluido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el fluido de extracción, al extractor evaporador 23. El tubo de salida 22 puede acomodar una válvula, una bomba de escape y/o sistema de calefacción adicional.

[0029] El vaporizador de extracción 23, que está conectado al tubo de escape 22 y al separador extractor 17, incluye un primer vaporizador 231 y un segundo vaporizador 232. El primer vaporizador 231 está conectado al tubo de escape 22 y al segundo vaporizador 232, y el segundo vaporizador 232 está conectado al primer vaporizador 231 y al separador de extracción 17.

[0030] El primer vaporizador 231 se utiliza para recibir el fluido de extracción y el componente (o componentes) disueltos en el líquido de extracción del extractor 11. para realizar la primera etapa de calentamiento y enviar el fluido de extracción gasificado, el ingrediente (o ingredientes) y/o el fluido de extracción al segundo vaporizador 232. El segundo vaporizador 232 se usa para recibir el fluido de extracción gasificado, el ingrediente (o ingredientes) y/o el fluido de extracción del primer vaporizador para realizar el proceso de calentamiento de la segunda etapa a una temperatura más alta que el primer vaporizador 231 y el segundo vaporizador 232 envía el fluido de extracción gasificado y el ingrediente (o ingredientes) al separador de extracción 17.

[0031] De forma similar a la primera realización, el proceso de calentamiento calienta el líquido de extracción y el componente (o componentes) disuelto en el líquido de extracción para gasificar el líquido de extracción. Después de realizar el proceso de calentamiento en la unidad de vaporización 23, el separador de extracción 17 separa el componente del fluido de extracción y luego conduce el componente separado a la unidad receptora 19 y el fluido de extracción evaporado sale del separador de extracción 17 y entra al condensador de extracción 25 donde se licua y almacena en el receptor de extracción 28 y está listo para otro ciclo de extracción. Si la extracción está en modo de circulación continua, el líquido de extracción está en flujo continuo.

[0032] En la segunda realización de esta invención, el evaporador de extracción 23 consta de dos vaporizadores. Sin embargo, en otras realizaciones de la invención, el evaporador de extracción 23 puede incluir más de dos vaporizadores para realizar un proceso de calentamiento, y el último vaporizador del evaporador de la unidad de extracción 23 está conectado al separador de extracción 17.

[0033] El separador de extracción 17, que está conectado a la segunda unidad evaporadora 232, el condensador de extracción 25 y el módulo receptor 19, recibe y separa el ingrediente (o ingredientes) y el fluido de extracción gasificado del segundo evaporador 232.

[0034] El condensador de extracción 25 está conectado al separador de extracción 17 y el receptor de recuperación de solvente 28 que está conectado al extractor 21. El condensador de extracción 25 se utiliza para recibir y licuar el fluido de extracción gasificado del separador de extracción 17 y enviar el fluido de extracción licuado al receptor de recuperación de solventes 28. El receptor de recuperación de solventes 28 se utiliza para recibir y almacenar el fluido de extracción licuado del condensador de extracción 25 y envía el fluido de extracción al extractor 21 para el siguiente ciclo de circulación del proceso de extracción.

[0035] En una realización de la presente invención, el receptor de recuperación de solvente 28 está equipado con un mecanismo de enfriamiento, como un medio de enfriamiento externo. por ejemplo proporcionado por un fluido enfriado, gas o unidad de refrigeración externa, para enfriar y licuar el líquido de extracción una vez más se asegura que casi todo el líquido de extracción gasificado se convierte en líquido antes de pasar al extractor 21

[0036] En otra realización de la presente invención, el receptor de recuperación de solvente 28 está equipado con un mecanismo de enfriamiento, como un medio de enfriamiento externo, por ejemplo, proporcionado por una unidad de refrigeración externa, gas o fluido enfriado, para mantener una temperatura más baja del líquido de extracción para garantizar que el líquido de extracción permanezca en la fase líquida.

[0037] La unidad receptora de extracción 19, que está conectada al separador de extracción 17, se utiliza para recibir y almacenar el ingrediente (o ingredientes) del separador de extracción 17.

[0038] Figura 4 es un diagrama de bloques de un aparato de extracción según la tercera realización de esta invención. El aparato de extracción 30 incluye un extractor 31, un evaporador de extracción 13, un separador de extracción 17, un condensador de extracción 35, una bomba de vacío 34, un receptor de recuperación de solvente 38 y una bomba de recuperación 36

[0039] El aparato de extracción 30 de la tercera realización es similar al aparato de extracción 10 de la primera realización. El aparato de extracción 30 incluye además una bomba de vacío 34, un receptor de recuperación de disolvente 38 y una bomba de recuperación 36, y el extractor 31 incluye además un orificio 315

[0040] El extractor 31 está conectado al separador de extracción 17, el condensador de extracción 35 y el receptor de recuperación de solvente 38 a través de una bomba de recuperación 36. El receptor de recuperación de solvente 38 está conectado al condensador de extracción 35 y a la bomba de recuperación 36. La bomba de vacio 34 está conectada al separador de extracción 17 y al extractor 31. La bomba de vacío 34 evacua el aire del extractor 31 y del separador de extracción 17 después de que hayan sido abiertos para limpieza o carga y antes del siguiente ciclo de extracción

[0041] En la tercera realización, el proceso de extracción es según el aparato de extracción 10 de la primera realización y no se repetirá de nuevo El proceso en el aparato de extracción 30 explica la carga y descarga del extractor 31. Después del proceso de extracción, los residuos de la sustancia y el líquido de extracción pueden estar presentes en el extractor 31. El extractor 31 calienta los residuos de la sustancia y el fluido de extracción para gasificar el fluido de extracción, y el residuo de la sustancia en el extractor 31 se drena desde la abertura 315 mientras que el residuo gasificado del fluido de extracción se envía al receptor de recuperación de solventes 38 por la bomba de regeneración 36 El fluido de extracción gasificado del separador de extracción 17 también se envía al receptor de recuperación de solventes 38 a través de la bomba de recuperación 36. La bomba de recuperación 36 se usa para comprimir el fluido de extracción gasificado en el receptor de recuperación de solventes 38 y luego el fluido de extracción gasificado se envía al condensador de extracción 35.

[0042] En una realización de la presente invención, el receptor de recuperación de solvente 38 puede incluir la bomba de recuperación 36. Dicho de otro modo, el extractor 31, el separador de extracción 17 y el condensador de extracción 35 están conectados al receptor de recuperación de solvente 38. que incluye la bomba de recuperación 36.

[0043] El condensador de extracción 35 realiza dos funciones en la tercera realización. Una función es que el condensador de extracción 35 pueda recibir y licuar el fluido de extracción gasificado del receptor de recuperación de solventes 38 y luego enviar el fluido de extracción licuado al extractor 31. La otra función, que es similar al condensador de extracción 15 en la primera realización. en la que el condensador de extracción 35 puede recibir el fluido de extracción gasificado del separador de extracción 17 y recuperar el fluido de extracción de la fase gaseosa a la fase líquida, y luego el fluido de extracción recuperado se envía y recicla al extractor 31 para el siguiente bucle de circulación del proceso de extracción.

[0044] La estructura y función del mecanismo del evaporador de extracción 13 y el separador de extracción 17 se han descrito en la primera realización y no se repetirán aqui

[0045] Figura 5 es un diagrama de bloques de un aparato de extracción mejorado según la cuarta realización de esta invención, y la Figura 6 es un diagrama de bloques de un sistema de bomba de calor según la cuarta realización de esta invención. El aparato de extracción 40 incluye un extractor 11, un evaporador de extracción 13, un separador de extracción 17, un condensador de extracción 15 y un sistema de bomba de calor 48.

[0046] El sistema de bomba de calor 48 está conectado a la unidad de evaporador de extracción 13 y al condensador de extracción 15, y el evaporador de extracción 13 y el condensador de extracción 15 intercambian calor a través de la integración térmica con el sistema de bomba de calor 48. La unidad evaporador de extracción 13 es un condensador para el sistema de bomba de calor 48 y el condensador de extracción 15 es un evaporador para el sistema de bomba de calor 48. De esta forma, el acoplamiento mutuo de temperatura mejora aún más la eficiencia del sistema.

[0047] El sistema de bomba de calor 48 incluye un vaso de expansión 482, un compresor 481, un separador de aceite 483, un receptor 489, un filtro secador 485 y una válvula de expansión 487. El condensador de extracción 15, el tanque de expansión 482, el compresor 481, el separador de aceite 483, el evaporador de extracción 13, el receptor 489, el filtro secador 485 y la válvula de expansión 487 se convierten en un circuito cerrado en serie y el refrigerante circula en el circuito cerrado en serie.

[0048] En una realización de la invención, el gas refrigerante es enfriado y licuado por el evaporador de extracción 13 y luego enviado al receptor 489 para su almacenamiento. El filtro secador 485 recibe el refrigerante licuado y el agua del filtro y/o las impurezas del refrigerante licuado del receptor 489 El refrigerante licuado filtrado se envía a la válvula de expansión 487 para bajar la temperatura y la presión, y luego el refrigerante licuado con una temperatura y presión relativamente bajas se envía al condensador de extracción 15.

[0049] El refrigerante licuado se calienta en el condensador de extracción 15 y se convierte en refrigerante gasificado. El tanque de expansión 482 se usa para recibir el refrigerante gasificado para controlar la presión del condensador de extracción 15 en el rango de operación. El compresor 481 se usa para recibir el refrigerante gasificado del tanque de expansión 482 y comprimir el refrigerante gasificado. El separador de aceite 483 se utiliza para recibir el refrigerante gasificado del compresor 481, filtrar el aceite lubricante del compresor 481 mezclado con el refrigerante gasificado, si lo hubiere, y enviar el refrigerante gasificado al evaporador de extracción 13 para el siguiente circuito de circulación.

[0050] La estructura y función del mecanismo del extractor 11, el evaporador de extracción 13, el separador de extracción 17 y el condensador de extracción 15 se han descrito en la primera realización y no se repetirán aquí.

[0051] La figura 7 es un diagrama de bloques de un sistema de bomba de calor mejorado según la cuarta realización de esta invención. Véase la Figura 5 que describe un diagrama de bloques de un aparato de extracción según la cuarta realización de esta invención, el aparato de extracción 40 incluye un extractor 11, un evaporador de extracción 13, un separador de extracción 17, un condensador de extracción 15 y un sistema de bomba de calor 58.

[0052] De forma similar al sistema de bomba de calor 48 de la cuarta realización, el sistema de bomba de calor 58 está conectado al evaporador de extracción 13 y al condensador de extracción 15, y el evaporador de extracción 13 y el 55 condensador de extracción 15 intercambian calor a través de la integración térmica con el sistema de bomba de calor 58. El evaporador de extracción 13 es un condensador para el sistema de bomba de calor 48 y el condensador de extracción 15 es un evaporador para el sistema de bomba de calor 58.

[0053] El sistema de bomba de calor 58 consta de un circuito de bomba de calor principal y un circuito de bomba de calor auxiliar. El circuito de la bomba de calor principal incluye el condensador de extracción 15, el tanque de expansión principal 5812, el compresor principal 5811, el separador de aceite principal 5813, el condensador principal 5814, el evaporador de la bomba de calor 583, el evaporador de extracción 13, el receptor principal 5819. el filtro secador principal 5815 y la válvula de expansión principal 5817. El circuito auxiliar de la bomba de calor incluye el evaporador de la bomba de calor 583, el vaso de expansión auxiliar 5822. el compresor auxiliar 5821, el separador de aceite auxiliar 5823, el condensador auxiliar 5824, el receptor auxiliar 5829, el filtro secador auxiliar 5825 y la válvula de expansión auxiliar 5827. El evaporador de la bomba de calor es compartido 583 por el circuito principal y el auxiliar de la bomba de calor

[0054] Las estructuras del mecanismo y las funciones de los componentes del circuito principal y auxiliar de la bomba de calor en el sistema de bomba de calor 58 son similares a los componentes del sistema de bomba de calor 48 y no se repetirán aquí. La principal diferencia es que los circuitos de bomba de calor principal y auxiliar en el sistema de bomba de calor 58 están conectados entre sí a través del evaporador de bomba de calor 583, que está conectado al condensador principal 5814, y el condensador principal 5814 está conectado al condensador auxiliar 5824.

[0055] En una realización de la invención, el condensador principal 5814 del circuito principal de bomba de calor y el condensador auxiliar 5824 del circuito auxiliar de bomba de calor son enfriados por un flujo de agua externo.

[0056] En una realización de esta invención, hay cuatro modos principales de funcionamiento del aparato de extracción 10/20/30: remojo, remojo con agitación. remojo con circulación y circulación líquida continua.

[0057] El primer modo es el modo de remojo el líquido de extracción permanece en los extractores 21/11/31 con la sustancia durante un período de tiempo fijo. El segundo modo es remojo agitado: el líquido de extracción no circula, pero la sustancia se agita en los extractores 21/11/31. Por ejemplo, la sustancia se agita mediante agitadores 111/211. El tercer modo es remojo y circulación - la sustancia está en contacto con el fluido de extracción, que circula dentro de los extractores 21/11/31 a través de una bomba de circulación (no se muestra) y a través de un cortocircuito entre la tubería de descarga y la tubería de circulación.

[0058] Dicho de otro modo, la sustancia y el líquido de extracción permanecen en los extractores 21/11/31 para remojo, agitación o circulación. donde la sustancia y el líquido de extracción pueden circular con los circuitos corto y largo. El circuito corto circula en los extractores 21/11/31 y el circuito largo circula por los evaporadores de extracción 13/23, los separadores de extracción 17167 y los condensadores de extracción 15/25/35, donde el solvente se licua y entra en los extractores 13/21/31 otra vez.

[0059] El cuarto modo es la circulación continua del fluido la sustancia está en contacto con el fluido de extracción. que circula entre los extractores 11/21/31 y los condensadores de extracción 15/25/35. El fluido de extracción y el componente de la mezcla se drenan continuamente desde los extractores 21/11/31 a las unidades de evaporación de extracción 13/23 donde los componentes se separan del solvente y se agrega fluido de extracción nuevo al extractor 11 después de la licuefacción en el condensador 15.

[0060] La figura 12 es un diagrama de bloques de un método de extracción según una realización de la invención. El método que incluye el paso S901, el paso S903, el paso S905 y el paso S907 se puede aplicar a cualquiera de los aparatos de extracción 10/20/30/40 de las realizaciones antes mencionadas. Pero los aparatos de extracción 10/20/30/40 no son las limitaciones del método de extracción en esta invención

[0061] El aparato de extracción 10/20/30/40, como los extractores 11/21/31 del aparato de extracción 10/20/30/40, se pueden utilizar para mezclar la sustancia y el fluido de extracción resultante, que es un fluido subcrítico y los aparatos de extracción 10/20/30/40 disuelven al menos un ingrediente en el fluido de extracción como se muestra en el paso S901, que es un proceso de mezcla. Los aparatos de extracción 10/20/30/40 extraen al menos un ingrediente de la sustancia disolviendo al menos un ingrediente en el fluido de extracción. Además, el aparato de extracción 10/20/30/40 puede usar medios para mezclar la sustancia y el líquido de extracción con el fin de mejorar la eficiencia de extracción. Por ejemplo. la sustancia y el líquido de extracción se pueden mezclar mediante los agitadores 111/211 del aparato de extracción 10/20/30/40.

[0062] Después de disolver al menos un ingrediente en el fluido de extracción, los aparatos de extracción 10/20/30/40, tales como los módulos de evaporación de extracción 13/23 y/o los separadores de extracción 17 de los aparatos de extracción 10/20/30/40, calentar el fluido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) disueltos en el líquido de extracción para gasificar el líquido de extracción como se muestra en el paso S903 que es un proceso de calentamiento_ El propósito del paso S903 es separar el ingrediente (o ingredientes) y el líquido de extracción.

[0063] Después de calentar el fluido de extracción y el componente. el aparato de extracción 10/20/30/40, como los separadores de extracción 17 del aparato de extracción 10/20/30/40. separan el fluido de extracción gasificado y el ingrediente (o ingredientes) como se muestra en el paso S905, que es el proceso de separar y drenar los ingredientes mientras que se evaporan y recuperan el líquido de extracción

[0064] Finalmente, en el paso S907, que representa el proceso de licuefacción, los aparatos de extracción 10/20/30/40, tales como los condensadores de extracción 15/25/35 del aparato de extracción 10/20/30/40, licuan el líquido de extracción gasificado. Además, se recircula el líquido licuado para mezclarlo con la sustancia. Mantener un ciclo de extracción cerrado hasta que todos los ingredientes se extraigan de la sustancia.

[0065] En una realización de esta invención, el proceso de mezclar S901, el proceso de calentamiento 5903, el proceso de separación 5905 y el proceso de licuefacción 5907 pueden repetirse al menos una vez más.

[0066] Todos los pasos 5901/S903/S905/S907 del método de extracción se llevan a cabo a presión constante y temperatura variable, como en el aparato de extracción 10/20/30/40. El fluido de extracción cambia su fase de líquido a gas cambiando la temperatura o la presión. Como se muestra en la Figura 9, en el extractor 11/21/31 los procesos tienen lugar en el punto TP1 (mientras que el líquido de extracción está en fase líquida) y en el separador (donde al calentarse el líquido de extracción pasa a fase gaseosa) los procesos tienen lugar en el punto TP2. Todos los procesos en el aparato de extracción 10/20/30/40 tienen lugar a lo largo de la línea TP1 a TP2.

[0067] Un beneficio importante de la presente invención es la recirculación continua del fluido de extracción a través del reciclaje en proceso y su reutilización segura con múltiples materiales sin contaminación cruzada. La razón de esto es que durante el calentamiento de la mezcla del líquido de extracción y el ingrediente (o ingredientes) mientras las temperaturas de ebullición entre ellos son altas, el componente más volátil, es decir, el líquido de extracción. Cuanto mayor es la diferencia en los puntos de ebullición, más rápido comienza la evaporación del líquido de extracción. Como ejemplo, los componentes más volátiles del ingrediente (monoterpenos) tienen un punto de ebullición de 180-250 grados a presión normal y el líquido de extracción es de 25 grados, lo que proporciona una buena separación de 200 grados. En comparación con algunos métodos existentes, siempre que el líquido de extracción tenga un punto de ebullición de 60-80 grados, la diferencia es demasiado baja y el líquido de extracción puede estar contaminado y debe cambiarse para cada extracción por lotes.

[0068] Cada fluido de extracción tiene sus propias capacidades de disolución únicas, y cada fluido de extracción disuelve una sustancia o un conjunto de sustancias definidas en sus propiedades físicas. Cuando el fluido de extracción ha agotado completamente la sustancia y todos los componentes de la sustancia se han extraído con el tipo de fluido de extracción utilizado, el fluido de extracción se recupera en el receptor de recuperación de disolventes 28/38. En esta etapa, antes de que se elimine la sustancia de los extractores de extracción 11/21/31 y se despresuricen los extractores de extracción 11/21/31, se puede hacer circular un segundo conjunto de líquido de extracción con diferentes propiedades a través de los mismos extractores de extracción 11/21 /31 que contiene la misma sustancia ya extraída con el primer líquido de extracción. Si se elige el segundo líquido de extracción para extraer un ingrediente o conjunto de ingredientes diferente, la segunda extracción producirá ingredientes diferentes. El proceso se repite hasta que el nuevo líquido de extracción haya agotado la sustancia y se hayan extraído todos los ingredientes.

[0069] Dicho de otro modo, se puede usar más de un fluido de extracción diferente para extraer más de un constituyente diferente de la sustancia en múltiples ciclos de extracción sucesivos, donde cada ciclo de extracción sucesivo incluye el paso S901, el paso S903, el paso S905 y el paso S907

[0070] Por ejemplo, se pueden realizar dos ciclos de extracción consecutivos si hay dos constituyentes diferentes, un primer constituyente y un segundo constituyente, formados por la sustancia a extraer. El primer componente puede extraerse con un primer fluido de extracción en el primer ciclo de extracción sucesivo y luego el segundo componente puede extraerse con un segundo fluido de extracción, donde tanto el primer como el segundo fluido de extracción son fluidos subcríticos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de extracción para extraer al menos un ingrediente de una sustancia, que comprende:

un extractor (11; 21; 31) para colocar y mezclar dicha sustancia y un fluido de extracción, en el que dicho fluido de extracción es un fluido subcrítico, y dicho extractor incluye módulo de control de la temperatura (113; 213), dicho módulo de control de temperatura está configurado para controlar la temperatura de dicho extractor para lograr la temperatura de dicho fluido de extracción por encima de su punto de ebullición y por debajo de su punto crítico, mantener dicho fluido de extracción como dicho fluido subcritico y hacer que dicho al menos un ingrediente en dicha sustancia se disuelva en dicho fluido de extracción;

un vaporizador de extracción (13: 23) conectado a dicho extractor (11; 21; 31) para recibir y calentar dicho fluido de extracción y dicho al menos un componente disuelto en dicho fluido de extracción por dicho extractor para gasificar dicho fluido de extracción:

un separador de extracción (17) conectado a dicho módulo de extracción y evaporación (13; 23) para recibir y separar dicho al menos un componente y dicho fluido de extracción gasificado de dicho módulo de extracción y evaporación;

y

un condensador de extracción (15; 25; 35) conectado a dicho separador de extracción (17) y dicho extractor (11; 21; 31) para recibir y licuar dicho fluido de extracción gasificado desde dicho separador de extracción y enviar dicho fluido de extracción licuado a dicho extractor , en el que dicho extractor, dicho evaporador de extracción. dicho separador de extracción y dicho condensador de extracción son adecuados para un funcionamiento a presión constante,

en el que dicho evaporador de extracción (13; 23) comprende un primer (231) y un segundo evaporador (232), estando conectado dicho primer evaporador a dicho extractor, para recibir dicho fluido de extracción y dicho al menos un componente de dicho extractor para realizar un primer paso de calentamiento de dicho fluido de extracción y dicho al menos un componente y segundo vaporizador están conectados a dicho primer vaporizador para producir un fluido de extracción gasificado. tal como al menos un componente y/o fluido de extracción de dicho primer vaporizador y realizar una segunda etapa de un proceso de calentamiento de dicha extracción gasificada fluido, al menos un ingrediente y/o fluido de extracción a una temperatura superior a dicho primer paso de un proceso de calentamiento y conectado a dicho separador de extracción para enviar dicho fluido de extracción gasificado y dicho al menos un componente a dicho separador de extracción

2. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, que comprende además una unidad receptora de extracción (19) conectada a dicho separador de extracción (17) para recibir dicho al menos un ingrediente de dicho separador de extracción, en el que dicha unidad receptora de extracción está equipada con una unidad de eliminación de residuos que comprende un vibrador calentado o un módulo de destilación al vacío.

3. El aparato de extracción conforme la Reivindicación 1, que comprende además una tubería de salida (22) conectada a dicho extractor (21) y dicho evaporador de extracción (23) para recibir dicho fluido de extracción y dicho al menos un ingrediente disuelto en dicho fluido de extracción de dicho extractor y envío de dicho fluido de extracción y dicho al menos un ingrediente disuelto en dicho fluido de extracción a dicho vaporizador de extracción, en el que dicho tubo de escape (22) incluye una bomba de escape, válvula o sistema de calentamiento adicional.

4. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, que comprende además un receptor de recuperación de solvente (28; 38) conectado a dicho extractor (21, 31) y dicho condensador de extracción (25; 35) para recibir y almacenar dicho fluido de extracción desde dicho condensador de extracción y recircular dicho líquido de extracción a dicho extractor, en el que dicho receptor de recuperación de disolvente está equipado con un mecanismo de refrigeración.

5. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, en el que dicho condensador de extracción incluye más de un condensador para licuar dicho fluido de extracción gasificado enfriando dicho fluido de extracción gasificado en más de una etapa.

6. El aparato de extracción según la Reivindicación 1, en el que dicho separador de extracción (17) está provisto de un dispositivo de eliminación de residuos que comprende un vibrador o una unidad de destilación al vacío.

7. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, en el que dicho extractor (21: 31), dicho separador de extracción (17) y dicho condensador de extracción (13) están conectados a un receptor de recuperación de disolvente (38) que consta de una bomba de regeneración (36).

8. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, en el que dicho extractor y dicho separador de extracción están conectados a una bomba de vacío (34)

9. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, incluye adicionalmente:

un receptor de recuperación de solvente (38) conectado a dicho condensador de extracción (35); una bomba de vacío (34) conectada al extractor (31) y al separador de extracción (17), en donde dicha bomba de vacío evacua el aire del extractor y del separador de extracción después de que el extractor y el separador de extracción hayan sido abiertos para limpieza o carga;

una bomba de recuperación (36) conectada a dicho extractor (31) y dicho receptor de recuperación de solvente (38), en donde dicho extractor calienta dicho residuo de dicho fluido de extracción para gasificar dicho residuo de dicho fluido de extracción y dicho residuo gasificado de dicho fluido de extracción en dicho extractor es enviado a dicho receptor de recuperación de solventes por dicha bomba de recuperación, en donde dicho residuo de dicho fluido de extracción en dicho receptor de recuperación de solventes es comprimido y enviado a dicho condensador de extracción para licuefacción por dicha bomba de recuperación en donde dicho residuo licuado de dicho fluido de extracción es enviado de dicho condensador de extracción a dicho extractar

10. El aparato de extracción conforme Reivindicación 1, comprende además un sistema de bomba de calor (48; 58) conectado a dicho evaporador de extracción (13) y dicho condensador de extracción (15), en el que dicho evaporador de extracción y dicho condensador de extracción intercambian calor a través de dicho sistema de bomba de calor.

11. El método de extracción realizado a presión constante en un aparato de extracción según Reivindicación 1 incluye las etapas de:

realizar un proceso para mezclar un primer fluido de extracción, que es un fluido subcritico, y una sustancia que comprende un primer ingrediente. y disolver dicho primer ingrediente en dicho primer líquido de extracción;

realizar un proceso de calentamiento en dos etapas para calentar dicho primer líquido de extracción y dicho primer ingrediente disuelto en dicho primer líquido de extracción para gasificar dicho primer líquido de extracción;

realizar un proceso de separación para separar dicho primer fluido de extracción gasificado y dicho primer componente:

realizar un proceso de licuefacción para licuar dicho primer fluido de extracción gasificado; y repetir dicho proceso de mezclado, dicho proceso de calentamiento, dicho proceso de separación y dicho proceso de licuefacción al menos una vez más.

12. El método de extracción conforme Reivindicación 11, que comprende además los pasos de mezclar un segundo fluido de extracción, que es dicho fluido subcritico, y dicha sustancia que comprende un segundo ingrediente y disolver dicho segundo ingrediente en dicho segundo fluido de extracción;

calentar el segundo fluido de extracción y el segundo componente disuelto en el segundo fluido de extracción para gasificar el segundo fluido de extracción;

separar el segundo fluido de extracción gasificado y el segundo componente; y

licuefacción del segundo líquido de extracción gasificado.