Einrichtung zur Ausführung von kontinuierlichen Extraktionen unter Druck mit einem Perkolations-Extrakteur
Die Extraktion von Ölen und Fetten aus diese enthaltenden pflanzlichen Rohstoffen geschieht zumeist in Becherwerk-Extrakteuren, in denen das Gut vom Lösungsmittel bzw. von der Miscella durchflossen wird, und zwar im aufsteigenden Strangteil im Gegenstrom von Gut und Flüssigkeit, wogegen im absteigenden Ast zumeist im Gleichstrom gearbeitet wird. Diese Extrakteure sind jedoch für ein Arbeiten unter Druck nicht geeignet, da ihnen entsprechende Vorrichtungen fehlen. Es ist auch bekannt, beispielsweise Kaffee unter Druck zu extrahieren, um zu höchsten Ausbeuten an wasserlöslichen Stoffen zu gelangen. Zu diesem Zweck wurden bisher Kessel Extrakteure benutzt, bei denen jedoch die Durchführung der Extraktion unter Druck kompliziert und kostspielig ist.
Es ist nämlich notwendig, hierbei diskontinuierlich zu arbeiten und infolgedessen jeweils beim Leeren des Extrakteurs den Arbeitsdruck auf normalen Druck herabzusetzen und nach dem Füllen des Extrakteurs den Arbeitsdruck wieder einzustellen.
Das gleiche gilt bei der Extraktion von Ölsaaten mittels 95 %igen Alkohols, da hierbei ebenfalls unter Druck gearbeitet werden muss, um die für die Extraktion notwendigen Temperaturen einhalten zu können.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die geschilderten Schwierigkeiten zu umgehen und eine Einrichtung zur Ausführung von kontinuierlichen Extraktionen unter Druck mit einem Perkolations-Extrakteur, insbesondere Zellenrad-Extrakteur, zu ermöglichen. Die Einrichtung ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine dem Extrakteur vorgeschaltete, zur intermittierenden Aufnahme des Rohgutes dienende druckdicht abschliessbare Schleusenkammer und eine dem Extrakteur nachgeschaltete Schleusenkammer. Hiermit können beliebige Extraktionen kontinuierlich und unter Druck ausgeführt werden, wodurch sowohl der Durchsatz durch den Extrakteur als auch die erhältlichen Ausbeuten erheblich gesteigert werden. Durch die Erfindung wird es weiterhin möglich, die Verluste an Lösungsmittel herabzusetzen und die Konzentration des gelösten Stoffes im Lösungsmittel zu steigern.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Einrichtung nach der Erfindung, schematisch,
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendbaren Zellenrad Extrakteur, nach der Linie I-I der Fig. 3,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Extrakteur mit abgenommenem Antriebsmotor sowie verschiedene Schnitte nach den Linien a-a, b-b und c-c der Fig. 2,
Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 3,
Fig. 5 schematisch eine zweite Ausführungsform des Zellenrad-Extrakteurs, die eine Selbstfiltration der Miscella im Verlauf der Extraktion ermöglicht.
Die Einrichtung zur Ausführung von kontinuierlichen Extraktionen unter Druck weist einen Behälter 1 zur Aufnahme des Rohgutes auf. Aus dem Behälter 1 gelangt das Rohgut mittels einer Förderschnecke 2 in eine Schleusenkammer 3, und zwar intermittierend in vorbestimmten Zeitabschnitten. Das rohrförmige Schneckengehäuse ist unter hermetischer Abdichtung in die Schleusenkammer 3 hineingeführt und am freien Ende mittels eines Ventil es 4 druckdicht abschliessbar. Der Ventilstössel ist unter Abdichtung in einen an die Kammer 3 angeschlossenen Steuerzylinder hineingeführt und am freien Ende mit einem Kolben versehen, der im Zylinder läuft. Dieser ist an beiden Enden mit je einem Stutzen zum Anschluss der nicht dargestellten Druckmittelzu- und -abfuhrleitungen versehen, die anderseits an ein übliches Steuerventil angeschlossen sind.
Aus der Schleusenkammer 3 wird das Rohgut mittels einer Schnecke 5 einem Extrakteur 6 zugeleitet, wobei das Gehäuse der Schnecke 5 in eine Vorkammer des Extrakteurs 6 hineingeführt und hier durch ein dem Ventil 4 analoges Ventil 7 abschliessbar ist.
Der Extrakteur 6 gemäss Fig. 1 steht erfindungsgemäss während des Extraktionsvorganges unter Druck, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass der Extrakteur mit einem Stutzen zur Zuführung eines Druckmittels ausgestattet ist, durch den z. B. ein inertes Druckgas zugeführt wird. In der in der Fig. 1 dargestellten offenen Stellung des Ventils 7 und geschlossenen Stellung des Ventils 4 herrscht in der Schleusenkammer 3 der Arbeitsdruck.
Nach erfolgter Extraktion wird das extrahierte Gut dem Extrakteur 6 mittels einer Förderschnecke 8 entnommen, deren Gehäuse in eine Schleusenkammer 10 hineingeführt und innerhalb dieser durch ein den Ventilen 4, 7 analoges Ventil 9 abschliessbar ist.
Von der Kammer 10 gelangt das extrahierte Gut mittels einer Schnecke in eine Kammer 12, in welche das Gehäuse der letzterwähnten Schnecke hineinragt und innerhalb dieser wieder durch ein den vorerwähnten Ventilen analoges Ventil 11 abschliessbar ist.
In der Fig. 1 ist der dem Austragsvorgang entsprechende Zustand veranschaulicht, bei welchem das Ventil 11 geöffnet ist. Aus der Kammer 12 gelangt das extrahierte Gut zur Nachbehandlung in einen Raum 13. Die Nachbehandlung kann in üblicher Weise vorgenommen werden. Beispielsweise ist es möglich, die Trennung des extrahierten Gutes vom Lösungsmittel in einer Einrichtung durchzuführen, wie diese in der deutschen Patentschrift Nr. 851051 beschrieben ist.
Die erläuterte Anordnung der Schleusenkammern 3 und 10, wobei die Steuerung ebenfalls in der geschilderten Weise geschehen kann, lässt sich auch bei Perkolations-Extrakteuren anderer Bauart anwenden. Auf diese Weise wird es möglich, eine kontinuierliche Extraktion unter Druck durchzuführen und dabei die oben erwähnten Vorteile zu erreichen.
Der in den Fig. 2 bis 5 näher dargestellte Zellenrad-Extrakteur 6 weist ein feststehendes Extraktionsgehäuse 14 auf, in welchem ein horizontal liegender Siebboden 15, dessen mittlerer Teil 16 nach oben erhöht ist, fest eingebaut ist.
Auf einer Ringfläche ist der Boden 15 mit Löchern 17 versehen. Diese durchlöcherte Ringfläche bildet den Siebteil des Siebbodens 15.
Die genannte Ringfläche des Siebbodens hat einen Ausschnitt 18 als Auslassöffnung für das ausgelaugte Extraktionsgut.
In geringem Abstand (s. bei 19, Fig. 2) ist über dem festen Siebboden 15 ein in eine grössere Zahl von Zellen 20 unterteiltes Rad 21 angeordnet. Dieses Zellenrad 21 ist bei 22 auf einer vertikal stehenden Welle 23 fest aufgekeilt. Die Welle 23 ist unten und oben in einem Lager 24 und 25 des Extraktionsgehäuses drehbar und nach aussen durch eine Stopfbüchse abgedichtet. Mit 26 ist ein schematisch dargestellter Getriebemotor als Antriebsvorrichtung für das Zellenrad bezeichnet.
Aus Fig. 3 ist besonders die Einteilung des Zellenrades in die einzelnen Zellen 20 und seine Drehrichtung im Sinne des Pfeiles A ersichtlich.
Die Zellen 20 haben keinen Boden; sie sind deshalb etwa mit röhrenförmigen Behältern vergleichbar.
Unter dem Siebboden sind entsprechend der Zahl der geforderten Extraktionsstufen mehrere Kammern 27 (beim Ausführungsbeispiel sind es die fünf Kammern 27a bis 27e) zur Aufnahme der Miscella vorgesehen. Die Kammern werden gebildet durch den äusseren Mantel des Extraktionsgehäuses 14, einen geneigten Boden 28 und Trennwände, so dass die Kammern im Querschnitt dreieckig sind und die Miscella Gefälle zu den Abflüssen der Kammern hat, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Der aus den Kammern 27a bis 27e bestehende Aufnahmebehälter für die Miscella trägt in der Mitte 29 des Bodens das Lager 24 für die Welle 23.
Bei der Auslassöffnung 18, die etwa die Grösse des lichten Horizontalquerschnittes einer Zelle hat, ist ein entsprechender Schacht 30 vorgesehen, der in das Gehäuse 31 einer Austragschnecke 32 für das ausgelaugte Gut führt.
Durch einen ständig gefüllten Einfülltrichter 33 (s. auch Fig. 4) werden die unter ihm vorbeistreichenden Zellen 20 des Zellenrades 21 mit Extraktionsgut beschickt.
Die Zuführung frischen Lösungsmittels geschieht durch eine Leitung 34.
Mit 41 sind Miscellaleitungen bezeichnet, welche aus den einzelnen Kammern 27c und 27d Miscella entnehmen und, wie dies Fig. 2 zeigt, vermittels einer nicht dargestellten Fördereinrichtung bekannter Art, z. B. Pumpen, in die über dem Siebboden kreisenden korrespondierenden Zellen führen, so dass die Miscella in jeder Zelle umgepumpt wird.
Die Kammern des Aufnahmebehälters für die Miscella sind entgegengesetzt dem Verlauf der Extraktion durch Überläufe 39 miteinander verbunden.
Der Zellenrad-Extrakteur ist so auszubilden, dass die Endmiscella vor ihrer Ableitung zur Destillationsanlage einer Selbstfiltration unterworfen wird.
Zu diesem Zweck ist ein Leitungssystem für die Miscella vorgesehen, durch welches die erste Kammer 27a oder die zweite Kammer 27b des Aufnahmebehälters nach dem Einfüllen des Extraktionsgutes zum Abführen der Endmiscella zur Destillation so geschaltet werden kann, dass die Endmiscella vorher noch einmal durch das Extraktionsgut selbst geleitet wird.
Diese Art der Schaltung ist in Fig. 5 schematisch erläutert. Hierbei ist die Kammer 27c durch eine Überlaufleitung 36 mit der Kammer 27a verbunden.
Die Kammer 27a hat wiederum eine Überlaufleitung 37, von der die Miscella der Kammer 27a in die als Filterzone wirkende Kammer 27b geleitet wird. In der zugehörigen Zelle wird die Miscella durch die Miscellaleitung 35 umgepumpt, wie dies im übrigen auch bei den anderen Zellen des Zellenrad-Extrakteurs mittels der Leitungen 41 geschieht. Nach dieser Selbstfiltration in der Filterzone 27b verlässt dann die Endmiscella den Extrakteur 6 durch eine Über- laufleitung 38 und geht zur nicht dargestellten Destillationsanlage.
Verzichtet man auf die vorher beschriebene Selbstfiltration, so wird die Endmiscella aus der Kammer 27a durch eine Überlaufleitung 40 (s. Fig. 3) abund der Destillationsanlage zugeführt.