DE1208732B

DE1208732B - Verfahren und Vorrichtung zur Extraktion von Stoffen aus Festkoerpermaterial mit heissem Loesungsmittel

Info

Publication number: DE1208732B
Application number: DEF33249A
Authority: DE
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1960-03-28
Filing date: 1961-02-20
Publication date: 1966-01-13
Also published as: US3243264A; GB914473A; DE1208732C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 c -1

Nummer: 1208732

Aktenzeichen: F 33249 IV c/12 c

Anmeldetag: 20. Februar 1961

Auslegetag: 13. Januar 1966

Verfahren zur Extraktion von Stoffen aus Festkörpermaterial mit heißem Lösungsmittel durch Aufsprühen des Lösungsmittels auf das Festkörpermaterial sind bekannt. Bei ihnen wird das Lösungsmittel kontinuierlich auf das Festköipermaterial 5 gesprüht.

Andererseits ist es bekannt, Festkörpermaterial, das sich zwischen einem oberen und einem unteren Sieb befindet, durch periodische Zufuhr und Abfuhr von Lösungsmittel durch das untere Sieb auszulaugen.

Bei dem Verfahren erstgenannter Art kann der Extraktionswirkungsgrad erhöht, also mit relativ weniger Lösungsmittel relativ stärker extrahiert werden, wenn erfindungsgemäß das Festkörpermaterial in an sich bekannter Weise einem hohen Umgebungsdruck ausgesetzt und das Lösungsmittel intermittierend aufgesprüht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem überraschenden Erfolgt, weil nicht zu erwarten war, daß bei unter hohem Umgebungsdruck stehendem Feststoff, der an sich ein Ausdämpfen des Feststoffes zwischen den Sprühphasen weitgehend verhindern sollte, ein Gewinn an Extraktionswirksamkeit und eine Einsparung von Lösungsmitteln zu erzielen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. bei der Extraktion von Kaffee. Lohenborke und Knochen angewandt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere hinsichtlich einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und hinsichtlich der Steuerung des intermittierenden Aufsprühens, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Extraktionsvorrichtung;

Fi g. 2 zeigt eine Teilansicht der Fig. 1.

In einem geneigten Druckbehälter 4 (Fig. 1) ist in einer zylindrischen Bohrung 5 ein Schraubenförderer 6 drehbar in der Bohrung 5 gelagert. Eine Zuführung 7 für das Festkörpermaterial und eine Abführung 9. die unter Druck arbeiten und ein Zellenrad in einem Gehäuse aufweisen, sind über Öffnungen 8 bzw. 10 mit dem Behälter 4 verbunden.

Der Schraubenförderer 6 weist eine rohrförmige Welle 11 (F i g. 2) auf, die als Eintrittsleitung für das Lösungsmittel dient. Am unteren Ende der Welle 11 (F i g. 2) befindet sich ein fester Lagerzapfen 12, der in einer unteren Stirnkappe 13 des Druckbehälters 4 gelagert ist. Am oberen Ende der Rohrwelle 11 ist flüssigkeitsdicht eine hohle Lagerwelle 14 befestigt, die in der oberen Stirnkappe 16 des Behälters 4 ge-Verfahren und Vorrichtung zur Extraktion
von Stoffen aus Festkörpermaterial mit heißem
Lösungsmittel

Anmelder:

FMC Corporation, San Jose, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann

und Dipl.-Ing. H. Weickmann, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. März 1960 (17 918) - -

lagert ist. Eine kontinuierliche Wendelschraube 17 liegt rund um die Rohrwelle 11 und ist an dieser festgeschweißt. Wird der Schraubenförderer angetrieben, so wälzt die Schraube das Festkörpermaterial um und bewegt es nach oben längs der unteren Innenfläche des Behälters 4. Eine Scheibe 18 ist am unteren Ende der Welle und am unteren Ende der Wendelschraube 17 befestigt. Diese Scheibe 18 hat einen Rand, der kegelig in Richtung zur unteren Stirnkappe 13 verläuft. Die Scheibe 18 liegt konzentrisch zum Druckbehälter 4. Ihre äußere Randfläche liegt dicht an der Innenfläche der Bohrung 5, so daß das Festkörpermaterial nicht aus dem geneigten Behälter 4 an der Scheibe 8 vorbei herausfallen kann, aber andererseits Flüssigkeit hindurchfließen kann, die sich am Boden des Behälters 4 sammelt. Eine Mehrzahl von in Abstand voneinander befindlichen in Längsrichtung in Flucht liegenden Auslaßöffnungen 19 in der Rohrwelle 11 sind mit fächerförmigen Sprühdüsen 21 versehen, deren Fächer parallel zur Achse der Welle 11 liegen.

Zur Steuerung der Menge des intermittierend durch die Düsen fließenden Lösungsmittels, das in den Druckbehälter 4 aus der Rohrwelle 11 eintritt, ist eine Vorrichtung 23 vorgesehen, die einen Kolben 24 aufweist, der verschiebbar in der Rohrwelle 11

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liegt und von einer Stange 26 bewegt wird, die aus der Hohlwelle 11 durch die hohle Lagerwelle 14 herausragt. Dichtungsringe sitzen in Ausnehmungen des Kolbens 24 und sorgen für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Kolben 24 und der Innenwand der Rohrwelle 11. Die Stange 26 liegt verschiebbar in der hohlen Lagerwelle 14 und in einem abgedichteten Schwenkgelenk 28 (F i g. 1). Wenn die Stange 26 (in Fig. 2) nach links bewegt wird, und zwar so weit, daß der Kolben 24 auf der linken Seite der untersten Düse liegt, so fließt das Lösungsmittel in die hohle Lagerwelle 14 und in die Rohrwelle 11 durch die Schwenkverbindung 28 ein und durch alle Düsen 21 heraus. Wird weniger als die Maximalmenge des Lösungsmittels benötigt, so wird Lösungsmittel durch Ziehen des Kolbens 24 nach oben daran gehindert, aus den unteren Düsen 21 auszufließen.

Zur Extraktion von Kaffee mit heißem Wasser als Lösungsmittel schickt eine Pumpe 31 Wasser unter einem Druck von etwa 10,5 kg/cm² durch einen ao Wärmeaustauscher 32, dem Dampf als Heizmittel zugeführt wird, wobei die Menge des Dampfes durch ein selbsttätiges druckempfindliches Ventil 33 und ein Thermometer 34 gesteuert wird. Eine Flüssigkeitspegelsteuerung 37 steht mit dem Behälter 4 in Verbindung und ist ihrerseits mit einem selbsttätigen Steuerungsventil 38 in der Leitung 36 verbunden, um den Heißwasserfluß in der Leitung 36 anzuhalten, wenn der Flüssigkeitspegel in dem Behälter 4 eine vorgegebene Höhe überschreiten sollte. Ein Wassermesser 39 ist mit der Leitung 36 verbunden und dient der Bestimmung der genauen Wassermenge, die zu benutzen ist. Ein Ventil 41 liegt in der Leitung 36 zwischen dem Wassermesser und dem Schwenkgelenk 28. Seine Steuerung erfolgt mittels eines Schalters 42, der ein Betätigungsorgan 43 aufweist, welches auf einer Nockenoberfläche 44 reitet. Der Nocken 44 befindet sich an einem Kettenrad 46, welches auf der Lagerwelle 14 verkeilt ist. Das Kettenrad 46 ist antriebsmäßig mit irgendeiner geeigneten Antriebsquelle zum Antrieb des Schraubenförderers 6 verbunden. Der Nocken 44 hat einen gebogenen Aufsatz 47, der in Flucht mit den Düsen 21 liegt und derart angeordnet ist, daß der Schalter 42 betätigt wird, um damit das Ventil 41 nur dann zu öffnen, wenn die Düsen nach unten gerichtet sind.

Dampf wird unter einem Druck von etwa 7 kg/cm² in den Behälter 4 durch eine Leitung 51 eingeleitet. Ein selbsttätiges Dampfsteuerventil liegt in der Leitung 51. Die Einstellung dieses Ventils erfolgt mittels einer temperaturgesteuerten Vorrichtung 52 a, die zwischen dem Ventil 52 und dem Behälter 4 liegt. Um zu verhüten, daß sich ein übermäßiger Druck in dem Behälter 4 aufbaut, ist ein Entlüftungsventil 53 mit dem Behälter 4 verbunden, das von einem mit dem Behälter 4 verbundenen Überdruckventil 54 gesteuert wird.

Die Lösung wird am unteren Ende des Behälters 4 in einem Tank gesammelt. Die Oberfläche der Lösung ist durch die gestrichelte Linie 56 gekennzeichnet. Diese Lösung wird aus dem Behälter 4 mittels einer Leitung 57 abgezogen, die mit der unteren Stirnkappe 13 in Verbindung steht. Durch die Stirnkappe 13 steht eine Konzentrationssteuervorrichtung 58 mit dem Behälter in Verbindung. Ferner steht diese Steuervorrichtung 58 mit einem Ventil 58 a in der Leitung 57 in Verbindung, um das Ventil 58 α zu öffnen, wenn die Konzentration des Extrakts in der Lösung oberhalb, eines vorgegebenen Minimums liegt. Während des normalen Betriebs bleibt das Ventil 58 offen, da die Konzentration der Lösung durch die Vorrichtung 23 gesteuert wird. Die Lösung fließt durch die Leitung 57 in eine Absatzkammer 59, wo schwere Fremdstoffe sich absetzen und periodisch entfernt werden. Die Lösung fließt dann durch ein Filter 61, das die Lösung weiter reinigt, und schließlich in einen Kühler 62, der die Lösung auf eine Temperatur abkühlt, die unterhalb des Kochpunkts des Wassers bei atmosphärischem Druck liegt. Ein Kühlmittel, wie etwa kaltes Wasser, fließt in den Kühler 62 durch eine Leitung 63 und aus dem Kühler 62 durch eine Leitung 64. Die gekühlte Lösung fließt durch einen Durchflußmesser 66 und die Leitung 68 ab.

Der gemahlene Kaffee wird in den Behälter 4 durch die Zuführung 7 fortlaufend eingeführt. Der extrahierte Kaffee wird bei der Abführung 9 aus dem Behälter entfernt, ohne daß wesentliche Druckverluste in dem Behälter auftreten.

Vorrichtung nach Fig. 1 können auch in Serie geschaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Extraktion von Stoffen aus Festkörpermaterial mit heißem Lösungsmittel durch Aufsprühen des Lösungsmittels auf das Festkörpermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörpermaterial in an sich bekannter Weise einem hohen Umgebungsdruck ausgesetzt und daß das Lösungsmittel intermittierend aufgesprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörpermaterial während des Besprühens umgewälzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörpermaterial auf hoher Temperatur gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühdruck wesentlich höher als der Umgebungsdruck auf das Festkörpermaterial ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Sprühstrahls etwa 100 bis 180° C beträgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer in einem Rohr befindlichen Transportschnecke auf einer Hohlwelle, in der radiale Öffnungen sind, durch die das Lösungsmittel in den Raum zwischen dem Rohr und der Transportschnecke einzuleiten ist und mit Zugabe- und Abnahmevorrichtungen für die Feststoffe an den Enden des Rohrs, gekennzeichnet durch an die Öffnungen in der Hohlwelle (6) radial nach außen ansetzende, vorzugsweise fächerförmige Sprühdüsen (21).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen in der Hohlwelle (6) verschiebbar gelagerten Kolben (24).

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen (21) in Flucht längs der Hohlwelle (6) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein Steuerorgan (41), das das Lösungsmittel nur dann aus den Sprühdüsen (21) austreten läßt, wenn sie nach unten gerichtet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 529142, 572 818, 917, 713 963;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1041473; USA.-Patentschrift Nr. 1161135.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen