-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Extraktion
von natürlichem
Saft aus holzigen pflanzlichen Materialien, eine Vorrichtung, die
das Durchführen
des Verfahrens ermöglicht,
und die Verwendung des Verfahrens für die Herstellung von trockenen
holzigen Pflanzen oder von Saft.
-
Unter
dem Wort "Sägeholz" wird ein Holz verstanden,
das direkt aus der ersten Transformation (Sägen) hervorkommt.
-
Durch
die Druckschrift
US 4 343 095 ist
ein Verfahren bekannt zum Trocknen von Holz in einem Ofen durch
Erhöhung
der Temperatur durch schnelle Zirkulation von Wasserdampf bei Drücken oberhalb des
Atmosphärendrucks.
Das Wasser, das in dem Behälter
kondensiert, wird periodisch abgelassen. Die Dauer des Trocknens
zum Erzielen eines endgültigen
Feuchtegehalts von 6 bis 7% beträgt
mehr als 15 Stunden.
-
Aus
der Patentanmeldung WO 82/01766 ist ein Verfahren zum Trocknen von
Holz bekannt, dass Mikrowellen mit einer Frequenz von 915 MHz verwendet,
die auf die zu trocknenden Holzelemente angewendet werden, um ihre
innere Temperatur zu erhöhen
und sie zu veranlassen, das Wasser abzuscheiden. Das so abgeschiedene
Wasser wird an der Oberfläche
des Holzes durch eine von Ventilatoren erzielte Luftzirkulation
mit niedriger Geschwindigkeit verdampft. Die mit einer Feuchtigkeit
in der Größenordnung
von 80% geladene Luft durchläuft
Kondensatoren, um diese Feuchtigkeit herauszuziehen.
-
In
der Druckschrift WO 82/01411 wird dasselbe Prinzip verwendet, aber
in der letzteren wird weiter präzisiert,
dass die Lufttemperatur noch unterhalb der Innentemperatur des Holzes
liegen muss. Diese Druckschrift bezeichnet die Tatsache als nachteilhaft,
dass mit den Mikrowellen die Oberfläche des Ma terials erwärmt wird,
bevor der innere Abschnitt des Material erwärmt wird. In dieser Druckschrift
wird daher vorgeschlagen, den Vorgang der Umwandlung der elektromagnetischen
Energie in Wärmeenergie zu
steuern, um die Wellen auf das Wasser in dem Material zu konzentrieren.
Außerdem
wird nahe gelegt, auf das Klima in dem Inneren der Kammer einzuwirken,
indem ein Prozentanteil der Luftfeuchtigkeit hinreichend hoch gehalten
wird, damit die Oberfläche
des Produkts nicht vor dem Herausziehen der Feuchtigkeit aus dem
Inneren des Holzes ausgetrocknet wird. Zu diesem Ziel wird während der
Anfangsphase des Trockenvorgangs Wasser in zerstäubter Form in die Kammer eingeführt, um
einen hohen Feuchtegehalt zu bewahren.
-
Ebenso
lehrt der in der Zeitschrift "Holz
als Roh- und Werkstoff",
1995, S. 333–338,
Springer Verlag, erschienene Artikel mit dem Titel "Mikrowellentrocknung
von Kiefer und Fichte" von
A. L ANTTI, Holz mit Mikrowellen zu trocknen, die in dem Frequenzbereich
von 915 oder 2.450 MHz und einer Leistungsdichte in dem Bereich
von 25 bis 78 kW/m3 arbeiten, um die Innentemperatur
des Holzes auf ungefähr
140°C anzuheben
und einen internen Dampfdruck im Holz von 25 KPa zu verwirklichen.
Der so verwirklichte Innendruck ist sehr hoch, um eine sehr schnelle
Evakuierung des Wassers zu ermöglichen. Der
Nachteil des Verfahrens ist es, dass es Faserrisse herausbildet.
Der Trockenvorgang beginnt mit einer schnellen Trocknung durch Mikrowellen
ungefähr bei
70°C, dann
einem intermittierenden Aussetzen der Mikrowellen während des
Trocknens und schließlich
einem Trockenvorgang unter Steuerung der Temperatur des Holzes unterhalb
der Sättigung
der Fasern, indem sie auf eine Maximaltemperatur von 110°C beschränkt wird.
-
Bei
allen Möglichkeiten
ist es klar, dass die Luft als Vehikel verwendet wird, um die von
dem Holz evakuierte Feuchtigkeit zu beseitigen. Aus diesen Gründen muss
der Feuchtegehalt der Luft unter dem Sättigungsgehalt der Luft für Wasserdampf
bleiben. In den bekannten Vorrichtungen ist es daher erforderlich,
die Luft zu entfeuchten, um das Trocknen des Holzes durchführen zu
können.
Außerdem
ist es notwendig, eine Lufttemperatur zu haben, die unter derjenigen
des Holzes liegt, um ein Verdampfen zu ermöglichen. Alle diese Vorrichtungen
haben als Nachteil, große
Energieverluste zu erzeugen und den Energieverbrauch nicht zu optimieren.
Je höher
die Temperaturen des Holzes sein müssen, um so mehr muss in der
Tat die Leistung der Mikrowellengeneratoren proportional sein und
ihre Kosten sind erhöht, wenn
man die Dauer von mehreren Stunden des Trockenvorgangs berücksichtigt,
und die verbrauchte Energie ist erhöht. In der Tat ist in dem oben
zitierten Artikel zu sehen, dass die Trocknungsdauern je nach der
Dicke des Holzes und der Mächtigkeit
des Materials zwischen 3 und 5 Stunden liegen. Außerdem gelingt
es keinem der bekannten Verfahren, in dem Holz nach dem Trocknen
unter eine Feuchtigkeit von 30% zu kommen.
-
Schließlich ist
aus den französischen
Patentanmeldungen 2 763 795 und 2 705 035 ebenfalls bekannt, ausgehend
von einem biologischen Material durch Mirowellen ein natürliches
Produkt zu extrahieren, indem man bei Abwesenheit jedes Lösungsmittels
eine Bestrahlung des biologischen Materials durch Mikrowellen ansteigen
lässt,
um das Verdampfen zumindest eines Teils des in dem Material enthaltenen
Wassers und das Bersten der Zellstrukturen zu bewirken. Das Verfahren
besteht darin, in intermittierender Weise einen verringerten Druck
auf das Innere des Behälters
auszuüben,
um dieses Bersten zu begünstigen.
Die Verwendung von Mikrowellen dient im wesentlichen dazu, den aus
dem Verdampfen des Wassers resultierenden Temperaturabfall zu kompensieren.
Auf jeden Fall bleiben die verwendeten Temperaturen unterhalb von
100°C und
die Drücke unterhalb
des Atmosphärendrucks
(1 Bar). Gemäß diesem
Verfahren werden Drücke
in der Größenordnung
von 100 Millibar und Temperaturen in der Größenordnung von 70°C verwendet.
-
Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren vorzuschlagen,
das es ermöglicht,
die Energie zu optimieren und pro behandelter Menge fasriger Pflanzenmaterialien
eine maximale Ausbeute in der Herstellung von Saft zu erzielen.
Dieses Ziel wird dadurch erzielt, dass das Verfahren zur Extraktion natürlichen
Saftes aus holzigen pflanzlichen Materialien enthält:
- – einen
Schritt des Setzens eines dichten Behälters, der die Materialien
enthält,
unter einen Druck, der höher
ist als der Atmosphärendruck,
- – einen
Schritt des Erzeugens oder Einspritzens von gesättigtem Wasserdampf,
- – einen
Schritt des Erwärmens
der pflanzlichen Materialien im Inneren durch elektromagnetische Wellen,
- – einen
Schritt des Schwerkraftrückgewinnens
der flüssigen
Exsudate, die aus den behandelten pflanzlichen Materialien austreten.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit kann der Schritt des Rückgewinnens
zumindest teilweise während
des Schritts des Erzeugens oder Einspritzens von gesättigtem
Wasserdampf durchgeführt
werden.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit liegt der Gesamtdruck zwischen 1,5 und
9,6 Bar.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit wird der Gesamtdruck angepasst in Abhängigkeit
von dem behandelten pflanzlichen Material und von der Temperatur
des Dampfs, der dieses Material umgibt.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit wird die Leistung der Wellen moduliert,
um eine Erwärmung im
Inneren des Materials zu ermöglichen,
die um einige Zehntel Grad bis einige Grad höher ist als die Temperatur
des Dampfes, die sich aus dem gewählten Gesamtdruck ergibt.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit ist die Menge des Wassers unter Atmosphärendruck
und äußerer Umgebungstemperatur
2- bis 4-mal so groß wie
die Menge der unter den gleichen Bedingungen in dem Behälter enthaltenen
Luft.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit ist die Menge des für den Druck bei der gewählten Arbeitstemperatur
erforderlichen gesättigten
Dampfes größenordnungsmäßig das
Dreifache der Masse der unter Umgebungsbedingungen in dem Behälter enthaltenen
Luft.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit ist die Frequenz der Wellen angepasst
an die Größe der Masse der
zu behandelnden pflanzlichen Materialien in dem Behälter, so
dass das Eindringen der Wellen bis in das Innere der zu behandelnden
pflanzlichen Masse ermöglicht
wird.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit liegt die Frequenz der Wellen zwischen
13 MHz und 2.450 MHz.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit enthält das
Verfahren einen Schritt des Evakuierens des Saftes aus dem Behälter unter
Druck während
oder im Verlauf des Extraktionsvorgangs.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit enthält das
Verfahren nach dem Evakuieren des Saftes einen Schritt des Anpassens
der Bedingungen des Gesamtdrucks, der Temperatur und der Steuerleistung der
Wellen, um das Eindringen zusätzlicher
in den Behälter
eingespritzter Produkte in das Holz zu begünstigen.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung vorzuschlagen,
die das Durchführen des
Verfahrens ermöglicht.
-
Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung gebildet ist aus
einem druckfesten dichten Behälter,
einer Mehrzahl von Fenstern aus Quarz oder jedem anderen für Wellen
geeigneten Material, wobei ein Generator für elektromagnetische Wellen in
der Nähe
jedes Fensters angeordnet ist, so dass er die Wellen quer zu der
in dem Behälter
angeordneten Masse der pflanzlichen Materialien aussendet; einer Vorrichtung
zum Erzeugen von gesättigtem
Wasserdampf unter einem Druck, der höher ist als der Atmosphärendruck,
um einen Druck gesättigten
Wasserdampfs bei einer Dampftemperatur und einem Gesamtdruck, die
in Abhängigkeit
von der zu behandelnden Pflanze festgelegt sind, zu erzeugen oder einzuspritzen.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit enthält
die Vorrichtung Mittel für
die Zirkulation von Luft unter Druck.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit ermöglicht
die Dampferzeugungsvorrichtung das Einspritzen von Dampf unter Druck
bei der festgelegten Dampftemperatur und dem festgelegten Gesamtdruck.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit enthält
die Dampferzeugungsvorrichtung in dem Behälter ein Gefäß zur Aufnahme
einer Menge von Wasser, die dem Zweifachen bis Vierfachen der Masse
der Luft entspricht, die bei Umgebungstemperatur in dem Behälter enthalten
ist, und ein Heizmittel für
dieses Wasser, um es in den Dampfzustand zu bringen.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit wird das Heizmittel gesteuert von einer
Messvorrichtung für den
im Inneren des Behälters
herrschenden Gesamtdruck, die es ermöglicht, das Erwärmen des
Wassers zu unterbrechen, wenn der gewünschte Druck erreicht ist.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit enthält der
Behälter
eine Vorrichtung zum Rückgewinnen von
Saft durch Herabrinnen und/oder Schwere der aus der Materie extrahierten
Säfte.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit steht die Vorrichtung zum Rückgewinnen
von Säften über ein Ventil
mit dem Äußeren des
Behälters
in Verbindung, wobei das Ventil gesteuert wird zum teilweisen Ablassen
von Saft während
des Betriebs der Maschine.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit ist die Menge der in einem Vorgang zum
Herausziehen von Saft verarbeiteten pflanzlichen Materialien aus
einer Art von Pflanzen gebildet, und die Bedingungen des Drucks
und der Temperatur sind in Abhängigkeit
von der Art der Pflanzen festgelegt, um die interessanten Wirkstoffe
unter den besten Bedingungen herauszuziehen.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit werden die Pflanzen direkt nach dem
Abhieb mit Rinde oder ohne Rinde behandelt.
-
Nach
einer weiteren Besonderheit sind die Pflanzen die Zweige und die
Blätter,
die beim Auslichten anfallen.
-
Ein
letztes Ziel ist es, einen natürlichen
Saft zu gewinnen.
-
Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, dass der natürliche Saft ausgehend von der
Verarbeitung holziger pflanzlicher Materialien gewonnen wird.
-
Weitere
Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung erscheinen
klarer bei dem Lesen der folgenden Beschreibung, die mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen erstellt wurde, in denen:
-
1A eine
Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
-
1B eine
von oben gesehene Längsschnittsansicht
der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
-
2 eine
Seitenansicht der implantierten Vorrichtung zeigt;
-
3 eine
von oben gesehene Längsschnittsansicht
der Vorrichtung gemäß einer
zweiten Variante der Erfindung zeigt.
-
Wie
in 1A dargestellt, ist die Vorrichtung aus einem
vorzugsweise zylindrischen Behälter
(1) aus einem metallischen Material gebildet, der einerseits
gleichzeitig eine gute thermische Isolation und Druckdichte sicherstellt
und andererseits eine Dichte gegenüber Wellen. Dieser Behälter ist
auf einer Seite durch eine oder zwei Türen (16, 1B)
geöffnet.
-
Öffnungen 14 sind
in dem Behälter
zum Bilden von Fenstern aus einem luftdichten Material ausgebildet,
sie lassen aber die Strahlen elektromagnetischer Wellen wie z.B.
Mikrowellen, passieren. Diese Fenster 14 unter Druck bestehen
aus einem Material, das es ermöglicht,
die in dem Behälter
erzeugten Drücke
zu ertragen und Wellen in das Innere des Behälters abzustrahlen, und sie
werden Abstrahlfenster genannt. Diese Fenster 14 haben
Abmessungen und sind an Orten angeordnet, die es ermöglichen,
elektromagnetische Wellen auf die Gesamtheit der in den Behälter eingeführten pflanzlichen
Masse und bis in ihr Inneres zu senden.
-
Die
Wellen werden von einem Wellenleiter 40 einer Mehrzahl
von Fenstern zugeführt,
die der Länge
nach und auf jeder Seite in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen entlang
des Holzstapels 3 angeordnet sind, um eine möglichst
homogene Verteilung der Wellen zu erzielen. Der Wellenleiter 40 steht über einen
Impedanzanpasser 41 und einen 3 dB-Teiler 42 in
Verbin dung mit einem Isolator 43 und dem Generator 44 für elektromagnetische
Wellen mit einer Frequenz, die in einem Frequenzbereich liegt, der
sich zwischen 1 MHz und 16 GHz erstreckt.
-
Zwischen
jedem Abstrahlfenster 14 oder zwischen den äußeren Abstrahlfenstern
und jeder Rückwand
des Gefäßes sind
vorzugsweise eine Mehrzahl von Kanälen 12 für die durch
einen Ventilator V erzwungene Luftzirkulation angeordnet. Diese
Kanäle 12 stehen
auf einer Höhe,
die ungefähr
derjenigen des Holzstapels entspricht, über Gitter 13 mit
dem Innenbereich des Behälters
in Verbindung, der den Holzstapel 3 enthält, der
auf einem Transportiermittel transportiert wird wie beispielsweise
einem Wagen, der aus an einer Stützplatte 31 angebrachten
Rädern 32 gebildet
ist.
-
Der
Stapel aus Holz oder holzigen Pflanzen wird vorzugsweise gebildet
aus Stücken 30 in
Form von Zweigen, Balken, Brettern oder Bohlen beliebiger Dicke
und Breite, die aus dem Auslichten oder Sägen stammen und so angeordnet
sind, dass die Balken, Bretter oder Bohlen auf der Breite nach aneinandergesetzt
oder die Zweige als Bündel
in einer Längsrichtung
angeordnet sind, um eine Schicht zu bilden. Jede Schicht aus Holz
oder Pflanzen ist von der darunter liegenden Schicht durch Holzleisten oder
Stäbe 33 getrennt,
die auf nicht aneinanderliegende Weise orthogonal angeordnet sind,
um zwischen die aneinandergrenzenden Schichten oder Bündel von
Pflanzen Durchlässe
für die
Zirkulation von Luft, Wellen und Wasser zu bringen. Der Kreis der
Luftzirkulation wird auch aus einem Material gebildet, das die Reflexion
der Wellen zu dem Inneren des Behälters und des Holzes hin begünstigt.
-
Der
Behälter
wird über
einen Kanal 15 mit einem Dampferzeugungssystem 2 und
eventuell einem Luftkompressor 20 in Verbindung gebracht.
Die Feuchtigkeit kommt von dem Dampferzeuger durch die Diffusionsgitter,
was es ermöglicht,
sie homogen in dem Behälter
zu verteilen ohne das Risiko, Frontalangriffe auf das Holz zu erzeugen.
Der Luftkompressor 20 wird verwendet, um komprimierte Luft
zu erzeugen, die dazu bestimmt ist, die Zirkulation des Wassers
in dem Holz zu beschleunigen und in dem Fall, in dem das Dampferzeugungssystem 2 Dampf nicht
unter einem hinreichenden Druck erzeugen kann, um auf die gewünschte Temperatur
anzuheben oder um das Anheben der Temperatur zu begleiten und die
Zirkulation des Wassers des Holzes zu beschleunigen. Wenn dagegen
ein Dampferzeugungssystem unter hinreichendem Druck zum Erzielen
der gewünschten
Temperaturen und Drücke
verwendet wird, kann der Luftkompressor weggelassen werden.
-
Der
Behälter
enthält
ein Mittel zum Beladen und Entladen der zu behandelnden Pflanzenmassen und
ein Mittel zum Rückgewinnen
der aus den Pflanzen herausgezogenen Säfte oder flüssigen Exsudate. In dem gezeigten
Beispiel ruhen die Räder
des Wagens auf Schienen 10A, 10B, die mit dem
Boden des Gefäßes 1 verbunden
sind, wobei diese mit einer Vorrichtung zum Ausschließen von
elektrischen Bögen
versehen sind. Ein Gitter 19 ermöglicht es, die Ausbreitung
von Wellen zu den flüssigen
Exsudaten oder Rieselwässern,
die auf dem Boden des Gefäßes gesammelt
werden, zu verhindern. Diese Rieselwässer werden von einem Kanal 18 abgeleitet,
der von einem Ventil 17 gesteuert ist. Dieser Kanal 18 mündet in
einem entnehmbaren oder entleerbaren Rückgewinnungsbehälter für flüssige Exsudate,
die aus dem Trockenvorgang hervorgehen. In einer Abwandlung ist
der Kanal ständig
oder intermittierend offen. Schließlich enthält der obere Abschnitt des
Gefäßes ein
Sicherheitsventil 11, das es ermöglicht, das Gefäß auf dem
gewünschten
Druck zu halten, den Druck abzuleiten, wenn dieser zu hoch ist,
und schließlich
das Gefäß auf Atmosphärendruck
zu bringen, wenn der Trockenvorgang einmal abgeschlossen ist.
-
In
dem Implantationsschema von 2 ist das
Gefäß 1 in
einem Behälter 5 eingeschlossen,
das über
die Schleuse der Türe 16 in
Verbindung steht, die automatisch am Ende und am Anfang von einem elektronischen
Steuersystem gesteuert wird. Eine Vorladezone 50 ermöglicht es,
die Wagen auf ein Paar von Schienen 10C, 10D aufzubringen,
die in keiner elektrischen Beziehung zu den Schienen 10A, 10B des
Behälters 1 stehen.
-
Eine
Verdampfungsvorrichtung 52 ermöglicht es, Wasser während der
Phase der Verwendung der Wellen einzuspritzen, um jedes Entweichen
von Strahlung nach draußen
zu vermeiden. Ein nicht dargestelltes entnehmbares und entleerbares
Reservegefäß ist über einen
Kanal 18 mit dem Behälter 1 verbunden
und ermöglicht
es, die flüssigen
Exsudate rückzugewinnen,
die aus dem Trockenen des Holzes herrühren. Um eine Verringerung
des Entweichens sicherzustellen, ist der Generator der elektromagnetischen
Wellen 44 wie das Reservegefäß 6 vergraben und
steht über
den Wellenleiter 40 mit dem Trockenbehälter 1 in Verbindung.
-
3 zeigt
eine zweite Ausführungsvariante des
Behälters,
in dem auf der einen und der anderen Seite des Behälters 3 Fenster 141 bereitgestellt
ist, wobei sich jedes Fenster gegenüber einem Mikrowellengenerator 43 befindet,
der beispielsweise eine Leistung in der Größenordnung von 1.000 Watt aufweist,
wobei diese Leistung über
eine jeweilige Verbindung 431 durch ein Steuersystem 48 gesteuert wird,
die es ermöglicht,
für jede
Welle die Leistung zu regeln in Abhängigkeit von der Erwärmung, die
man durch die Wellen im Inneren der Pflanze erzeugen möchte.
-
Der
Behälter
enthält
auch ein Aufnahmegefäß 45 mit
einer Größe, die
hinreichend ist, um das Fassen einer Menge von Wasser zu ermöglichen,
die etwa viermal der im Behälter
enthaltenen Luftmasse entspricht, wenn diese sich auf Atmosphärendruck und
Umgebungstemperatur der Außenluft
befindet. Ein in dem Aufnahmegefäß 45 angeordneter
Heizwiderstand 46 ermöglicht
es, die Temperatur der Wassermasse anzuheben und diese fortschreitend
in den Dampfzustand zu bringen, wobei man den Druck im Inneren des
Behälters
ansteigen lässt.
Dieser Widerstand 46 ist mit einer Steuerschaltung 47 verbunden, die
in dem Steuersystem 48 integriert sein kann oder nicht
und die das Speisen des Widerstandes in Abhängigkeit von der gewünschten
Dampfsättigungstemperatur
für die
Behandlung der Materialien und einem Drucksignal steuert, das von
einem nicht dargestellten Drucksensor geliefert wird, der es ermöglicht, der
Steuerschaltung 47 ein Signal zuzuführen, das eine Beziehung zwischen
dem im Inneren des Behälters
herrschenden Gesamtdruck und der in diesem Behälter durch das erwärmte Wasser
erzeugten Sättigungsdampftemperatur
darstellt.
-
Die
Menge von Wasser, die zum Erreichen des Zustands des gesättigten
Dampfes erforderlich ist, hängt
selbstverständlicherweise
von der Temperatur ab, bei der man die Behandlung der Pflanzenmasse
durchführen
will; aber es kann berücksichtigt werden,
dass in dem Sättigungsdampftemperaturbereich,
der von 90 bis 170°C
schwankt, die im Hinblick auf die in dem Behälter anfänglich enthaltene Masse trockener
Luft erforderliche Masse in der Größenordnung von dem Zweifachen
bis zu dem Vierfachen der Luftmasse liegt. Wenn zuviel Wasser zugegeben, wird
dieses offensichtlich auf dem Grund des Aufnahmegefäßes verbleiben
und sich nicht in den Dampfzustand umwandeln, außer man erhöht die Temperatur und demzufolge
den Druck noch weiter. Wir erinnern uns daran, dass unter den Bedingungen
des gesättigten
Dampfes die Temperatur von 90° einem
in dem Inneren des Behälters
herrschenden Gesamtdruck von 1,5 Bar entspricht. Unter "Gesamtdruck" wird der Luftdruck
plus der Druck des gesättigten Dampfes
verstanden. Die Sättigungsdampftemperatur
von 100°C
entspricht einem Gesamtdruck von 2 Bar und 170°C einem Gesamtdruck von 9,6
Bar.
-
Aus
Erfahrung wurde klar, dass die erwünschten Bedingungen zum Extrahieren
von Saft ein Gesamtdruck oberhalb des Atmosphärendrucks und eine Umgebungstemperatur
in dem Behälter
von mehr als 100°C
sein müssen.
Solange die Umgebungstemperatur unter halb von 100°C liegt,
enthalten die Säfte
sehr wenig Moleküle,
die für
die Chemie-Industrie interessant sind. Wenn die Umgebungstemperatur
von 100°C
einmal erreicht wurde, steigt die Temperatur des Stapels von holzigen
Materialien, und die Säfte
können
zurückgewonnen
werden. Wenn man über
170°C hinaus
geht und demzufolge über
einen Druck von 9,6 Bar, werden entweder die Moleküle geändert, oder
sie sind zerstört
worden.
-
Aus
Gründen
der Energieeinsparung ist es schließlich wünschenswert, um das Verfahren
zu optimieren, eine Leistung von Mikrowellen zu verwenden, die ausreicht,
im Inneren der Pflanzenmasse eine Temperatur hervorzurufen, die
leicht oberhalb der in dem Behälter
herrschenden Temperatur ist. Diese Temperatur hat zum Ziel, die
Extraktion von Saft aus dem holzigen pflanzlichen Material zu begünstigen.
Offensichtlich werden die Temperaturen und Drücke in diesen Bereichen gewählt in Abhängigkeit
von den behandelten Pflanzenarten und -materialien oder in Abhängigkeit
von den Molekülen,
die man extrahieren will. Es wurde auch festgestellt, dass, je mehr
der Druck ansteigt, um so mehr die Bewegung der Säfte begünstigt wird,
aber es musste ein Kompromiss eingegangen werden zwischen der Extraktion
der Säfte
und der Bewahrung der Moleküle
oder der Eigenschaften und Merkmale der gewünschten Moleküle.
-
Somit
kann man durch dieses Verfahren aus Holz verschiedene natürliche Moleküle extrahieren, um
sie in unterschiedlichen Arbeitsbereichen wie beispielsweise der
Pharmazie, der Kosmetik, der Nahrungsmittalindustrie, der Feinchemie,
usw. zu verwenden. Diese Säfte
ermöglichen
durch nachträgliche
Bearbeitung die Extraktion von Phenol, Polyphenol, Tanin, Terpen,
Vitaminen, Essigsäure,
Salicylsäure,
Aromen, usw.
-
Es
kann ein Druck von 2 Bar für
eine Temperatur von 100°C
des gesättigten
Dampfes verwendet werden, von 2,7 Bar für eine Temperatur von 130°C, von 3
Bar für
eine Temperatur von 140°C,
von 3,5 Bar für
eine Temperatur von 150°C
bis zu 9,6 Bar für eine Temperatur
von 170°C.
Die Anstiege der Temperatur und des Druckes können durch aufeinander folgende Stufen
erfolgen oder gemäß Rampen
oder weiter gemäß Zyklen,
die die Optimierung des gewünschten Ergebnisses
ermöglichen,
d.h. das Erzeugen von Saft oder das Trocknen der holzigen Materialien.
-
Die
Leistung der elektromagnetischen Wellen wird ebenfalls so gesteuert,
dass sich von der Mitte des Stapels nach außen hin ein leichter Gradient der
Temperatur und daher des Druckes einstellt, wobei die in der Nähe der Außenzonen
des Stapels angeordneten Generatoren eine leicht niedrigere Leistung
abstrahlen. Die Frequenz der elektromagnetischen Wellen ist an die
Abmessungen der zu behandelnden Masse von Pflanzenmaterialien in
dem Behälter
angepasst, so dass das Eindringen der Wellen bis in das Innere der
zu behandelnden Pflanzenmasse ermöglicht wird, und sie kann in
dem Frequenzbereich von 1 MHz bis 16 GHz gewählt sein. Die Frequenz der
Wellen kann in dem zwischen 400 MHz und 2.450 MHz gelegenen Mikrowellenbereich
gewählt
werden oder durch Anwendungen, die eine große Wellendurchdringung erfordern.
Es ist möglich, Frequenzen
der Größenordnung
von 13 oder 17 MHz zu verwenden oder solche, die zwischen 17 und
400 MHz liegen.
-
Die
Arten werden in Abhängigkeit
von den gewünschten
Ergebnissen gewählt.
Durch Behandeln von Buche oder Stieleiche oder Steineiche wird beispielsweise
ein erhöhter
Kalkfolinindex erzielt, der das Zeichen für das Vorhandensein von für die Chemie-Industrie
interessanten Molekülen
ist. Der durch die Ameisen- und Essigsäuren gebildete pH-Wert ist ebenfalls
höher als
bei den durch traditionelle Extraktionsverfahren gewonnenen Säften. Man
stellt ebenso ein starkes Vorhandensein von Taninen, von Wyskilin,
von Gaiacol, von Phenol und von Polyphenolen fest. Die Phenole sind
die Basisprodukte für
thermohärtbare
Polymere oder thermoplastische Polymere. Die Polyphenole ermöglichen
die Herstellung von freien Antiradikalen (Produkte gegen Altern).
Durch die Behandlung von Nadelhölzern
können Terpen oder
weiter Insektizide extrahiert werden. Durch die Behandlung von Weide
und Pappel kann Salicylsäure
extrahiert werden. Die Behandlung von Föhren ermöglicht es, Insektizide zu erzeugen.
Ebenso kann man aus der Pappel Salicylsäure extrahieren. Durch die
Behandlung von Eibenholz wird Desacetylbaccatin 3 erzeugt,
das auch unter dem Namen "Taxol" bekannt ist. Die
Laricio-Kiefer erzeugt Terpene und/oder Terpen-Alkohole, flüchtige wie das Isoborneol,
das als Basisprodukt für
essentielle Öle
(Parfüm)
dient, oder Methylvanillin (natürliches
Extrakt von Vanille), nicht flüchtige
Harzsäuren,
wie beispielsweise die isomeren oder die dehydroabietin'sche.
-
Dieses
Verfahren kann auch auf jede andere Art angewendet werden wie beispielsweise
den Eukalyptus, die Rottanne, oder auf Mischungen von vorbestimmten
Arten oder weiter auf die Behandlung von Zweigen und Blättern, die
aus dem Auslichten stammen.
-
Offensichtlich
können
andere Pflanzenmaterialien durch dieses Verfahren behandelt werden, ohne
dadurch die Erfindung zu verlassen.
-
Das
Verfahren ermöglicht
auch außer
der Erzeugung von Saft das Gewinnen von getrocknetem Pflanzenmaterial
für andere
Anwendungen wie für die
Herstellung von Pfosten, von Schranken aus getrocknetem Holz oder
die Verwendung von anderen Teilen der getrockneten Pflanzen als
Zusätze
beispielsweise in der Herstellung von isolierenden Materialien.
-
Anderer
Abwandlungen in der Reichweite des Fachmanns sind gleicherweise
Bestandteil des Geistes der Erfindung. Somit kann anstelle des auf Schienen
angebrachten Wagens jede Transportvorrichtung verwendet werden.
Ebenso ermöglichen
es die Steuer- und Regelvorrichtungen, die aufeinander folgenden
Phasen des Verfahrens in Gang zu bringen in Verbindung mit einer
mehr oder weniger starken Automatisierung. Ebenso enthält der Behälter ein
Sicherheitsventil 11, was es ermöglicht, den Be hälter der
freien Luft auszusetzen, und zwar am Ende des Vorgangs oder im Fall
des Erfassens eines Überdrucks
durch das Steuersystem.
-
Außerdem ist
es möglich,
am Ende des Vorgangs der Extraktion von Saft, nachdem die größte Menge
des Saftes aufgefangen ist und der Behälter geleert wurde, ohne dass
der Druck wesentlich abgesunken ist, Komplementärprodukte für die Behandlung der Pflanzen
einzuspritzen wie beispielsweise im Fall von Holz Fungizide oder
polymerisierende Materialien. Im Fall von polymerisierenden Materialien
könnten
die Temperatur und der Druck während dieser
Phase bis zum Maximum erhöht
werden, ja sogar über
170°C hinausgehen
und bis zu 200°C steigen
unter einem Gesamtdruck und einer durch die Mikrowellen im Inneren
des Materials erzeugten geregelten Innentemperatur, um das Eindringen
der polymerisierenden Materialien zu begünstigen.