DE60029146T2

DE60029146T2 - Apparat und methode zum extrahieren von biomasse

Info

Publication number: DE60029146T2
Application number: DE60029146T
Authority: DE
Inventors: Elliot Robert Northwich LOW
Original assignee: Ineos Fluor Holdings Ltd
Current assignee: Ineos Fluor Holdings Ltd
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: BR0017387A; ES2270889T3; EP1345665B1; IL156449A0; AU2001222007A1; DE60029146D1; CA2432062A1; JP2004524950A; EP1345665A1; ATE331564T1; WO2002049736A1; KR20030070064A; CN1484543A

Description

Die Erfindung betrifft Apparaturen und ein Verfahren zur "Extraktion" von Biomasse. Das ist die Extraktion von Aromastoffen, Duftstoffen oder pharmazeutisch aktiven Bestandteilen aus Materialien natürlichen Ursprungs (diese Materialien werden hierin als "Biomasse" bezeichnet).
Beispiele für Biomassematerialien schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, geschmackreiche und aromatische Substanzen ein, wie Koriander, Gewürznelken, Sternanis, Kaffee, Orangensaft, Fenchelsamen, Kreuzkümmel, Ingwer und andere Sorten von Rinden, Blättern, Blüten, Früchten, Wurzeln, Rhizomen und Samen. Biomasse kann auch in der Form von biologisch aktiven Substanzen wie Pestiziden und pharmazeutisch aktiven Substanzen oder deren Vorläufern extrahiert werden, die z.B. aus einem Pflanzenmaterial, einer Zellkultur oder einer Fermentationsbrühe erhältlich sind.
Es besteht ein wachsendes technisches und kommerzielles Interesse an einer Verwendung von nahezu kritischen Lösemitteln in solchen Extraktionsverfahren. Beispiele für solche Lösemittel schließen ein verflüssigtes Kohlendioxid oder, von besonderem Interesse, eine Familie von chlorfreien Lösemitteln auf der Basis von organischen Hydrofluorkohlenstoff ("HFC")-Typen.
Mit dem Begriff "Hydrofluorkohlenstoff" bezeichnen wir Materialien, die nur Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Fluoratome enthalten und die somit chlorfrei sind.
Bevorzugte Hydrofluorkohlenstoffe sind die Hydrofluoralkane und insbesondere die C_1-4-Hydrofluoralkane. Geeignete Beispiele für C_1-4-Hydrofluoralkane, die als Lösemittel verwendet werden können, schließen, u.a., ein, Trifluormethan (R-23), Fluormethan (R-41), Difluormethan (R-32), Penta fluorethan (R-125), 1,1,1-Trifluorethan (R-143a), 1,1,2,2-Tetrafluorethan (R-134), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a), 1,1-Difluorethan (R152a), 1,1,1,2,3,3-Hexafluorpropan (R-236ea), 1,1,1,2,2,3-Hexafluorpropan (R-236cb), 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan (R-236fa), 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (R-245fa), 1,1,2,2,3-Pentafluorpropan (R-245ca), 1,1,1,2,3-Pentafluorpropan (R-245eb), 1,1,2,3,3,-Pentafluorpropan (R-245ea) und 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (R-365mfc). Mischungen von zwei oder mehr Hydrofluorkohlenstoff können gewünschtenfalls verwendet werden.
Ein besonders bevorzugter Hydrofluorkohlenstoff zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a).
Es ist möglich, eine Biomasseextraktion unter Verwendung anderer Lösemittel durchzuführen, wie beispielsweise Chlorfluorkohlenstoffen ("CFC's") oder Hydrochlorfluorkohlenstoffen ("HCFC's) und/oder Mischungen von Lösemitteln.
Bekannte Extraktionsverfahren unter Verwendung dieser Lösemittel werden normalerweise in einer Extraktionsausrüstung mit geschlossenem Kreislauf durchgeführt. Ein typisches Beispiel für ein derartiges System ist schematisch in 1 gezeigt.
In diesem typischen System gestattet man einem flüssigen Lösemittel, unter Schwerkrafteinwirkung in einem Abwärtsstrom durch ein Bett von Biomasse zu perkolieren, das im Behälter 11 gehalten wird. Danach fließt es zum Verdampfer 12, wo der flüchtige Lösemitteldampf durch Wärmeaustausch mit einem heißen Fluid verdampft wird. Der Dampf aus dem Verdampfer 12 wird dann durch den Kompressor 13 komprimiert: der komprimierte Dampf wird als nächstes einem Kondensator 14 zugeführt, wo er durch Wärmeaustausch mit einem kalten Fluid verflüssigt wird. Das verflüssigte Lösemittel wird ggf. in einem Zwischenspeicherbehälter (Aufnahmebehälter) 15 gesammelt oder direkt in den Extraktionsbehälter 1 zurückgeführt, um den Kreis zu schließen.
Wenn die Biomasse eine flüssige (typischerweise wässrige) Form aufweist, gibt es spezielle Probleme. Beispiele für flüssige Biomassen schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Kaffee und Orangensaft ein. Flüssigkeiten, die feste Biomasseteilchen enthalten, bieten spezielle Schwierigkeiten. Wir bezeichnen hierin derartige Biomassen als "flüssigkeitsgeförderte" Biomassen.
Hydrofluorkohlenstoff (HFC)-Lösemittel haben sich zur Extraktion derartiger Biomassen als wirksam erwiesen. Ein Beispiel für ein geeignetes HFC-Lösemittel ist 1,1,1,2-Tetrafluorethan, verkauft als "R-134a" von der KLEA Division von Imperial Chemical Industries plc. Es wäre wünschenswert, eine Apparatur und ein Verfahren zu schaffen, die für eine kontinuierliche Extraktion von flüssigen oder flüssigkeitsgeförderten Biomassen unter Verwendung von z.B. 1,1,1,2-Tetrafluorethan in flüssiger Form geeignet sind.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Apparatur gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Diese Apparatur gestattet in vorteilhafter Weise eine innige Vermischung der Biomasse und des Lösemittels, so dass das Lösemittel die gewünschten Bestandteile aus der Biomasse wirksam herauszieht und diese an einen anderen Ort fördert, zur Trennung des Lösemittels und der Biomasse voneinander.
Die Anwendung von Gegenströmen, wie in Anspruch 1 definiert wird, macht die Apparatur geeignet für die kontinuierliche Verarbeitung von einer flüssigen oder flüssigkeitsgeförderten Biomasse.
Die Merkmale des Rektifikators, des Kompressors und des Kondensators in Reihe trennen die gewünschte Biomasse in vor teilhafter Weise von dem Lösemittel, wodurch der Extrakt zur weiteren Verwendung verfügbar wird.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Kondensator einer wie er in Anspruch 1 definiert ist. Der Grund ist dafür ist, dass manchmal restliche Inertstoffe (Luft, Kohlendioxid, usw.) in dem wässrigen Einsatzproduktstrom der Biomasse vorhanden sind. Das Lösemittel fördert einige dieser inerten Verbindungen zu dem Kondensator. Die Kondensation in Gegenwart von Inertstoffen ist manchmal schwierig. Die zweite Kondensatorstufe, die in Anspruch 1 definiert wird, trennt in vorteilhafterweise Inertstoffe von dem Lösemittel.
Die zweite Kondensatorstufe wird bei einer niedrigeren Temperatur betrieben als die erste Stufe. Das entfernt Wärme aus der Mischung Lösemittel/Inertverbindung.
Das Merkmal von Anspruch 2 gestattet auf vorteilhafte Weise die Zurückführung von rückgewonnenem Lösemittel für einen Kontakt mit weiterer Biomasse.
Selbst wenn man einen zweistufigen Kondensator verwendet, können einige unkondensierte Dämpfe zurückbleiben. Deshalb schließt die zweite Kondensatorstufe vorteilhafterweise eine Entlüftung zur Ableitung unkondensierter Dämpfe ein.
Vorzugsweise ist die Entlüftung mit einem Adsorbenzienfilter verbunden, der Lösemitteln in den abgelassenen Dampf adsorbiert. Das führt mit Vorteil zu einer Rückgewinnung von noch mehr Lösemittel.
Ein Beispiel für ein geeignetes Adsorbenzienfilter ist ein Bett aus Aktivkohle.
Der Rektifikator (die Destille), die in Anspruch 1 definiert wird, kann vorteilhafterweise die Merkmale aufweisen, die in Anspruch 5 definiert werden. Bequemerweise schließt die Destillationsvorrichtung eine Abluftvorrichtung und einen Rückflusskühler ein, der Teil des Dampfwegs zur Ablufteinrichtung ist. In einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Rückflusskondensator bei einer höheren Temperatur als dem Taupunkt des Lösemittels und bei einer niedrigeren Temperatur als der Taupunkt des Biomasseextrakts. Folglich kondensiert der Rückflusskondensator alle Biomasse-Duftstoffverbindungen, die in unerwünschter Weise aus der Destillationsvorrichtung im Ergebnis des in Anspruch 5 erwähnten Erhitzens abdestillieren.
Die Gegenstrom-Strömung, die in dem Hohlbehälter eingestellt wird, führt zur Mitführung von etwas Lösemittel mit der flüssigen Biomasse. Folglich beinhaltet der hohle Behälter die Merkmale von Anspruch 7. Das gestattet in vorteilhafter Weise die Rückgewinnung von Lösemittel aus der abgereicherten Biomasse.
Wie in Anspruch 7 angemerkt wird, kann Lösemittel, das aus der abgereicherten Biomasse gewonnen wird, für einen weiteren Kontakt mit Biomasse in die geschlossene Haupt-Lösemittelschleife zurückgeführt werden.
Der in Anspruch 7 definierte Check-Tank enthält einen Auslass für einen flüssigen Biomasserückstand. Dieser Biomasserückstand kann, wenn erforderlich, einer weiteren Lösemitteldekontaminierung unterzogen werden. Er kann danach geeignet sein, z.B. als Tiernahrung und für die Verfüllung im Gelände.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der hohle Behälter ein aufrechter langgestreckter Behälter, durch den ein Biomassestrom aufsteigt und ein Lösemittelstrom absteigt.
Eine alternative Anordnung ist eine, bei der der hohle Behälter eine Mischer-Absetzeinheit ist oder eine solche beinhaltet, in der Lösemittel- und Biomasseströme im Gegenstrom strömen.
In der Praxis können eine Reihe von Mischer-Absetzeinheiten vorhanden sein, die in Reihe miteinander verbunden sind, um einen mehrstufigen Hohlbehälter oder eine Vielzahl von Behältern zu definieren.
Eine andere Anordnung ist eine, in der eine Hochintensitäts-Mischvorrichtung, z.B. ein statischer Mischer oder ein Inline-Düsenstrahlmischer, verwendet wird, um den Kontakt herzustellen und den Massentransfer positiv zu beeinflussen. Typischerweise sollte eine derartige Anordnung einen Tank für das Absetzen unter Schwerkraft nutzen, wobei mit Vorteil jedoch auch eine Technologie einer verstärkten Abtrennung angewandt werden könnten. Beispiele für Hochintensitäts-Trenntechnologien schließen Hydrozyklone oder Zentrifugenseparatoren ein, durch die die Arbeitsflüssigkeit, die die benötigte kinetische Energie aufweist, geleitet werden kann. Verschiedene Vorrichtungen wie Pumpen können dazu verwendet werden, der Arbeitsflüssigkeit kinetische Energie zu verleihen.
Die Vorteile der Verwendung zum Beispiel eines statischen Inline-Mischers gekoppelt mit einem Hydrozyklon (oder einem Satz von Hydrozyklonen), die wie gewünscht angeordnet sind, bestehen darin, dass die vorhandene Masse im System vermindert werden kann, und dass die Größe der Extraktionsanlage auf eine Blasensäule und einen Schwerkraftabscheider vermindert werden kann. Zusätzlich vermindert die Verwendung von Hochintensitäts-Mischern das Potential von Bypass/Kurzschlussströmen einer der Phasen, zu denen es in einer Kontaktvorrichtung vom Blasentyp kommen könnte.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wie es in Anspruch 12 definiert wird.
Dieses Verfahren ist auf vorteilhafte Weise wirksam zum Extrahieren von Biomasse in flüssiger (typischerweise wässriger) Form.
Es ist besonders bevorzugt, dass das Verfahren von Anspruch 12 in einem geschlossenen Kreislauf durchgeführt wird. Das gestattet eine wirksame Wiedergewinnung von Lösemittel, dessen Entsorgung ansonsten Probleme bereiten könnte.
Außerdem sind vorteilhafte Merkmale des Verfahrens, die eine wirksame Wiedergewinnung von Lösemittel im Anschluss an die Durchführung des Verfahrens gestatten, solche, wie sie in den Ansprüchen 14 und 15 definiert werden.
Das Verfahren beinhaltet mit Vorteil auch die Stufen, die in den Ansprüchen 16 und 17 definiert werden, die die Rückgewinnung von Lösemittel aus der abgereicherten Biomasse gestatten.
Insbesondere wenn man das Verfahren unter Verwendung der Apparatur, wie sie hierin definiert wird, praktiziert, ist es vorteilhaft, dass einer der Gegenstrom-Ströme unter Schwerkrafteinfluss erhalten wird. Das vermindert den Energieverbrauch der Apparatur.
Alternativ, wenn man das Verfahren unter Verwendung von Hochintensitätsmisch- und Trenntechnologien durchführt, kann die Schwerkraft nach Wahl des Konstrukteurs zur Anwendung kommen, wobei die Technologie jedoch nicht auf der Nutzungen der Schwerkraft zur Trennung der Flüssigkeit beruhen muss. In diesem Fall (wenn die Schwerkraft nicht als Antrieb für die Strömung genutzt wird) kann der Energieverbrauch höher sein (wegen der aufgewendeten Pumpenergie), wobei jedoch deshalb, weil die Ausrüstung im Allgemeinen sehr viel kleiner ist, trotzdem noch ein ökonomischer Vorteil vorhanden ist.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, anhand eines nicht-limitierenden Beispiels, wobei Bezug genommen wird auf die Figuren, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer bekannten Biomasseextraktionsapparatur ist, die zur Extraktion von Biomasse geeignet ist, die anfangs in fester Form vorliegt; und
2 eine schematische Darstellung einer Apparatur gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Bezugnehmend auf 2 ist darin eine Apparatur 10' zur Extraktion von Biomasse gezeigt.
Die Apparatur 10' schließt als ihren primären Konverter einen Extraktionsbehälter 11 ein, der in der bevorzugten Ausführungsform ein langgestreckter aufrechter Zylinder ist.
Eine flüssige Biomasse, wie beispielsweise konzentrierter Orangensaft, Kaffee in wässriger Form usw. wird mittels einer Pumpe 12 und der Zuführleitung 13 dem Innenraum der Basis des Behälters 11 zugeführt. Aufgrund des Drucks vonseiten der Pumpe 12 steigt die flüssige Biomasse durch den Behälter 11 nach oben, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, und tritt über eine Biomasse-Auslassleitung 14 am Kopf des Behälters aus.
Lösemittel wird unter Druck von einer Pumpe 16 über eine Leitung 17 zum Innenraum des Kopfs des Behälters 11 zugeführt. Das Lösemittel fällt unter Schwerkraft durch den Behälter 11 und erscheint über die Lösemittel/Biomassenextrakt-Auslassleitung 18 an der Basis des Behälters 11. Die Lösemittel/Biomasseextrakt-Mischung wird dann in einem geschlossenen Kreislauf behandelt, um das Lösemittel und den Extrakt voneinander zu trennen. Das Lösemittel wird dann über Leitung 17 zum Kontakt mit weiterer Biomasse im Behälter 11 zurückgeführt.
Ein geeignetes Lösemittel ist R-134a. Dieses hat physikalische Eigenschaften, die für die Extraktion von Biomasse gut geeignet sind. R-134a ist auch für eine Verwendung in Lebensmittelanwendungen zugelassen.
Andere Lösemittel, einschließlich CFC's und HCFC's können ebenfalls verwendet werden, obwohl diese Lösemittel für die Extraktion von Biomasse nicht zugelassen sind, die letztlich eine Verwendung im Lebensmittelbereich oder Medizinbereich hat.
Selbstverständlich können auch Mischungen von Lösemitteln verwendet werden.
Die Lösemittel/Biomassenextrakt-Mischung, die über die Auslassleitung 18 austritt, strömt zu einem Rektifikator in Form einer Destillationsvorrichtung 19.
Die Destillationsvorrichtung 19 beinhaltet zum Beispiel einen beheizten Mantel 19a oder eine andere, funktionell äquivalente Vorrichtung zum Erhitzen der Lösemittel/Extrakt-Mischung, die ihr über Leitung 18 zugeführt wird.
Die Heizwirkung bewirkt eine Verdampfung des Lösemittels, dessen Taupunkt deutlich niedriger liegt als der des Biomasseextrakts.
Verdampftes Lösemittel strömt zu einem Kompressoren/Kondensatoren-Teil des Kreises, der nachfolgend im Detail beschrieben wird.
Der flüssige Biomasseextrakt wird, im Anschluss an die Verdampfung des gesamten Lösemittels in der Mischung in der Destillationsvorrichtung 19, über die Biomassenextrakt- Ablassleitung 20 für eine weitere kommerzielle Verwendung abgelassen.
Die Destillationsvorrichtung 19 kann ggf. einen Rückflusskondensator beinhalten (in 2 nicht sichtbar), der in der Nähe ihrer Lösemitteldampf-Austrittsleitung 21 vorhanden ist. Der Zweck dieses Rückflusskondensators besteht darin, alle flüchtigen Fraktionen des Biomasseextrakts zu kondensieren, die unbeabsichtigterweise mit dem Lösemitteldampf mitgerissen werden, wenn dieser die Destillationsvorrichtung 19 verläßt. Auf diese Weise werden alle erwünschten Bestandteile des Biomasseextrakts in der Destillationsvorrichtung 19 für ein anschließendes Ablassen über die Leitung 20 zurückgehalten. Die unerwünschten Lösemittelbestandteile strömen über Leitung 21 zu dem Kompressoren/Kondensatoren-Teil des Kreises.
Die Leitung 21 ist mit der Saugseite eines Kompressors verbunden. Dieser arbeitet nach einer Vorgabe, die ausreicht, den Lösemitteldampf zu komprimieren, so dass er anschließend kondensiert werden kann.
Der Ausgang des Kompressors 23 ist mit einer ersten Kondensatorstufe 24 verbunden.
Die Hauptmasse des Lösemitteldampfes kondensiert im Kondensator 24 und strömt über die Leitung 25 zu einem Hohlbehälter 26, der als Lösemittelempfänger dient.
Um den Energieverbrauch des Verfahrens zu vermindern, kann es wünschenswert sein, eine Wärmeintegrationstechnologie zu verwenden. In einer derartigen Ausführungsform kann das verdampfte komprimierte Lösemittelgas direkt als Heizmedium in dem Mantel 19a der Destillationsvorrichtung kondensiert werden, wodurch es die Erwärmung und Abkühlung liefert, wie sie von der Destillationsvorrichtung 19 und dem Kondensator 24 benötigt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der Dampf gegen ein sekundäres Wärmeübertragungsfluid (Kältemittel) kondensiert werden, das in einer geschlossenen Wärmepumpe (in den Zeichnungen nicht gezeigt) arbeitet, deren Abwärme den Heizmantel der Destillationsvorrichtung 19a betreibt.
Wie oben erwähnt wurde, sind einige inerte Verbindungen wie Luft und Kohlendioxid in dem wässrigen Einsatzproduktstrom vorhanden, der über Leitung 13 zugeführt wird. Die Inertverbindungen neigen dazu, Lösemittel mitzureissen. Ein Dampfauslass 27 aus dem Kondensator 24 ist daher mit dem Einlass einer zweiten Kondensatorstufe verbunden. Diese wird bei einer niedrigeren Temperatur betrieben als die Kondensatorstufe 24, um Lösemittel in Gegenwart der Inertverbindungen zu kondensieren.
Ein Flüssigkeitsauslass leitet den auf diese Weite kondensierten Lösemittelanteil zu dem Empfänger 26.
Ein Dampfauslass 31 des Kondensators 29 gestattet den Austritt von gasförmigen Bestandteilen, die in dem Kondensator 29 nicht kondensieren. Derartige gasförmige Bestandteile können gewünschtenfalls beispielsweise einem Adsorbenzienbett zur weiteren Entfernung von Lösemittelmolekülen daraus zugeführt werden. Danach können die gereinigten Dampfbestandteile, einschließlich zum Beispiel Kohlendioxid und Luft, sicher abgelassen werden, ohne dass ein Risiko einer Lösemittelkontamination außerhalb des geschlossenen Kreislaufs der Apparatur besteht.
Der Empfänger 26 beinhaltet einen Auslass 33 für das flüssige Lösemittel, der mit der Saugseite der Pumpe 16 verbunden ist, um das auf diese Weise gereinigte Lösemittel in den Behälter 11 zurückzuführen.
Die Flüssigkeitsauslassleitung 14 für abgereicherte Biomasse ist mit einem wässrigen Produkt-Check-Tank 34 verbunden. Der Tank 34 beinhaltet ein Heizelement 35 zum Erhitzen seines flüssigen Inhalts.
Am Kopf des Behälters 34 ist eine Dampfauslassleitung 36. Die Leitung 36 ist über den Kondensator 37 mit der Saugseite des Kompressors 23 verbunden. Das leichte Erhitzen mit Hilfe des Heizelements 35 führt dazu, dass gelöstes Lösemittel aus dem Behälter 34 verdampft. Gegebenenfalls ist der Kondensator 37 vorgesehen, um eine Kondensation von jeglichem Extrakt oder Wasser zu ermöglichen, die auch verdampft werden; die Kondensationstemperatur ist jedoch so festgelegt, dass sie oberhalb des Taupunkts des Lösemittels liegt.
Kondensat aus diesem Kondensator läuft zurück in den Tank 34. Unkondensierter Dampf wird über die Leitung 38 dem Kompressor zugeführt.
Gewünschtenfalls kann eine Wärmepumpe verwendet werden, um die Funktionen des Erhitzers 35 und des Kondensators 37 zu integrieren. In diesem Falle wird ein externes Wärmetransferfluid in entweder einem Kompressions- oder Adsorptionszyklus verwendet, um in gewünschter Weise für ein Erhitzen und eine Abkühlung zu sorgen.
Bei der Verwendung der Apparatur erfolgt ein Abstreifen des Biomasseextrakts aus dem wässrigen Einsatzprodukt im Behälter 11 kontinuierlich, und die Wiedergewinnung und die Rückführung von Lösemittel erfolgt ebenfalls auf einer kontinuierlichen Basis.
Die Anlage kann geeignete Steuerapparaturen beinhalten, wie beispielsweise einen Mikroprozessor zum Schalten der verschiedenen Bestandteile wie der Pumpen 12 und 16 und des Kompressors 13, zusammen mit dem Heizmantel 19a und dem Heizelement 35. Alternativ können manuell betriebene Steuereinrichtungen vorgesehen sein.
Ein Blasensäulen-Extraktor, wie er durch den Behälter 11 beispielhaft dargestellt wird, ist eine gute Art, eine milde Extraktion zu bewirken. Alternative Kontaktverfahren könnten sein eine Folge von Mischer-Absetzeinheiten, in denen das Lösemittel und der Prozessstrom im Gegenstrom strömen, oder ein statischer Hochintensitätsmischer, gefolgt von entweder einer Schwerkraftabsetzeinrichtung oder einem Hydrozyklonsystem.
Ein besonderer Vorteil eines statischen Hochintensitätsmischers und entweder einer Schwerkraft-Absetzeinrichtung oder eines Hydrozyklonsystems besteht darin, dass die Größe des Lösemittelvorrats signifikant vermindert werden kann. Wie weiter oben beschrieben wird, sind die Vorteile eines Hochintensitätsmischens eine kleine Ausrüstungsgröße, sowie ein kleiner Lösemittelvorrat.
Das bietet Vorteile sowohl im Hinblick auf die gesamte Anlagengröße als auch hinsichtlich der Lösemittelkosten für das System.

Claims

Apparatur (10') zum Extrahieren von Biomasse aus einem flüssigen Biomasse-Einsatzprodukt, wobei die Apparatur aufweist: einen Hohlbehälter (11), der eine Flüssigkeit enthält, wobei eine flüssige oder mit Flüssigkeit geförderte Biomasse an oder in der Nähe einer ersten Seite des Behälters zugeführt wird und ein flüssiges Lösemittel an oder in der Nähe einer zweiten, gegenüberliegenden Seite des Behälters so zugeführt wird, dass ein Lösemittelstrom in einer Richtung durch den Behälter strömt und ein Biomassestrom als Gegenstrom durch den Behälter strömt, so dass der Biomasseextrakt den Behälter mit dem Lösemittel verläßt; einen Auslass (14) für Biomasse an oder in der Nähe der zweiten Seite des Behälters (11); einen Auslass (18) für eine Lösemittel/Extraktmischung an oder in der Nähe der ersten Seite des Behälters (11); und einen Abscheider, der mit dem Lösemittel/Extrakt-Auslass (18) verbunden ist, um Lösemittel und Extrakt voneinander zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheider einen Kondensator mit einer ersten (24) und einer zweiten (29) Kondensatorstufe beinhaltet, die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die zweite Kondensatorstufe (29) bei einer niedrigeren Temperatur arbeitet als die erste Stufe und beide Kondensatoren an einen Hohlbehälter (26) ein im Wesentlichen unkontaminiertes Lösemittel liefern; und dass der Abscheider einen Rektifikator (19) zur Rektifikation des Lösemittels und zum Abtrennen des Extrakts daraus; einen Kom pressor (23) sowie den Kondensator, die in Reihe miteinander verbunden sind, beinhaltet, wodurch der Abscheider ein im Wesentlichen unkontaminiertes Lösemittel in flüssiger Form erzeugt.
Apparatur nach Anspruch 1, die Rohrleitungen (22, 30) zur Zuführung von wenigstens etwas von dem im Wesentlichen unkontaminierten Lösemittel aus dem Kondensator in den Hohlbehälter (26) in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf (16, 17, 11, 18, 19, 21, 23, 24, 27, 29, 22, 30, 26), der den Behälter (26) einschließt, aufweist.
Apparatur nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei die zweite Kondensatorstufe (29) eine Entlüftung (31) zum Ablassen von unkondensiertem Dampf beinhaltet.
Apparatur nach Anspruch 3, wobei die Entlüftung (31) mit einem Adsorbensfilter verbunden ist, der Lösemittel in dem abgelassenen Dampf adsorbiert.
Apparatur nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei der Rektifikator (19) eine Destillationsvorrichtung beinhaltet, die mit dem Lösemittel/Extraktauslass (18) des Hohlbehälters verbunden ist, wobei die Destillationsvorrichtung einschließt: i. einen Erhitzer (19a) zum Erhitzen der Lösemittel/Extraktmischung darin auf eine höhere Temperatur als der Lösemittel-Taupunkt; ii. einen Auslass (21) für Lösemittel in Dampfform, der so verbunden ist, dass er ein derartiges Lösemittel saugseitig dem Kompressor (23) zuführt; und iii. einen Ablass (20) für den Extrakt in flüssiger Form.
Apparatur nach Anspruch 5, die eine Entlüftung und einen Rückflusskondensator beinhaltet, der einen Teil des Dampfwegs zu der Entlüftung bildet, wobei der Rückflusskondensator bei einer höheren Temperatur arbeitet als der Taupunkt des Lösemittels und bei einer niedrigeren Temperatur als der Taupunkt des Biomasseextrakts.
Apparatur nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei der Biomasseauslass (14) des Hohlbehälters (11) in Reihe verbunden ist mit: i. einem heizbaren Check-Tank (34); und danach ii. einem weiteren Kondensator (37) zum Kondensieren von Lösemittel, das durch Erhitzen des Check-Tanks (34) verdampft wurde; wobei der weitere Kondensator (37) einen Auslass für kondensiertes Lösemittel beinhaltet, wobei der Auslass so geschaltet ist, dass Lösemittel, das in dem weiteren Kondensator kondensiert wurde, dem heizbaren Check-Tank (34) zugeführt wird.
Apparatur nach Anspruch 7, wobei der Check-Tank (34) einen Auslass für flüssige Biomasse beinhaltet.
Apparatur nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei der Hohlbehälter (11) ein stehender, langgestreckter Behälter ist oder einen solchen einschließt, durch den ein Biomassestrom aufsteigt und ein Lösemittelstrom absteigt.
Apparatur nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hohlbehälter (11) eine Mischer-Absetzeinheit ist oder eine solche beinhaltet, in der Lösemittel- und Biomasseströme im Gegenstrom strömen.
Apparatur nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hohlbehälter (11) ein Hochintensitätsmischer ist oder einen solchen beinhaltet.
Verfahren zum Extrahieren von Biomasse unter Verwendung einer Apparatur nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, wobei die Biomasse in flüssiger oder flüssigkeitsgeförderter Form vorliegt, wobei das Verfahren umfasst: i. Etablieren von Gegenströmen aus flüssigem Lösemittel und der Biomasse in dem Hohlbehälter auf eine Weise, dass das Lösemittel Extrakt aus der Biomasse abzieht; ii. Weiterleiten des flüssigen Lösemittels, das extrahierte Biomasse enthält, zu dem Abscheider; iii. Verdampfen von Lösemittel aus dem Extrakt im Abscheider; iv. Ablassen von Biomasseextrakt aus dem Abscheider; v. Weiterleiten des Lösemittels in Dampfform zu dem Kondensator (24, 29); vi. Kondensieren des Lösemittels in einer zweistufigen Kondensation und seine Rückführung in den Hohlbehälter (11).
Verfahren nach Anspruch 12, wenn es in einem geschlossenen Kreislauf (16, 17, 11, 18, 19, 21, 23, 24, 27, 29, 22, 30, 26) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei die Stufe des Kondensierens des Lösemittels die Unterstufen der Komprimierung des Lösemittels in Dampfform und des Kondensierens des Lösemittels beinhaltet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, das die Stufen einer Zuführung einer abgereicherten Biomasse zu einem weiteren Abscheider (34) und das Abtrennen von weiterem Lösemittel aus der Biomasse in dem weiteren Abscheider (34) beinhaltet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15, wobei einer der Gegenströme unter Schwerkrafteinfluss strömt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16, das die Stufe der Zuführung von kinetischer Energie zu der Flüssigkeit und deren Durchleiten durch einen Hochintensitätsmischer beinhaltet.