DE69031906T2

DE69031906T2 - Tanninextrahierung

Info

Publication number: DE69031906T2
Application number: DE69031906T
Authority: DE
Inventors: David Leonard Balwyn Vic 3103 Connolly
Original assignee: Chem Eng Contracts Pty Ltd
Current assignee: Chem Eng Contracts Pty Ltd
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2010-08-08
Also published as: NZ234804A; US5238680A; CA2037041A1; DE69031906D1; NO911330L; NO179144C; NO179144B; ATE161845T1; ZA906165B; EP0444163A1; EP0444163A4; EP0444163B1; CA2037041C; WO1991001989A1; NO911330D0

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Erfindungsgeblet

Die vorliegende Erfindung betrifft die Extraktion von Tanninen aus natürlichen Quellen und insbesondere die Extraktion von Tanninen, die in Baumrinde und Holzextrakten vorhanden sind.
Tannine können in der Rinde und in Holzextrakten von verschiedenen Baumarten, darunter Akazien (acacia) und Kiefern (pinus) vorkommen. Bei solchen natürlich vorkommenden Tanninen handelt es sich um Polyhydroxyphenole, die allgemein als Polyphenole bezeichnet werden. In der Rinde von Pinus radiata kann beispielsweise das Molekulargewicht der Tannine im Bereich von weniger als 10³ bis mehr als 10&sup6; liegen.
Akazientannine weisen im allgemeinen ein niedrigeres Molekulargewicht und eine niedrigere Viskosität auf, was nach allgemeiner Auffassung auf die Wirkung von in Akazientanninen natürlicherweise vorkommenden Zuckem zurückzuführen ist, die als Viskositätsverminderer wirken.
Kieferntannine sind im allgemeinen reaktionsfähiger als Akazientannine und besonders geeignet zur Verwendung als Holzklebstoffe, insbesondere bei der Herstellung von Sperrholz und Spanplatten. Zu weiteren möglichen Anwendungen für Tannine gehören Holzklebstoffe für Schäftverleimungen, die Papierimprägnierung, die Ledergerbung, das Dispergieren von Tonmaterialien, Mineralien und Pigmenten, das Verbinden von Gießereikemen und die Polyurethanproduktion.
Die Tanninanteile mit höherem Molekulargewicht und höherer Viskosität sind bei der Herstellung von Klebstoffen nützlich, können aber mit herkömmlichen Methoden schwierig extrahiert werden, da sie nicht so bereitwillig diffundieren wie Tannine mit niedrigerem Molekulargewicht.

2. Erörterung des Standes der Technik

Die australische Patentschrift 533,791 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Materials mit geringer Viskosität, das zur Verwendung in einem Formaldehyd-Kondensationsklebstoff geeignet ist, welches eine Ultrafiltration eines herkömmlichen wäßrigen Extraktes von Baumrinde oder Holz und das Abtrennen der Fraktion umfaßt, die nicht die Materialien enthält, welche eine hohe Viskosität ergeben. Das Verfahren oder die Vorrichtung der Extraktion wird nicht ausführlich offenbart und es wird nur auf eine einfache diskontinuierliche Extraktion von zerkleinertem Holz und Rinde mit heißem Wasser bei ungefähr 100ºC verwiesen. Diese herkömmliche Methode hat jedoch den Nachteil von niedrigen Extraktionsraten.
Die australische Patentschrift 569,439 verweist ebenfalls auf die niedrigen Ausbeuten der bekannten wäßrigen Extraktionsverfahren und auf die Schwierigkeiten beim Formulieren von Klebstoffen aus bei 100ºC erhaltenen wäßrigen Extrakten. Dieses Dokument stellt auch ein Verfahren zum Herstellen eines Tanninextraktes mit relativ niedriger Viskosität bereit, welches die Abtrennung und Behandlung des Materials mit hohem Molekulargewicht mit einer oder mehreren Sulfitverbindungen zur Verringerung des Molekulargewichts vor der Wiedervereinigung mit dem Material mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt.
Keines dieser Verfahren lehrt ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Erhöhung der Extraktionsausbeute.
Die australische Patentschrift 579,783 erkennt ebenfalls die Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen Extraktionsmethoden aufgetreten sind. Die aufgetretenen Schwierigkeiten werden hauptsächlich auf die übermäßige Viskosität der Extrakte und die Schwierigkeiten beim Erhalten einer einheitlichen Produktqualität zurückgeführt.
Das Dokument 579,783 lehrt ein Verfahren zur Gewinnung eines Tanninextraktes, welches eine erste Stufe umfaßt, bei der Baumrinde und/oder Holz einem heißen wäßrigen Tanninextraktionsverfahren unterworfen wird, um einen Tanninextrakt einer ersten Stufe zu erhalten. Darauffolgt ein heißes wäßriges Extraktionsverfahren einer zweiten Stufe mit einem höheren pH-Wert als in der ersten Stufe, worauf die Extrakte der ersten und zweiten Stufe vereinigt werden. Das Dokument lehrt ferner die Abtrennung von Material mit hohem Molekulargewicht und dessen Behandlung mit einer oder mehreren Sulfitverbindungen, um das Molekulargewicht zu verringern.
Die Verwendung eines zweistufigen Verfahrens und die Einführung von Sulfiten führen zu einem komplizierteren Extraktionsverfahren und erhöhen die Gefahr einer Umweltverschmutzung.
In der australischen Patentschrift 518,703 wird herausgestellt, daß, wenngleich es relativ einfach ist, wäßrige phenolische Extrakte aus Baumrinde im Labor herzustellen, die in den Extrakten erhaltenen phenolischen Materialien sehr reaktiv sind und das Verhindern oder Minimieren von vorzeitigen Reaktionen, welche die Brauchbarkeit der erhaltenen Extrakte herabsetzen, erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Dieses Dokument weist daraufhin, daß ein Heißwasserextraktionsverfahren zur Verwendung mit den meisten Baumrindensorten hauptsächlich wegen der unwirtschaftlich niedrigen Ausbeuten der erhaltenen Extrakte nicht bevorzugt ist.
Das Dokument 518,703 lehrt ein Verfahren zum Behandeln eines wäßrigen phenolischen Baumrindenextraktes, welches das Einstellen des pH-Werts auf über 7, das Halten der Extrakttemperatur über 49ºC während eines Zeitraums von bis zu 90 Minuten und das Einstellen des pH-Werts des Extraktes auf weniger als pH 7 umfaßt. Dieses Verfahren erfordert eine genaue Überwachung des Extraktes und die Zugabe von Chemikalien zum Einstellen des pH-Werts. Außerdem ist das vorgeschlagene Behandlungsverfahren unabhängig von dem speziellen Verfahren, das verwendet wird, um den Extrakt aus der Rinde zu gewinnen, und ergibt folglich keine erhöhten Extraktionsausbeuten.
In NSTA Technol. J. 1982, 7(1), 57-64 ist ein mehrstufiges Standard-Gegenstromauslaugungsverfahren im Labormaßstab zum Extrahieren von Tanninen aus Bakauanrinde beschrieben. Die Tanninextraktion aus Bakauanrinde ist im Vergleich zur Extraktion aus anderen Quellen wie Akazien- und Kiefernrinde relativ leicht, da Bakauanrinde sowohl wesentlich löslicher ist als auch geringere Wasserrückhalteeigenschaften aufweist als die zuletzt genannten Arten. Dieses Verfahren ermöglicht deshalb keine hocheffiziente Extraktion von Tanninen aus solchen anderen Quellen.
Folglich bestehtein Bedarf für ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung für die effizientere Extraktion von Tanninen aus Baumrinde.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsform ein neues Verfahren zum Extrahieren von Tanninen aus Baumrinde bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einer anderen Ausführungsform eine neue Vorrichtung zum Extrahieren von Tanninen aus Baumrinde bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Extrahieren von Tanninen aus Baumrinde bereit, welches die Schritte einschließt:
Zusammenbringen von Tannine enthaltender Baumrinde mit einer ersten mit Tannin angereicherten wäßrigen Waschflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen;
Abtrennen des tanninreichen flüssigen Extraktes durch Filtration einschließlich der Entwässerung des sich dabei ergebenden Filterkuchens unter Druck;
Waschen des Filterkuchens mit einer Vielzahl wäßriger Waschflüssigkeiten bei erhöhten Temperaturen; und
Abtrennen der mit Tannin angereicherten Flüssigkeiten nach jeder Waschstufe durch Filtration einschließlich Entwässern des Filterkuchens unter Druck;
worin jede nachfolgende Waschflüssigkeit einen niedrigeren Tanningehalt aufweist als die vorangehende Waschflüssigkeit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung auch eine mehrstuflge Vorrichtung zum Extrahieren von Tannin aus Baumrinde bereit, umfassend einen Extraktionsbehälter zum Aufschlämmen frischer Baumrinde mit einer mit Tannin angereicherten Waschflüssigkeit, um eine erste Extraktion zu bewirken;
einen Filter zum Filtrieren der Aufschlämmung nach der ersten Extraktion und zum Entwässern des sich dabei ergebenden Filterkuchens unter Druck;
mindestens einen Behälter zum Aufbewahren der Waschbrühe, um eine mit Tannin angereicherte Brühe zum Waschen eines Filterkuchens in dem Filter bereitzustellen;
eine Quelle heißen Wassers zum Bereitstellen einer letzten Flüssigkeit zum Waschen des Filterkuchens in dem Filter; und
Mittel zum Pumpen, um die Aufschlämmung und/oder Flüssigkeiten zwischen den Behältern und dem Filter zu bewegen,
worin der Filter für das Entwässern des Filterkuchens unter Druck zwischen jedem Abtrenn- und/oder Waschschritt eingerichtet ist.
Die Erfindung kann auch einen Kreislauf von tanninreichem rückgeführten Material einschließen. Bei dieser Anordnung kann der von dem Filter abfließende tanninreiche Strom abgetrennt werden, wodurch ein Teil dieses Stroms vorzugsweise über einen Speicherbehälter oder Sammelbehälter zurückgeführt wird, um das Bilden einer pumpfähigen Aufschlämmung mit frischer Rinde zu erleichtern, und wodurch der Rest davon als tanninreicher Extrakt aus dem System gewonnen wird. Der entnommene Teil kann gegebenenfalls einer Konzentration unterzogen werden, wodurch ein konzentrierter Extrakt gebildet wird.
Die als Ausgangsmaterial zur erfindungsgemäßen Verwendung bereitgestellte Baumrinde wird vorzugsweise vor der Einbringung in den Extraktionsbehälter zerkleinert. Bei der eingebrachten Baumrinde kann es sich um gemahlene Rinde handeln und sie wird vorzugsweise fein zermahlen, um den Kontakt zwischen dem Feststoff und der Flüssigkeit zu erleichtern und dadurch die Extraktionsrate zu verbessern. Da Tannine mit höherem Molekulargewicht nicht bereitwillig diffundieren ist es bevorzugt, daß nur ein kleinerer Prozentsatz, vorzugsweise nicht mehr als 5 % der Baumrinde eine Größe von mehr als 1 mm aufweist. Bei einem typischen Ansatz einer gemahlenen Rindenprobe sind mindestens 20 % der Probe kleiner als 125 Mikrometer.
Eine typische Verteilung eines Ansatzes einer gemahlenen Rinde von Pinus radiata, die sich zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung eignet, ist wie folgt:
Weniger als 125 Mikrometer 43 %
Mehr als 125 Mikrometer 19,5 %
Mehr als 212 Mikrometer 16,9 %
Mehr als 355 Mikrometer 13,6 %
Mehr als 600 Mikrometer 3,9 %
Mehr als 1 mm 0,5 %
Wenngleich die vorliegende Erfindung sich besonders zur Anwendung auf Rinde von Pinus radiata eignet, versteht sich, daß die Erfindung auch auf andere Baumrinden und andere tanninhaltige Holzprodukte angewandt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäß bereitgestellten Filter handelt es sich vorzugsweise um einen Platten- und Rahmen-Druckfilter. Vorzugsweise umfaßt der Filter die Mittel zur Entwässern des Filterkuchens unter Druck. Es versteht sich, daß die Filtration und die Entwässerung gleichzeitig stattfinden können. In einigen Fällen kann eine Filtration in bestimmtem Umfang stattfinden, wenn die Aufschlämmung in den Filter gepumpt wird, und eine weitere Entwässerung kann stattfinden, nachdem der erhöhte Druck angelegt wurde.
Es ist für einen effizienten Betrieb der Erfindung wichtig, daß die Entwässerung des Filterkuchens nach der Abtrennung von jedem flüssigen Extrakt so vollständig wie möglich erfolgt. Wenngleich sich Tannine ziemlich leicht in heißem Wasser lösen, wurde festgestellt, daß feuchte Baumrinde, wie beispielsweise der Baumrindenrückstand nach der Filtration mehr als 100 % oder sogar 150 % und typischerweise ungefähr 200 % Feuchtigkeit, bezogen auf das Gewicht der trockenen Rinde, zurückhalten kann. Wenn ein solcher Feuchtigkeitsgehalt nicht minimiert wird, wird eine erhebliche Menge an gelöstem Tannin nicht in die flüssigen Extrakte abgetrennt. Es ist besonders bevorzugt, daß beim Entwässern der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens auf weniger als 100 % oder wenn möglich 50 %, bezogen auf das Gewicht der trockenen Rinde, verringert wird.
Es hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, wenn der Filter während der Entwässerung einen Druck von mindestens 10 Bar und vorzugsweise einen Druck im Bereich von 12 bis 16 Bar auf den Filterkuchen ausübt.
Ein vollautomatischer Druckfilter ist zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt und es ist festgestellt worden, daß ein Filter mit einem Membranpreßsystem zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist. Ein solcher Filter, der sich als besonders geeignet erwiesen hat, ist der Larox-Druckfilter.
Die primäre Extraktion von Tanninen aus zerkleinerter Baumrinde kann in einem Extraktionsbehälter durchgeführt werden. Die Baumrinde und die Waschbrühe können in dem Extraktionsbehälter bei erhöhten Temperaturen aufgeschlämmt werden. Vorzugsweise hat die mit Tannin angereicherte Waschflüssigkeit eine Temperatur von mindestens 60ºC und am meisten bevorzugt zwischen 90º und 100ºC, wenn sie mit der Rinde zusammengebracht wird.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einer mehrstufigen Gegenstromwaschsequenz, worin jede nachfolgende Waschflüssigkeit einen niedrigeren Tanningehalt hat als die vorangehende Waschflüssigkeit. Die letzte Waschflüssigkeit ist vorzugsweise Wasser ohne Tanninanreicherung.
Es hat sich als praktisch erwiesen, wenn jede Waschflüssigkeit in einem Speicherbehälter bei erhöhten Temperaturen vorzugsweise über 60ºC und am meisten bevorzugt zwischen 90º und 100ºC zwischen jedem Waschzyklus aufbewahrt wird. Folglich ist es bevorzugt, daß jeder Speicherbehälter damit verbundene Mittel zum Heizen und/oder zur Isolierung aufweist.
Es wurde gefunden, daß das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Verfahren verbesserte Ergebnisse ergibt, wenn die gemahlene Baumrinde und angereicherte Waschbrühe in dem Extraktionsbehälter bei erhöhten Temperaturen während eines Reifezeitraums vor der ersten Abtrennung in dem Filter aufgeschlämmt werden. Ein Reifezeitraum zwischen 10 Minuten und 1 Stunde, vorzugsweise zwischen 15 Minuten und 45 Minuten und am meisten bevorzugt zwischen 20 Minuten und 40 Minuten hat sich als wirksam erwiesen, um die Tanninextraktionsrate gemäß der Erfindung zu erhöhen.
Um zu vermeiden, daß der Filter während des Reifezeitraums unbenutzt bleibt, kann erfindungsgemäß ein zweiter Extraktionsbehälter bereitgestellt werden, wodurch die aufgeschlämmte Baumrinde und Waschbrühe in dem zweiten Behälter eine Reifung durchmachen kann, während die Inhalte des ersten Behälters abgetrennt und gewaschen werden, und umgekehrt.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Vorrichtung kann auch Mittel zum Rühren einschließen, um die Aufschlämmung in dem Extraktionsbehälter in Suspension zu halten. Vorzugsweise schließt die Vorrichtung auch Mittel zum Isolieren ein, um die Flüssigkeiten in dem System auf erhöhten Temperaturen zu halten.
Da die Tannine dazu neigen, mit dem Eisen in Weichstahl Chelate zu bilden, wodurch die Farbe des Extraktes dunkler und die Anlage schwarz verfärbt wird, ist es bevorzugt, daß die Vorrichtung der Erfindung aus Edelstahl, Kunststoff oder anderen inerten Materialien aufgebaut ist.
Die Quelle des heißen Wassers kann ein Speicherbehälter sein, der so eingerichtet ist, daß er nach Bedarf mit Wasser aufgefüllt wird, und vorzugsweise dafür eingerichtet ist, das Wasser auf die gewünschte erhöhte Temperatur zu erwärmen.
Vorzugsweise durchläuft die Baumrinde im Anschluß an die erste Abtrennung der Aufschlämmung eine Vielzahl von Waschstufen. Dies können mindestens zwei, vorzugsweise drei und am meisten bevorzugt zwischen 2 und 4 und nicht mehr als 5 Waschstufen im Anschluß an die erste Abtrennung der Aufschlämmung sein. Die in jeder Stufe verwendete Waschflüssigkeit hat einen geringeren Tanningehalt als die Waschflüssigkeit in der vorangehenden Stufe. Die letzte Waschflüssigkeit kann nichtangereichertes Wasser sein.
Zur Verwendung bei der Herstellung von Spanplatten ist ein Feststoffgehalt von mindestens 30 % Tannin und vorzugsweise von 35 bis 45 % in dem letzten Extrakt bevorzugt. Der tanninreiche Extrakt von dem Filter kann folglich durch einen Verdampfer geleitet werden, um einen konzentrierten Extrakt mit der gewünschten Konzentration zu bilden. Herkömmliche Verdampfer wie Fallfilmverdampfer, Zwangsumlaufverdampfer oder Plattenverdampfer eignen sich zur erfindungsgemäßen Verwendung.
Das erfindungsgemäß bereitgestellte Extraktionsverfahren und die Vorrichtung haben sich insofern als wirkungsvoll und anpassungsfähig erwiesen, als durch Variieren der Menge der eingesetzten Waschbrühe die Tanninkonzentration in dem letzten Extrakt variiert werden kann. Zum Beispiel nimmt das Volumen des Extraktes zu, wenn das Volumen der Waschbrühe erhöht wird, aber die Konzentration nimmt ab.
Die verbrauchte Baumrinde kann nach der erfindungsgemäßen Tanninextraktion als Brennmaterial oder für gartenbauliche oder andere Anwendungen verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Abbildung beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNG

Fig. 1 umfaßt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Tanninextraktion gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Frisches heißes Waschwasser wird über den Speicherbehälter 1 in die Vorrichtung eingebracht. Ein Wasserhahn wird bereitgestellt, um den Behälter 1 mit frischem Wasser aufzufüllen. Der Behälter list auch mit Mitteln zum Heizen versehen, damit Wasser aus dem Behälter 1 mit erhöhten Temperaturen vorzugsweise zwischen 95 und 100ºC entnommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Extraktion von Tannin erfolgt durch aufeinanderfolgendes Waschen mit zunehmend verdünnteren Lösungen bei erhöhten Temperaturen mit Filtration und Entwässerung zwischen jeder Waschstufe, bis die Konzentration der angereicherten Lösungen unter einen vorbestimmten Wert fällt. Das heiße Wasser aus Behälter 1 ergibt die letzte Waschlösung.
Die Speicherbehälter 2 bis 5 speichern zunehmend mit Tannin angereicherte Flüssigkeiten mit steigender Konzentration. Jeder Behälter kann isoliert sein und/oder Mittel zum Heizen enthalten, damit Waschflüssigkeiten mit einer erhöhten Temperatur vorzugsweise im Bereich von 95 bis 100ºC aus dem Behälter entnommen werden können.
Der Behälter 6 umfaßt einen Extraktionsbehälter zum Aufschlämmen von frischer zerkleinerter Baumrinde mit der Waschbrühe aus Behälter 5, bei der es sich um eine mit Tannin angereicherte Waschflüssigkeit handelt.
Beim Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gemäß dem von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Verfahren wird eine fein zerkleinerte Baumrinde, deren größter Teil vorzugsweise -1 mm groß ist, dem Extraktionsbehälter 6 zugegeben. Eine Extraktionslösung, bei der es sich um mit Tannin angereicherte Waschbrühen aus den Behältern 4 und 5 handelt, wird dem Behälter 6 zugegeben. Nachdem die Baumrinde und die Extraktionslösung im Behälter 6 unter Rühren bei erhöhter Temperatur während eines Zeitraums von nicht mehr als 1 Stunde und vorzugsweise während eines Zeitraums von 20 bis 40 Minuten gereift sind, wird die Aufschlämmung in den Druckfilter gepumpt, in dem die letzte reiche Brühe von der Baumrinde abgetrennt wird. Die letzte reiche Brühe, welche ungefähr 10 bis 15 % Tannin enthalten kann, was von der Menge des pro Zyklus eingeführten Waschwassers abhängt, wird in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird über die Leitungen 9 und 6 zu dem Behälter 5 für reiche, rückgeführte Brühe geleitet. Dieser Strom bildet einen Kreislauf von reicher rückgeführter Brühe innerhalb der Vorrichtung der Erfindung. Der andere Strom, welcher den Rest des reichen Brühenextraktes aus dem Druckfilter umfassen kann, wird durch den Speicherbehälter 7 für reichen Extrakt über die Leitungen 10 und 11 in den Verdampfer geleitet, um dort konzentriert zu werden. Der konzentrierte Extrakt aus dem Verdampfer kann einen Tanninfeststoffgehalt von mindestens 30 % und vorzugsweise ungefähr 40 % aufweisen. Der Extrakt wird über die Leitung 12 in den Speicherbehälter 8 geleitet. Die entzogene Feuchtigkeit kann über die Leitung 13 durch einen Kondensator geleitet werden, bevor sie aus dem System ausgetragen wird.
Der in dem Druckfilter verbleibende Filterkuchen wird durch eine Waschbrühe aus dem Behälter 4 gewaschen, welche in einem typischen Beispiel von ungefähr 2-3 % Tannin, wenn sie über die Leitung 4 zu dem Filter läuft, auf ungefähr 12 % Tannin ansteigen kann, wenn sie über die Leitung 6 zu dem Speicherbehälter 5 und anschließend dem Extraktionsbehälter 6 läuft.
Der Speicherbehälter 5 dient als Sammelbehälter für angereicherte Waschbrühe und wird zum Zurückhalten der Waschbrühe verwendet, während die Waschbrühe aus einem vorangehenden Zyklus mit Baumrinde im Behälter 6 reift und dem Filter zugeführt wird. Der Speicherbehälter 5 bildet folglich einen Teil eines Kreislaufs von reicher rückgeführter Brühe.
Es versteht sich, daß die reiche rückgeführte Brühe in Behälter 5 und der reiche Extrakt in Behälter 7 den gleichen Tanningehalt aufweisen, da die Behälter 5 und 7 durch eine Aufteilung des tanninreichen Stroms befüllt werden, der von dem Filter über die Leitung 9 fließt. Die so gebildete innere Rückführung der reichen Brühe erhöht die Menge der Flüssigkeit im Behälter 6 vorzugsweise auf einen Anteil von 5 Teilen Flüssigkeit zu 1 Teil Baumrinde, was das Bilden einer pumpfähigen Aufschlämmung mit der Baumrinde erleichtert.
Der Behälter 5 dient folglich als Speicherbehälter für den Teil des Filterextraktes, der rückgeführt werden soll. Es ist bevorzugt, einen Speicherbehälter zu verwenden, statt den rückgeführten Strom direkt in den Behälter 6 einzubringen, da der Extrakt, der in einem bestimmten Zyklus rückgeführt werden soll, aus dem Filter über die Leitungen 9 und 6 zu fließen beginnen kann, bevor die Aufschlämmung aus dem Behälter 6 entleert ist.
Nach der Abtrennung der flüssigen Phase aus dem Behälter 6 im Druckfilter unter Erhalt des Filterkuchens kann der Kuchen nacheinander durch die Waschbrühen in den Behältern 4, 3, 2 und 1 über die Leitungen 4, 3, 2 bzw. 1 gewaschen werden.
In einer typischen Anordnung enthalten die in den Behältern 4, 3 und 2 befindlichen Waschbrühen ungefähr 2-3,1 bzw. 0,5 % Tannin.
Obwohl es in der Fig. 1 nicht gezeigt ist, kann ein zweiter Extraktionsbehälter bereitgestellt werden, um eine Reifung einer Aufschlämmung aus Baumrinde und konzentrierter Waschbrühe in dem einen Behälter zu ermöglichen, während das Material aus dem anderen Extraktionsbehälter ein mehrstufiges Waschen durchläuft. Der zweite Extraktionsbehälter kann mit angereicherten Waschflüssigkeiten aus dem Drucktilter über eine alternative Leitung 7 und aus dem Waschbrühenbehälter 5 über eine alternative Leitung 6 befüllt werden.
Frische Baumrinde wird über die Leitung 20 zu dem Extraktionsbehälter 6 dem System zugeführt.
Durch feines Mahlen oder anderweitige Zerkleinerung der Baumrinde vor der Zugabe zu dem Extraktionsbehälter 6 über die Leitung 20 wird die Tanninextraktion erleichtert und eine pumpfähige Aufschlämmung gebildet.
Es kann erforderlich sein, die Baumrinde vorzutrocknen, um die Tanninpolymerisation durch eine Kompostierungswirkung zurückzudrängen, welche auftreten kann, wenn die Baumrinde in großen feuchten Vorratshalden gelagert wird. Desgleichen würde, wenn die Baumrinde nicht vor der Zugabe zu dem System vorgetrocknet wird, übermäßige Feuchtigkeit, welche bis zu 120 Gew.-% oder mehr ausmachen kann, den reichen Extrakt, der über die Leitung 10 zum Behälter 7 läuft, effektiv verdünnen und dadurch die Wirksamkeit der Erfindung verringern.
Wenn eine Trocknung vor der Zugabe von frischer Baumrinde über die Leitung 20 erforderlich ist, wäre ein einfacher Heißlufttrockner geeignet. Ein solcher Trockner kann zumindest zum Teil durch verbrauchte Rinde beheizt werden, die aus dem System über die Leitung 8 entnommen wird.
Vorzugsweise ist jeder der Behälter 1 bis 6 isoliert undloder beheizt und alle Rohrleitungen sind vorzugsweise wärmeisoliert, wodurch alle Flüssigkeiten stromaufwärts des reichen Extraktbehälters 7 auf erhöhten Temperaturen gehalten werden.
Rinde von älteren Baumstämmen hat einen höheren Tanningehalt als Rinde von jüngerem Holz, die jüngere Rinde enthält jedoch im allgemeinen Tannine mit niedrigerem Molekulargewicht und ist deshalb leichter zu extrahieren.
Folglich bestimmt die Art der Rinde das Molekulargewicht der Tannine, die gemäß der Erfindung hergestellt werden. Einer der Vorteile, welche die vorliegende Erfindung bereitstellt, ist, daß die Extraktion von natürlicherweise vorkommenden Tanninen aus Baumrinde ohne die Zugabe von anderen Reagenzien als Wasser durchgeführt werden kann. Es können jedoch Additive in das System eingebracht werden, z.B. wenn die Molekulargewichtseigenschaften des Endprodukts geändert werden sollen. Additive können dem Extraktionsbehälter 6 zugegeben werden, wenn frische Rinde eingebracht wird, oder können an irgendeiner anderen Stelle dem System zugegeben werden.
Eine kleine Menge Phenol, vorzugsweise nicht mehr als 5 % und am meisten bevorzugt ungefähr 3 % bezogen auf die Tanninfeststoffe, kann dem Vorkonzentrat zugegeben werden, um die Viskosität des Konzentrats zu verringern. Die Zugabe eines solchen Additivs kann das Wachstum von Schimmelpilzen in dem konzentrierten Extrakt verzögern, welches andernfalls durch die Anwesenheit von Zuckern, Gummi, usw. in dem Extrakt angeregt werden kann.
Die verbrauchte Baumrinde kann nach der letzten Wasch- und Entwässerungsstufe über die Leitung 8 aus dem Filter entnommen werden und für Baumschul- und Gartenbauanwendungen verwendet werden. Die verbrauchte Rinde kann auch ein geeigneter Brennstoff z.B. zum Bereitstellen von heißen Gasen zum Trocknen von frischer Rinde sein, wodurch Energie innerhalb des Systems erhalten bleibt.
Das Verfahren und die Vorrichtung, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, stellen ein mechanisches Extraktionsverfahren zur Verfügung, welches den Abbau der Tanninmoleküle durch chemischen Angriff vermeidet und auch hohe Tanninextraktionswirkungsgrade ohne Verwendung großer Flüssigkeitsmengen ergibt. Das niedrige Verhältnis von Wasser zu trockener Rinde, das vorzugsweise nahe bei 3:1 liegt, führt zu einem Extrakt mit hoher Konzentration vorzugsweise im Bereich von 10 bis 15 %. Die Verwendung eines Verhältnisses von Wasser zu trockener Rinde im Bereich von 3,5:1 würde im allgemeinen nicht ausreichen, um eine pumpfähige Aufschlämmung zu bilden, die für die Extraktion geeignet ist, durch Rückführung eines Teils des reichen Extraktes kann dies jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Die vorliegende Erfindung erleichtert folglich die Herstellung eines Tanninextraktes mit hoher Konzentration ohne das Erfordernis einer umfangreichen Verdampfung. Ferner werden durch die ausschließliche Verwendung von heißem Wasser für die Extraktion keine möglicherweise schädlichen chemischen Salze eingebracht.
Baumrinde kann ziemlich voluminös und schwierig zu transportieren sein. Die vorliegende Erfindung weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Bewegung der Baumrinde auf ein Minimum reduziert wird.
Wenngleich es sich als praktisch erwiesen hat, die Erfindung hier mit Bezugnahme auf besonders bevorzugte Ausführungsformen zu beschreiben, versteht sich, daß andere Konstruktionen und Anordnungen ebenfalls als unter den Umfang der Erfindung fallend betrachtet werden. Verschiedene Modifikationen, Änderungen, Abwandlungen und/oder Hinzufügungen zu den hier beschriebenen Konstruktionen und Anordnungen werden ebenfalls als unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallend angesehen.

Claims

1. Verfahren zum Extrahieren von Tanninen aus Baumrinde, welches die Schritte einschließt:

Zusammenbringen von Tannine enthaltender Baumrinde mit einer ersten mit Tannin angereicherten wäßrigen Waschflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen;

Abtrennen des tanninreichen flüssigen Extrakts durch Filtration einschließlich der Entwässerung des sich dabei ergebenden Filterkuchens unter Druck;

Waschen des Filterkuchens mit einer Vielzahl wäßriger Waschflüssigkeiten bei erhöhten Temperaturen; und

Abtrennen der mit Tannin angereicherten Flüssigkeiten nach jeder Waschstufe durch Filtration einschließlich Entwassern des Filterkuchens unter Druck;

worin jede nachfolgende Waschflüssigkeit einen niedrigeren Tannin- Anreicherungsgrad aufweist als die vorangehende Waschflüssigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die letzte Waschflüssigkeit Wasser umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem die erste mit Tannin angereicherte waßrige Waschflüssigkeit, die zum Zusammenbringen mit der Baumrinde verwendet wird, einen Anteil des tanninreichen flüssigen Extrakts enthalt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem der tanninreiche flüssige Extrakt einer Konzentrierung unterworfen wird, wodurch ein konzentrierter Extrakt gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Baumrinde Rinde von Pinus radiata umfaßt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Baumrinde vor der Einbringung in den Extraktionsbehälter zerkleinert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem nicht mehr als 5 % der Baumrinde eine Größe von mehr als 1 mm in irgendeiner Richtung aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem auf den Filterkuchen während jedes Entwasserungsvorgangs ein Druck von mindestens 10 Bar angelegt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die erste mit Tannin angereicherte wäßrige Waschflüssigkeit eine Temperatur zwischen 90º und 100ºC hat, wenn sie mit der Baumrinde zusammengebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, in welchem jede mit Tannin angereicherte wäßrige Waschflüssigkeit zwischen jedem Waschzyklus bei einer Temperatur zwischen 90º und 100ºC gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Baumrinde und die erste mit Tannin angereicherte Waschflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen während eines Reifezeitraums zwischen 10 Minuten und 1 Stunde aufgeschlämmt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zwischen zwei und vier Waschstufen im Anschluß an die ursprüngliche Abtrennung der Baumrinde von der ersten mit Tannin angereicherten wäßrigen Waschflüssigkeit einschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem die Abtrennung des tanninreichen flüssigen Extrakts, jede Waschstufe und jede nachfolgende Entwässerungsstufe in dem Filter ohne Entfernung des Filterkuchens aus dem Filter stattfinden.

14. Vorrichtung zum Extrahieren von Tanninen aus Tannine enthaltender Baumrinde, umfassend:

einen Extraktionsbehälter zum Aufschlämmen frischer Baumrinde mit einer mit Tannin angereicherten Waschflüssigkeit, um eine erste Extraktion zu bewirken;

einen Filter zum Futrieren der Aufschlämmung nach der ersten Extraktion und zum Entwässern des sich dabei ergebenden Filterkuchens unter Druck;

mindestens einen Behälter zum Aufbewahren der Waschbrühe, um eine mit Tannin angereicherte Brühe zum Waschen des Filterkuchens in dem Filter bereitzustellen;

eine Quelle heißen Wassers zum Bereitstellen einer letzten Flüssigkeit zum Waschen des Filterkuchens in dem Filter; und

Mittel zum Pumpen, um die Aufschlämmung und/oder Flüssigkeiten zwischen den Behältern und dem Filter zu bewegen,

worin der Filter für das Entwässern des Filterkuchens unter Druck zwischen jedem Abtrenn- und/oder Waschschritt eingerichtet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, welche weiterhin Mittel zum Rühren einschließt, um die Aufschlämmung in dem Extraktionsbehälter in Suspension zu halten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspmch 15, welche weiterhin einen Kreislauf von tanninreichem rückgeführten Material einschließt, wodurch der im Anschluß an die erste Extraktion von dem Filter abfließende tanninreiche Strom abgetrennt und ein Teil dieses Stroms zu dem Extraktionsbehälter zurückgeführt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, in welcher der Filter so eingerichtet ist, daß auf den Filterkuchen während des Entwässerns ein Druck von mindestens 10 Bar angelegt werden kann.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, in der ein zweiter Extraktionsbehälter bereitgestellt ist, wodurch die Inhalte des zweiten Behälters eine Reifung durchmachen können, während die inhalte des ersten Extraktionsbehälters abgetrennt und gewaschen werden.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, die mindestens 3 Behälter zum Aufbewahren von Waschbrühe einschließt, um Waschflüssigkeiten mit aufeinanderfolgend niedrigeren Tanningehalten bereitzustellen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, die weiterhin einen Verdampfer einschließt, der zum Bilden eines konzentrierten Extrakts aus dem tanninreichen flüssigen Extrakt eingerichtet ist.