EP1198689A1 - Procede d'extraction de jus naturel de matieres vegetales ligneuses, dispositif permettant la mise en oeuvre du procede et utilisation du procede pour la production de vegetaux ligneux seches, ou de jus - Google Patents

Procede d'extraction de jus naturel de matieres vegetales ligneuses, dispositif permettant la mise en oeuvre du procede et utilisation du procede pour la production de vegetaux ligneux seches, ou de jus

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EP1198689A1
EP1198689A1 EP00922783A EP00922783A EP1198689A1 EP 1198689 A1 EP1198689 A1 EP 1198689A1 EP 00922783 A EP00922783 A EP 00922783A EP 00922783 A EP00922783 A EP 00922783A EP 1198689 A1 EP1198689 A1 EP 1198689A1
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EP
European Patent Office
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enclosure
plant materials
pressure
temperature
natural juice
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EP00922783A
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German (de)
English (en)
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EP1198689B1 (fr
Inventor
Bernard Dedieu
Abdelaâziz BOUIRDENE
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Valeurs Bois Industrie
Original Assignee
Valeurs Bois Industrie
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B7/00—Drying solid materials or objects by processes using a combination of processes not covered by a single one of groups F26B3/00 and F26B5/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/343—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects in combination with convection

Definitions

  • the present invention relates to a process for extracting natural juice from woody plant materials, device allowing the implementation of the process and use of the process for the production of dried woody plants, or juice.
  • sawn timber is meant a wood which comes directly from the first transformation (sawing).
  • the object of the present invention is to propose a process which makes it possible to optimize the energy and to obtain, by quantity of fibrous plant materials treated, a maximum yield in the production of juice.
  • This object is achieved by the fact that the process for extracting natural juice from woody plant materials comprises:
  • the recovery step can be carried out at least in part during the step of creating or injecting saturated steam.
  • the total pressure is between 1.5 and 9.6 bars.
  • the total pressure is adapted as a function of the plant material treated and of the vapor temperature surrounding this material.
  • the power of the waves is modulated to allow heating at the heart of the material, which is from a few tenths of a degree to a few degrees higher than the vapor temperature resulting from the total pressure chosen.
  • the volume of water at atmospheric pressure and outside ambient temperature is equivalent to two to four times the volume of air contained in the enclosure under the same conditions.
  • the volume necessary for the saturated vapor pressure, for the operating temperature chosen is of the order of three times the mass of air contained in the enclosure at ambient temperature.
  • the frequency of the waves is adapted to the dimensions of the mass of plant material to be treated in the enclosure, so as to allow the penetration of the waves to the heart of the plant mass to be treated.
  • the frequency of the waves is between 13 MHz and 2450 MHz.
  • the method comprises a step of evacuating the juices from the pressure enclosure during or during the extraction process.
  • the device consists of a sealed pressure-resistant enclosure, a plurality of windows made of quartz or any other material suitable for waves with an electromagnetic wave generator placed near each window, so as to emit the waves transverse to the mass of vegetable matter placed in the enclosure, a device for generating saturated water vapor under pressure greater than atmospheric pressure to create or inject a pressure of saturated water vapor at a vapor temperature and at a total pressure determined according to the plant to be treated.
  • the device comprises means for circulating pressurized air.
  • the steam generator device allows the injection of steam under pressure at the determined steam temperature and at the total pressure.
  • the steam generator device comprises in the enclosure a receptacle for receiving a quantity of water corresponding to two to four times the mass of air contained in the enclosure at outside ambient temperature and means for heating this water to bring it to the vapor state.
  • the heating means are controlled by a device for measuring the total pressure prevailing inside the enclosure making it possible to interrupt the heating of the water when the desired pressure is reached.
  • the enclosure comprises a device for recovering the juices by trickling and / or gravity of the juices extracted from the material.
  • the juice recovery device communicates with a valve with the outside of the enclosure, said valve being controlled to perform partial purges of juice during operation of the machine.
  • the mass of plant materials treated in a juice extraction operation consists of a type of plant and the pressure and temperature conditions are determined according to the type of plant essence to extract the active ingredients. interesting in the best conditions.
  • the woods are treated with bark or without bark directly for felling.
  • the plants are the branches and leaves resulting from pruning.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of the device according to the invention
  • - Figure 1B shows a top view in longitudinal section of the device according to the invention
  • FIG. 2 represents a side view of the implanted device
  • FIG. 1A shows a top view in longitudinal section of the device according to a second variant of the invention.
  • the device consists of an enclosure (1), preferably cylindrical in metallic material ensuring on the one hand, both good thermal insulation and pressure tightness and on the other hand hand, sealing against waves.
  • This enclosure is opened at one end by a door (16, FIG. 1B) or two. Openings (14) are made in the enclosure to form windows made of airtight material but allowing radiation of electromagnetic waves such as for example microwaves to pass.
  • the waves are brought by a waveguide (40) to a plurality of windows arranged longitudinally and on each side at regular or irregular intervals along the stack of wood (3) to obtain the most homogeneous possible distribution of the waves.
  • the waveguide (40) communicates through an impedance adapter (41) and a 3-decibel divider (42) with an isolator (43) and the electromagnetic wave generator (44) of frequency within a domain between 1 MHz and 16 GHz.
  • each emitting window (14) or between the emitting windows of the ends and each enclosure bottom are preferably arranged a plurality of pipes (12) for air circulation forced by a fan V.
  • These pipes (12) communicate on a height corresponding approximately to that of the stack of wood through grids (13) with the internal zone of the enclosure containing the stack of wood (3) transported on a conveyor means such as, for example, a trolley made of wheels (32) mounted on a support plate (31).
  • the pile of wood or woody plants preferably consists of pieces (30) in the form of branches, beams or planks or planks of thickness and any width, from pruning or sawing and arranged for beams, boards or planks contiguously over their width or for branches in bundles in a longitudinal direction to form a layer.
  • Each layer of wood or plants is spaced from the lower layer by battens or rods (33) arranged perpendicularly in a non-contiguous manner to provide between the contiguous layers or bundles of plants passages for the circulation of air, waves, and water.
  • the air circulation circuit is also made of a material favoring the reflection of waves towards the interior of the enclosure and of the wood.
  • the enclosure is placed in communication by a pipe (15) with a steam generator system (2) and possibly, an air compressor (20).
  • the humidity arrives from the steam generator through diffusion grids (13), which makes it possible to diffuse it homogeneously in the enclosure without the risk of creating frontal attacks on the wood.
  • the air compressor (20) is used to produce compressed air intended to accelerate the circulation of water in the wood and, when the steam generator system (2) cannot generate steam under sufficient pressure to rise to the desired temperature or to support the temperature rise and accelerate the water circulation of the wood.
  • the air compressor can be omitted.
  • the enclosure includes means for loading and unloading the masses of plants to be treated and means for recovering the juices or liquid exudates extracted from the plants.
  • the wheels of the carriage rest on rails (10A, 10B) secured to the bottom of the tank (1), these are provided with a device for eliminating electric arcs.
  • a grid (19) makes it possible to avoid the propagation of the waves towards the liquid exudates or runoff water collected in the bottom of the tank.
  • These runoff waters are discharged through a pipe (18) controlled by a valve (17).
  • This pipe (18) opens into a removable or drainable recovery container liquid exudates resulting from the drying process.
  • the pipeline is open permanently or intermittently.
  • the upper part of the tank has a safety valve (11) which keeps the tank at the desired pressure, releases pressure if it is too high and finally puts the tank in the atmosphere. once the drying process is complete.
  • the tank (1) is enclosed in an enclosure (5), which communicates through the airlock of the door (16) automatically controlled at the end and at the start by an electronic control system.
  • a preloading zone (50) makes it possible to bring the carriages onto a pair of rails (10C, 10D) which are not in electrical relation with the rails (10A, 10B) of the enclosure (1).
  • a vaporization device (52) makes it possible to spray water during the phase of use of the waves to prevent any leakage of radiation to the outside.
  • a reserve tank not shown, removable and drainable, is connected to the enclosure (1) by a pipe (18) and makes it possible to collect the liquid exudates resulting from the drying of the wood.
  • the electromagnetic wave generator (44) is buried like the reserve tank (6) and communicates with the drying chamber (1) by the waveguide (40).
  • FIG. 3 represents a second variant embodiment of the enclosure in which on each side of the enclosure are arranged three windows (14 I), each of the windows being opposite a microphone generator -waves (43) having a power, for example, of the order of 1000 watts, this power being controlled through a respective link (431), by a control system (48) which makes it possible to adapt, for each wave , the power, as a function of heating which one wishes to create by the waves inside the plant.
  • the enclosure also comprises a container (45) of sufficient size to allow the capacity of a body of water corresponding to approximately four times the mass of air contained. in the enclosure when it is at atmospheric pressure and ambient temperature of the outside air.
  • a heating resistor (46) disposed in the container (45) allows the temperature of the body of water to rise and gradually bring it to the vapor state while increasing the pressure inside the enclosure.
  • This resistance (46) is connected to a control circuit (47) integrated or not to the control system (48) which controls the supply of the resistance as a function of the saturated vapor temperature desired for the treatment of materials and a pressure signal supplied by a pressure sensor not shown making it possible to supply a signal to the control circuit (47) representing a correlation between the total pressure prevailing inside the enclosure and the saturated vapor temperature created in this enclosure by heated water.
  • the amount of water required to reach the saturated vapor state obviously depends on the temperature at which one wishes to carry out the treatment of the plant mass but it can be considered that in the saturated vapor temperature range which varies from 90 to 170 ° C, the mass required compared to the mass of dry air contained in the enclosure at the start, is of the order of two to four times the mass of air. Obviously, if you put too much water, it will remain at the bottom of the container and will not transform into a vapor state, unless you go up in temperature and therefore in pressure.
  • the temperature of 90 ° C corresponds to a total pressure prevailing inside the enclosure of 1.5 bars.
  • Total pressure means the air pressure plus the saturated vapor pressure.
  • the saturation vapor temperature of 100 ° C corresponds to a total pressure of 2 bars and 170 ° C to a total pressure of 9.6 bars.
  • the desirable conditions for extracting the juices must be a total pressure greater than atmospheric pressure, and an ambient temperature in the enclosure greater than 100 ° C. As long as the ambient temperature is in below 100 ° C, the juices contain very few molecules interesting for the chemical industry. Once the ambient temperature of 100 ° C has been reached, the temperature of the pile of woody material increases and juices can be recovered if it exceeds 170 ° C and therefore the pressure of 9.6 bars, the molecules either are altered or have been destroyed.
  • temperatures and pressures are chosen within these ranges according to the species and plant materials treated or according to the molecules which it is desired to extract. It was also found that the higher the pressure, the more the displacement of the juices was favored but that a compromise had to be established between the extraction of the juices and the preservation of the molecules or of the qualities and properties of the desired molecules.
  • the temperature and pressure increases can be done in successive stages or according to ramps or even in cycles allowing the optimization of the desired result , namely production of juice or drying of woody materials.
  • the power of the electromagnetic waves will also be controlled so that a slight temperature gradient and therefore pressure materializes from the center of the stack to the outside, the generators located near the extreme areas of the stack emitting slightly lower power. .
  • the frequency of the electromagnetic waves is adapted to the dimensions of the mass of plant material to be treated in the enclosure, so as to allow the penetration of the waves to the heart of the plant mass to be treated and can be chosen in the frequency range of 1 MHz to 16 GHz.
  • the frequency of the waves can be chosen in the microwave range between 400 MHz and
  • terpene or insecticides By the treatment of conifers, one can extract terpene or insecticides.
  • salicylic acid By treating willow and poplars, salicylic acid can be extracted. The treatment of Scots pine produces insecticides. Likewise, from poplar, salicylic acid can be extracted. By treating yew wood, deacetylbaccatin 3, also known as "taxol", is extracted.
  • deacetylbaccatin 3 also known as "taxol”
  • Laricio pine produces terpenes and / or volatile terpene alcohols, such as isobornéol, which serves as the basic product for essential oils. (perfume) or methyl vaniline (natural vanilla extract, non-volatile resin acids, such as isomers or dehydroabietic.
  • This process can also be applied to any other species, such as eucalyptus, spruce or mixtures of specific species or to the treatment of branches and leaves from pruning.
  • the process also makes it possible, in addition to the production of juice, to obtain dried plant material for other applications, such as the manufacture of poles, dried wooden barriers or the use of other parts of dried plants as additives in, for example, the manufacture of insulating materials.
  • the enclosure comprises a safety valve (11) allowing the enclosure to be vented to the open air, either at the end of the process, or in the event of detection of an overpressure by the control system.
  • the temperature and the pressure may be increased during this phase up to the maximum, or even exceed 170 ° C and rise to 200 ° C under total pressure and a core temperature created by the microwave at the heart of the regulated material to promote the penetration of polymerizing materials.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses, dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé et utilisation du procédé pour la production de végétaux ligneux séchés. Le procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses comporte: une étape de mise en pression supérieure à la pression atmosphérique d'une enceinte étanche contenant les matières; une étape de création ou d'injection de vapeur d'eau saturante; une étape de chauffage à coeur des matières végétales par ondes électromagnétiques; une étape de récupération gravitaire des exsudats liquides sortant des matières végétales traitées.

Description

PROCEDE D'EXTRACTION DE JUS NATUREL DE MATIERES VEGETALES LIGNEUSES, DISPOSITIF PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE ET UTILISATION DU PROCEDE POUR LA
PRODUCTION DE VEGETAUX LIGNEUX SECHES, OU DE JUS
La présente invention concerne un procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses, dispositif permettant la mise en œuvre du procédé et utilisation du procédé pour la production de végétaux ligneux séchés, ou de jus. Par le vocable "bois de sciage", on entend un bois qui est issu directement de la première transformation (sciage).
Il est connu par la demande de brevet WO 82/01766 un procédé de séchage du bois, utilisant des micro-ondes d'une fréquence de 915 MHz appliquées aux éléments de bois à sécher pour élever leur température intérieure et leur faire rejeter l'eau. L'eau ainsi rejetée est évaporée à la surface du bois par une circulation d'air à basse vitesse obtenue par des ventilateurs. L'air chargé en humidité de l'ordre de 80% passe sur des condenseurs pour extraire cette humidité.
Dans le document WO 82/01411 , le même principe est utilisé mais dans ce dernier, on précise en plus que la température de l'air doit être toujours inférieure à la température intérieure du bois. Ce document signale comme inconvénient le fait de chauffer avec les micro-ondes la superficie du matériau avant de chauffer la partie interne du matériau. Dans ce document, on propose donc de commander le processus de conversion de l'énergie électromagnétique en énergie calorifique pour concentrer les ondes sur l'eau dans le matériau. De plus, on suggère d'agir sur le climat à l'intérieur de la chambre en maintenant un pourcentage d'humidité de l'air suffisamment élevé pour que la surface du produit ne soit pas desséchée avant l'extraction de l'humidité au coeur du bois. Dans ce but, pendant la phase initiale du processus de séchage de l'eau, sous forme atomisée est introduite dans la chambre pour maintenir un taux d'humidité élevé.
De même, l'article paru dans la revue "Holz als roh und werkstoff' en 1995, pages 333 à 338, Edition Springer-Verlag et intitulé "Microwave drying of pine and spruce" par A. L ANTTI enseigne de sécher du bois avec des micro-ondes fonctionnant dans des fréquences de 915 ou 2450 MHz et une densité de puissance située dans la plage de 25 à 78 kW/m3 pour élever la température intérieure du bois au environ de 140° C et réaliser une pression de vapeur interne au bois de 25 KPa. La pression interne ainsi réalisée est très élevée pour permettre une évacuation très rapide de l'eau. L'inconvénient du procédé est de développer des ruptures de fibres. Le processus de séchage commence par un séchage rapide par micro-ondes aux environs de 70° C puis une exposition intermittente aux micro-ondes pendant le séchage et enfin, une opération de séchage par contrôle de la température du bois en-dessous de la saturation des fibres en se limitant à une température maximale de 110° C.
Dans tous les cas de figure, il est clair que l'air est utilisé comme véhicule pour éliminer l'humidité évacuée par le bois. Pour ces raisons, le taux d'humidité de l'air doit rester inférieur au taux de saturation de l'air en vapeur d'eau. Il est donc nécessaire dans les dispositifs connus de déshumidifier l'air pour pouvoir effectuer le séchage du bois. De plus, il est nécessaire d'avoir une température de l'air inférieure à celle du bois pour permettre une évaporation. Tous ces dispositifs ont pour inconvénient de générer de grandes pertes d'énergie et de ne pas optimiser la consommation d'énergie. En effet, plus les températures de bois doivent être élevées, plus la puissance des générateurs de micro-ondes doit être proportionnelle et leur coût élevé compte tenu des durées de plusieurs heures des opérations de séchage, l'énergie consommée est élevée. En effet, on peut voir dans l'article cité ci-dessus que les durées de séchage sont comprises entre 3 et 5 heures selon l'épaisseur du bois et la puissance du matériel. De plus, aucun des procédés connus arrive à descendre en dessous de 30% d'humidité dans le bois après séchage.
Enfin, il est également connu, par les demandes de brevet français 2 763 795 et 2 705 035, d'extraire par micro-ondes un produit naturel à partir d'un matériel biologique en faisant subir, en l'absence de tout solvant, une irradiation par micro-ondes au matériel biologique afin de provoquer l'évaporation d'au moins une partie de l'eau contenue dans le matériel et l'éclatement des structures cellulaires. Le procédé consiste à appliquer de façon intermittente une pression réduite à l'intérieur de l'enceinte pour favoriser cet éclatement. L'utilisation des micro-ondes sert essentiellement à compenser la chute de température résultant de l'évaporation de l'eau, en tout état de cause, les températures utilisées restent inférieures à 100° C et les pressions inférieures à la pression atmosphérique (1 bar). Selon ce procédé, on utilise des pressions de l'ordre de 100 millibars et des températures de l'ordre de 70° C.
La présente invention a pour but de proposer un procédé qui permette d'optimiser l'énergie et d'obtenir, par quantité de matières végétales fibreuses traitées, un rendement maximum dans la production de jus. Ce but est atteint par le fait que le procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses comporte :
- une étape de mise en pression supérieure à la pression atmosphérique d'une enceinte étanche contenant les matières
- une étape de création ou d'injection de vapeur d'eau saturante ; - une étape de chauffage à cœur des matières végétales par ondes électromagnétiques ;
- une étape de récupération gravitaire des exsudats liquides sortant des matières végétales traitées. Selon une autre particularité, l'étape de récupération peut être effectuée au moins en partie pendant l'étape de création ou d'injection de vapeur d'eau saturante.
Selon une autre particularité, la pression totale est comprise entre 1 ,5 et 9,6 bars.
Selon une autre particularité, la pression totale est adaptée en fonction de la matière végétale traitée et de la température de vapeur entourant cette matière.
Selon une autre particularité, la puissance des ondes est modulée pour permettre un échauffement à cœur de la matière, qui soit de quelques dixièmes de degré à quelques degrés supérieurs à la température de vapeur résultant de la pression totale choisie.
Selon une autre particularité, le volume d'eau à pression atmosphérique et température ambiante extérieure est équivalent à deux à quatre fois le volume d'air contenu dans l'enceinte dans les mêmes conditions.
Selon une autre particularité, le volume nécessaire à la pression de vapeur saturante, pour la température de fonctionnement choisie est de l'ordre de trois fois la masse d'air contenue dans l'enceinte à température ambiante.
Selon une autre particularité, la fréquence des ondes est adaptée aux dimensions de la masse de matières végétales à traiter dans l'enceinte, de façon à permettre la pénétration des ondes jusqu'au cœur de la masse végétale à traiter. Selon une autre particularité, la fréquence des ondes est comprise entre 13 MHz et 2450 MHz.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape d'évacuation des jus hors de l'enceinte sous pression pendant ou en cours de processus d'extraction. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape d'adaptation, après l'évacuation des jus, des conditions de pression totale, de température et de puissance de commande des ondes pour favoriser la pénétration dans le bois de produits additifs injectés dans l'enceinte. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé.
Ce but est atteint par le fait que le dispositif est constitué d'une enceinte étanche résistante à la pression, d'une pluralité de fenêtres en quartz ou de toute autre matière convenant aux ondes avec un générateur d'ondes électromagnétiques disposé à proximité de chaque fenêtre, de façon à émettre les ondes transversalement à la masse de matières végétales placée dans l'enceinte, un dispositif de génération de vapeur d'eau saturante sous pression supérieure à la pression atmosphérique pour créer ou injecter une pression de vapeur d'eau saturante à une température de vapeur et à une pression totale déterminées en fonction du végétal à traiter.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte des moyens de circulation d'air sous pression.
Selon une autre particularité, le dispositif générateur de vapeur permet l'injection de vapeur sous pression à la température de vapeur et à la pression totale déterminées.
Selon une autre particularité, le dispositif générateur de vapeur comporte dans l'enceinte un récipient de réception d'une quantité d'eau correspondant à deux à quatre fois la masse d'air contenue dans l'enceinte à température ambiante extérieure et des moyens de chauffage de cette eau pour l'amener à l'état de vapeur.
Selon une autre particularité, les moyens de chauffage sont commandés par un dispositif de mesure de la pression totale régnant à l'intérieur de l'enceinte permettant d'interrompre le chauffage de l'eau lorsque la pression souhaitée est atteinte. Selon une autre particularité, l'enceinte comporte un dispositif de récupération des jus par ruissellement et/ou gravité des jus extrait de la matière.
Selon une autre particularité, le dispositif de récupération des jus communique par une vanne avec l'extérieur de l'enceinte, ladite vanne étant commandée pour effectuer des purges partielles de jus pendant le fonctionnement de la machine.
Selon une autre particularité, la masse de matières végétales traitées dans une opération d'extraction de jus est constituée d'un type de végétaux et les conditions de pression et température sont déterminées en fonction du type d'essence de végétal pour extraire les principes actifs intéressants dans les meilleures conditions.
Selon une autre particularité, les bois sont traités avec écorce ou sans écorce directement d'abattage. Selon une autre particularité, les végétaux sont les branches et les feuilles résultant de Pélagage.
Un dernier but est l'obtention d'un jus naturel. Ce but est atteint par le fait que le jus naturel est obtenu à partir du traitement de matières végétales ligneuses. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1A représente une vue en coupe transversale du dispositif selon l'invention ; - la figure 1 B représente une vue de dessus en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue de côté du dispositif implanté,
- la figure 3 représente une vue de dessus en coupe longitudinale du dispositif selon une deuxième variante de l'invention. Comme représenté à la figure 1A, le dispositif est constitué d'une enceinte (1), de préférence, cylindrique en matériau métallique assurant d'une part, à la fois une bonne isolation thermique et l'étanchéité à la pression et d'autre part, l'étanchéité aux ondes. Cette enceinte est ouverte à une extrémité par une porte (16, figure 1B) ou deux. Des ouvertures (14) sont pratiquées dans l'enceinte pour constituer des fenêtres en matériau étanche à l'air mais laissant passer les rayonnements des ondes électromagnétiques telles que par exemple les micro-ondes. Ces fenêtres
(14) sous pression sont en matériau permettant de supporter les pressions créées dans l'enceinte et d'émettre les ondes vers l'intérieur de l'enceinte et dites fenêtres émettrices. Ces fenêtres (14) sont de dimension et disposées à des emplacements permettant d'envoyer les ondes électromagnétiques sur la totalité de la masse végétale introduite dans l'enceinte et jusqu'à son cœur. Les ondes sont amenées par un guide d'onde (40) à une pluralité de fenêtres disposées longitudinalement et de chaque côté à intervalles réguliers ou non le long de la pile de bois (3) pour obtenir une répartition la plus homogène possible des ondes. Le guide d'onde (40) communique à travers un adaptateur d'impédance (41) et un diviseur à 3 décibels (42) avec un isolateur (43) et le générateur d'ondes électromagnétiques (44) de fréquence comprise dans un domaine de fréquence s'étendant entre 1 MHz et 16 GHz. Entre chaque fenêtre (14) émettrices ou entre les fenêtres émettrices des extrémités et chaque fond d'enceinte, sont disposés de préférence une pluralité de canalisations (12) de circulation d'air forcée par un ventilateur V. Ces canalisations(12) communiquent sur une hauteur correspondant approximativement à celle de la pile de bois à travers des grilles (13) avec la zone interne de l'enceinte contenant la pile de bois (3) transportée sur un moyen transporteur tel que, par exemple, un chariot constitué de roues (32) montées sur un plateau support (31). La pile de bois ou de végétaux ligneux est de préférence constituée de morceaux (30) sous forme de branches, poutres ou planches ou madriers d'épaisseur et de largeur quelconques, issus d'élagage ou de sciage et disposés pour les poutres, planches ou madriers de façon jointive sur leur largeur ou pour les branches en fagot selon une direction longitudinale pour former une couche.
Chaque couche de bois ou végétaux_est espacée de la couche inférieure par des liteaux ou baguettes (33) disposées perpendiculairement de façon non jointive pour ménager entre les couches jointives ou fagots de végétaux des passages de circulation d'air, d'ondes, et d'eau. Le circuit de circulation d'air est également réalisé en matériau favorisant la réflexion des ondes vers l'intérieur de l'enceinte et du bois. L'enceinte est mise en communication par une canalisation (15) avec un système générateur de vapeur (2) et éventuellement, un compresseur d'air (20). L'humidité arrive du générateur de vapeur par des grilles (13) de diffusion, ce qui permet de la diffuser de façon homogène dans l'enceinte sans risque de créer des attaques frontales sur le bois. Le compresseur d'air (20) est utilisé pour produire de l'air comprimé destiné à accélérer la circulation de l'eau dans le bois et , lorsque le système générateur de vapeur (2) ne peut pas générer de vapeur sous une pression suffisante pour monter à la température souhaitée ou pour accompagner la montée en température et accélérer la circulation d'eau du bois. En revanche, lorsqu'on utilise un système générateur de vapeur sous pression suffisant pour atteindre les températures et les pressions souhaitées, le compresseur d'air peut être supprimé. L'enceinte comporte des moyens de chargement et déchargement des masses de végétaux à traiter et des moyens de récupération des jus ou exsudats liquides extrait des végétaux. Dans l'exemple montré, les roues du chariot reposent sur des rails (10A, 10B) solidaires du fond de la cuve (1 ) celles-ci sont pourvues d'un dispositif d'élimination des arcs électriques. Une grille (19) permet d'éviter la propagation des ondes vers les exsudats liquides ou eaux de ruissellement recueillis dans le fond de la cuve. Ces eaux de ruissellement sont évacuées par une canalisation (18) contrôlée par une vanne (17). Cette canalisation (18) débouche dans un conteneur amovible ou vidangeable de récupération des exsudats liquides résultant du procédé de séchage. Dans une variante, la canalisation est ouverte en permanence ou par intermittence. Enfin, la partie supérieure de la cuve comporte une soupape de sécurité (11 ) qui permet de maintenir la cuve à la pression désirée, d'évacuer de la pression si celle-ci est trop élevée et enfin de mettre la cuve à l'atmosphère une fois le processus de séchage achevé.
Dans le schéma d'implantation de la figure 2, la cuve (1 ) est enfermée dans une enceinte (5), laquelle communique par le sas de la porte (16) commandée automatiquement en fin et en début par un système électronique de contrôle. Une zone de préchargement (50) permet d'amener les chariots sur une paire de rails (10C, 10D) qui ne sont pas en relation électrique avec les rails (10A, 10B) de l'enceinte (1). Un dispositif de vaporisation (52) permet de projeter de l'eau pendant la phase d'utilisation des ondes pour éviter toute fuite de rayonnement vers l'extérieur. Une cuve de réserve non représentée, amovible et vidangeable, est reliée à l'enceinte (1) par une canalisation (18) et permet de recueillir les exsudats liquides résultant du séchage du bois. Afin d'assurer une réduction des fuites le générateur d'ondes électromagnétiques (44) est enterré comme la cuve de réserve (6) et communique avec l'enceinte de séchage (1 ) par le guide d'onde (40).
La figure 3 représente une deuxième variante de réalisation de l'enceinte dans laquelle de part et d'autre de l'enceinte sont disposées trois fenêtres (14 I), chacune des fenêtres se trouvant vis-à-vis d'un générateur de micro-ondes (43) ayant une puissance, par exemple, de l'ordre de 1000 watts, cette puissance étant commandée à travers une liaison respective (431 ), par un système de contrôle (48) qui permet d'adapter, pour chaque onde, la puissance, en fonction de échauffement que l'on souhaite créer par les ondes à l'intérieur du végétal. L'enceinte comporte également un récipient (45) de dimension suffisante pour permettre la contenance d'une masse d'eau correspondant à environ quatre fois la masse d'air contenue dans l'enceinte lorsque celle-ci est à pression atmosphérique et température ambiante de l'air extérieur. Une résistance chauffante (46) disposée dans le récipient (45) permet l'élévation de température de la masse d'eau et d'amener progressivement celle-ci à l'état de vapeur tout en faisant monter la pression à l'intérieur de l'enceinte. Cette résistance (46) est reliée à un circuit de commande (47) intégré ou non au système de contrôle (48) qui commande l'alimentation de la résistance en fonction de la température de vapeur saturante souhaitée pour le traitement des matériaux et d'un signal de pression fourni par un capteur de pression non représenté permettant de fournir un signal au circuit de commande (47) représentant une corrélation entre la pression totale régnant à l'intérieur de l'enceinte et la température de vapeur saturante créée dans cette enceinte par l'eau chauffée.
La quantité d'eau nécessaire pour atteindre l'état de vapeur saturante dépend bien évidemment de la température à laquelle on souhaite effectuer le traitement de la masse de végétaux mais on peut considérer que dans la plage de température de vapeur saturante qui varie de 90 à 170° C, la masse nécessaire par rapport à la masse d'air sec contenue dans l'enceinte au départ, est de l'ordre de deux à quatre fois la masse d'air. Bien évidemment, si on met trop d'eau, celle-ci restera au fond du récipient et ne se transformera pas à l'état de vapeur, sauf si on monte encore en température et par conséquent en pression. Nous rappelons que, dans les conditions de vapeur saturante, la température de 90° C correspond à une pression totale régnant à l'intérieur de l'enceinte de 1 ,5 bars. Par "pression totale", on entend la pression de l'air plus la pression de vapeur saturante. La température de vapeur saturante de 100° C correspond à une pression totale de 2 bars et 170° C à une pression totale de 9,6 bars.
Par l'expérience, on s'est aperçu que les conditions souhaitables pour extraire les jus devaient être une pression totale supérieure à la pression atmosphérique, et une température ambiante dans l'enceinte supérieure à 100° C. Tant que la température ambiante est en dessous de 100° C, les jus comportent très peu de molécules intéressantes pour l'industrie chimique. Une fois que la température ambiante de 100° C a été atteinte, la température de la pile de matériau ligneux augmente et des jus peuvent être récupérés si on dépasse les 170° C et par conséquent, la pression de 9,6 bars, les molécules soit sont altérées, soit ont été détruites.
Enfin, pour des raisons d'économie d'énergie, il est souhaitable, pour optimiser le processus, d'utiliser une puissance de micro-ondes suffisante pour provoquer au sein de la masse végétale une température légèrement supérieure à la température régnant dans l'enceinte. Cette température a pour but de favoriser l'extraction des jus de la matière végétale ligneuse.
Bien évidemment, les températures et pressions sont choisies dans ces plages en fonction des essences et des matières végétales traitées ou en fonction des molécules que l'on souhaite extraire. On a constaté également que plus on montait en pression, plus on favorisait le déplacement des jus mais qu'il fallait établir un compromis entre l'extraction des jus et la préservation des molécules ou des qualités et propriétés des molécules souhaitées.
Ainsi, par ce procédé, on peut extraire des bois, des molécules diverses et naturelles pour les utiliser dans différents secteurs d'activités, tels que la pharmacie, la cosmétique, l'industrie agroalimentaire, la chimie fine, etc. Ces jus permettent par traitement ultérieur l'extraction de phénol, polyphénol, de tanin, de terpène, de vitamines, d'acide acétique, d'acide salicylique, d'arômes, etc.
On pourra utiliser une pression de 2 bars pour une température de 100° C de vapeur saturante, de 2,7 bars pour une température de 130° C, de 3 bars pour une température de 140° C, de 3,5 bars pour une température de 150° C, jusqu'à 9,6 bars pour une température de 170° C. Les montées en température et en pression peuvent se faire par paliers successifs ou selon des rampes ou encore selon des cycles permettant l'optimisation du résultat souhaité, à savoir production de jus ou séchage de matières ligneuses. La puissance des ondes électromagnétiques sera également commandée de façon à ce qu'un léger gradient de température donc de pression se matérialise du centre de la pile vers l'extérieur, les générateurs situés à proximité des zones extrêmes de la pile émettant une puissance légèrement inférieure. La fréquence des ondes électromagnétiques est adaptée aux dimensions de la masse de matières végétales à traiter dans l'enceinte, de façon à permettre la pénétration des ondes jusqu'au cœur de la masse végétale à traiter et peut être choisie dans le domaine de fréquence de 1 MHz à 16 GHz. La fréquence des ondes peut être choisie dans le domaine des micro-ondes comprise entre 400 MHz et
2450 MHz ou pour des applications nécessitant une grande pénétration des ondes. Il est possible d'utiliser des fréquences de l'ordre de 13 ou 17 MHz voire comprises entre 17 et 400 MHz. Les essences seront choisies en fonction des résultats souhaités. Par exemple, en traitant du hêtre, du chêne pédoncule ou du chêne rouvre, on obtient un indice folin calcieux élevé qui est le signe de la présence de molécules intéressantes pour l'industrie chimique. Le pH constitué par les acides formiques et acétiques est également plus élevé que pour les jus obtenus par des procédés d'extraction traditionnels. On constate également une présence forte de tanins, de wyskiline, de gaiacole, de phénol, et de polyphénols. Les phénols sont les produits de base pour les polymères thermodurcissables ou les polymères thermoplastiques. Les polyphénols permettent la production d'anti-radicaux libres (produits anti-vieillissement). Par le traitement de résineux, on peut extraire du terpène ou encore des insecticides. Par le traitement de saule et peupliers, on peut extraire de l'acide salicylique. Le traitement de pin sylvestre permet produire des insecticides. De même, du peuplier, on peut extraire de l'acide salicylique. Par le traitement de bois d'if, on extrait du désacétylbaccatine 3 connu également sous le nom de "taxol". Par exemple, le pin Laricio produit des terpènes et/ou des alcools terpéniques, volatiles, tels que l'isobornéol servant de produit de base pour les huiles essentielles (parfum) ou du méthylvaniline (extrait naturel de vanille, des acides résiniques non volatiles, tels que les isomères ou le déhydroabiétique.
Ce procédé peut également s'appliquer à toute autre essence, telle que l'eucalyptus, l'épicéa ou des mélanges d'essences déterminées ou encore au traitement des branches et des feuilles provenant de Pélagage.
Bien évidemment, d'autres matières végétales peuvent être traitées par ce procédé sans pour autant sortir de l'invention.
Le procédé permet également, en plus de la production de jus, d'obtenir de la matière végétale séchée pour d'autres applications, telles que la fabrication de poteaux, de barrières en bois séchés ou l'utilisation des autres parties de végétaux séchés comme additifs dans par exemple la fabrication de matériaux isolants.
D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. Ainsi, tout dispositif de transfert peut être utilisé à la place du chariot monté sur rail. De même, des dispositifs de contrôle et de régulation permettront d'enclencher les phases successives du procédé en association avec une automatisation plus ou moins poussée. De même, l'enceinte comporte une soupape de sécurité (11 ) permettant la mise à l'air libre de l'enceinte, soit en fin de processus, soit en cas de détection d'une surpression par le système de contrôle.
De plus, en fin de processus d'extraction de jus après avoir recueilli et vidé l'enceinte de la majorité du jus sans faire chuter la pression de façon significative, il est possible d'injecter des produits complémentaires pour le traitement des végétaux, tels que, par exemple, dans le cas du bois, des antifongiques ou des matières polyméhsantes. Dans le cas des matières polymérisantes, la température et la pression pourront être augmentées pendant cette phase jusqu'au maximum, voire même dépasser les 170° C et monter jusqu'à 200° C sous une pression totale et une température à cœur créée par le micro-onde à cœur du matériau régulée pour favoriser la pénétration des matières polymérisantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses caractérisé en qu'il comporte : - une étape de mise en pression supérieure à la pression atmosphérique d'une enceinte étanche contenant les matières
- une étape de création ou d'injection de vapeur d'eau saturante ;
- une étape de chauffage à cœur des matières végétales par ondes électromagnétiques ;
- une étape de récupération gravitaire des exsudats liquides sortant des matières végétales traitées.
2. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de récupération peut être effective au moins en partie pendant l'étape de création ou d'injection de vapeur d'eau saturante.
3. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression totale est comprise entre 1 ,5 et 9,6 bars.
4. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la pression totale est adaptée en fonction de la matière végétale traitée et de la température de vapeur entourant cette matière.
5. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la puissance des micro-ondes est modulée pour permettre un échauffement à cœur de la matière, qui soit de quelques dixièmes de degré à quelques degrés supérieurs à la température de vapeur résultant de la pression totale choisie.
6. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volume d'eau à pression atmosphérique et température ambiante extérieure est équivalent à deux à quatre fois le volume d'air contenu dans l'enceinte dans les mêmes conditions.
7. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon la revendication 6, caractérisé en ce que le volume nécessaire à la pression de vapeur saturante, pour la température de fonctionnement choisie, est de l'ordre de trois fois la masse d'air contenue dans l'enceinte à température ambiante.
8. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la fréquence des micro-ondes est adaptée aux dimensions de la masse de matières végétales à traiter dans l'enceinte, de façon à permettre la pénétration des ondes jusqu'au cœur de la masse végétale à traiter.
9. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence des ondes est comprise entre 13 MHz et 2450 MHz.
10. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'évacuation des jus hors de l'enceinte sous pression pendant ou en cours de processus d'extraction.
11. Procédé d'extraction de jus naturel de matières végétales ligneuses selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'adaptation, après l'évacuation des jus, des conditions de pression totale, de température et de puissance de commande des micro-ondes pour favoriser la pénétration dans le bois de produits additifs injectés dans l'enceinte.
12. Dispositif permettant la mise en œuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte étanche résistante à la pression par une pluralité de fenêtres en quartz ou de toute autre matière convenant aux ondes avec un générateur d'ondes électromagnétiques disposé à proximité de chaque fenêtre, de façon à émettre les ondes transversalement à la masse de matières végétales placée dans l'enceinte, un dispositif de génération de vapeur d'eau saturante sous pression supérieure à la pression atmosphérique pour créer ou injecter une pression de vapeur d'eau saturante à une température de vapeur et à une pression totale déterminées en fonction du végétal à traiter.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de circulation d'air sous pression.
14. Dispositif selon une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le dispositif générateur de vapeur permet l'injection de vapeur sous pression à la température de vapeur et à la pression totale déterminées.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en que le dispositif générateur de vapeur comporte dans l'enceinte un récipient de réception d'une quantité d'eau correspondant à deux à quatre fois la masse d'air contenue dans l'enceinte à température ambiante et des moyens de chauffage de cette eau pour l'amener à l'état de vapeur.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en que les moyens de chauffage sont commandés par un dispositif de mesure de la pression totale régnant à l'intérieur de l'enceinte permettant d'interrompre le chauffage de l'eau lorsque la pression souhaitée est atteinte.
17. Dispositif selon une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que l'enceinte comporte un dispositif de récupération des jus par ruissellement et/ou gravité des jus extrait de la matière.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif de récupération des jus communique par une vanne avec l'extérieur de l'enceinte, ladite vanne étant commandée pour effectuer des purges partielles de jus pendant le fonctionnement de la machine.
19. Dispositif selon une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que la masse de matières végétales traitées dans une opération d'extension de jus est constituée d'un type d'essence de végétaux et les conditions de pression et température sont déterminées en fonction du type d'essence de végétal pour extraire les principes actifs intéressants dans les meilleures conditions.
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les végétaux sont traités avec écorce ou sans écorce directement d'abattage.
21. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les végétaux sont les branches et les feuilles résultant de Pélagage.
22. Jus naturel obtenu par le procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est obtenu à partir du traitement de matières végétales ligneuses.
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