ES2215714T3 - Procedimiento para la obtencion de materiales por medio de una prensa de extrusion de tornillo sin fin. - Google Patents
Procedimiento para la obtencion de materiales por medio de una prensa de extrusion de tornillo sin fin.Info
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Abstract
Procedimiento para la obtención de materiales extraíbles y/o productos de reacción a partir de materias primas (3) mediante presión y extracción y/o transformación en presencia de uno o más medios de extracción líquidos o en forma gaseosa y/o reactivos, siendo compactada la materia prima (3) por medio de una prensa de extrusión de tornillo sin fin de manera alternante a lo largo de la misma en zonas de compactación y expandida en zonas de expansión y añadiéndose a la materia prima (3) un medio de extracción y/o reactivo en las zonas de expansión, y llevándose a cabo a lo largo de la prensa de extrusión de tornillo sin fin una filtración de los materiales y/o productos de reacción extraídos, caracterizado porque se lleva a cabo en una zona de filtración un filtrado, visto en toda la longitud de la prensa de extrusión de tornillo sin fin, por secciones y como mínimo en una zona de presión alta, y porque a la materia prima se le suministra por delante de la zona de filtración medio de extracción y/o reactivos, en estado líquido y/o hipercrítico, y se transporta hasta la zona de filtración aumentando la presión.
Description
Procedimiento para la obtención de materiales por
medio de una prensa de extrusión de tornillo sin fin.
La invención se refiere a un procedimiento para
la obtención de materiales extraíbles y/o productos de reacción a
partir de materias primas mediante presión y extracción y/o
transformación en presencia de uno o más medios de extracción
líquidos o en forma gaseosa y/o reactivos, siendo compactada la
materia prima por medio de una prensa de extrusión de tornillo sin
fin de manera alternante a lo largo de la misma en zonas de
compactación y expandida en zonas de expansión y añadiéndose a la
materia prima un medio de extracción y/o reactivo en las zonas de
expansión, y llevándose a cabo a lo largo de la prensa de extrusión
de tornillo sin fin una filtración de los materiales y/o productos
de reacción extraídos, así como una prensa de extrusión de tornillo
sin fin para llevar a cabo el procedimiento.
Para los fines de la presente descripción y de
las reivindicaciones de la patente, el concepto de "materia
prima" comprende materiales inorgánicos y orgánicos que
contienen aceites, azúcares, proteínas, terpenos, composiciones
aromáticas o sustancias olorosas, hidrocarburos líquidos o sólidos,
plásticos, sustratos para reacciones catalizadas enzimáticamente,
sustancias sólidas húmedas así como minerales y tierras.
Del documento
DE-A-30 16 877 se conoce un
procedimiento para la separación continua de grasas a partir de
materias primas orgánicas, desmenuzándose primero la materia prima,
secándose eventualmente, mezclándose a continuación con un
disolvente de grasa y llevándose después a una prensa de extrusión
de tornillo sin fin.
El documento
GB-A-1 340 484 se refiere a un
procedimiento para la obtención de aceite mediante prensado en
presencia de un medio de extracción. Según este procedimiento, al
fruto de palma oleaginoso se le añade a la entrada de la prensa un
disolvente bajo presión normal.
El documento
DE-C-665 873 describe un
procedimiento para la obtención de materiales oleaginosos, según el
cual se añaden medios de extracción durante el prensado.
Según el documento
GB-A-0 918 438, el producto que hay
que prensar se deposita en la primera prensa de las tres dispuestas
perpendiculares entre sí y se mueve horizontalmente con respecto a
la segunda prensa, en la segunda prensa se transporta hacia abajo
el producto prensado, con lo que se prensa el aceite del producto
prensado, y en la tercera prensa, realizada estanca a líquidos y
gases, se continúa prensando el producto prensado inyectando un
disolvente para el aceite durante el prensado.
En estos procedimientos conocidos los
rendimientos del material obtenido son relativamente pequeños ya
que, debido al medio de extracción añadido a presión normal, no se
consigue una buena solubilidad o penetración del material que hay
que extraer. Sin embargo, conseguir un mejor rendimiento aumenta la
necesidad de tiempo, con lo cual el procedimiento se vuelve no
rentable. Además, la aplicación de este procedimiento está limitada
a materiales oleaginosos.
Un procedimiento del tipo citado al principio se
conoce del documento WO 96/33861, en el que se comprime la materia
prima inyectando bajo presión un medio de extracción, estando la
zona de filtrado estanca frente al entorno de manera resistente a
la presión por medio de la camisa exterior de la prensa de
extrusión de tornillo sin fin.
En el procedimiento según el documento WO
96/33861 se consigue una presión más alta -tanto mediante la adición
bajo presión del medio de
extracción como mediante un configuración del cuerpo de prensado resistente a la presión- pero esta presión se distribuye de modo relativamente uniforme, ya que el filtrado se produce a lo largo de toda la prensa de extrusión de tornillo sin fin y existe un espacio de expansión en toda la longitud de la misma, como mínimo hasta la camisa exterior de la prensa de extrusión de tornillo sin fin. En comparación con el procedimiento mencionado anteriormente se consiguen mayores rendimientos, aunque la utilización del procedimiento queda limitada a determinadas materias primas extraíbles.
extracción como mediante un configuración del cuerpo de prensado resistente a la presión- pero esta presión se distribuye de modo relativamente uniforme, ya que el filtrado se produce a lo largo de toda la prensa de extrusión de tornillo sin fin y existe un espacio de expansión en toda la longitud de la misma, como mínimo hasta la camisa exterior de la prensa de extrusión de tornillo sin fin. En comparación con el procedimiento mencionado anteriormente se consiguen mayores rendimientos, aunque la utilización del procedimiento queda limitada a determinadas materias primas extraíbles.
La invención tiene como objetivo facilitar un
procedimiento y un dispositivo, más exactamente una prensa de
extrusión de tornillo sin fin, con los que sea posible la obtención
de materiales extraíbles y la realización de determinadas
transformaciones químicas con alto rendimiento de hasta el 99,4%,
referido al contenido total del material extraíble, y con poco
consumo de tiempo, es decir, en una única fase de trabajo. En
especial, con la prensa de extrusión de tornillo sin fin según la
invención deben poder hacerse también extracciones y
transformaciones en las que por lo general no son aplicables
prensas, debiendo tener la prensa de extrusión de tornillo sin fin
una estructura constructiva particularmente sencilla. Además, la
invención debe proporcionar la posibilidad de hacer utilizables de
manera económica también materias primas de baja calidad o bajo
contenido en materiales valiosos.
Este objetivo se consigue según la invención
haciendo que en un procedimiento del tipo citado al comienzo se
lleve a cabo en una zona de filtración un filtrado, visto en toda
la longitud de la prensa de extrusión de tornillo sin fin, por
secciones y como mínimo en una zona de presión alta, y que a la
materia prima se le suministre por delante de la zona de filtración
medio de extracción y/o reactivos y se transporte hasta la zona de
filtración aumentando la presión.
Preferentemente, se lleva a cabo una filtración
sectorial en secciones de mayor presión de la zona de filtración, y
se suministra a la materia prima medio de extracción y/o reactivos
entre las zonas de filtración y se la transporta con aumento de
presión hasta la siguiente zona de filtración.
Al dividir la filtración de la materia prima en
una o varias zonas de filtración de presión alta, que son seguidas
por una sección o que son interrumpidas por secciones en las que no
se produce ninguna filtración y en las que se añade medio de
extracción y/o reactivos, se consigue durante la compresión aumentar
tanto la presión en un tiempo mínimo que se produce una completa
difusión del medio de extracción y/o del reactivo en la materia
prima. Las solubilidades o las velocidades de transformación de los
materiales extraíbles se sitúan en un orden de magnitudes que, en el
plazo de varios segundos a minutos, conducen a una separación de
más del 99% de los materiales extraíbles y a considerables tasas de
transformación. Los materiales y/o los productos de reacción así
extraídos, que se encuentran dispuestos al final de las zonas de
compactación, se separan de la materia prima prensada junto con el
medio de extracción y/o el restante reactivo.
La forma de realización con varias zonas de
filtración es especialmente ventajosa, ya que cada una de la zonas
de filtración, con la sección previa en la que se añade medio de
extracción y/o reactivos, forma un "reactor" propio a partir
del cual se descargan los materiales extraíbles y/o los productos de
reacción antes de que se transporte la materia prima a la siguiente
sección. De este modo, los procesos extractivos y/o las
transformaciones no están limitados por equilibrios de difusión o
equilibrios de fase, como sucede en el caso de los lavados sencillos
con disolvente, ya que con el procedimiento según la invención se
consigue una extracción o transformación dinámica de múltiples
etapas en colaboración con el prensado.
Según una forma preferida de realización, se
añaden medio de extracción y/o reactivos, junto con un catalizador
líquido o en forma de polvo.
Con ello, el procedimiento es adecuado también
para transformaciones que resultan difíciles de realizar en
ausencia de un catalizador, como por ejemplo hidrogenaciones
catalíticas o reacciones enzimáticamente catalizadas.
De manera conveniente se añaden medio de
extracción y/o reactivos en forma gaseosa o en estado licuado y/o
hipercrítico. También es ventajosa una adición a temperatura alta,
ya que algunos procesos se aceleran al aumentarse la
temperatura.
El medio de extracción y/o los reactivos se
separan de los materiales y/o los productos de reacción extraídos,
preferentemente después de su filtración, y se incorporan de nuevo
al proceso de prensado, con lo cual se pueden ahorrar medio de
extracción y/o reactivos. La separación de los materiales extraídos
y/o de los productos de reacción se produce dependiendo de su
carácter y puede llevarse a cabo de manera conocida, por ejemplo
mediante destilación.
Para mantener una buena densidad de líquido o de
gas se añaden a la materia prima, ventajosamente antes de la
incorporación a la prensa de extrusión de tornillo sin fin,
sustancias obturantes tales como granulado de caucho o granulados
de plástico elástico, y éstas vuelven a separarse de la materia
prima y realimentarse después de abandonar la prensa de extrusión
de tornillo sin fin. Ya que algunos materiales, como por ejemplo
minerales, no presentarían la compacidad necesaria para mantener o
aumentar la presión, que depende de la textura de la materia prima,
de la presión formada y de algunos otros parámetros específicos del
aparato, pueden utilizarse sólo mediante la adición de sustancias
obturantes, incluso de aquellas que originalmente son inadecuadas
como materias primas.
Una forma de realización del procedimiento según
la invención se caracteriza porque como materias primas se utilizan
materiales que contienen aceites, azúcares, proteínas, terpenos,
composiciones aromáticas o sustancias olorosas y como medio
de
extracción para el correspondiente material que se desea extraer, disolventes orgánicos específicos. Esta forma de realización implica en especial también a las materias primas que presentan sólo una concentración baja de materiales extraíbles, de tal manera que en general no pueden emplearse para la obtención de materiales extraíbles. A diferencia de los procedimientos convencionales, después del desmenuzamiento y el secado no hay que lixiviar las materias primas con medios de extracción durante horas a días antes de prensarlas.
extracción para el correspondiente material que se desea extraer, disolventes orgánicos específicos. Esta forma de realización implica en especial también a las materias primas que presentan sólo una concentración baja de materiales extraíbles, de tal manera que en general no pueden emplearse para la obtención de materiales extraíbles. A diferencia de los procedimientos convencionales, después del desmenuzamiento y el secado no hay que lixiviar las materias primas con medios de extracción durante horas a días antes de prensarlas.
Debido al efecto obtenible mediante la invención,
es posible también el empleo de disolventes inocuos y no
perjudiciales para la salud como etanol o isopropanol, en estado
puro o como azeotrópico, que antes no se consideraban
suficientemente selectivos para muchas aplicaciones. Esto permite,
por ejemplo, prescindir de la tecnología del hexano, conocida como
peligrosa para el medio ambiente y perjudicial para la salud, ya
que en lugar del hexano se aplican ahora disolventes
inofensivos.
Otra forma de realización del procedimiento según
la invención se caracteriza porque se utilizan como materia prima
materiales sólidos a desecar y como medio de extracción
CO_{2}.
Por ejemplo, el granulado de caucho que en la
obtención presenta aproximadamente el 35-40% de
humedad y que en general se reduce a una humedad del 10% mediante
una simple extracción del agua por prensado, y que finalmente se
sigue secando con aire caliente sobre un secador de cinta, puede
secarse según la invención de un modo especialmente económico.
Durante el prensado se inyecta CO_{2} en estado hipercrítico y se
filtra el agua disuelta en CO_{2}. La separación del CO_{2}
puede producirse reduciendo la presión. Con ello, el granulado de
caucho puede desecarse por completo en un ciclo de trabajo mediante
la extracción del agua a través del CO_{2}.
Según otra forma de realización del procedimiento
según la invención se utilizan como materias primas materiales
orgánicos o carbonos que hay que hidrogenar y/o reformar y/o
someter a craqueo, y como reactivo hidrógeno o gases o líquidos que
contienen hidrógeno.
Las altas presiones necesarias para reacciones de
este tipo se pueden conseguir sin más por medio del procedimiento
según la invención. Para la activación y aceleración de las
reacciones se incorporan a los reactivos catalizadores disueltos o
finamente divididos. Además de los reactivos, delante de la última
zona de filtración se puede incorporar un disolvente para la
extracción de los productos de reacción que se encuentran todavía
en la materia prima.
Otra forma de realización del procedimiento según
la invención se caracteriza porque como materia prima se emplean
minerales y tierras molidos y como medio de extracción cianuro
potásico, cianuro sódico o tiourea.
En esta forma de realización el procedimiento
según la invención está indicado, por ejemplo, para la obtención de
metales preciosos tales como oro, plata y platino, aunque también
puede utilizarse para la obtención de otros metales así como de
óxidos metálicos o compuestos complejos de metales.
Según otra forma de realización se utiliza como
materia prima un sustrato y como medio de
extracción una solución de enzimas.
extracción una solución de enzimas.
Si se añaden al sustrato enzimas bajo presión
elevada, y ventajosamente en condiciones supercríticas del
disolvente, tienen una entrada extraordinariamente rápida a las
grandes superficies del sustrato debido a la rápida difusión
reforzada por la presión hasta el nivel molecular y, por
consiguiente, pueden desarrollar una mayor actividad catalítica, de
donde resultan tasas de transformación esencialmente más altas en
reacciones enzimáticamente catalizadas.
Según otra forma más de realización del
procedimiento según la invención, como materia prima se utilizan
plásticos y como medio de extracción disolventes de plásticos
específicos.
El resultado de este procedimiento es la
disolución fraccionada o total de plásticos, pudiendo representar
éstos bien plásticos puros o fracciones mixtas. Con ello,
utilizando el correspondiente disolvente específico o mezclas de
disolventes y de una manera sencilla, los polímeros, monómeros o
copolímeros se disgregan y separan en sus componentes.
Una prensa de extrusión de tornillo sin fin para
la realización del procedimiento según la invención que comprende
una conducción para la materia prima, un cuerpo de prensa
esencialmente cilíndrico con elementos de filtración, un tornillo
sin fin prensador apoyado de manera giratoria en el cuerpo de prensa
para transportar y prensar la materia prima, como mínimo un
dispositivo para introducir el medio de extracción y/o los
reactivos entre el cuerpo de prensa y el tornillo sin fin
prensador, como mínimo una abertura de salida para los materiales
y/o los productos de reacción extraídos y una abertura de salida
para la materia prima prensada y extraída y/o transformada, habiendo
dispuesto en el tornillo sin fin prensador como mínimo un
estrangulador, caracterizada porque
- \bullet
- el cuerpo de prensa está formado de manera alterna como mínimo por un segmento de filtración y como mínimo un segmento cerrado, estando rodeado el segmento de filtración por una cámara colectora cerrada,
- \bullet
- con respecto al tornillo sin fin prensador, el segmento cerrado está dispuesto por delante de un estrangulador o entre dos estranguladores, y forma una cámara generadora de presión,
- \bullet
- la cámara generadora de presión presenta una abertura y un dispositivo para la inyección de medios de extracción y/o reactivos,
- \bullet
- con respecto al tornillo sin fin prensador, el segmento de filtración está dispuesto en la zona de un estrangulador, y
- \bullet
- la cámara colectora presenta una salida para los materiales y/o productos de reacción extraídos.
Según una forma de realización preferida de la
prensa de extrusión de tornillo sin fin, ésta presenta como mínimo
dos segmentos cerrados separados entre sí por medio de un segmento
de filtración.
El tornillo sin fin prensador está configurado
preferentemente hueco y presenta como mínimo, por delante de un
estrangulador o entre dos estranguladores, una abertura y un
dispositivo para la inyección de medios de extracción y/o
reactivos.
Una configuración preferida de la prensa de
extrusión de tornillo sin fin según la invención consiste en que el
segmento cerrado presenta varias aberturas y toberas de inyección,
con lo que al material que hay que prensar se le puede incorporar
al mismo tiempo en varios sitios medio de extracción y/o reactivos
así como, al mismo tiempo, diferentes medios de
extracción y/o reactivos.
extracción y/o reactivos.
Convenientemente, la cámara colectora presenta
también varias salidas.
La superficie interior del segmento cerrado y del
segmento de filtración así como la superficie exterior del tornillo
sin fin prensador, incluyendo el estrangulador, están
ventajosamente revestidas de materiales resistentes a la abrasión
y/o resistentes a la temperatura, tales como caucho de los más
diversos grados de dureza Shore, capas metálicas, capas de óxido
metálico o capas de cerámica.
Según otra configuración preferida, la superficie
interior del segmento cerrado y del segmento de filtración así como
la superficie exterior del tornillo sin fin prensador, incluyendo
el estrangulador, están revestidas de un material catalizador de
lecho sólido.
A continuación, se explica con más detalle la
invención basándose en los dibujos, mostrando la Fig. 1 un corte
vertical parcialmente completado a través de una prensa de
extrusión de tornillo sin fin según la invención en representación
esquemática, las Figs. 2 y 3 una representación de un corte a lo
largo de las líneas II-II y III-III
respectivamente de la Fig. 1, y la Fig. 4 un corte horizontal
parcialmente completado en representación esquemática.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente la
representación vertical parcial de una forma de realización de la
prensa de extrusión de tornillo sin fin según la invención. El
número de referencia 1 designa un cuerpo de prensa ligeramente
cónico, que está unido a una conducción 2 para la materia prima 3
que hay que prensar y extraer y/o transformar. Los pasos de rosca
helicoidal 4 de un tornillo sin fin prensador 5, que se representa
sin estar cortado, recogen la materia prima 3 y la empujan hacia el
cuerpo de prensa 1, que la transporta y la prensa expulsándola a
través de la abertura de salida 6. El cuerpo de prensa 1 presenta
en su lado interior, en dirección al tornillo sin fin prensador 5
resaltes 1a escalonados, llamados dientes, que por un lado sirven
para mezclar la materia prima 3 y por otro lado para evitar una
rotación conjunta de la materia prima 3 con el tornillo sin fin
prensador 5. (El sentido del transporte de la materia prima se
indica con flechas). En la salida de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin hay dispuesto un desolventizador para recuperar
medios de extracción y/o reactivos desde la materia prima 3
prensada.
En la configuración mostrada, el cuerpo de prensa
1 está dividido en dos secciones. La sección 7, dispuesta cercana a
la conducción 2 de la materia prima 3, presenta un diámetro del
espacio hueco mayor que la sección 8 que va a continuación. La
parte del tornillo sin fin prensador 5 que se encuentra en el
espacio hueco de la sección 8 presenta ensanchamientos en forma de
cono truncado, llamados estranguladores 9, que en la forma de
realización mostrada están en número de tres, en los que el
material prensado es sometido a una presión más elevada. Tras
sobrepasarse uno de los estranguladores de este tipo, la presión
vuelve a disminuir algo de modo natural.
En la sección 7, el espacio hueco del cuerpo de
prensa 1 está delimitado por elementos de filtración 10 que forman
aberturas a través de las cuales el extracto, por ejemplo aceite,
fluye hacia abajo y abandona el cuerpo de prensa 1. El aceite que
abandona el cuerpo de prensa 1 en la sección 7 es recogido en una
cubeta (no representada). No obstante, la sección 7 también puede
desaparecer por completo.
El espacio hueco de la sección 8 está delimitado
de manera alterna por dos segmentos diferentes. El primero forma un
segmento de filtración 11, que está rodeado por una cámara
colectora 12 cerrada (Fig. 3 y Fig. 4). El segundo segmento está
formado por un segmento cerrado 13 (Fig. 2 y Fig. 4), que no
permite ninguna salida de líquido y gas.
El segmento cerrado 13 está dispuesto, con
respecto al tornillo sin fin prensador 5, por delante o entre dos
estranguladores 9, de tal manera que se forma una cámara 14
generadora de presión en la que reina una carga de presión
relativamente menor. Los segmentos de filtración 11, por el
contrario, están dispuestos allí donde el material prensado está
sometido a una elevada carga de presión debido a los
estranguladores 9.
El tornillo sin fin prensador 5 es hueco y
presenta aberturas 15 a través de las cuales se añaden a la materia
prima 3, bajo presión, medio de extracción líquido o gaseoso,
mezclas de medios de extracción o reactivos. A través de una
conducción no mostrada se añade, bajo presión, al tornillo sin fin
prensador 5 el medio de extracción.
Según el corte representado en la Fig. 2 a lo
largo de la línea II-II de la Fig. 1 (el tornillo
sin fin prensador 5 se ha dejado a la mitad para mayor claridad),
por medio de conducciones 16 a través de varias aberturas 17, por
ejemplo toberas de inyección, del segmento 13 cerrado, el medio de
extracción se añade bajo presión a la materia prima 3 que hay que
prensar en la cámara 14 generadora de presión, estando dispuestas
las aberturas 17 directamente después de un estrangulador 9 del
tornillo sin fin prensador 5, o sea, en una zona de menor carga de
presión. Mediante la breve expansión detrás del estrangulador, el
medio de extracción inyectado puede difundirse hasta el nivel
molecular o, en caso de materias primas biológicas, incluso hasta
nivel de la pared celular.
La Fig. 3 muestra un corte conducido a lo largo
de la línea III-III de la Fig. 1 en la zona de un
segmento de filtración 11. El segmento de filtración 11 está
rodeado de una cámara colectora 12 cerrada, que sirve para recoger
la mezcla de extracto/medio de extracción o la mezcla de producto
de reacción/reactivo, separada bajo presión de la materia prima 3
mediante el segmento de filtración 11. La desviación de la mezcla
se produce a través de salidas 18 resistentes a la presión.
En la Fig. 4 se muestran en corte horizontal (no
se representa el tornillo sin fin prensador 5) los distintos
segmentos del cuerpo de prensa 1 en la
sección 8, en concreto los segmentos de filtración 11 y los segmentos cerrados 13, las cámaras colectoras 12, que rodean los segmentos de filtración 11, con sus salidas 18 así como las conducciones 16 de una prensa de extrusión de tornillo sin fin según la invención. Ya que el cuerpo de prensa está dividido en distintos segmentos, formando un segmento cerrado 13 y un segmento de filtración 11 un "reactor", parámetros tales como rendimiento de materia sólida, presión, temperatura y tiempo de tratamiento, pueden controlarse exactamente mediante configuración individual y de este modo crearse las más diversas condiciones de reacción. También es ventajoso que en un ciclo de trabajo puedan extraerse, utilizando diferentes medios de extracción en los distintos "reactores", diferentes sustancias de manera sucesiva a partir de una misma materia prima.
sección 8, en concreto los segmentos de filtración 11 y los segmentos cerrados 13, las cámaras colectoras 12, que rodean los segmentos de filtración 11, con sus salidas 18 así como las conducciones 16 de una prensa de extrusión de tornillo sin fin según la invención. Ya que el cuerpo de prensa está dividido en distintos segmentos, formando un segmento cerrado 13 y un segmento de filtración 11 un "reactor", parámetros tales como rendimiento de materia sólida, presión, temperatura y tiempo de tratamiento, pueden controlarse exactamente mediante configuración individual y de este modo crearse las más diversas condiciones de reacción. También es ventajoso que en un ciclo de trabajo puedan extraerse, utilizando diferentes medios de extracción en los distintos "reactores", diferentes sustancias de manera sucesiva a partir de una misma materia prima.
En la configuración mostrada, el primer segmento
de filtración 11, visto en el sentido de transporte de la materia
prima 3, en la sección 8 no está rodeado todavía por una cámara
colectora 12. La cámara 14 productora de presión situada la última
en el sentido de transporte o el último segmento 13 están
dimensionados de mayor tamaño o mayor anchura que las anteriores.
Por ejemplo en el caso de los procesos de hidrogenación, en los que
a los materiales que contienen hidrógeno en la última cámara de
presión se les inyecta además ventajosamente un disolvente para la
extracción de los productos de reacción que todavía hay en la
materia prima, esto tiene la ventaja de que queda tiempo suficiente
también para la
extracción antes de que se produzca el prensado de la materia prima.
extracción antes de que se produzca el prensado de la materia prima.
La Fig. 5 muestra un curso de la presión 19
dentro del cuerpo de prensa 1 de una prensa de extrusión de tornillo
sin fin según el estado actual de la técnica, indicando la abscisa
la longitud de una parte del tornillo sin fin prensador 5 y del
cuerpo de prensa 1 y la ordenada la presión. Se ve de la Fig. 5 cómo
la presión ejercida por el tornillo sin fin prensador 5 sobre la
materia prima 3 aumenta mucho en la zona de un estrangulador 9,
vuelve a descender mucho detrás del estrangulador 9 y a
continuación vuelve a aumentar de manera continua hasta el siguiente
estrangulador 9. Durante todo el proceso, los elementos de
filtración 10 comprimen el extracto.
En la Fig. 6 se representa un curso de la presión
20 en el cuerpo de prensa 1 de una prensa de extrusión de tornillo
sin fin según la invención, comparándola con el de la Fig. 5. En
los lugares marcados mediante flechas se añade bajo presión medio
de extracción a la materia prima 3 que se encuentra en expansión,
haciéndolo a través de las aberturas 17 del segmento cerrado 13 y/o
a través de las aberturas 15 del tornillo sin fin prensador, que
con relación al estrangulador 9 se encuentran aproximadamente en el
mismo lugar que las aberturas 17, y preferentemente en una cantidad
que es suficiente para rellenar todos los poros de la matriz de
materia prima. Mediante la acción mecánica del tornillo sin fin
prensador 5 se comprime la matriz de la materia prima tanto, que la
presión dentro de los poros aumenta exponencialmente debido a la
reducción del volumen y en el punto de máxima presión puede escapar
hacia el exterior a través de los segmentos de filtración 11,
dispuestos a la altura de los estranguladores 9, hacia las cámaras
colectoras 12. En el camino desde el punto de inyección hasta el
siguiente estrangulador 9, el medio de extracción no puede escapar
ya que lo impiden los segmentos cerrados 13. El tiempo durante el
que la materia prima 3 está expuesta a esta acción combinada en el
"reactor" formado por cada segmento 13 y cada segmento de
filtración 11 es de sólo unos pocos segundos, pero es suficiente
para obtener de la materia prima 3 hasta más del 99% de los
materiales extraíbles.
La presión dinámica del medio de extracción
inyectado se superpone a la presión ejercida por el tornillo sin fin
prensador 5 sobre la materia prima 3 y, debido al hecho de que no
puede escapar nada a través de los segmentos 13, alcanza en total
valores de varios 100 bar hasta algunos 1000 bar. Al escapar la
mezcla de extracto/medio de extracción en la zona de los segmentos
de filtración 11 a las cámaras colectoras 12 y al disminuir la
carga de presión detrás del estrangulador 9, la presión vuelve a
reducirse para volver a aumentar después con la siguiente
incorporación de medio de extracción y debido al estrangulador 9
siguiente.
En el sentido de la salida de la materia prima 3
desde la prensa de extrusión de tornillo sin fin hay que tener en
cuenta que el tamaño de los poros de la materia prima 3 debido al
denso empaquetamiento, es decir, a la mayor presión, sea menor que
el tamaño molecular del medio de extracción y/o de los reactivos
para minimizar la salida de disolvente residual.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp con una capacidad nominal de 1000 kg de material bruto/h,
convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin según la
invención, tras el acondicionamiento se descascara soja, se rompe a
1/16 con 20,2% de aceite y con una temperatura de 137ºC y una
humedad residual del 3,5% se prensa a 300 bar de presión inyectando
isopropanol puro.
La torta obtenida tenía una humedad total
(H_{2}O + isopropanol) del 6,5% y un contenido de aceite residual
del 0,89%.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin
según la invención, se descascaró soja con un contenido de aceite
del 20,2% y sin acondicionamiento se prensó a una temperatura
ambiente de 35ºC y una humedad residual del 9%, bajo una presión de
300 bar y con inyección de isopropanol azeotrópico (83%
isopropanol, 17% H_{2}O). La torta obtenida tenía una humedad
residual (H_{2}O + isopropanol) del 8,3% y un contenido de aceite
residual del 1,13%.
En los ejemplos A y B el calor residual de la
torta era suficiente para expulsar el alcohol residual en un
desolventizador al vacío. Con el isopropanol azeotrópico pudo
conseguirse sin problemas la calidad
"White Flakes" con una hidrosolubilidad de la proteína del 85%.
"White Flakes" con una hidrosolubilidad de la proteína del 85%.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin
según la invención, se prensaron semillas parcialmente
descascaradas de "Jatropha Curcas" con un contenido en aceite
del 48%. Se utilizó isopropanol puro. Después del
acondicionamiento, las semillas tenían una humedad residual del
4,2% y una temperatura de 130ºC. Grado de descascaramiento: 17% de
cáscara.
Presión de inyección del isopropanol: 286 bar
La torta tenía una humedad total del 4,5%. El
contenido de aceite residual de la torta era del 0,34%. El
contenido de forbolester residual (contenido inicial: 2,65%) fue
del 0,045%. En un ciclo de trabajo se extrajeron al mismo tiempo el
forbolester, altamente tóxico, y el aceite. El grado de extracción
es del 99,4%.
En los ejemplos A, B y C se inyectaron en cada
caso 260 litros de isopropanol por tonelada de material de
partida.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin
según la invención, se prensaron hojas de eucalipto, previamente
secadas, con etanol azeotrópico. La presión de inyección fue de 300
bar. Las hojas secas tenían un contenido de aceites esenciales del
1,32%. La torta tenía un contenido de aceites esenciales inferior
al 0,015%. El contenido de disolvente residual en la torta fue de
7,6%.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin
según la invención, se prensó granulado de caucho con una humedad
del 38%, inyectando CO_{2} con 180 bar y 33ºC. Por cada tonelada
de granulado se inyectaron 460 litros de CO_{2} líquido. El
granulado que abandonaba la prensa en el extremo de salida tenía
una humedad residual inferior al 1%. Después de reducir la presión,
pudo separarse sin problemas el agua del CO_{2}.
En una prensa EP-08 de la firma
Krupp convertida en una prensa de extrusión de tornillo sin fin
según la invención, en presencia de granulado de calcio se prensó
polvo de roca, que se había desmenuzado a 60 mesh en un molino de
bolas, y se aplicó CO_{2} en estado hipercrítico con 4% de
cianuro potásico, a una presión de 280 bar y 35ºC. El polvo de roca
tenía a la entrada 6,8 g de oro y 2,3 g de plata por tonelada. A la
salida de la prensa, tras la separación del polvo de roca del
granulado de caucho se calculó un contenido de oro de 0,23 g/t y un
contenido de plata de 0,04 g/t. El consumo de cianuro potásico y
agua, en comparación con el método de lodos, fue aproximadamente un
80% menor. El granulado de caucho fue adecuado para una
reutilización.
Claims (25)
1. Procedimiento para la obtención de materiales
extraíbles y/o productos de reacción a partir de materias primas
(3) mediante presión y extracción y/o transformación en presencia
de uno o más medios de extracción líquidos o en forma gaseosa y/o
reactivos, siendo compactada la materia prima (3) por medio de una
prensa de extrusión de tornillo sin fin de manera alternante a lo
largo de la misma en zonas de compactación y expandida en zonas de
expansión y añadiéndose a la materia prima (3) un medio de
extracción y/o reactivo en las zonas de expansión, y llevándose a
cabo a lo largo de la prensa de extrusión de tornillo sin fin una
filtración de los materiales y/o productos de reacción extraídos,
caracterizado porque se lleva a cabo en una zona de
filtración un filtrado, visto en toda la longitud de la prensa de
extrusión de tornillo sin fin, por secciones y como mínimo en una
zona de presión alta, y porque a la materia prima se le suministra
por delante de la zona de filtración medio de
extracción y/o reactivos, en estado líquido y/o hipercrítico, y se transporta hasta la zona de filtración aumentando la presión.
extracción y/o reactivos, en estado líquido y/o hipercrítico, y se transporta hasta la zona de filtración aumentando la presión.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se lleva a cabo una filtración
sectorial, visto en toda la longitud de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin, en secciones de mayor presión de la zona de
filtración, y se suministra a la materia prima (3) medio de
extracción y/o reactivos entre las zonas de filtración y se la
transporta con aumento de presión hasta la siguiente zona de
filtración.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque se añaden medio de extracción y/o
reactivos, junto con un catalizador líquido o en forma de
polvo.
4. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se añaden medio
de extracción y/o reactivos a temperatura elevada.
5. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque después de su
filtración, los medios de extracción y/o reactivos se separan de
los materiales y/o productos de
reacción extraídos y se incorporan de nuevo al proceso de prensado.
reacción extraídos y se incorporan de nuevo al proceso de prensado.
6. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para mantener
una buena densidad de líquido o de gas se añaden a la materia prima
(3), antes de la incorporación a la prensa de extrusión de tornillo
sin fin, sustancias obturantes tales como granulado de caucho o
granulados de plástico elástico, y éstas vuelven a separarse de la
materia prima (3) y realimentarse después de abandonar la prensa de
extrusión de tornillo sin fin.
7. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como materias
primas (3) se utilizan materiales que contienen aceites, azúcares,
proteínas, terpenos, composiciones aromáticas o sustancias olorosas
y como medio de extracción para el correspondiente material que se
desea extraer, disolventes orgánicos específicos.
8. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utilizan
como materia prima (3) materiales sólidos a desecar y como medio de
extracción CO_{2}.
9. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utilizan
como materias primas (3) materiales orgánicos o carbonos que hay
que hidrogenar y/o reformar y/o someter a craqueo, y como reactivo
hidrógeno o gases o líquidos que contienen hidrógeno.
10. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como materia
prima (3) se emplean minerales y tierras y como medio de extracción
cianuro potásico, cianuro sódico o tiourea.
11. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como materia
prima (3) se utiliza un sustrato y como medio de extracción una
solución enzimática.
12. Procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como materia
prima (3) se utilizan plásticos y como medio de extracción
disolventes de plásticos específicos.
13. Prensa de extrusión de tornillo sin fin para
la realización de un procedimiento según una o más de las
reivindicaciones 1 a 12, que comprende una conducción (2) para la
materia prima (3), un cuerpo de prensa (1) esencialmente cilíndrico
con elementos de filtración (10, 11), un tornillo sin fin prensador
(5) apoyado de manera giratoria en el cuerpo de prensa (1) para
transportar y prensar la materia prima (3), como mínimo un
dispositivo (15, 16) para introducir el medio de extracción y/o los
reactivos entre el cuerpo de prensa (1) y el tornillo sin fin
prensador (5), como mínimo una abertura de salida (18) para los
materiales y/o los productos de reacción extraídos y una abertura
de salida (6) para la materia prima (3) prensada y extraída y/o
transformada, habiendo dispuesto en el tornillo sin fin prensador
(5) como mínimo un estrangulador (9), caracterizada
porque
- \bullet
- el cuerpo de prensa (1) está formado de manera alterna como mínimo por un segmento de filtración (11) y como mínimo un segmento cerrado (13), estando rodeado el segmento de filtración (11) por una cámara colectora (12) cerrada,
- \bullet
- con respecto al tornillo sin fin prensador (5), el segmento cerrado (13) está dispuesto por delante de un estrangulador o entre dos estranguladores (9), y forma una cámara (14) generadora de presión,
- \bullet
- la cámara (14) generadora de presión presenta una abertura (17) y un dispositivo (16) para la inyección de medios de extracción y/o reactivos en estado líquido y/o hipercrítico,
- \bullet
- con respecto al tornillo sin fin prensador (5), el segmento de filtración (11) está dispuesto en la zona de un estrangulador (9), y
- \bullet
- la cámara colectora (12) presenta una salida (18) resistente a la presión para los materiales y/o productos de reacción extraídos.
14. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
la reivindicación 13, caracterizada porque presenta como
mínimo dos segmentos cerrados (13) separados entre sí por medio de
un segmento de filtración (11).
15. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
la reivindicación 13 o 14, caracterizada porque el tornillo
sin fin prensador (5) está configurado hueco y presenta como
mínimo, por delante de un estrangulador o entre dos estranguladores
(9), una abertura (15) y un dispositivo para la inyección de medios
de extracción y/o reactivos.
16. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
una o varias de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada
porque el segmento cerrado (13) presenta varias aberturas (17) y
toberas de inyección.
17. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
una o varias de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada
porque la cámara colectora (12) presenta varias salidas (18).
18. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
una o varias de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada
porque la superficie interior del segmento cerrado (13) y del
segmento de filtración (11) así como la superficie exterior del
tornillo sin fin prensador (5), incluyendo el estrangulador (9),
están revestidas de materiales resistentes a la abrasión y/o
resistentes a la temperatura, tales como caucho de los más diversos
grados de dureza Shore, capas metálicas, capas de óxido metálico o
capas de cerámica.
19. Prensa de extrusión de tornillo sin fin según
una o varias de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada
porque la superficie interior del segmento cerrado (13) y del
segmento de filtración (11) así como la superficie exterior del
tornillo sin fin prensador (5), incluyendo el estrangulador (9),
están revestidas de un material catalizador de lecho sólido.
20. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para la obtención de aceites, azúcares, proteínas, terpenos,
composiciones aromáticas y sustancias olorosas a partir de materias
primas orgánicas.
21. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para la deshumectación de materiales sólidos.
22. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para hidrogenar y/o reformar y/o someter a craqueo materiales
orgánicos.
23. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para la obtención de metales, especialmente metales preciosos,
óxidos metálicos y compuestos complejos de metales a partir de
minerales, tierras, etcétera.
24. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para la obtención de productos enzimáticamente catalizados.
25. Utilización de la prensa de extrusión de
tornillo sin fin según una o más de las reivindicaciones 13 a 19
para el fraccionamiento de plásticos.
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