FR2970659A1 - Procede et dispositif d'extraction de molecules - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'extraction de molécules à partir d'une matrice solide, réalisée à l'aide d'un solvant présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique comprise entre -35°C et +90°C, comprenant les étapes suivantes : - une étape de mise en contact entre le solvant sous forme liquide et la matrice, dans un extracteur (1) ; - une étape de séparation entre le solvant sous forme gazeuse et les molécules extraites (soluté), dans un séparateur (2) ; - une étape de récupération du solvant sous forme liquide par condensation, dans un condenseur (3) ; - une étape de réintroduction du solvant dans l'extracteur (1), via le passage dans un système de réception/stockage (4), selon lequel le solvant est recyclé en boucle fermée, la circulation en boucle du solvant n'impliquant pas de pompage mécanique du solvant gazeux, mais étant avantageusement assurée par au moins un des mécanismes suivants : • différence de pression ; • différence de température ; • gravité ; • poussée par un gaz, et éventuellement • pompage mécanique du solvant liquide. Sont également visés par l'invention un dispositif adapté à la mise en œuvre de ce procédé et leur utilisation pour extraire des molécules d'intérêt de matière végétale ou animale, ou pour purifier un produit de synthèse.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'EXTRACTION DE MOLECULES

DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne l'extraction de molécules à l'aide d'un solvant caractérisé par une température d'ébullition à température ambiante comprise entre -35°C et +90°C, tel qu'un alcane ou un fluide frigorigène.

Dans le cadre de la présente invention, il est proposé un procédé et un dispositif permettant d'optimiser le recyclage du solvant grâce à une boucle fermée. Dans cette boucle, la circulation du solvant est assurée en l'absence de compresseur de gaz, uniquement par la gravité, par des changements de température ou de pression, par l'utilisation d'un gaz assurant la pousse du solvant sous forme liquide, et/ou par une pompe de solvant liquide.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE

De nombreuses molécules naturelles sont extraites de substances végétales ou animales pour être incorporées dans des préparations pharmaceutiques ou cosmétiques, être utilisées comme composant d'un parfum ou d'un arôme, ou être introduites dans un circuit de l'industrie alimentaire.

Plusieurs procédés ont été mis en oeuvre pour extraire ces molécules d'un substrat appelé « matrice », certains de tous temps, d'autres plus récemment. Un procédé classique est le pressage mécanique. La présente invention s'inscrit toutefois dans le cadre des procédés d'extraction par solvant.

De façon générale, tout procédé d'extraction par solvant consiste à dissoudre dans un solvant la molécule recherchée adsorbée sur la matrice, puis à séparer la molécule du solvant. Ces procédés peuvent être classés par type de solvant utilisé, selon que celui-ci est solide, gazeux, liquide ou supercritique.

Une première technique est appelée l'enfleurage à froid. En parfumerie, les fleurs sont disposées manuellement sur de la graisse qui dissout les molécules odorantes recherchées.

Au terme de la mise en solution solide, la molécule est transférée en général dans de l'alcool et la solution alcoolique est appelée absolu. Ce procédé cité comme exemple d'un solvant solide est d'une mise en oeuvre non transposable à l'échelle industrielle.

Un autre exemple est l'extraction à la vapeur ou hydrodistillation. Dans ce cas, la molécule est entraînée par de la vapeur d'eau en phase gazeuse. Deux méthodes peuvent être utilisées : soit la matrice est plongée dans de l'eau en ébullition, soit la vapeur d'eau traverse la matrice disposée en lit. Les molécules extraites sont alors séparées du solvant vapeur par condensation sur paroi froide puis décantation. Ces procédés ne peuvent être mis en oeuvre que pour des molécules non miscibles avec l'eau et sont ainsi couramment utilisés pour extraire les huiles essentielles.

Il existe également l'extraction par solvant liquide. Un solvant organique est choisi selon la molécule à extraire, celle-ci devant en particulier être soluble dans le solvant liquide. Divers équipements peuvent être mis en oeuvre pour obtenir une solution. La molécule est alors extraite de la solution liquide par distillation.

L'extraction par fluide supercritique repose sur la propriété d'un solvant porté à l'état supercritique de dissoudre des molécules organiques. Après entraînement de la molécule recherchée, celle-ci est séparée de la solution supercritique par transformation de phase : le solvant passe à l'état gazeux, tandis que la molécule est condensée à l'état liquide. L'équipement d'extraction recycle en boucle fermée le solvant lors d'étapes successives où il est supercritique pour extraire les molécules de la matrice dans l'extracteur, puis gazeux pour condenser les molécules extraites dans le condenseur. Le fluide supercritique utilisé est généralement du gaz carbonique (CO2).

Les procédés énoncés présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients qui réduisent leur intérêt : - La température élevée de la vapeur lors de l'extraction à la vapeur peut dégrader les molécules recherchées; - Le solvant organique liquide n'est pas toujours apte à traverser la membrane cytoplasmique donc à dissoudre les molécules présentes à l'intérieur des cellules. En outre la séparation ultérieure par distillation entre solvant et soluté est régie par le diagramme de phase de la solution : il reste toujours au moins des traces de soluté dans le solvant, de même qu'il reste toujours au moins des traces de solvant dans le produit fini.

De fait, l'extraction par fluide supercritique est une amélioration par rapport à l'extraction 35 en phase vapeur et à l'extraction en phase liquide : - La température d'extraction est tout à fait compatible avec la sauvegarde des molécules à extraire, par exemple de l'ordre de 30°C pour le COz supercritique ; - Les molécules de COz supercritique traversent les membranes cytoplasmiques et peuvent ainsi dissoudre les molécules recherchées au coeur de la matrice ; - Même si la séparation entre le soluté et le COz n'est pas totale, il reste des molécules de COz en solution dans le produit fini selon l'équilibre thermodynamique avec l'atmosphère environnante et ces molécules résiduelles ne sont pas nocives et ne risquent pas de dégrader le produit.

Toutefois, l'inconvénient majeur du procédé d'extraction par fluide supercritique réside dans la mise en oeuvre du dispositif correspondant. Pour que le gaz carbonique devienne supercritique à la température de 30°C, il faut atteindre une pression de 300bar. Du fait de la pression très élevée de l'état supercritique, les coûts d'investissement des dispositifs sont très importants et d'autant plus prohibitifs que la dimension du lot est grande. C'est pourquoi l'extraction par fluide supercritique est encore peu développée. Elle reste limitée à des installations pilotes polyvalentes traitant des lots de quelques litres pour des applications pharmaceutiques ou cosmétiques. Sont exploitées également des unités d'extraction de grande capacité dédiées à un produit unique et dont le fonctionnement en 3/8 assure la rentabilité : unités de décaféination,....

Une autre famille de procédés d'extraction utilise comme solvant un gaz liquéfié. On appelle communément « gaz liquéfié », un composé gazeux dans des conditions normales (ambiantes) de pression et de température, qui peut être liquéfié par action sur sa température, sa pression, ou sur les deux à la fois.

Des procédés et des dispositifs d'extraction utilisant des gaz liquéfiés ont été décrits par exemple dans les documents WO 03/057342 et WO 2004/034801.

Le document WO 2004/034801 se focalise sur un procédé et un dispositif d'extraction au gaz liquéfié, en l'occurrence un hydrocarbure saturé, de beurre et de poudre de cacao respectivement. Il n'envisage pas l'utilisation de ce procédé et de cet appareil pour traiter d'autres substances dans le but d'extraire d'autres molécules. Par ailleurs, ce document décrit un procédé continu de mise en suspension de la matrice avec un mélangeur statique, puis d'extraction et de séparation entre solvant et soluté. Ce procédé continu ne peut être mis en oeuvre que pour une matière première en grande quantité et de caractéristiques constantes. Par ailleurs, il est certes envisagé le recyclage du fluide de lavage, mais il s'agit d'un recyclage local et non d'un recyclage global : le solvant est réutilisé plusieurs fois à contre courant du sens du procédé, avec un appoint continu de solvant neuf et une évacuation continue de solvant usagé.

Le document WO 03/057342 décrit un procédé d'extraction d'huiles essentielles dans lequel : - Le solvant est distribué sur la matrice sous forme d'un « brouillard » ; - L'extraction est réalisée dans des conditions adiabatiques ; - Le solvant recyclé est pompé sous forme gazeuse à l'aide d'un compresseur.

Le procédé décrit dans ce document présente un certain nombre d'inconvénients qui en limitent l'usage : - L'utilisation d'un brouillard suppose que le solvant liquide ne mouille pas la totalité de la matrice et qu'ainsi des molécules recherchées restent prisonnières de la matrice, ce qui limite le rendement de l'extraction ; - Le solvant est introduit dans l'extracteur lors d'une détente adiabatique : la température d'extraction est imposée par l'équilibre liquide-vapeur du solvant à la pression régnant dans l'extracteur ; - Le solvant dans l'extracteur est à la limite de l'équilibre de phases gaz/liquide. La portion de solvant gazeux présent dans l'extracteur n'a pas les mêmes capacités de solvatation que le solvant liquide. Le solvant gazeux est extrait par aspiration de l'extracteur, pur, sans entraîner de molécules, ce qui limite l'efficacité de l'extraction ; - La dépression est créée par un compresseur de solvant gazeux, ce qui limite le niveau de vide obtenu et induit des risques supplémentaires d'inflammation ; - Le dispositif d'extraction décrit ne possède aucun organe de chauffage ce qui en limite l'usage à un procédé adiabatique ; - Le dispositif repose sur l'utilisation d'un compresseur mécanique pour assurer la circulation du solvant via son pompage physique. Un tel compresseur constitue donc une unité centrale de gestion de tous les flux. Il s'agit d'un appareillage coûteux, d'utilisation délicate, qui, s'il tombe en panne, met en péril tout le système.

Globalement, le procédé et le dispositif décrits dans le document WO 03/057342 sont basés sur le principe de la compression mécanique d'un fluide frigorigène utilisé dans les groupes de production frigorifiques et dans les pompes à chaleur. Le principe repose sur l'établissement d'un cycle dit de Carnot, au cours duquel de la chaleur est transférée par action mécanique d'un évaporateur à un condenseur. Les équipements construits sur la base de ce principe sont optimisés pour qu'avec un minimum d'énergie mécanique, un maximum d'énergie soit transféré. En particulier, le fluide frigorigène est évaporé à basse pression et condensé à haute pression.

Il apparaît qu'il existe un besoin évident de développer de nouveaux procédés et dispositifs permettant d'extraire des molécules à partir de toute matrice, notamment basé sur l'utilisation de gaz liquéfiés comme solvant.

EXPOSE DE L'INVENTION

La présente invention a trait à un procédé d'extraction de molécules à partir d'une matrice solide, réalisée à l'aide d'un solvant dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est comprise entre -35°C et +90°C, avantageusement un gaz liquéfié, selon lequel le solvant est recyclé en boucle fermée. De manière caractéristique, la circulation en boucle du solvant se fait en l'absence du pompage mécanique du solvant gazeux notamment au moyen d'un compresseur de gaz. De manière avantageuse, elle est uniquement assurée par des variations de pression, par des variations de température, par gravité et/ou à l'aide d'un gaz apte à «pousser» le solvant sous forme liquide (gaz de pousse) et/ou éventuellement par pompage mécanique du solvant liquide.

Un tel procédé peut être utilisé aussi bien pour extraire des molécules d'une matière première dite naturelle, notamment animale ou végétale, que pour purifier un produit de synthèse chimique. Avantageusement, la matrice se trouve sous forme solide.

Dans le procédé décrit, le solvant constitué d'un corps pur ou d'un mélange est caractérisé par sa température d'ébullition à pression atmosphérique, comprise entre -35°C et +90°C. Ledit solvant peut également intégrer des additifs, à la condition que sa température d'ébullition à pression atmosphérique soit toujours comprise entre -35°C et +90°C.

Il s'agit avantageusement d'un gaz liquéfié, en particulier d'un alcane et encore plus préférentiellement de butane.

Parmi les gaz liquéfiés, outre les alcanes et les mélanges d'alcanes, le solvant utilisé peut 30 être un fluide appelé frigorigène car susceptible d'être utilisé dans les installations produisant du froid : il s'agit de fluides halogénés synthétisés à partir d'alcanes ou d'alcènes dans lesquels des atomes d'hydrogène sont substitués par des atomes de chlore et/ou de fluor. Ainsi, le solvant mis en oeuvre peut être un FréonTM

35 Plus généralement, les procédés et dispositifs décrits dans le cadre de la présente demande peuvent s'appliquer à tout solvant dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est comprise entre -35°C et +90°C. Ainsi et à titre d'exemple sont également concernés certains alcools tels que le méthanol ou l'éthanol, l'acétone ou d'autres solvants organiques. 25 A noter que certains solvants sont avantageusement exclus, comme par exemple : - les alcanes à courte chaîne (méthane, éthane ou propane) dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est trop basse ; - le dioxyde de carbone (CO2) dont la température d'ébullition est de -78°C à pression atmosphérique et qui est par ailleurs utilisé comme solvant dans un autre procédé à l'état supercritique ; - l'ammoniac (NH3, température d'ébullition = -33°C) et le dioxyde de soufre (SO2, température d'ébullition = -10°C) pourraient être retenus en raison de leurs propriétés physiques mais sont exclus en raison de leur grande réactivité chimique potentielle vis-à vis de la matrice et des molécules à extraire.

Les solvants visés par l'invention présentent des propriétés physiques et chimiques suivantes particulièrement adaptés au procédé revendiqué : Les changements de phase liquide-vapeur, à savoir l'évaporation et la condensation du solvant, sont réalisées pour des conditions de température et de pression facilement atteignables industriellement et compatibles avec la stabilité des molécules à extraire. Ainsi, les conditions de température et de pression régnant dans le dispositif d'extraction correspondent à des conditions d'équilibre thermodynamique avec le solvant liquide. Par ailleurs, les conditions de température et de pression régnant dans le dispositif de séparation correspondent à des conditions d'équilibre thermodynamique avec le solvant gazeux. A titre d'exemple, pour le butane, la température d'ébullition est de -0,5°C à pression atmosphérique, et de 64°C sous 6 bars relatifs. Un autre exemple concerne le FréonTM R134a : - la température d'ébullition à pression atmosphérique (0 bar) est de -26°C ; - une évaporation/condensation est obtenue à -17°C pour une pression de 0,5 bar ; - la température d'équilibre de vaporisation est de 39°C pour une pression de 9 bars.

En outre, les molécules de ce type de solvant sont relativement de petite dimension, en particulier pour les chaines hydrocarbonées courtes comme le butane. Ces molécules peuvent facilement traverser les membranes cytoplasmiques des cellules et ont ainsi un pouvoir fort de solvatation. Dans le cas de mélange de solvants, diverses longueurs de chaines peuvent être utilisées pour élargir le domaine d'application.

Par ailleurs, les alcanes et les fluides frigorigènes sont inertes chimiquement. Ces molécules ne réagissent ni avec les composants de la matrice, ni avec le produit fini. En outre, s'agissant des hydrocarbures saturés, il peut rester des traces de solvant dans le produit fini, que celui-ci soit liquide ou solide puisque ces traces de solvant sont inertes et peuvent être ingérées sans danger par tout organisme. Cet avantage est net par rapport aux autres solvants organiques couramment utilisés pour l'extraction et dont les traces peuvent réduire le domaine d'application du produit extrait en pharmacie, cosmétique, parfumerie, arôme, ou diverses applications alimentaires.

Enfin, dans le cadre du procédé visé, le solvant utilisé doit être recyclable. Or, les solvants de type alcanes ou fluides frigorigènes étant inertes chimiquement, ils peuvent être recyclés indéfiniment. La seule limite est la saturation du solvant en molécules qu'il est amené à extraire. Mais une fois la saturation atteinte, à la première utilisation, toutes les molécules extraites restent dans le produit fini. Il convient, par contre et de manière avantageuse, de ne pas réutiliser ce solvant recyclé pour extraire des molécules de nature différente à partir d'une autre matrice.

De manière classique, le procédé visé comprend une étape de mise en contact entre le solvant sous forme liquide et la matrice (solide), aboutissant à l'extraction des molécules d'intérêt de la matrice.

Cette étape a avantageusement lieu dans une enceinte appelée extracteur.

A cette étape, le solvant est introduit dans l'extracteur sous forme liquide. Lors de sa mise en contact avec la matrice, le solvant doit également rester en permanence à l'état liquide. En d'autres termes, les conditions de température et de pression régnant dans l'extracteur sont maintenues telles que le solvant reste à l'état liquide.

De manière adaptée, l'extracteur est doté d'un dispositif de régulation de la pression.

Grâce à une sonde de pression, il est possible de maintenir la pression dans l'extracteur et notamment de réguler l'échappement de solvant gazeux pour éviter une surpression excessive qui pourrait empêcher l'arrivée du solvant de la cuve de stockage (via une vanne d'échappement).

De manière avantageuse, l'extracteur est également doté d'un dispositif de pressurisation. En effet, préalablement à l'introduction du solvant liquide, il peut être nécessaire de s'assurer que la pression dans l'enceinte, associée à la température de la matrice, sont telles que le solvant injecté restera liquide.

En pratique, il est possible de pressuriser initialement l'extracteur, avant toute injection de solvant, par l'un des dispositifs suivants : - Soit par l'injection d'un gaz inerte tel que l'azote à pression contrôlée. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le solvant utilisé est un combustible tel qu'un alcane ou un mélange d'alcanes. L'inertage de l'enceinte, associé éventuellement à un balayage ou même à des phases successives de mise sous vide (via l'utilisation d'un dispositif de mise sous vide au moins partiel) et de pressurisation au gaz inerte, permet d'évacuer l'oxygène présent dans l'enceinte et d'éviter un mélange combustible-comburant risquant d'entraîner une explosion ; - Soit par l'injection d'une vapeur issue du solvant lui-même, à pression contrôlée. En pratique, une fraction du solvant liquide stocké est portée à ébullition dans un évaporateur chauffé avec un fluide chaud ou à l'électricité, et le gaz obtenu est injecté dans l'extracteur. L'avantage de cette solution est d'éviter d'introduire dans la boucle de solvant une substance étrangère au solvant lui-même, y compris un gaz inerte, à évacuer ultérieurement dans le procédé ; - Soit par une combinaison des deux procédés ci-dessus lors d'opérations successives. Il peut être en effet utile selon la nature de la matrice, du solvant et des molécules à extraire, d'évacuer au maximum l'air présent dans l'extracteur après introduction de la matrice et fermeture de l'enceinte, soit pour éviter la présence d'oxygène comburant, soit pour éviter la présence d'eau risquant d'être entrainée avec les molécules extraites ou risquant d'entrainer des situations de givrage sur les points froids de l'installation.

A défaut de pressuriser l'extracteur avant l'introduction du solvant, que celui-ci soit sous pression atmosphérique ou sous vide partiel, le solvant introduit liquide subira une détente adiabatique qui le refroidira à la température d'équilibre d'évaporation à la pression régnant dans l'enceinte. L'introduction de solvant entraînera alors le refroidissement de la matrice qui peut être dommageable selon la nature de la matrice et la température obtenue. En particulier, si la température obtenue est négative, les cellules de la matrice peuvent éventuellement être détruites entrainant la libération de molécules qui ne sont pas à extraire. Dans ce cas, l'extraction sera donc moins sélective.

Lors de cette étape d'extraction, les deux phases, liquide pour le solvant et solide pour la matrice, sont le plus intimement possible mêlées, soit par aspersion du liquide, soit par noyage, ou à l'aide de tout autre dispositif utilisé pour mettre en contact un liquide et un solide. Ainsi, l'extracteur est avantageusement doté d'un dispositif d'introduction du solvant sous forme liquide (par exemple une vanne d'injection) et éventuellement d'un dispositif de mélange.

De manière avantageuse, l'extracteur peut en outre être doté d'un dispositif de chauffage 5 tel qu'une enceinte double enveloppe ou un serpentin, permettant dans une étape ultérieure le séchage de la matrice.

Lors de la phase d'extraction, les molécules recherchées présentes dans la matrice sont dissoutes dans le solvant liquide et la solution obtenue est extraite de l'appareil par 10 filtration ou par tout dispositif permettant d'éviter que la matrice ne sorte de l'extracteur. N'est donc extraite de l'extracteur que la solution composée du solvant liquide et du soluté.

L'étape suivante du procédé est l'étape de séparation entre le solvant et les molécules 15 extraites (soluté), par distillation dans le cas où le soluté est produit sous forme liquide ou par cristallisation dans le cas où le soluté est produit sous forme solide.

Cette étape a avantageusement lieu dans une enceinte distincte, appelée séparateur. Cependant et comme décrit ci-après, l'extracteur et le séparateur peuvent être deux 20 chambres distinctes dans une enceinte commune.

Lors de l'étape de séparation, le solvant passe sous forme gazeuse par ébullition et éventuellement par détente.

25 Dans le cas où il existe une différence de pression entre extracteur et séparateur (Pextracteur > Pséparateur), la séparation se fait avantageusement en trois phases successives :

- une phase de détente adiabatique : la solution est extraite de l'extracteur par 30 différence de pression. Sitôt hors de l'extracteur, à une pression plus basse, le solvant se trouve à une pression et une température correspondant à son équilibre évaporatoire. Une fraction du solvant se vaporise, la fraction résiduelle de solvant liquide reste plus concentrée en soluté. La communication entre extracteur et séparateur se fait avantageusement à l'aide d'une vanne de détente. 35 - une phase d'ébullition : la solution est portée à ébullition par chauffage. Cette opération a pour but d'apporter l'énergie nécessaire à la transformation de phase. Le solvant s'évapore progressivement et deux cas peuvent se produire selon la nature des molécules du soluté : - soit le soluté est un liquide dans les conditions de température et pression régnant dans l'appareil. Le dispositif est alors appelé un bouilleur. Le procédé de séparation est alors un procédé de distillation régi par le diagramme de phases des deux composants solvant-soluté. Au terme de ce procédé de distillation, il reste toujours une fraction de soluté entraînée dans la phase gazeuse, de même qu'il reste toujours une fraction de solvant dans le soluté. - soit le soluté est un solide dans les conditions de température et pression régnant dans l'appareil. Le dispositif est alors appelé un cristalliseur. Le procédé de séparation est alors un procédé de cristallisation régi par les propriétés de solubilité du soluté dans le solvant. Au fur et à mesure de l'évaporation du solvant, le solvant résiduel se concentre en soluté jusqu'à atteindre la limite de solubilité du soluté dans le solvant. A partir de ce seuil, le soluté cristallise parallèlement à l'évaporation du solvant. La solubilité étant, généralement, une fonction croissante de la température, il peut être utile d'abaisser la température de la solution pour diminuer la solubilité. Au terme de ce procédé de cristallisation, il reste toujours une fraction de solvant adsorbée sur le pulvérulent.

20 - une éventuelle phase de mise sous vide : les molécules extraites de la matrice, qu'elles soient liquides après la phase de distillation, ou solides sous forme de pulvérulent après la phase de cristallisation, sont portées sous vide plus ou moins poussé, grâce à un dispositif de mise sous vide au moins partiel, par exemple une pompe à vide qui refoule dans le condenseur. 25 Cette dernière phase a pour but d'extraire de celles-ci le maximum de solvant résiduel en solution liquide ou adsorbées en solution liquide. Par la mise sous vide, la pression est abaissée en dessous de la pression de vapeur du solvant à la température de celui-ci. Plus le vide est poussé, et a fortiori plus la température est élevée, plus les molécules de 30 solvant résiduel s'évaporent.

Si les molécules recherchées sont recueillies sous l'état liquide, la phase de mise sous vide peut être conduite dans le même bouilleur de la phase précédente. Celui-ci est mis sous vide au moins partiel et même avantageusement chauffé dans la limite de 35 comptabilité avec le produit.

Si les molécules recherchées sont recueillies sous l'état solide, la phase de mise sous vide peut être conduite dans le même cristalliseur ou avantageusement dans un séchoir, voire même après une phase de filtration dans un filtre ou d'essorage mécanique dans une 10 15 essoreuse. Les procédés utilisés sont alors les procédés connus de séparation d'un liquide et d'un solide, séparation mécanique et/ou séchage.

De manière adaptée, le séparateur est donc doté d'un dispositif de chauffage tel qu'une 5 enceinte double enveloppe ou un serpentin. De manière avantageuse, il est également équipé d'un dispositif de mise sous vide au moins partiel, par exemple une pompe à vide.

Par ailleurs et pour favoriser les échanges thermiques, le séparateur peut être doté d'un dispositif de mélange.

Le procédé complet visé peut être discontinu ou semi-continu. Vis-à-vis de la matrice, le procédé est toujours discontinu : il s'agit de traiter un lot ou un batch de matière première. Vis-à-vis du solvant et des molécules extraites, l'extraction, la détente adiabatique, l'ébullition et la mise sous vide sont réalisées lors d'étapes successives ou simultanées.

Le procédé est discontinu lorsque l'extraction est réalisée dans un extracteur fermé. Lorsque le temps d'extraction est jugé suffisant, la solution est introduite dans le séparateur pour la séparation. Les phases d'ébullition et de mise sous vide se succèdent.

20 Le procédé est semi-continu lorsque l'extraction est réalisée dans un extracteur en communication permanente avec le séparateur qui suit à travers un organe de détente. Le solvant passe successivement et en continu dans l'extracteur où il est liquide puis dans le séparateur où il est évaporé. La phase suivante de mise sous vide peut être conduite soit en semi-continu après une nouvelle détente dans un troisième appareil, soit en discontinu 25 dans le séparateur.

Si le cheminement du solvant dans l'unité de production peut être semi-continu ou discontinu, la matrice reste prisonnière de l'extracteur. Le procédé consiste à extraire le maximum de molécules contenues dans un lot de matrice étalé dans un lit contenu dans 30 l'extracteur. Du point de vue de la matrice, le procédé est discontinu. Après traitement du lot, il est nécessaire de vidanger l'extracteur et de le recharger avec un nouveau lot.

Par ailleurs et comme déjà dit, l'extracteur et le séparateur sont avantageusement équipés d'un système de mise sous vide au moins partiel, par exemple une pompe à vide. Ce 35 système présente deux avantages : - il permet d'améliorer la séparation entre solvant et soluté au niveau du séparateur ; - il permet la récupération du solvant sous forme gazeuse en vue de sa condensation, aussi bien au niveau de l'extracteur que du séparateur. 10 15 Comme déjà expliqué ci-dessus pour l'extracteur, le séparateur peut également être relié à un système d'inertage ou dispositif de mise sous gaz inerte, c'est-à-dire d'alimentation et de circulation en un gaz inerte tel que l'azote. L'inertage est avantageusement réalisé sur tout le dispositif et en début de procédé, après avoir chargé la matrice, et nécessairement avant d'introduire le solvant dans l'extracteur. Après séparation, le solvant est condensé sous forme liquide dans une enceinte appelée condenseur. Dans cette enceinte, les conditions de température et de pression doivent être telles que le solvant, qui sort du séparateur, sous forme gazeuse redevient liquide. Dans la mesure où la pression dans le condenseur est généralement sensiblement équivalente à celle régnant dans l'extracteur, cette enceinte est avantageusement dotée d'un dispositif de refroidissement, tel qu'un groupe frigorifique.

15 C'est grâce à cet abaissement de la température ou refroidissement que le solvant circule entre le séparateur et le condenseur, et repasse sous forme liquide.

Eventuellement, le condenseur est également doté d'un dispositif de maintien en pression ou de mise sous pression permettant de moins solliciter le dispositif de refroidissement. 20 A l'opposé des procédés d'extraction par solvant utilisant un compresseur de solvant gazeux tel que décrit dans les documents WO 03/057342 et WO 2004/034801, l'innovation apportée par le présent procédé réside en ce que les pressions dans le séparateur et dans le condenseur sont sensiblement égales, la seule différence de pressions 25 entre les deux enceintes étant due à la perte de charge engendrée par le flux de vapeur. Il s'agit donc d'un procédé isobare.

Dans un mode de fonctionnement particulier, l'extraction peut également être conduite non à une pression supérieure mais à une pression identique (aux pertes de charge prés) à 30 celle de la séparation et de la condensation. Le procédé est alors complètement isobare, sans vanne de détente entre extracteur et séparateur, l'action de la seule température étant le moteur du flux de solvant. Ceci est par exemple réalisable avec du R134a comme solvant, à une pression positive de 9 bars (avec une température d'équilibre de vaporisation de 39°C). Dans ce cas de figure, l'évaporation du solvant dans le séparateur 35 est assurée par chauffage, la détente et la mise sous vide étant optionnelles. Au niveau du condenseur, le dispositif de refroidissement n'est plus nécessairement un groupe frigorifique, le refroidissement du condenseur pouvant être assuré à l'eau ou à l'air.10 Dans ce cas de figure où les deux enceintes (extracteur et séparateur) sont à la même pression et dans un mode de fonctionnement discontinu (selon lequel l'extraction et la séparation sont successives), le procédé peut être conduit dans une enceinte unique comprenant une chambre d'extraction en partie supérieure et une chambre de séparation en partie inférieure, les deux étant séparées par une grille ou une toile filtrante retenant la matrice et les deux étant soumis simultanément aux mêmes conditions de pression et température lors des étapes successives du procédé. En particulier dans un tel appareil, le séchage de la matrice par chauffage est simultané à l'évaporation du solvant par chauffage dans le séparateur, puis, ultérieurement, la mise sous vide achève simultanément le séchage de la matrice et l'évaporation du solvant résiduel dans le séparateur.

A l'issue du procédé d'extraction et avant sa réutilisation pour une nouvelle extraction, le solvant est avantageusement stocké sous forme liquide, dans un système de réception/stockage. Le passage entre le condenseur et le système de réception/stockage se fait avantageusement à pression constante grâce à la gravité.

Toutefois, la circulation du solvant entre le système de réception/stockage et l'extracteur nécessite une mise sous pression ou pressurisation, par exemple selon l'un des trois dispositifs suivants : - grâce à une pompe. L'avantage d'une pompe mécanique est son coût d'investissement réduit. L'inconvénient est d'introduire dans l'installation un organe mécanique susceptible de panne et de fuites, mais il s'agit ici d'une pompe de solvant liquide, plus fiable que les compresseurs de solvant gazeux mis en oeuvre dans l'art antérieur. - grâce à un flux d'azote ou d'air si le solvant n'est pas combustible. Le système de réception/stockage est alors avantageusement doté d'un dispositif de mise sous gaz pressurisé. - grâce à un dispositif de pressurisation du solvant par évaporation partielle dans une source chaude. Concrètement, le stockage de solvant est en charge au dessus d'un échangeur de chauffage utilisé en évaporateur car alimenté par un fluide chaud ou chauffé électriquement. Le solvant liquide est mis en communication avec l'évaporateur où il entre par gravité, puis est chauffé jusqu'à ébullition et même jusqu'à obtenir la pression voulue dans la phase gazeuse, avantageusement mesurée à l'aide d'une sonde. La conduite de solvant gazeux est mise en communication avec le ciel du stockage de solvant liquide, ce qui suffit pour élever la pression du stockage à la pression nécessaire à l'introduction du solvant liquide dans l'extracteur. La pressurisation par le solvant lui-même est avantageuse par rapport à la pressurisation par un gaz inerte décrite ci-dessus, en ce qu'elle évite d'introduire dans l'installation un corps étranger qu'il sera nécessaire d'évacuer par ailleurs.

Quelle que soit la nature du gaz mis en oeuvre (azote, air ou solvant), celui-ci joue le rôle de « gaz de pousse » facilitant la circulation du solvant sous forme liquide dans le dispositif selon l'invention.

Outre ce rôle, un évaporateur disposé entre le système de réception/stockage et l'extracteur, avantageusement en parallèle de la ligne d'introduction de solvant liquide, 10 permet : - d'assurer l'inertage de l'extracteur comme expliqué ci-dessus ; et - d'améliorer le taux de récupération du solvant. En effet, du solvant stocké sous forme liquide dans le système de réception/stockage est transformé en solvant gazeux surchauffé qui est envoyé sur la matrice présente dans l'extracteur et 15 vaporise les traces de solvant encore présentes sur cette matrice. L'étape correspondante est avantageusement réalisée à la fin du procédé d'extraction décrit, avant de changer de matrice. Il importe en effet de récupérer la quasi-totalité du solvant utilisé pour traiter la matrice. Non seulement, le coût du solvant peut être élevé, mais, en outre, celui-ci en cas de perte peut contribuer à 20 la destruction de la couche d'ozone et/ou à l'effet de serre.

Il peut s'agir du même dispositif évaporateur que celui utilisé pour pressuriser le stockage de solvant, comme décrit ci-dessus, soit d'un dispositif parallèle.

25 La présente invention vise également un dispositif spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé décrit, notamment dépourvu de tout compresseur de gaz.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

30 L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de la description détaillée ci-dessous, à l'appui de la figure annexée, qui n'a toutefois aucune portée limitative.

La figure 1 représente un schéma du principe à l'origine de la présente invention, faisant intervenir au moins un extracteur, un séparateur, un condenseur et un système de 35 réception/stockage (cuves). Les traits en gras représentent le flux principal en boucle fermée du solvant. Les traits en plein et en pointillé représentent des flux secondaires de solvant, par séchage ou sous vide, respectivement.

Selon le principe de l'invention, un lot de matrice à traiter est introduit dans un dispositif d'extraction (1). Le solvant liquide est introduit par une conduite dans cet extracteur. Il ressort par une autre conduite, toujours sous forme liquide mais chargé en soluté extrait. Il est ensuite introduit dans un dispositif de séparation (2). Au cours ou à la suite des différentes phases de séparation, les molécules extraites sont séparées du solvant et sortent du séparateur par une conduite, sous forme liquide ou cristallisée. Durant cette même opération, le solvant gazeux, pur ou quasi pur, est extrait du dispositif de séparation (2) par une conduite, condensé dans un condenseur (3) et stocké liquide dans un système de réception/stockage (4), en l'occurrence une première cuve. Ensuite, le solvant liquide est transféré dans une seconde cuve pour être porté à une pression suffisante pour permettre le recyclage du solvant par la conduite de retour pour une nouvelle introduction dans le dispositif d'extraction (1).

Ainsi comme représenté en gras à la figure 1, le solvant, tantôt liquide et tantôt gazeux, circule en boucle fermée dans le dispositif selon l'invention. La boucle en circuit fermé du solvant ne comprend aucun organe mécanique de pompage de type compresseur de gaz. Le solvant circule dans cette boucle uniquement par le jeu de la gravité, des écarts de température, des écarts de pression et/ou une pousse grâce à un gaz pouvant être le solvant lui-même ou un autre gaz, ou éventuellement par pompage du solvant liquide.

Le solvant mis en oeuvre dans le cadre de l'invention peut être un produit inflammable. Le dispositif selon l'invention est donc avantageusement équipé d'un système d'inertage (de mise sous gaz inerte), c'est à dire un système permettant de faire circuler dans l'ensemble du dispositif, notamment cuves et conduits, un gaz inerte tel que de l'azote (N2) permettant de chasser en particulier l'oxygène ou tout gaz comburant, voire des reliquats du solvant ou de la vapeur d'eau. Ceci est particulièrement utile dans l'extracteur qui sera décrit ci-dessous.

Un dispositif selon l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé revendiqué se 30 décline comme suit :

La matière première qui peut aussi bien être d'origine animale que végétale, sous forme solide, est chargée dans l'extracteur (1). L'extracteur est défini comme une enceinte fermée dans laquelle a lieu l'extraction des molécules d'intérêt. De manière avantageuse, la matière à extraire est placée sous forme d'une couche reposant sur une grille, ou une toile filtrante, ou plus généralement sur tout dispositif destiné à retenir la matrice solide tout en permettant l'écoulement (par gravité) du soluté, c'est-à-dire le solvant chargé en molécules extraites de la matrice. 35 C'est dans l'extracteur (1) qu'a lieu le contact et l'extraction entre solvant et matière à extraire. Le contact entre solvant et matrice peut être réalisé par aspersion du solvant sur la matrice ou par noyage de la matrice dans le solvant. En pratique, le solvant est introduit liquide dans l'extracteur, par exemple au moyen d'une tubulure d'introduction, une rampe d'aspersion ou tout moyen permettant de répartir le solvant sur le lit de matrice.

Ledit extracteur est sous pression, par exemple à une pression de 3 bars, de sorte que le gaz (stocké dans un système de récupération/stockage 4, décrit ci-après) qui est injecté dans le réacteur, avantageusement du butane, se trouve sous forme liquide. L'extracteur est donc avantageusement équipé d'un dispositif de régulation de la pression.

Pour favoriser l'extraction, il est possible de chauffer l'enceinte, notamment grâce à l'emploi d'une enceinte à double enveloppe dans laquelle circule un fluide thermique dont la température est régulée par un dispositif extérieur à l'extracteur, ou via un serpentin.

Ainsi, les conditions de pression et de température dans l'extracteur sont parfaitement contrôlées, et ce pour s'assurer de l'état d'équilibre du solvant : liquide, gazeux, ou à la 20 limite de l'équilibre liquide-gaz.

Il est également possible d'envisager un mélangeage actif entre matrice et solvant, par exemple par agitation de la matrice ou brassage mécanique. En pratique, l'extracteur peut être complété par un agitateur destiné à brasser le lit de la matrice, voire un agitateur avec 25 un dispositif de montée et de descente.

Le solvant, en traversant le lit de matrice, se charge en soluté, traverse la grille ou le filtre qui retient le lit et est collecté dans le bas de l'appareil, puis évacué par une tubulure en fond de cuve. 30 Pour un fonctionnement en semi-continu, le soluté est évacué de l'extracteur au fur et à mesure de son écoulement. Pour un fonctionnement en discontinu, la tubulure d'extraction est par exemple obturée par un robinet d'isolement, fermé lors de la phase d'extraction, ouvert après un temps de séjour du solvant dans l'extracteur considéré 35 comme suffisant, lorsque le solvant est suffisamment concentré en soluté et/ou lorsque la matrice a libéré suffisamment de molécules.

Plus généralement, l'extracteur (1) est donc doté d'une vanne permettant de récupérer la solution, à savoir le solvant liquide chargé en soluté. La solution sous forme liquide circule alors jusqu'au séparateur (2) grâce à la différence de pression ou de niveau. Le séparateur (2) se trouve avantageusement à pression atmosphérique ou à une pression positive, inférieure ou égale à la pression de l'extracteur.

A noter qu'après vidange complète gravitaire de la solution de l'extracteur (1), il reste toujours du solvant liquide résiduel sur la matrice, ce qui peut s'avérer dangereux lors de l'ouverture ultérieure de l'extracteur et ce qui représente une perte de solvant que l'on cherche à recycler. Il convient alors d'appliquer des conditions de température et de pression pour évaporer le solvant résiduel, et désorber autant que faire ce peut le solvant adsorbé sur la matrice. Comme il sera détaillé ci-après, ceci peut être réalisé grâce à un ensemble de moyens tel qu'une double enveloppe, un dispositif d'agitation de la matrice, un dispositif de régulation de température utilisé en chauffage, un système d'alimentation en azote, un système d'alimentation en solvant gazeux chaud et un système d'évacuation du solvant évaporé.

Dans le séparateur (2), le solvant et les molécules extraites sont séparées. Cette séparation est réalisée par distillation dans le cas où la fraction concentrée récupérée (soluté) est sous forme liquide, ou par cristallisation dans le cas où celle-ci est sous forme solide.

En pratique, une évaporation du solvant a lieu dans le séparateur (2).

Cette évaporation peut être obtenue par deux mécanismes : - par détente, c'est à dire par diminution de la pression. Comme déjà dit, cette enceinte se trouve de manière privilégiée à pression atmosphérique, à savoir environ 0 bar, ou à une pression positive. A noter, comme expliqué ci-après, que cette pression peut toutefois être réduite (par exemple jusqu'à environ -0,5 bar) par une mise sous vide par tirage ; et/ou - par apport d'énergie. Comme pour l'extracteur (1), le séparateur (2) peut être chauffé, notamment grâce à l'emploi d'une enceinte à double enveloppe dans laquelle circule un fluide thermique dont la température est régulée par un dispositif extérieur à l'extracteur, ou via un serpentin.

De manière avantageuse, le séparateur est également équipé d'un agitateur, permettant notamment d'homogénéiser la température de la solution et donc d'améliorer le transfert thermique.

Ainsi, la pression et la température du séparateur sont contrôlées et régulées pour assurer les différentes étapes de la séparation entre solvant et soluté.

En pratique, la solution (solvant + soluté) est introduite dans le séparateur par une 5 tubulure, située après une éventuelle vanne de détente. Dans ce cas, la détente de la solution lors de son entrée dans le séparateur a pour effet d'en vaporiser une partie.

Plus généralement, la pression peut être mesurée et régulée à l'aide de différents dispositifs : 10 - une mise en communication du séparateur avec une ligne d'évent pour travailler à une pression voisine de la pression atmosphérique, ou à une pression positive ; - la mise en communication du séparateur avec un groupe de vide (5) pour travailler sous vide.

15 Communément, le séparateur est appelé bouilleur lorsque le produit extrait fini est un liquide.

Ainsi, lorsque le soluté est récupéré sous forme liquide, les trois étapes du procédé discontinu de la séparation solvant/soluté se déroulent de la façon suivante : 20 1è" étape (facultative) : La solution entre dans le bouilleur par une tubulure, après détente à l'aide d'une vanne progressive. La phase liquide s'écoule dans le fond du bouilleur, alors que le solvant évaporé par la détente se retrouve dans le ciel du bouilleur, éventuellement mélangé avec l'azote résiduel d'inertage. Le ciel du bouilleur est mis en 25 communication avec un évent par l'ouverture d'un robinet, à travers un condenseur (3) destiné à la récupération du solvant évaporé. Le condenseur (3) est alimenté par une circulation de fluide thermique froid dans le but de condenser la plus grande quantité possible de solvant gazeux qui s'échappe du bouilleur.

30 2è' étape : Lorsque la totalité du solvant s'est écoulée de l'extracteur vers le bouilleur, la vanne de communication entre les deux enceintes est fermée. Le solvant est alors porté à ébullition par action du groupe chauffant le fluide thermique de la double enveloppe du séparateur et par l'action éventuelle de l'agitation. Durant cette phase à pression voisine de la pression atmosphérique, le ciel du bouilleur est en communication 35 avec les évents, le robinet ouvert, toujours par l'intermédiaire du condenseur (3) pour abattre le solvant gazeux. 3è' étape (facultative) : En fin d'évaporation du solvant à pression atmosphérique ou sous légère pression, la séparation est poursuivie sous vide au moins partiel, grâce à un dispositif adapté tel qu'une pompe à vide (5).

Bien évidemment, il est possible d'arrêter l'évaporation au cours de la deuxième ou de la troisième étape ci-dessus. Toutefois, la séparation la plus poussée est obtenue en fin de troisième étape, lorsque l'enceinte est sous dépression, à la pression absolue minimale que permet le dispositif et lorsque la température dans le bouilleur est égale à la température maximale supportable par le produit.

Dans le cadre de l'invention, l'efficacité maximale de séparation correspond à une teneur minimale de solvant résiduel dans le produit obtenu, et vis versa à une teneur minimale du solvant en soluté.

A l'issue du passage dans le séparateur (2), le solvant débarrassé du soluté est donc récupéré et peut servir à de nouvelles extractions.

En pratique, au terme de la phase de séparation, le soluté sous forme liquide est évacué du bouilleur (2) par l'ouverture d'une vanne de fond. Alternativement, le produit fini extrait est un solide obtenu par cristallisation. En pratique, le dispositif de séparation entre le solvant et le soluté est un filtre sécheur ou un appareil équivalent regroupant les trois étapes de la phase de séparation.

25 Le filtre sécheur est utilisé de façon similaire et selon les mêmes étapes que le bouilleur décrit ci-dessus : - une première phase éventuelle de détente de la solution dans une vanne, avec injection dans le filtre sécheur par une tubulure ; - une seconde phase à pression atmosphérique ou à pression positive en apportant 30 soit les frigories nécessaires à l'abaissement de la solubilité du soluté dans le solvant et donc à la cristallisation du soluté, soit les calories nécessaires à l'évaporation du solvant afin d'augmenter la concentration du soluté jusqu'au du seuil de solubilité. La température de travail est régulée par une sonde de température du fluide de la double enveloppe pilotant par le groupe de fluide 35 thermique. Le ciel du filtre sécheur est raccordé à un évent après le condenseur (3) ; - une troisième phase éventuelle sous vide, toujours à température contrôlée grâce à la double enveloppe, le ciel étant progressivement soumis à une dépression de plus en plus élevée par action d'un groupe de vide (5).20 Du point de vue thermodynamique, les phénomènes successifs mis en oeuvre sont une réduction de la pression partielle de solvant dans le ciel de l'appareil, suivie par l'évaporation du solvant pour tenter de retrouver l'équilibre entre phases, entraînant la concentration du soluté dans le solvant résiduel. A partir du moment où le seuil de solubilité du soluté dans le solvant est atteint, l'évaporation du solvant est accompagné d'une cristallisation parallèle du soluté, la concentration du soluté dans le solvant étant maintenue à la limite de solubilité.

La phase de séchage commence à l'instant où la phase liquide a disparu et qu'il ne reste plus que des molécules de solvant adsorbées sur le pulvérulent. Les molécules de solvant sont alors progressivement désorbées du pulvérulent pour tendre aux lois d'équilibre de sorption entre le solide et la phase gazeuse.

Toutes ces phases peuvent être mises en oeuvre dans un appareil unique, à savoir un filtre sécheur ou un appareil équivalent. La température du procédé est régulée par la circulation de fluide thermique dans la double enveloppe du séparateur, voire dans un mobile d'agitation. La pression ou la dépression dans cette enceinte est par exemple régulée par une sonde de pression absolue pilotant la vanne d'introduction de solvant, la vanne de mise à l'évent ou la vanne de mise sous vide. Le mobile d'agitation répond aux besoins d'homogénéisation de la solution et du pulvérulent en termes de concentration, de température et de siccité, puis d'évacuation du pulvérulent en fin d'opération en repoussant celui-ci vers une trappe de vidange.

Alternativement, le dispositif de séparation entre le solvant et le soluté est un cristalliseur suivi par un séchoir. Pour certaines opérations, il peut être utile d'intercaler, entre les deux appareils, une centrifugeuse. Dans le cristalliseur, chauffé ou refroidi par sa double enveloppe raccordé à un groupe de fluide thermique sont menées les phases d'évaporation de solvant, de concentration en soluté et de cristallisation. Ensuite le pulvérulent obtenu, plus ou moins humide de solvant adsorbé, est, par l'ouverture de la vanne de vidange, chargé dans un séchoir lui-même équipé d'une double enveloppe alimenté en fluide thermique thermostaté par un dispositif. La technologie choisie pour le séchoir dépend des quantités à traiter et des caractéristiques du produit. Il peut s'agir d'un séchoir à plateaux, d'un séchoir bicône, d'un séchoir à lit fluidisé ou de toute autre technologie. Le séchoir est équipé de son propre dispositif de régulation de température pour atteindre la température propice à la désorption du solvant.

Etant donné que le procédé est discontinu, le produit passe successivement dans le cristalliseur puis dans le séchoir, avec éventuellement un stade intermédiaire dans une essoreuse. Ensuite, les vapeurs issues du cristalliseur comme du séchoir sont traitées par condensation dans le condenseur (3) avant d'être rejetées par l'évent ou aspirées par la pompe à vide (5). Un seul des deux équipements étant utilisé à la fois, le condenseur (3) peut être commun aux deux appareils. A cet effet, les lignes de vapeur sont équipées de robinets d'isolement pour sélectionner la ligne en exploitation. La prochaine étape du procédé selon l'invention consiste à mettre sous forme liquide, le solvant qui sort du séparateur sous forme gazeuse. En pratique, cette étape a lieu dans une enceinte appelée condenseur (3). Ce changement de phase du solvant est essentiellement assuré grâce à un apport de frigories à température constante. 10 Le dispositif mis en oeuvre à cette étape contribue au recyclage du solvant. Comme déjà mentionné, de manière caractéristique selon l'invention, le solvant est recyclé pour être utilisé sous forme liquide pour le traitement d'un lot suivant, et ce éventuellement sans dispositif mécanique pour le mettre en mouvement, en tout état de cause sans 15 compresseur de gaz.

Le condenseur (3) est utilisé à l'aval de l'un des dispositifs de séparation décrits ci-dessus (2) et prépare le solvant pour qu'il soit à nouveau introduit dans l'extracteur (1).

20 En pratique, les vapeurs de solvant issues du bouilleur, du filtre sécheur, du cristalliseur ou du séchoir sont condensés dans le condenseur (3) alimenté par une circulation de fluide thermique froid.

La température du fluide thermique dans le condenseur (3) est avantageusement 25 inférieure à la température d'ébullition du solvant en présence. Il s'agit donc de contrôler la température dans le condenseur, éventuellement à l'aide d'un groupe frigorifique.

De manière privilégiée, le condenseur (3) se trouve à pression atmosphérique ou à pression positive, voisine de celle du séparateur (2). En pratique, durant les trois étapes successives de la phase de séparation, le solvant est condensé dans le condenseur (3) par l'action de la circulation d'un fluide froid, puis recueilli gravitairement liquide dans une citerne.

35 A la sortie du condenseur (3), le but est de pouvoir stocker le solvant réutilisable sous forme liquide, avantageusement dans un système de réception/stockage (4) ou citerne. De manière privilégiée, le transfert du solvant liquide du condenseur (3) vers le système de réception/stockage (4) se fait par gravité. 30 Plus précisément, les condensats issus du condenseur (3) sont collectés dans le système de réception/stockage (4). Le solvant condensé s'écoule directement du condenseur à la citerne, ceux-ci étant à la même pression, à savoir la pression atmosphérique ou une pression positive.

De manière avantageuse et comme déjà mentionné, préalablement au cycle d'extraction et de séparation, l'ensemble de l'installation est inerté à l'azote ou avec un gaz équivalent depuis l'amont de l'unité. Cette opération a pour but de chasser tout comburant ou vapeur d'eau dans l'installation, et d'y établir la pression de fonctionnement nécessaire. A cet effet, la ligne d'évents issue du condenseur est avantageusement équipée d'une vanne de décharge assurant cette pression en amont.

Avantageusement, le système de réception/stockage (4) est constitué de 2 cuves disposées en série ou en parallèle. L'écoulement du solvant est avantageusement assuré par gravité. 15 De manière générale, dans un dispositif en série, la première cuve se trouve dans les mêmes conditions que le condenseur, avantageusement à pression atmosphérique. En revanche, la seconde cuve est avantageusement placée à une pression supérieure, notamment sous pression. Cette surpression entraîne l'écoulement du solvant liquide vers 20 l'extracteur (1).

Dans un mode de réalisation particulier, la première cuve correspond à la citerne décrite ci-dessus et la seconde à une cuve de stockage. La masse de solvant liquide est alors transférée gravitairement de la citerne à la cuve de stockage, avantageusement par 25 l'ouverture d'un robinet et éventuellement l'ouverture d'un autre robinet sur une conduite d'équilibrage.

Après écoulement complet du solvant dans la cuve de stockage, les robinets sont fermés et l'installation est prête pour un nouveau batch. En effet, cette deuxième cuve permet le 30 stockage du solvant recyclé, apte à être utilisé comme matière première pour traiter un nouveau lot de matrice introduit dans l'extracteur (1), ou le même lot si celui-ci n'est pas épuisé.

A la fin du batch précédent, et seulement dans le cas où l'évaporation et la condensation 35 ont été opérées à basse température à une pression détendue par rapport à l'extraction, le solvant contenu dans la cuve est stocké liquide, à basse température, à une pression voisine de la pression atmosphérique. Si l'intervalle entre deux batchs est suffisamment long, le solvant a le temps de monter en température jusqu'à température ambiante, et la pression dans la cuve s'élève conséquemment à une pression qui peut être suffisante pour que le solvant puisse être injecté dans l'extracteur en passant à travers une vanne de réglage de débit.

Alternativement et dans le cas où la pression dans la cuve est insuffisante pour compenser les pertes de charges de la conduite, de la vanne et du dispositif d'injection, la cuve est pressurisée à l'aide d'un gaz inerte comme l'azote à une pression contrôlée par une vanne, ou bien à l'aide d'un évaporateur de solvant (6') dont l'énergie apportée au primaire est pilotée par une sonde de pression.

A noter que dans ce type de fonctionnement, il est nécessaire que les capacités de la citerne à pression atmosphérique, et de la cuve aussi bien à pression atmosphérique que sous pression, soient supérieures au volume de solvant liquide nécessaire pour traiter un lot.

Dans une variante du dispositif, les deux cuves sont montées en parallèle et utilisées alternativement, l'une sous pression atmosphérique recueillant le solvant condensé en aval du procédé, l'autre sous pression alimentant l'extracteur en solvant. Le contrôle des niveaux de liquide dans ces cuves permet d'intervertir le rôle des cuves lorsque la cuve amont est épuisée. Le mode de fonctionnement de cette variante autorise un recyclage continu du solvant et permet de réduire les capacités des cuves de solvant.

Dans l'étape suivante où le solvant liquide est réacheminé vers l'extracteur (1), cet acheminement est à nouveau assuré grâce à la pressurisation par un gaz vecteur tel que l'azote, ou à l'aide d'un évaporateur de solvant (6'). Le fonctionnement décrit implique que le système de réception/stockage (4), et notamment les deux cuves, soient équipés d'un système de régulation de la pression voire de la température.

30 Selon une autre variante du dispositif, avec une seule cuve de stockage de solvant (4), c'est une pompe mécanique qui assure l'alimentation en solvant liquide de l'extracteur (1).

A noter que l'alimentation en solvant de l'extracteur (1) et du séparateur (2) peut être réalisée en continu, auquel cas l'extraction et la séparation se déroulent en parallèle. 35 Alternativement, les étapes d'extraction et de séparation sont réalisées de manière successive.

Il apparaît de ce qui précède que le procédé proposé est un procédé séquentiel permettant de traiter la matière première par batch ou lot.25 Le procédé proposé et le dispositif adapté offrent donc un système en boucle fermée, où la majorité du solvant (aux pertes prés) est réutilisée. Il n'y a donc pas besoin de réalimenter en solvant frais, contrairement à l'art antérieur.

Pour améliorer encore le rendement de recyclage du solvant, un mode de réalisation particulier peut être envisagé :

En effet, au niveau de l'extracteur (1) et à la fin de l'extraction, il reste de la matrice extraite, mouillée du solvant résiduel à désorber. Ceci présente des inconvénients, notamment des pertes en solvant et un risque éventuel d'explosion en fonction de la nature du solvant mis en oeuvre, voire une contribution à la destruction de la couche d'ozone et/ou à l'effet de serre.

L'idée originale selon l'invention est de sécher la matrice extraite, grâce à du solvant sous forme de vapeur surchauffée. Pour cela, le solvant présent sous forme liquide dans le système de réception/stockage (4) est envoyé dans un évaporateur (6) où il est amené, grâce à une source d'énergie comme de l'eau chaude, à une température supérieure à sa température d'ébullition. Le solvant sous forme de gaz surchauffé est ensuite envoyé dans l'extracteur (1) au contact de la matrice. Grâce à l'énergie apportée au coeur de la matrice par le gaz surchauffé, le solvant « prisonnier » de la matrice est alors évaporé et récupéré sous forme liquide dans le condenseur (3). Comme décrit précédemment, le solvant ainsi récupéré, qui se trouve sous forme liquide, peut alors être acheminé vers le système de réception/stockage (4), comme décrit ci-dessus.

Avantageusement, l'étape de séchage de la matrice peut être conduite simultanément avec une des étapes de séparation entre solvant et soluté. En particulier, s'il y a lieu, la mise sous vide au moins partiel de l'extracteur (1) peut être concomitante ou simultanée avec la mise sous vide du séparateur (2). En effet, les solvants gazeux émis alors par l'extracteur et par le séparateur sont de même nature et peuvent être condensés dans le même appareil.

Par ailleurs et comme déjà décrit, concernant les traces de solvant résiduel présentes dans l'extracteur (1) et/ou le séparateur (2), il est possible de faire une mise sous vide des enceintes correspondantes, grâce à une pompe à vide (5) et/ou un balayage à l'azote. Les traces de solvant sont à nouveau récupérées au niveau du condenseur (3). Comme mentionné ci-dessus, la mise sous vide au niveau de l'extracteur a pour autre effet bénéfique de purifier davantage le soluté par élimination des contaminations par le solvant.

Bien sûr, l'installation décrite peut être complétée par l'ensemble des capteurs, actionneurs, sécurités et automatismes, nécessaires pour que l'utilisateur soit informé du déroulement du procédé, le maitrise et soit assuré de la parfaite mise en sécurité en toutes circonstances.

Comme il ressort de la présente description, le procédé et le dispositif décrits sont uniquement basés sur des lois physiques simples (pression, température, gravité ou gaz de pousse) permettant la circulation du solvant sans nécessité de matériel coûteux ou sophistiqué et contraignant tel qu'un compresseur de solvant gazeux, source potentielle de pollution, de fuite et de pannes. Les seuls organes mécaniques éventuellement utilisés sont : - une pompe de solvant liquide qui peut être une solution alternative au système de double cuve de solvant avec pressurisation par gaz de pousse ou chauffage ; - une pompe à vide, dont le but est de parfaire l'extraction et d'éviter les pertes de solvant. A noter que cet organe ne véhicule qu'une faible portion du solvant mis en jeu pour l'extraction.

Les débouchés sont vastes et nombreux, aussi bien dans le domaine pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire. Le procédé peut ainsi être mis en oeuvre sur de la matière première dite naturelle, notamment végétale ou animale, pour extraire des molécules d'origine animale ou végétale d'intérêt. Ce procédé peut aussi bien être mis en oeuvre pour extraire ou dissoudre une molécule obtenue par synthèse. En effet, dans certaines opérations de purification d'un solide cristallisé obtenu par voie de synthèse chimique, des solvants sélectifs sont utilisés. Les gaz liquéfiés purs ou constitués par un mélange d'alcanes, voire avec des additifs, ou un fluide dit frigorigène peuvent être utilisés comme solvant pour resolubiliser sélectivement une molécule particulière en laissant solide un corps étranger, la molécule dissoute étant ultérieurement séparée de son solvant par cristallisation comme décrit ci-dessus.

Des solvants utilisables dans le cadre de la présente demande doivent présenter à pression atmosphérique (0 bar) une température d'ébullition avantageusement comprise entre - 35°C et +90°C. La borne inférieure correspondant à la température qui peut être atteinte avec un appareillage de type groupe frigorifique classique. La borne supérieure correspond aux températures limites pour la dégradation de molécules d'intérêt.

Parmi les gaz liquéfiés particulièrement intéressants se trouvent les alcanes ou mélange d'alcanes et plus précisément, le butane. L'utilisation de FréonTM ou d'éthanol est également envisageable.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'extraction de molécules à partir d'une matrice solide, réalisée à l'aide d'un solvant présentant une température d'ébullition à pression atmosphérique comprise entre -35°C et +90°C, comprenant les étapes suivantes : une étape de mise en contact entre le solvant sous forme liquide et la matrice, dans un extracteur (1) ; une étape de séparation entre le solvant sous forme gazeuse et les molécules extraites (soluté), dans un séparateur (2) ; une étape de récupération du solvant sous forme liquide par condensation, dans un condenseur (3) ; une étape de réintroduction du solvant dans l'extracteur (1), via le passage dans un système de réception/stockage (4), selon lequel le solvant est recyclé en boucle fermée, la circulation en boucle du solvant n'impliquant pas de pompage mécanique du solvant gazeux, par exemple au moyen d'un compresseur de gaz.
2. 2. Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la circulation en boucle du solvant est uniquement assurée par au moins un des mécanismes suivants : - différence de pression ; - différence de température ; - gravité ; - poussée par un gaz, et éventuellement - pompage mécanique du solvant liquide.
3. 3. Procédé d'extraction selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le solvant est un alcane, avantageusement du butane, éventuellement enrichi en additifs.
4. 4. Procédé d'extraction selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le solvant est un fluide frigorigène.
5. 5. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la circulation du solvant entre l'extracteur (1) et le séparateur (2) est essentiellement assurée par différence de pression.
6. 6. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la séparation entre le solvant et les molécules extraites (soluté) est réalisée par distillation ou cristallisation.
7. 7. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'à l'étape de séparation, le solvant passe sous forme gazeuse par ébullition, et éventuellement par détente.
8. 8. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la circulation du solvant entre le séparateur (2) et le condenseur (3) est assurée par abaissement de température, sans l'aide d'un organe mécanique tel qu'un compresseur de gaz.
9. 9. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'à l'étape de condensation, le solvant passe sous forme liquide par refroidissement.
10. 10. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la circulation du solvant entre le condenseur (3) et le système de réception/stockage (4) est assurée par gravité à pression constante.
11. 11. Procédé d'extraction selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la circulation du solvant entre le système de réception/stockage (4) et l'extracteur (1) est assurée par poussée par un gaz.
12. 12. Procédé d'extraction selon la revendication 11 caractérisé en ce que le gaz utilisé pour la poussée est du solvant de même nature que le solvant utilisé pour l'extraction, pressurisé par passage dans un évaporateur (6').
13. 13. Dispositif adapté à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 12 comprenant au moins : - un extracteur (1) ; - un séparateur (2) ; - un condenseur (3) ; - un système de réception/stockage (4) ; - une boucle fermée permettant la circulation du solvant sous forme liquide ou gazeuse en l'absence d'organe de pompage du solvant gazeux.
14. 14. Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que la bouche fermée permet la circulation du solvant sous forme liquide ou gazeuse uniquement par au moins un des mécanismes suivants : - différence de pression ; - différence de température ; - gravité ; - poussée par un gaz ; et éventuellement - pompage mécanique du solvant liquide ;
15. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce que : - l'extracteur (1) est équipé au moins d'un dispositif de régulation de la pression ; et/ou - le séparateur (2) est équipé au moins d'un dispositif de chauffage ; et/ou - le condenseur (3) est équipé au moins d'un dispositif de refroidissement ; et/ou - le système de réception/stockage (4) est équipé au moins d'un dispositif de pressurisation.
16. 16. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 15 caractérisé en ce que l'extracteur(1) et le séparateur (2) sont situés dans une même enceinte.
17. 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16 caractérisé en ce qu'un système de mise sous vide au moins partiel (5) est disposé entre l'extracteur (1) et/ou le séparateur (2) d'une part, et le condenseur (3) d'autre part.
18. 18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 17 caractérisé en ce qu'un évaporateur (6', 6) est disposé au niveau du système de réception/stockage (4) ou entre celui-ci et l'extracteur (1). 30
19. 19. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 18 caractérisé en ce qu'il est relié à un dispositif de mise sous gaz inerte, tel que l'azote.
20. 20. Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 ou du dispositif selon l'une des revendications 13 à 19 pour extraire des molécules d'une matière animale 35 ou végétale ou pour purifier un produit de synthèse chimique.25