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WO2018137795A1 - Zentrifuge, extraktionsverfahren zur behandlung eines gemischs und verwendung einer zentrifuge - Google Patents

Zentrifuge, extraktionsverfahren zur behandlung eines gemischs und verwendung einer zentrifuge Download PDF

Info

Publication number
WO2018137795A1
WO2018137795A1 PCT/EP2017/071192 EP2017071192W WO2018137795A1 WO 2018137795 A1 WO2018137795 A1 WO 2018137795A1 EP 2017071192 W EP2017071192 W EP 2017071192W WO 2018137795 A1 WO2018137795 A1 WO 2018137795A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
centrifuge
drum
mixture
conveyor
ejection
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/071192
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Schaltegger
Nikolaus Foidl
Original Assignee
Ferrum Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrum Ag filed Critical Ferrum Ag
Publication of WO2018137795A1 publication Critical patent/WO2018137795A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0203—Solvent extraction of solids with a supercritical fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0269—Solid material in other moving receptacles
    • B01D11/0273—Solid material in other moving receptacles in rotating drums
    • B01D11/0276—Solid material in other moving receptacles in rotating drums with the general transport direction of the solids parallel to the rotation axis of the conveyor, e.g. spirals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/12—Other accessories for centrifuges for drying or washing the separated solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/02—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by means coaxial with the bowl axis and moving to and fro, i.e. push-type centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/04—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/12—Inserts, e.g. armouring plates
    • B04B7/16—Sieves or filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/08—Rotary bowls
    • B04B7/18—Rotary bowls formed or coated with sieving or filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/028—Flow sheets
    • B01D11/0284—Multistage extraction

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge according to the preamble of
  • centrifuges in various embodiments are known and used in a variety of fields.
  • centrifuges for example, for drying very pure
  • Liquid, in particular in a solid cake, and a liquid phase of the solid cake peeled off for example by means of a peeling device of a drum shell or the drum wall and via suitable means, e.g. over a slide, to the outside of the
  • Centrifuges or pusher centrifuges used.
  • the pusher centrifuges depending on the requirement, one or more stages
  • centrifuges have long been well known to those skilled in the art and are e.g. in the standard work "industrial centrifuges", by Prof. W. Stahl, DRM PRESS, described in detail.
  • the reverse process, the impregnation can also take place.
  • a solid starting material is contacted with the impregnating material dissolved in supercritical CO2, whereby the impregnating substance penetrates into all the pores of the starting material.
  • Hop biomass a reactor necessary to use CO2 in the supercritical state, ie at a temperature of 31 ° C and a pressure of 72 bar.
  • the extraction system of DE 695 14 856 T2 is illustrated below with reference to FIG. 1 in the form of a diagram.
  • the tank 101 ' is a supply of liquid carbon dioxide.
  • the tank 101 ' is connected via suitable conduits and a liquid gas pump 102' to a heat exchanger 103 ', to which the CO2 is passed, where it is made supercritical with respect to temperature and pressure.
  • the resulting supercritical extraction fluid is allowed to flow into a reactor 104 'of conventional design having a heating jacket (not shown) and filter plates (not shown) as carriers for the hops.
  • the supercritical CO2 is allowed to flow through the hop where it exerts its extraction function and extracts an extractant by essentially taking up the resin and essential oils.
  • Extraction fluid flows through a throttle valve 105 'into a precipitation vessel 106'.
  • the vessel 106 ' has a vessel jacket (not shown) for heating or cooling.
  • the pressure in the vessel 106 ' is below the critical pressure, while the temperature may be above or below the critical pressure
  • Hop extract is removed from the vessel 106 'and sent to a catch tank 107' where the extract is heated until it becomes a fluid.
  • Hop extract fluid is then withdrawn from catch tank 107 'and into the upper portion of liquid CO2 column 108' against the pressure of liquid CO2 passed from tank 101 'to the bottom of column 108'. directed.
  • the extractant-laden extraction fluid which in turn contains resins and oils that are soluble in liquid CO2, is withdrawn from the top of column 108 'and passed through a pressure-reducing system and a separator 109' where the extractant from the extraction fluid passes through, for example Evaporating the liquid CO2 separated from this and is removed via the line 1 10 'from the system.
  • the vaporized CO is collected as a top product from the separator 109 ', cooled and pressurized and returned via line 1 1 1' for recycling in the tank 101 '.
  • DE 691 21 206 T2 describes a method of producing decaffeinated green coffee beans, the method comprising a step of decaffeinating the acidified beans by supercritical extraction.
  • the coffee beans are rinsed in a reactor with water and supercritical CO2.
  • WO 96/33861 A1 describes a continuous extraction process and a corresponding extraction apparatus.
  • a substantially cylindrical reactor provided with inlets and outlets is provided for this purpose.
  • a screw press is provided, which conveys the raw material from the inlet under compression to the outlet of the reactor, at the same time the extraction fluid is introduced under pressure into the reactor.
  • an oil or an extracted substance is obtained, from which subsequently the extraction fluid can be removed.
  • a major disadvantage of the known devices for extraction and extraction process is their constructive and procedurally very complicated structure and the complex implementation of the method, since often several reactors with elaborate pressure generators and heat exchangers for the preparation of the extraction fluid, in particular the supercritical extraction fluid are necessary.
  • the extraction fluid must first be elaborately prepared and transported complicated to the reactors.
  • the extraction and extraction methods require pressure-tight feed to a reactor and pressure-tight reactors.
  • the wall thicknesses of the reactors there are considerable high costs for the wall thicknesses of the reactors, as well as the need to move batchwise or batchwise.
  • due to the reactors long extraction times of sometimes up to well over ten minutes are necessary.
  • centrifuges are known in which, for example by means of a supply line and a nozzle, a solvent on the in a in the
  • Centrifuge drum arranged sieve sedimented mixture is sprayed.
  • these centrifuges have the disadvantage that in addition to the limited volume in the centrifuge drum lines and nozzles are still to order, so that the known centrifuges are structurally complicated and expensive to manufacture in terms of manufacturing.
  • the solvent is not suitable as a supercritical extraction fluid since the solvent is only converted into a supercritical phase after it has been applied to the sieve-deposited mixture and after it has penetrated the mixture, ie when the solvent hits the drum shell of the centrifuge drum.
  • the deductible Mixture in particular the solid phase or the solid cake, not penetrated by the supercritical extraction fluid.
  • Extraction method an extraction method for the treatment of a
  • a centrifuge for carrying out a
  • the centrifuge includes a
  • Centrifuge drum having a drum axis along one axis
  • Centrifuge drum has an inlet opening and an outlet opening and the centrifuge drum via the inlet opening, a mixture can be fed.
  • the centrifuge drum can thereby extend with the drum casing from the inlet opening to the outlet opening along the drum axis.
  • the centrifuge drum is rotatably mounted in the centrifuge about the drum axis.
  • the centrifuge comprises a screen having a pore, the screen being disposed on an inner circumferential surface of the drum shell. In the operating state, the centrifuge drum is rotatable about the drum axis in such a way that on an inner side of the sieve the mixture standing under a drum pressure generated by the rotation is settable.
  • the centrifuge comprises an ejection element, which is arranged in the sieve.
  • the ejection element comprises a conveyor with a delivery opening, wherein by means of the conveyor, a solvent in the centrifuge drum, in particular as extraction fluid, fed and the solvent via the delivery opening at least partially as an extraction fluid such from the conveyor into the centrifuge drum on the inside of the screen deductible mixture can be applied, that by means of the extraction fluid, an extractant is extractable from the mixture.
  • the solvent for example, CO2 isopropanol, alcohols in general, hexane, gasolines or dimethylsulfone, the centrifuge drum by means of the ejection element included
  • Delivery via the delivery opening at least partially as
  • Extraction fluid can be supplied.
  • the mixture is due to the rotation of the
  • Centrifuge in particular the rapidly rotating centrifuge drum and the centrifugal forces acting and the resulting high
  • the mixture can be separated into a solid phase or a colloidal liquid, in particular a solid cake, which is deposited on the inside of the sieve, and a liquid phase of the mixture which is eliminated through the sieve.
  • the solvent from the conveyor via the delivery opening as extraction fluid in the centrifuge drum on the deposited on the inside of the sieve mixture can be applied, thus by means of the extraction fluid extraction material on constructive and procedurally simple way of the dedustable mixture, in particular the solid phase or the kollioden liquid or the solid cake, are extracted.
  • the extractant may be entrained by the extra ctionsfluid and separated, for example by evaporation of the extraction fluid again from this.
  • a mixture is generally to be understood as meaning that the mixture consists of at least two substances, it being possible for the mixture to be a homogeneous or heterogeneous mixture, and for the substances to be solid, liquid or gaseous.
  • Mixture in particular the mixture which can be supplied via the inlet opening, can be a liquid phase and / or a solid phase and / or a
  • Gas phase include, wherein the solid phase may in particular also be a colloidal liquid.
  • the settable mixture below the drum pressure and / or a rotary pressure can in this case be the solid phase or the colloidal liquid, and in particular also becomes
  • Rotary pressure standing settable mixture may also include portions of the gas phase, which are liquid due to the drum pressure and / or rotary pressure, or portions of the liquid phase. However, a substantial portion of the liquid phase may be due to drum pressure and / or
  • Rotational pressure from the settleable mixture can be separated.
  • the mixture is a biomass, in particular a biomass mixture
  • the mixture may also comprise a mineral or a rock or a rare earth.
  • the mixture may be mixed with a liquid and / or a solution.
  • the drum pressure is caused by the rotation of the centrifuge, in particular the centrifuge drum, the centrifugal force acting on the inside of the centrifuge drum. Under the drum pressure, in particular a high drum pressure, is below one
  • the rotational pressure is caused by the rotation of the ejection element with the conveyor, wherein the centrifugal force acts on the solvent of the conveyor.
  • the centrifuge may be a vertically or horizontally mounted centrifuge, a continuous or discontinuous centrifuge, in particular a peeler centrifuge, sliding centrifuge, single or multi-stage pusher centrifuge, double pusher centrifuge or vibrating centrifuge or a
  • the centrifuge drum can be rotatable in the operating state by means of a drum drive with a predeterminable drum speed around the drum axis.
  • the drum drive may be a first motor, in particular a frequency-controlled first motor to the
  • Drain diameter can be arranged.
  • the centrifuge drum can be outside, So for example on an outer peripheral surface of
  • the centrifuge drum can be rotatable in a first direction of rotation.
  • the centrifuge drum can with a drum speed of 1 to 10,000
  • Rotate revolutions per minute preferably at 500 to 10 000 revolutions per minute, particularly preferably from 1000 to 4000
  • Revolutions per minute in particular be rotatable at 2000 to 4000 revolutions per minute.
  • the drum speeds produce in this area very high centrifugal forces, in particular a very high drum pressure, so that the introduced mixture can be brought very quickly to the drum pressure and the mixture is very quickly deductible and / or short extraction times are possible.
  • Centrifuge drum may be hollow cylindrical, preferably formed as a first hollow cylinder.
  • the centrifuge drum can also have a round and / or circular and / or elliptical cross section in a radial direction, that is to say orthogonal to the drum axis.
  • the centrifuge drum may also have a prism-like shape and / or be formed as a prism and in the radial direction have a triangular and / or rectangular and / or polygonal cross-section.
  • the ejection element in particular with the conveyor, can be rotatable in the first direction of rotation as the centrifuge drum and rotatable at an output speed of 0 to 300 revolutions per minute difference to the drum speed, preferably 0 to 150 revolutions per minute, more preferably 0 to 50 revolutions per Minute,
  • the ejection element may be drivable with a second motor, in particular a frequency-controlled second motor, in order to be able to use the ejection element to control the throughput quantity and the extraction time as well as the throughput time of the mixture.
  • a second motor in particular a frequency-controlled second motor, in order to be able to use the ejection element to control the throughput quantity and the extraction time as well as the throughput time of the mixture.
  • the pore may be a screen opening, for example, a bore which extends, preferably in, one extending in the direction of the drum axis
  • Siebmantel is arranged, wherein in particular a liquid phase of the mixture due to the drum pressure on the pore to an inner peripheral surface of the drum shell can be discharged.
  • One or more pores may be arranged on or in the screen jacket.
  • a pore size of the pore may be below the particle size of the solid phase of the mixture, preferably, the pore size may be at least a factor of 3 to 10 smaller than a particle size of the solid phase, so that a
  • Constipation of the pore can be avoided.
  • the centrifuge has a much smaller device geometry with a high energy efficiency with low throughput times and high throughputs compared to the known devices for extraction, especially with respect to reactors.
  • the solvent by means of
  • the solvent at least partially as a supercritical extraction fluid such from
  • Conveyor in the centrifuge drum on the deductible on the inside of the screen mixture can be applied, so that by means of the supercritical extraction fluid extractant is extractable from the mixture.
  • This measure advantageously combines the centrifuge with the advantages of supercritical extraction techniques. Since the solvent is already convertible into a supercritical extraction fluid at the conveyor, the supercritical extraction fluid can be applied to the mixture settable on the inside of the screen and / or can penetrate it completely. Unlike known centrifuges, in which the
  • Solvent is only on the drum shell into a supercritical phase can be converted and thus an extraction with a supercritical
  • Extraction means or an extraction method is not possible, since the extraction fluid in the liquid phase encounters the settleable mixture.
  • Extraction with the centrifuge according to the invention with the supercritical extract fluid advantageously leads to a greater purity and no extractant is lost, since "residues" recovered from the supercritical extraction fluid can be returned to the centrifuge.
  • an improved selectivity and a higher yield can thus be achieved.
  • the solvent can be partially used as a
  • the supercritical extraction fluid may be applied to the mixture, i.
  • the extraction fluid may not comprise supercritical and / or quasi-supercritical and / or supercritical phase moieties, preferably only
  • the extraction process in particular the supercritical extraction in a centrifuge, can also be used for the supercritical deposition of substances dissolved in supercritical solvents in a certain solid Use, for example, pharmaceuticals, the substance to be deposited evenly in the carrier first in the supercritical
  • Solvent is dissolved, then introduced into the solid by diffusion and then by lowering the pressure, so the
  • Drum pressure (speed reduction), is precipitated from the solvent. As a result, a uniform deposition of the active substance in the carrier solid is achieved.
  • Temperature-sensitive mixture in particular a strongly aqueous and temperature-sensitive solid phase or an extractant contained in the solid phase, moreover, acetone can be infiltrated in the supercritical state to displace water from the mixture.
  • the acetone can be extracted with the supercritical CO2, thus gently drying the temperature-sensitive extractant.
  • the ejection element is arranged in the centrifuge, preferably in the sieve, rotatable about an ejection axis, and the ejection element, in particular the ejection element with the
  • Conveyor is in the operating state is rotatable about the ejection axis, that under one generated by the rotation
  • Rotary pressure standing solvent through the ejection element, in particular the conveyor, is convertible into an extraction fluid, preferably in an at least partially convertible into a supercritical extraction fluid.
  • the ejection axis may preferably coincide with the drum axis, wherein the ejection axis can also assume a different position from the drum axis.
  • the at least partially supercritical extraction fluid can be applied to the settable mixture, in particular the solid cake or a colloidal liquid, and penetrate the settled mixture and the screen and in the space between the drum shell and the outside of the screen under partially supercritical and / or completely supercritical conditions in the direction of the inlet opening or
  • Outlet opening to a pressure relief valve and there in a suitable collecting container for the purpose of relaxation, recuperation and separation of the extractant are performed by the extraction fluid.
  • Relaxation valve also allows the maintenance of the supercritical phase of the extraction fluid in the centrifuge, in particular in the centrifuge drum.
  • the ejection axis In the direction of the ejection axis, preferably in
  • the conveyor may be at least partially conical with respect to the diameter radially to the ejection axis
  • the solvent can thus by the rotation of the ejection element, in particular the conveyor, due to the
  • the at least partially supercritical extraction fluid can completely penetrate the mixture which can be deposited on the inside of the sieve, in particular the solid cake, or can be applied to it.
  • the conveyor comprises a along the ejection axis of the ejection element extending
  • Shaft sheath, and / or the delivery opening is on, preferably in, wave sheath arranged, and / or the delivery opening is as a nozzle and / or as a bore, preferably as an oblique bore with respect to the ejection axis and / or with respect to the ejection axis vertical radial direction, formed. It can also be provided one or more cleaning openings, as a further nozzle, in particular a
  • Cutting spray nozzle and / or as a further bore, preferably as a Further oblique bore in relation to the ejection axis and / or in relation to a direction perpendicular to the ejection axis radial direction may be formed.
  • the delivery openings and / or the cleaning openings can be spiral-shaped or linear with respect to the discharge axis on
  • Shaft be arranged so that during a rotation of the
  • Centrifuge drum has a spiral line or linear line.
  • the delivery openings and / or the cleaning openings may be circumferentially distributed on the shaft shell, so that a sufficient amount of extraction fluid, preferably supercritical extraction fluid, uniformly on the settleable mixture, in particular the solid cake, can be applied.
  • the conveyor in particular also in connection with dere arrangement of the delivery opening in the shaft jacket, a transport and distribution device for uniform spreading of the
  • the cleaning opening advantageously allows deposits on the sieve, in particular on or in the pore of the sieve, to be loosened and removed in a simple manner so that the sieve can be cleaned and / or possibly stuck or adhering solid phase, in particular layers which are located in the intermediate space between the ejection element and sieve and / or sieve and drum shell surface can form, cut or detached, and then to be transported by the ejection element can.
  • the solvent by means of a separate cased system in the interior of the Ausstosselements, in particular the hollow screw, guided and discharged by means of the delivery openings, and in particular with the obliquely directed to the sieve cleaning openings, preferably cutting spray nozzles, cleaned the centrifuge.
  • Ejection element in particular the screw conveyor, thus fulfills
  • the conveyor comprises a feed opening and the solvent is supplied via the feed opening of the conveyor and / or the conveyor comprises a conveyor tube, so that the solvent of the conveyor with the
  • Delivery pipe can be fed, preferably the delivery pipe partially in the
  • Conveyor and / or the conveyor tube may be hollow cylindrical, preferably the conveyor a first hollow shaft and the conveyor tube to be a second hollow shaft.
  • the conveyor may be closed on one side first hollow shaft.
  • the hollow shaft closed on one side can be understood below to mean that the hollow shaft is closed on a diametrically opposite side to the feed opening with respect to the ejection axis or drum axis.
  • the delivery tube may additionally comprise one or more tube openings, for example bores, on the delivery jacket so that the solvent can be distributed uniformly in the delivery device.
  • the conveying device and / or the conveying tube can also have a round and / or circular and / or elliptical cross section in a radial direction, that is to say orthogonal to the ejection axis.
  • the conveyor and / or the conveyor tube may also have a prism-like shape and / or be formed as a prism and in the radial direction of a triangular and / or rectangular and / or poly
  • the delivery tube allows a uniform supply and distribution of the solvent in the
  • the sieve is a filter cloth and / or a
  • Support fabric and / or a filter, in particular, the sieve is made
  • Filter cloth and / or the support fabric can be a textile filter cloth and / or a Be textile backing fabric.
  • the support fabric may be disposed between the filter cloth and the inner peripheral surface of the drum shell and thereby prevents the filter cloth is pulled into the Abiaufbohrung due to the drum pressure and the Abiaufbohrung is clogged by the filter cloth. By supporting tissue is thus ensured that the centrifuged liquid phase of the mixture safely from the
  • Centrifuge drum can be discharged to the outside.
  • the filter screen can also be a second hollow cylinder in which the one or more pores can be arranged.
  • the sieve may be hollow cylindrical, preferably a third hollow shaft.
  • the sieve can also have a round and / or circular and / or elliptical cross section in a radial direction, that is to say orthogonal to the drum axis. The sieve advantageously enables the settable mixture, in particular the solid phase or the
  • Solid cake to be arranged so that the extraction fluid, in particular the supercritical extraction fluid, can be applied to the settable mixture and this is completely penetrable by the extraction fluid.
  • one or more grooves are formed on an outer side of the screen, and / or formed in the direction of the drum axis one or more longitudinal grooves.
  • liquid phase of the mixture and / or the extraction fluid, in particular the partially supercritical extraction fluid can thus be directed to the inlet opening and / or outlet opening, in particular to the
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Relaxation valve or after off the centrifuge off and / or traceable.
  • Fasteners arranged to fix the screen on the drum, preferably on the outside of the screen a cam and a groove provided on the inner peripheral surface of the drum shell, so that the screen on the centrifuge drum, preferably on the inner peripheral surface of the drum shell is fixed, in particular in the operating state at the inner Peripheral surface on the drum shell can be fastened and fixed.
  • Fastening elements can be any device with which the sieve can be fastened to the centrifuge drum such that the sieve can be carried along by the centrifuge drum in the operating state.
  • the sieve can also be fastened to the centrifuge drum by means of a cold press adaptation.
  • the sieve can also by means of a fixing device, for example with a fixing pin and / or a Fixierkragen on the inner
  • Peripheral surface of the drum shell to be fixed in the radial direction to the drum axis. This measure allows a simple and fast
  • the centrifuge can be adjusted by changing the sieve to any mixture and the sieve depending on
  • the ejection element in the form of a helical coil is formed with an ejection surface, preferably a screw conveyor, and the ejection element is rotatable in the operating state to the ejection axis such that the mixture, in particular the
  • Solid phase or the solid cake, with the ejection surface along the ejection axis is movable, or the ejection element is a
  • Thrust surface of the sliding floor device, along the ejection axis is movable.
  • the ejection element can, especially if it is as
  • Moving bottom device is formed in the operating state a
  • the ejection element in particular the screw conveyor, may comprise the ejection surface arranged on the conveyor, so that the ejection element advantageously fulfills a dual function.
  • Ausstosselement the solvent in an extraction fluid, in particular a supercritical extraction fluid, converted and be applied to the settleable mixture, and on the other hand, by means of the ejection element, in particular the ejection surface or thrust surface, the settleable
  • the ejection element in particular the conveying device, may also comprise a mixture feed,
  • a bore in particular in the corrugated sheath, so that the mixture through the inlet opening by mixture supply in the
  • the ejection element can also be a
  • the mixture can be discharged from the centrifuge via the outlet opening, and / or the centrifuge comprises a
  • the expansion valve advantageously allows the maintenance of the supercritical phase of the extraction fluid in the centrifuge
  • the centrifuge may comprise a cavitation rotor, wherein the
  • Cavitation rotor preferably between the inlet opening of the Centrifugal drum and the ejection element can be arranged, particularly preferably, the Kavitationsrotor be rotatable in the operating state about a rotor axis.
  • the cavitation rotor can turn into a second
  • Direction of rotation may match, preferably the second
  • Cavitation rotor may be hollow cylindrical, preferably be designed as a further hollow cylinder.
  • the cavitation rotor may be drivable with another motor, in particular a frequency-controlled further motor, in order to be able to control the throughput quantity and the throughput time of the mixture with the cavitation rotor.
  • the first engine and the second engine and the other engine may be the same engine or different engines.
  • the mixture with the Kavitationsrotor can be additionally pretreated, mixed and cavitated, i. mechanical forces act on the mixture and thus ensure better mixing of the mixture. Likewise, the mixture due to the rotation of the
  • Cavitation rotor in the opposite direction additionally treated mechanically and / or mixed better.
  • the centrifuge may comprise a flash tank, which may be arranged at the outlet opening, so that the settable mixture of the centrifuge drum with the ejection element in the
  • Relaxation tank is feasible.
  • a discharge device can be provided on the expansion tank, so that the expanded mixture with the discharge device can be discharged from the expansion tank.
  • the centrifuge may comprise a condenser, wherein the condenser is preferably arranged on the expansion tank, so that the expanded mixture can be liquefied by means of condensation.
  • the centrifuge may comprise a pump, preferably one
  • the pump may preferably be arranged at the inlet opening, particularly preferably outside the centrifuge.
  • the Centrifuge may comprise a steam generator, wherein the steam generator is preferably arranged at the inlet opening, particularly preferably outside the centrifuge.
  • the pump may be a frequency-controlled pump and / or be controllable by a transmission. The pump has the advantage that the mixture before it the centrifuge, in particular the
  • Centrifuge drum and / or the Kavitationsrotor can be fed via the inlet port, can be brought in addition to a pump pressure.
  • the steam generator has the advantage that the mixture, before it can be supplied to the centrifuge via the inlet opening of the drum, additionally a gas, preferably a water vapor, can be supplied.
  • the invention further relates to an extraction process for treating a mixture in a centrifuge.
  • the centrifuge comprises a centrifuge drum having a drum shell extending along a drum axis of the centrifuge drum, the centrifuge drum having a drum shell
  • Centrifuge drum via the inlet opening a mixture is supplied.
  • the centrifuge drum is rotatably mounted in the centrifuge about the drum axis.
  • the centrifuge further comprises a screen with a pore, and the screen is placed on an inner peripheral surface of the drum shell.
  • the centrifuge drum is rotated about the drum axis such that on an inside of the sieve, the mixture standing under a drum pressure generated by the rotation is deposited.
  • the centrifuge also comprises an ejection element which is arranged in the sieve.
  • Ausstosselement comprises a conveyor with a delivery opening, wherein by means of the conveyor, a solvent in the
  • Delivery opening at least partially as an extraction fluid from the
  • Transfer device is applied in the centrifuge drum on the deductible on the inside of the screen mixture that by means of
  • Extraction fluid extractant is extracted from the mixture.
  • the solvent is so over the
  • Delivery opening at least partially applied as a supercritical extraction fluid from the conveyor into the centrifuge drum on the deductible on the inside of the screen mixture that an extractant is extracted from the mixture by means of the supercritical extraction fluid.
  • the ejection element with the conveyor is rotatable about a
  • Ejection axis is arranged, and the ejection element is rotated about the ejection axis, that at least partially in a supercritical extraction fluid transferred by the rotary pressure generated by the rotary printing solvent and the supercritical extraction fluid is applied to the deductible on the inside of the screen mixture, so that an extractant is extracted from the mixture by means of the supercritical extraction fluid.
  • Mixture can be carried out as follows. By means of the conveyor, a solvent is fed into the centrifuge drum.
  • Solvent is supplied by means of the rotation of the Ausstosslements, in particular via the conveyor with the delivery openings, as extraction fluid in the centrifuge drum and applied to the deductible on the inside of the screen mixture.
  • Drum pressure cause the extraction fluid, the settleable mixture, in particular the deposited on the screen solid phase or the
  • Solid cake of the mixture can completely penetrate, that is extracted by means of the extraction fluid, an extractant from the mixture.
  • Delivery openings are placed in the centrifuge drum and placed on top of the Deposited on the inside of the screen dedustable mixture, so that by means of at least partially supercritical extraction fluid, the settleable mixture is completely penetrated.
  • the inventive method has the above-described advantages of the centrifuge according to the invention.
  • the invention further relates to the use of a centrifuge according to one of claims 1 to 11 for carrying out an extraction method according to any one of claims 12 to 14.
  • the centrifuge according to the invention can be used in carrying out the extraction process according to the invention.
  • Fig. 1 is a known from the prior art
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the inventive
  • Figure 2 shows a schematic representation of a first
  • Embodiment of the inventive centrifuge 1 for carrying out an extraction process comprises a
  • Centrifuge drum 2 with a drum shell 21 extending along a drum axis T of the centrifuge drum 2.
  • Centrifuge drum 2 has an inlet opening 22 and an outlet opening 23, wherein the centrifuge drum 2 via the inlet opening 22 a mixture can be fed. In addition, the centrifuge drum 2 in the
  • Centrifuge 1 rotatably disposed about the drum axis T.
  • the centrifuge further comprises a sieve 3 with a pore (not shown), wherein the sieve 3 is arranged on an inner circumferential surface 24 of the drum shell 21.
  • the centrifuge drum 2 is rotatable about the drum axis T in such a way that on an inner side of the sieve 3 the mixture standing under a drum pressure generated by the rotation is settable.
  • the centrifuge further comprises an ejection element 4, which is arranged in the sieve 3.
  • the ejection element 4 comprises a
  • a solvent in such a way in the centrifuge drum 2 can be supplied and the solvent via the feed opening 42 at least partially as a
  • Extraction fluid in such a way from the conveyor 41 into the centrifuge drum 2 can be applied to the deductible on the inside of the screen mixture, that by means of the extraction fluid, an extractant from the mixture is extractable.
  • the solvent can also by means of
  • Conveyor 41 can be supplied as such as extraction fluid in the centrifuge drum 2 and by means of the delivery opening 42 at least partially as a supercritical extraction fluid from the conveyor 41 into the centrifuge drum 2 on the dedustable on the inside of the screen 3 mixture can be applied that by means of the supercritical extraction fluid Extractant is extractable from the mixture.
  • the ejection element 4 is arranged in the centrifuge 1, preferably in the sieve 3, rotatable about an ejection axis A. In the operating state that is
  • supercritical extraction fluid is convertible. So the solvent can By means of the rotary pressure already on the ejection element 4, preferably in the conveyor 41, be transferred into an extraction fluid, so that the solvent of the centrifuge drum 2 can be supplied as extraction fluid.
  • the solvent can thus be applied by means of the delivery opening 42 at least partially, preferably completely, as a supercritical extraction fluid from the conveyor 41 into the centrifuge drum 2 to the dedustable on the inside of the screen 3 mixture that by means of the supercritical extraction fluid, an extractant from the mixture is extractable.
  • Extraction fluid can thus the dedustable mixture, completely
  • the conveying device 41 comprises a shaft casing 43 extending along the ejection axis A of the ejection element 4.
  • the feed opening 42 is arranged on, preferably in, the shaft casing 43, and is preferably designed as a nozzle and / or a bore.
  • the conveyor 41 further comprises a conveyor tube 44, so that the solvent of the conveyor 41 with the conveyor tube 44 can be fed.
  • the delivery pipe 44 is partially disposed in the conveyor 41 and the inlet port 23.
  • the delivery tube 44 may also include a nozzle and / or a bore (not shown).
  • the conveyor and / or the conveyor tube are
  • Hollow shaft and the delivery pipe 44 a second hollow shaft.
  • the conveyor 41 is a closed on one side first hollow shaft.
  • the sieve 3 may be a filter cloth and / or a support fabric and / or a
  • Filter screen and may in particular made of polypropylene and / or metal and / or of a composite material and / or of a carbon
  • Be composite material preferably be made of a sintered material and / or ceramic and / or sintered metal.
  • Be composite material preferably be made of a sintered material and / or ceramic and / or sintered metal.
  • One or more grooves may be formed on the outside of the screen 3, and / or in the direction of the drum axis T one or more be formed a plurality of longitudinal grooves.
  • fasteners may be arranged to fix the screen 3 to the centrifuge drum.
  • a cam can be provided on the outside of the screen 3, and a groove can be provided on the inner peripheral surface 24 of the drum shell 21, so that the screen 3 can be fixed to the centrifuge drum 2, preferably on the inner peripheral surface 24 of the drum shell 21.
  • the ejection element 4 is in the form of a helical coil with an ejection surface 45, in particular as a screw conveyor. In the operating state, the ejection element 4 is rotatable about an ejection axis A such that the mixture with the ejection surface 45 along the
  • Ejection axis A is movable.
  • the ejection element 4 may also be a push floor device (not shown) and the
  • Push floor device can in the operating state so along the
  • Ejection axis A be arranged back and forth that the mixture with the pusher bottom device, preferably with a thrust surface of the
  • the centrifuge 1 comprises an expansion valve 5, which is arranged at the inlet opening 23 of the centrifuge drum 2.
  • Mixture can be carried out in a centrifuge 1 as described above.
  • Mixture can be carried out in the centrifuge 1 according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens. Die Zentrifuge umfasst eine Zentrifugentrommel (2) mit einem sich entlang einer Trommelachse (T) der Zentrifugentrommel (2) erstreckenden Trommelmantel (21). Die Zentrifugentrommel (2) weist eine Einlassöffnung (22) auf, über die ein Gemisch zuführbar ist. Die Zentrifugentrommel (2) ist in der Zentrifuge (1) drehbar um die Trommelachse (T) angeordnet. Die Zentrifuge umfasst einen Sieb (3) mit einer Pore und die Zentrifugentrommel (2) ist im Betriebszustand derart um die Trommelachse (T) rotierbar ist, dass auf einer Innenseite des Siebs (3) das Gemisch absetzbar ist. Die Zentrifuge umfasst ein Ausstosselement (4), das im Sieb (3) angeordnet ist, wobei das Ausstosselement (4) eine Fördereinrichtung (41) mit einer Förderöffnung (42) umfasst. Mittels der Fördereinrichtung (41) ist ein Lösungsmittel derart in die Zentrifugentrommel (2) zuführbar und das Lösungsmittel über die Förderöffnung (42) zumindest teilweise als ein Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung (41) in die Zentrifugentrommel (2) auf das auf der Innenseite des Siebs (3) absetzbare Gemisch aufbringbar, dass mittels des Extraktionsfluid ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist. Die Erfindung betrifft im Weiteren ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs in einer Zentrifuge (1) und die Verwendung einer Zentrifuge (1) zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens.

Description

Ferrum AG, Industriestrasse 11/13, 5503 Schafisheim, Schweiz
Zentrifuge, Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs und
Verwendung einer Zentrifuge
Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge gemäss dem Oberbegriff des
unabhängigen Anspruchs 1 , ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs in einer Zentrifuge gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 12 und eine Verwendung einer Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 15.
Zur Verarbeitung von Gemischen sind Zentrifugen in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt und werden auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt. So kommen beispielsweise zur Trocknung hochreiner
pharmazeutischer Produkte diskontinuierlich arbeitende Zentrifugen, wie Schälzentrifugen, bevorzugt zum Einsatz, bei welchem nach erfolgter
Trennung eines Gemischs in eine Feststoffphase oder eine kolloide
Flüssigkeit, insbesondere in einen Feststoffkuchen, und eine Flüssigphase der Feststoffkuchen beispielsweise mittels einer Schäleinrichtung von einem Trommelmantel bzw. der Trommelwand abgeschält und über geeignete Einrichtungen, z.B. über eine Rutsche, nach aussen aus der
Zentrifugentrommel ausgetragen wird. Bei anderen diskontinuierlichen
Systemen, bevorzugt aber nicht nur bei Zentrifugen im Labormassstab, kann es sein, das keine automatische Schälvorrichtung vorgesehen ist, sondern die Zentrifuge nach erfolgter Trennung des Gemischs angehalten wird und der abgelagerte Feststoffkuchen manuell aus der Zentrifugentrommel entfernt wird. Insbesondere dann, wenn kontinuierlich grosse Mengen eines Gemischs getrennt werden sollen, werden kontinuierlich arbeitende
Schneckenzentrifugen oder Schubzentrifugen eingesetzt. Dabei können die Schubzentrifugen, je nach Anforderung, ein- oder mehrstufige
Schubzentrifugen, sowie sogenannte Doppelschubzentrifugen sein.
Alle diese Zentrifugentypen sind dem Fachmann seit langem wohl bekannt und sind z.B. in dem Standartwerk "Industrie-Zentrifugen", von Prof. W. Stahl, DRM PRESS, ausführlich beschrieben.
Im Weiteren sind Extraktionsverfahren bekannt, beispielsweise die
Hochdruckextraktion mit superkritischen Gasen. Gase nehmen bei hohen Drücken und Temperaturen einen Zustand ein, der weder dem eines Gases noch dem einer Flüssigkeit entspricht, dieser Bereich wird superkritisch oder überkritisch genannt. Mit superkritischem Kohlenstoffdioxid (CO2)werden beispielsweise Extraktionsstoffe aus Lebensmitteln gewonnen oder unerwünschte Extraktionsstoffe extrahiert: Koffein aus Kaffeebohnen,
Hopfenharze aus Hopfen, Nikotin aus Tabak, Aromen sowie Farbstoffe und Inhaltsstoffe aus verschiedensten Gewürzstoffen, Gewürzpflanzen und Naturstoffen. Mit superkritischem CO2 kann aber auch der umgekehrte Vorgang, das Imprägnieren, erfolgen. Dafür wird ein festes Ausgangsmaterial mit den im superkritischen CO2 gelösten Imprägnierstoff kontaktiert, wodurch der Imprägnierstoff in sämtliche Poren des Ausgangsmaterials eindringt. Durch langsames Entspannen verliert das superkritische CO2 die
Lösefähigkeit und der Imprägnierstoff verbleibt gleichmäßig verteilt im
Ausgangsmaterial zurück. Was den Stand der Technik betrifft, werden Zentrifugen im Zusammenhang mit superkritischer Extraktionsverfahren nicht genutzt. Für superkritische Extraktionsverfahren werden meistens mit Pumpen beschickte Reaktoren verwendet, und dies zwischen Abmessungen von Laboranwendungen bis hin zu industriellen Grossanlagen. In der DE 695 14 856 T2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Extraktion von Hopfen unter Verwendung von superkritischem CO2
beschrieben. Dabei ist für die Gewinnung von Hopfenextrakten aus
Hopfenbiomasse ein Reaktor notwendig, um CO2 im superkritischen Zustand, also bei einer Temperatur von 31 °C und einem Druck von 72 bar einzusetzen. Das Extraktionssystem der DE 695 14 856 T2 wird im Folgenden anhand der Figur 1 in Form eines Diagramms veranschaulicht. Im Tank 101 ' befindet sich ein Vorrat an flüssigem Kohlendioxid. Der Tank 101 ' ist über geeignete Leitungen und eine Flüssiggaspumpe 102' mit einem Wärmetauscher 103' verbunden, zu dem das CO2 geleitet, wo es bezüglich Temperatur und Druck superkritisch gemacht wird. Dann lässt man das entstandene superkritische Extraktionsfluid in einen Reaktor 104' herkömmlicher Machart strömen, der einen (nicht dargestellten) Heizmantel sowie (nicht dargestellte) Filterplatten als Träger für den Hopfen aufweist. Man lässt das superkritische CO2 durch den Hopfen strömen, wo es seine Extraktionsfunktion ausübt und einen Extraktionsstoff extrahiert, indem es im Wesentlichen die Harzanteile und essentielle Öle aufnimmt. Das mit dem Extraktionsstoff beladene
Extraktionsfluid strömt durch ein Drosselventil 105' in ein Fällgefäß 106'. Das Gefäss 106' besitzt einen (nicht dargestellten) Gefässmantel zur Erwärmung oder Abkühlung. Der Druck in dem Gefäß 106' liegt unter dem kritischen Druck, die Temperatur dagegen kann über oder unter der kritischen
Temperatur liegen. Im Gefäß 106' erfolgt die Trennung. Das abgetrennte Extraktionsfluid, also vom Extraktionsstoff getrennte Extraktionsfluid wird aus dem Gefäß 106' abgezogen und seine Temperatur und sein Druck wieder auf superkritisch eingestellt. Das superkritische CO2 wird dann in den Reaktor 104' zurückgeleitet und die Extraktion fortgesetzt. Der superkritische
Hopfenextrakt wird aus dem Gefäß 106' entfernt und in einen Auffangtank 107' geleitet, wo der Extrakt erwärmt wird, bis er ein Fluid wird. Das
Hopfenextraktfluid wird dann aus dem Auffangtank 107' abgezogen und gegen den Druck des von dem Tank 101 ' in den unteren Teil der Säule 108' geleiteten flüssigen CO2 in den oberen Teil der Flüssig-CO2-Säule 108' geleitet. Das in den unteren Teil der Säule 108' gepumpte flüssige CO2 steigt in der Säule auf und bildet einen Gegenstrom zu dem in der Säule 108' nach unten strömenden Hopfenextrakt. Das wiederum mit dem Extraktionsstoff beladene Extraktionsfluid, das Harze und Öle enthält, die in flüssigem CO2 löslich sind, wird aus dem oberen Teil der Säule 108' abgezogen und durch ein druckreduzierendes System und einen Separator 109' geleitet, wo der Extraktionsstoff vom Extraktionsfluid beispielsweise durch Verdampfen des flüssigen CO2 von diesem getrennt und über die Leitung 1 10' aus dem System entfernt wird. Das verdampfte CO wird als Kopfprodukt aus dem Separator 109' aufgefangen, gekühlt und unter Druck gesetzt und über Leitung 1 1 1 ' zur Wiederverwertung in den Tank 101 ' zurückgeleitet.
Die DE 691 21 206 T2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von entkoffeinierten grünen Kaffeebohnen, wobei das Verfahren einen Schritt des Entkuppeins der angesäuerten Bohnen durch superkritische Extraktion umfasst. Dabei werden die Kaffeebohnen in einem Reaktor mit Wasser und superkritischem CO2 durchgespült.
In der WO 96/33861 A1 werden ein kontinuierliches Extraktionsverfahren und eine entsprechende Extraktionsvorrichtung beschrieben. Zur Gewinnung von Ölen durch Verpressen und Extrahieren eines ölhaltigen Rohstoffes in Gegenwart eines flüssigen und/oder superkritischen Extraktionsfluids, ist hierzu ein mit Ein- und Auslässen versehener im Wesentlichen zylindrischer Reaktor vorgesehen. Im Reaktor ist eine Pressschnecke vorgesehen, welche den Rohstoff vom Einlass unter Verpressen zum Auslass des Reaktors befördert, wobei gleichzeitig das Extraktionsfluid unter Druck in den Reaktor eingebracht wird. Dabei wird ein Öl oder eine extrahierte Substanz erhalten, aus welcher im Anschluss das Extraktionsfluid entfernt werden kann.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtungen zur Extraktion und Extraktionsverfahren ist deren konstruktiv und verfahrenstechnisch sehr komplizierter Aufbau sowie die aufwändige Durchführung der Verfahren, da oft mehrere Reaktoren mit aufwändigen Druckerzeugern und Wärmetauschern zur Herstellung des Extraktionsfluid, insbesondere des superkritischen Extraktionsfluids notwendig sind. Das Extraktionsfluid muss zunächst aufwändig hergestellt und kompliziert zu den Reaktoren transportiert werden. Beispielsweise benötigen die Vorrichtungen zur Extraktion und die Extraktionsverfahren druckdichte Zufuhreinrichtung zu einem Reaktor und druckdichte Reaktoren. In Anbetracht der erforderlichen hohen Drücke, entstehen erhebliche hohe Kosten für die Wandstärken der Reaktoren, sowie die Notwendigkeit, diskontinuierlich oder chargenweise verfahren zu müssen. Ebenso sind aufgrund der Reaktoren langen Extraktionszeiten von zum Teil bis weit über zehn Minuten notwendig. Auch eine aufwändige Zufuhr und Abfuhr des Gemischs sowie der Transport innerhalb der Reaktoren mit hochdruckdichten, drehenden Schnecken und Durchführungen ist von
Nachteil notwendig. Ausserdem sind die Extraktions- bzw. Durchsatzzeiten hoch und die Verfahren oft nicht also kontinuierlich zu betreiben. Nicht zu unterschätzen und ein weiterer wesentliche Nachteil sind aufgrund der Komplexität die hohe Störungsanfälligkeit und die hohe Wartungsintensität der Vorrichtungen zur Extraktion und der Extraktionsverfahren.
Ebenso sind Zentrifugen bekannt, bei welchen beispielsweise mittels einer Zuleitung und einer Düse ein Lösungsmittel auf das in einem in der
Zentrifugentrommel angeordneten Sieb abgesetzte Gemisch gesprüht wird. Diese Zentrifugen weisen aber den Nachteil auf, das zusätzlich zu dem in den Zentrifugentrommel beschränkten Volumen noch Leitungen und Düsen anzuordnen sind, sodass die bekannten Zentrifugen konstruktiv kompliziert und in Bezug auf die Herstellung aufwändig zu fertigen sind. Ausserdem ist das Lösungsmittel nicht als superkritisches Extraktionsfluid geeignet, da das Lösungsmittel erst nachdem es auf das am Sieb abgesetzte Gemisch aufgebracht wurde und nachdem es das Gemisch durchdrungen hat, also wenn das Lösungsmittel auf den Trommelmantel der Zentrifugentrommel trifft, in eine superkritische Phase überführt wird. Somit wird das absetzbare Gemisch, insbesondere die Feststoffphase oder der Feststoffkuchen, nicht vom superkritischen Extraktionsfluid durchdrungen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zentrifuge zur Durchführung eines
Extraktionsverfahrens, ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines
Gemischs und die Verwendung einer Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile weitgehend vermeidet, insbesondere eine Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens, ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs und die Verwendung einer Zentrifuge zur
Durchführung eines Extraktionsverfahrens vorzuschlagen, die konstruktiv und verfahrenstechnisch einfach ausgestaltet sind und/oder geringe
Durchsatzzeiten zur Extraktion aufweisen und/oder stufenlos geregelt und gesteuert werden können, also kontinuierlich betrieben werden können. Diese Aufgabe wird durch eine Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs mit den
Merkmalen des Anspruchs 12 und eine Verwendung einer Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Erfindungsgemäss wird eine Zentrifuge zur Durchführung eines
Extraktionsverfahrens vorgeschlagen. Die Zentrifuge umfasst eine
Zentrifugentrommel mit einem sich entlang einer Trommelachse der
Zentrifugentrommel erstreckenden Trommelmantel, wobei die
Zentrifugentrommel eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist und der Zentrifugentrommel über die Einlassöffnung ein Gemisch zuführbar ist. Die Zentrifugentrommel kann sich dabei mit dem Trommelmantel von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung entlang der Trommelachse erstrecken. Ausserdem ist die Zentrifugentrommel in der Zentrifuge drehbar um die Trommelachse angeordnet. Die Zentrifuge umfasst einen Sieb mit einer Pore, wobei das Sieb an einer inneren Umfangsfläche des Trommelmantels angeordnet ist. Im Betriebszustand ist die Zentrifugentrommel derart um die Trommelachse rotierbar, dass auf einer Innenseite des Siebs das unter einem durch die Rotation erzeugten Trommeldrucks stehende Gemisch absetzbar ist. Im Weiteren umfasst die Zentrifuge ein Ausstosselement, das im Sieb angeordnet ist. Das Ausstosselement umfasst eine Fördereinrichtung mit einer Förderöffnung, wobei mittels der Fördereinrichtung ein Lösungsmittel derart in die Zentrifugentrommel, insbesondere als Extraktionsfluid, zuführbar und das Lösungsmittel über die Förderöffnung zumindest teilweise als ein Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung in die Zentrifugentrommel auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufbringbar ist, dass mittels des Extraktionsfluid ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass das Lösungsmittel, beispielsweise CO2 Isopropanol, Alkohole im Allgemeinen, Hexan, Benzine oder Dimethylsulfon, der Zentrifugentrommel mittels der vom Ausstosselement umfassten
Fördereinrichtung über die Förderöffnung zumindest teilweise als
Extraktionsfluid zuführbar ist. Das Gemisch ist aufgrund der Rotation der
Zentrifuge, insbesondere der schnell rotierenden Zentrifugentrommel und der wirkenden Zentrifugalkräfte sowie dem daraus resultierenden hohen
Trommeldruck auf der Innenseite des Siebs absetzbar. Dabei kann das Gemisch in eine Feststoffphase oder eine kolloide Flüssigkeit, insbesondere einen Feststoffkuchen, der auf der Innenseite des Siebs abgeschieden wird, und eine Flüssigphase des Gemischs, die durch das Sieb ausgeschieden wird, auftrennt werden. Da das Lösungsmittel aus der Fördereinrichtung über die Förderöffnung als Extraktionsfluid in die Zentrifugentrommel auf das auf der Innenseite des Siebs abgeschiedene Gemisch aufbringbar ist, kann somit mittels dem Extraktionsfluid ein Extraktionsstoff auf konstruktiv und verfahrenstechnisch einfache Art und Weise aus dem absetzbaren Gemisch, insbesondere der Feststoffphase oder der kollioden Flüssigkeit oder dem Feststoffkuchen, extrahiert werden. Der Extraktionsstoff kann dabei vom Extra ktionsfluid mitgeführt werden und beispielsweise mittels Verdampfen des Extraktionsfluids wieder von diesem getrennt werden. Vorteilhafterweise kann deshalb auf aufwändige und zusätzliche Leitungen, Einrichtungen und Düsen zur Zuführung des Lösungsmittels und/oder des Extraktionsfluids in die Zentrifuge verzichtet werden. Die hohe Drehzahl und die hohe Zentrifugalkraft bewirken ausserdem, dass das Gemisch einer schnellen, hohen und effizienten Druckerhöhung aufgrund des Trommeldrucks ausgesetzt ist, sodass mittels der Zentrifuge, insbesondere auch aufgrund des später beschriebenen Extraktionsverfahrens eine niedrige Extraktions- bzw.
Durchsatzzeiten und hohe Durchsatzmengen des Gemisch zur Extraktion erreicht werden können. Unter einem Gemisch ist im Folgende im Allgemeinen zu verstehen, dass das Gemisch aus mindestens zwei Stoffen besteht, wobei das Gemisch ein homogenes oder aber heterogenes Gemisch sein kann und die Stoffe den Aggregatzustand fest, flüssig oder gasförmig aufweisen können. Das
Gemisch, insbesondere das über die Einlassöffnung zuführbare Gemisch, kann eine Flüssigphase und/oder eine Feststoffphase und/oder eine
Gasphase umfassen, wobei die Feststoffphase insbesondere auch eine kolloide Flüssigkeit sein kann. Das unter dem Trommeldruck und/oder einem Rotationsdruck stehende absetzbare Gemisch kann hierbei die Feststoffphase oder die kolloide Flüssigkeit sein, und wird insbesondere auch
Feststoffkuchen genannt. Das unter dem Trommeldruck und/oder
Rotationsdruck stehende absetzbare Gemisch kann aber auch Anteile der Gasphase, die aufgrund des Trommeldrucks und/oder Rotationsdrucks flüssig sind, oder Anteile der Flüssigphase umfassen. Ein wesentlicher Anteil der Flüssigphase kann jedoch aufgrund des Trommeldrucks und/oder
Rotationsdrucks vom absetzbaren Gemisch abtrennbar sein. Bevorzugt kann das Gemisch eine Biomasse, im Speziellen ein Biomassegemisch
verschiedenster Herkunft und Zusammensetzung sein. Das Gemisch kann auch ein Mineral oder ein Gestein oder eine seltene Erde umfassen. Das Gemisch kann mit einer Flüssigkeit und/oder einer Lösung, vermisch werden. Der Trommeldruck wird verursacht durch die Rotation der Zentrifuge, insbesondere der Zentrifugentrommel, wobei die Zentrifugalkraft auf die Innenseite der Zentrifugentrommel wirkt. Unter dem Trommeldruck, insbesondere einem hohen Trommeldruck, ist im Folgenden ein
Trommeldruck mit einem Trommeldruckbereich von 1 bis 200 bar, bevorzugt 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt 10 bis 100 bar, im Speziellen 70 bis 90 bar zu verstehen.
Der Rotationsdruck wird verursacht durch die Rotation des Ausstosselements mit der Fördereinrichtung, wobei die Zentrifugalkraft auf das Lösungsmittel der Fördereinrichtung wirkt. Unter dem Rotationsdruck, insbesondere einem hohen Rotationsdruck, ist im Folgenden ein Rotationsdruck mit einem
Rotationsdruckbereich von 1 bis 200 bar, bevorzugt 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt 10 bis 100 bar, im Speziellen 70 bis 90 bar zu verstehen.
Die Zentrifuge kann eine vertikal oder horizontal gelagerte Zentrifuge, eine kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Zentrifuge, im Speziellen eine Schälzentrifuge, Gleitzentrifuge, ein- oder mehrstufige Schubzentrifuge, Doppelschubzentrifuge oder Schwingzentrifuge oder eine
Schneckenzentrifugen sein. Die Zentrifugentrommel kann im Betriebszustand mittels eines Trommelantriebs mit einer vorgebbaren Trommeldrehzahl um die Trommelachse rotierbar sein. Der Trommelantrieb kann ein erster Motor, insbesondere ein frequenzgesteuerter ersten Motor sein, um die
Durchsatzmenge und die Durchsatzzeit des Gemischs in der Zentrifuge steuern zu können. Am Trommelmantel können in radialer Richtung zur Trommelachse eine oder mehrere Abiaufbohrungen mit einem
Ablaufdurchmesser angeordnet sein. Die Zentrifugentrommel kann außen, also beispielsweise an einer äusseren Umfangsfläche der
Zentrifugentronnnnel, gegen Wärmeverluste thermisch isoliert sein. Die Zentrifugentrommel kann in eine erste Drehrichtung rotierbar sein. Die Zentrifugentrommel kann mit einer Trommeldrehzahl von 1 bis 10.000
Umdrehungen pro Minute drehbar sein, bevorzugt mit 500 bis 10.0000 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt mit 1000 bis 4000
Umdrehungen pro Minute, im speziellen mit 2000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute drehbar sein. Vorteilhafterweise erzeugen die Trommeldrehzahlen in diesem Bereich sehr hohe Fliehkräfte, insbesondere einen sehr hohen Trommeldruck, sodass das eingebrachte Gemisch sehr schnell auf den Trommeldruck gebracht werden kann und das Gemisch sehr schnell absetzbar ist und/oder kurze Extraktionszeiten möglich sind. Die
Zentrifugentrommel kann hohlzylinderförmig sein, bevorzugt als ein erster Hohlzylinder ausgebildet sein. Die Zentrifugentrommel kann aber auch in eine radiale Richtung, also orthogonal zur Trommelachse, einen runden und/oder kreisförmigen und/oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Prinzipiell kann die Zentrifugentrommel auch eine prismaartige Form aufweisen und/oder als Prisma ausgebildet sein und in radiale Richtung einen dreieckigen und/oder rechteckigen und/oder polygonförmigen Querschnitt aufweisen. Das Ausstosselement, insbesondere mit der Fördereinrichtung, kann in die erste Drehrichtung wie die Zentrifugentrommel rotierbar sein und mit einer Ausstossdrehzahl von 0 bis 300 Umdrehungen pro Minute Differenz zur Trommeldrehzahl drehbar sein, bevorzugt 0 bis 150 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt 0 bis 50 Umdrehungen pro Minute,
insbesondere 5 bis 15 oder 0 bis 20 Umdrehungen pro Minute Differenz zur Trommeldrehzahl rotierbar bzw. drehbar sein. Das Ausstosselement kann mit einem zweiten Motor, insbesondere einem frequenzgesteuerten zweiten Motor, antreibbar sein, um mit dem Ausstosselement die Durchsatzmenge und die Extraktionszeit sowie die Durchsatzzeit des Gemischs steuern zu können. Somit kann eine in die Fördereinrichtung zuführbare Lösungsmittelmenge sowie eine aus der Fördereinrichtung ausbringbare Extraktionsfluidmenge mittels der Frequenzsteuerung eingestellt werden.
Die Pore kann eine Sieböffnung beispielsweise eine Bohrung sein, die an, bevorzugt in, einem sich in Richtung der Trommelachse erstreckenden
Siebmantel angeordnet ist, wobei insbesondere eine Flüssigphase des Gemischs aufgrund des Trommeldrucks über die Pore zu einer inneren Umfangsfläche des Trommelmantels abführbar ist. Es können eine oder mehrere Poren am oder im Siebmantel angeordnet sein. Eine Porengröße der Pore kann unterhalb der Partikelgröße der Feststoffphase des Gemischs liegen, bevorzugt kann die Porengrösse mindestens um einen Faktor 3 bis 10 kleiner sein als eine Partikelgröße der Feststoffphase, sodass eine
Verstopfung der Pore vermieden werden kann.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Zentrifuge sind:
- Kurze Extraktionszeiten und/oder kurze Durchsatzzeiten des Gemischs in der Zentrifuge, und/oder
- eine hohe Durchsatzmengen und hohe Verarbeitungskapazität im
Vergleich zu bekannten Vorrichtungen zur Extraktion und
Extraktionsverfahren, und/oder
- konstruktiv einfach ausgestaltete Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens und/oder verfahrenstechnisch einfach
ausgestaltete und/oder mit niedrigen Herstellkosten verbundenes Extraktionsverfahrens.
- Zentrifuge kann mit verschiedensten Gemischen befüllt und das
Extraktionsverfahrens kann mit verschiedensten Gemischen
durchgeführt werden
- Die Zentrifuge weist eine wesentlich kleinere Vorrichtungsgeometrie mit einer hohen energetischen Effizienz mit geringen Durchsatzzeiten und hohen Durchsatzmengen gegenüber den bekannten Vorrichtungen zur Extraktion auf, insbesondere gegenüber Reaktoren. In Ausgestaltung der Erfindung kann das Lösungsmittel mittels der
Fördereinrichtung derart als Extraktionsfluid in die Zentrifugentrommel zuführbar sein und ist mittels der Förderöffnung das Lösungsmittel zumindest teilweise als ein superkritisches Extraktionsfluid derart aus der
Fördereinrichtung in die Zentrifugentrommel auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufbringbar, sodass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist. Diese Massnahme kombiniert von Vorteil die Zentrifuge mit den Vorteilen der superkritischen Extraktionstechniken. Da das Lösungsmittel bereits an der Fördereinrichtung in ein superkritisches Extraktionsfluid überführbar ist, kann das superkritische Extraktionsfluid auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufbringbar sein und/oder kann dieses vollständig durchdringen. Im Gegensatz zu bekannten Zentrifugen, in denen das
Lösungsmittel erst am Trommelmantel in eine superkritische Phase überführbar ist und somit eine Extraktion mit einem superkritischen
Extraktionsmittel oder ein Extraktionsverfahren nicht möglich ist, da das Extraktionsfluid in der flüssigen Phase auf das absetzbare Gemisch trifft. Das Extrahieren mit der erfindungsgemässen Zentrifuge mit dem superkritischen Extraktsfluid führt vorteilhafterweise zu einer größeren Reinheit und es geht kein Extraktionsstoff verloren, da aus dem superkritischen Extraktionsfluid wiedergewonnene "Rückstände" in die Zentrifuge zurückgeleitet werden können. Von Vorteil kann somit eine verbesserte Selektivität und eine höhere Ausbeute erzielt werden. Das Lösungsmittel kann teilweise als ein
superkritisches Extraktionsfluid auf das Gemisch aufbringbar sein, d.h. das Extraktionsfluid kann also nicht superkritische und/oder quasi-superkritische und/oder superkritische Phasenanteile umfassen, bevorzugt nur
superkritische Phasenanteile umfassen.
Das Extraktionsverfahren, insbesondere die superkritische Extraktion in einer Zentrifuge kann auch zur superkritischen Deposition von in superkritischen Lösungsmitteln gelösten Substanzen in einem bestimmten Feststoff Verwendung finden, beispielsweise Arzneimittel, wobei die gleichmäßig im Trägerstoff zu deponierende Substanz zuerst im superkritischen
Lösungsmittel gelöst wird, anschließend in den Feststoff durch Diffusion eingebracht und dann durch Absenkung des Druckes, also des
Trommeldrucks (Drehzahlabsenkung), aus dem Lösungsmittel ausgefällt wird. Dadurch wird eine gleichmäßige Deponierung der Wirksubstanz im Träger- Feststoff erreicht.
Darüber hinaus kann bei einem stark wasserhaltigen und
temperaturempfindlichen Gemisch, insbesondere einer stark wasserhaltigen und temperaturempfindlichen Feststoffphase oder einem in der Feststoffphase enthaltenen Extraktionsstoff, kann darüber hinaus Azeton im superkritischen Zustand infiltriert werden, um Wasser aus dem Gemisch zu Verdrängen.
Anschließend kann das Azeton mit dem superkritischen CO2 extrahiert und damit der temperaturempfindliche Extraktionsstoff schonend getrocknet werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausstosselement in der Zentrifuge, bevorzugt im Sieb, drehbar um eine Ausstossachse angeordnet, und das Ausstosselement, insbesondere das Ausstosselement mit der
Fördereinrichtung, ist im Betriebszustand derart um die Ausstossachse rotierbar ist, dass das unter einem durch die Rotation erzeugten
Rotationsdruck stehende Lösungsmittel durch das Ausstosselement, insbesondere die Fördereinrichtung, in ein Extraktionsfluid überführbar ist, bevorzugt in ein zumindest teilweise in ein superkritisches Extraktionsfluid überführbar ist. Die Ausstossachse kann bevorzugt mit der Trommelachse übereinstimmen, wobei die Ausstossachse auch eine von der Trommelachse verschiedene Lage einnehmen kann. Ausserdem kann mittels der
Frequenzsteuerung der Ausstossdrehzahl jede Phase zwischen nicht superkritisch, quasi-superkritisch und superkritisch hergestellt und gehalten werden. Das zumindest teilweise superkritische Extraktionsfluid kann auf das absetzbare Gemisch aufbringbar sein, insbesondere den Feststoffkuchen oder eine kolloide Flüssigkeit, und das abgesetzte Gemisch und den Sieb durchdringen und im Zwischenraum zwischen dem Trommelmantels und der Aussenseite des Siebs unter teilweise superkritischen und/oder vollständig superkritischen Bedingungen in Richtung der Einlassöffnung oder
Auslassöffnung zu einem Entspannungsventil und dort in einen geeigneten Auffangbehälter zwecks Entspannung, Rekuperation und Trennung des Extraktionsstoffes vom Extraktionsfluid geführt werden. Das
Entspannungsventil ermöglicht ausserdem die Aufrechterhaltung der superkritischen Phase des Extraktionsfluids in der Zentrifuge, insbesondere in der Zentrifugentrommel. In Richtung der Ausstossachse, bevorzugt in
Richtung der Auslassöffnung, kann die Fördereinrichtung in Bezug auf den Durchmesser radial zur Ausstossachse zumindest teilweise konisch
verjüngend sein.
Wie bereits erwähnt, kann somit das Lösungsmittel durch die Rotation des Ausstosselements, insbesondere der Fördereinrichtung, aufgrund des
Rotationsdrucks bereits an der Fördereinrichtung, insbesondere an der Förderöffnung, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in ein
superkritisches Extraktionsfluid überführt werden. Somit kann das zumindest teilweise superkritische Extraktionsfluid das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch, insbesondere den Feststoffkuchen, vollständig durchdringen bzw. ist auf dieses aufbringbar.
In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung einen sich entlang der Ausstossachse des Ausstosselements erstreckenden
Wellenmantel, und/oder die Förderöffnung ist am, bevorzugt im, Wellenmantel angeordnet, und/oder die Förderöffnung ist als eine Düse und/oder als eine Bohrung, bevorzugt als eine schräge Bohrung in Bezug zur Ausstossachse und/oder in Bezug zu einer zur Ausstossachse senkrechte radiale Richtung, ausgebildet. Es können ausserdem eine oder mehrere Reinigungsöffnungen vorgesehen sein, die als eine weitere Düse, insbesondere eine
Schneidsprühdüse, und/oder als eine weitere Bohrung, bevorzugt als eine weitere schräge Bohrung in Bezug zur Ausstossachse und/oder in Bezug zu einer zur Ausstossachse senkrechte radiale Richtung, ausgebildet sein können. Die Förderöffnungen und/oder die Reinigungsöffnungen können spiralförmig oder in Bezug auf die Ausstossachse linienförmig am
Wellenmantel angeordnet sein, sodass bei eine Rotation des
Ausstosselements der Austrag des Extraktionsfluid relativ zur
Zentrifugentrommel eine spiralige Linie oder lineare Linie aufweist. Die Förderöffnungen und/oder die Reinigungsöffnungen können umfangsmässig auf dem Wellenmantel verteilt sein, sodass eine ausreichende Menge an Extraktionsfluid, bevorzugt superkritischem Extraktionsfluid, gleichmäßig auf das absetzbare Gemisch, insbesondere den Feststoffkuchen, aufbringbar ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die Fördereinrichtung, insbesondere auch in Verbindung mit dere Anordnung der Förderöffnung im Wellenmantel, eine Transport und Verteilvorrichtung zum gleichmäßigen Ausbringen des
Lösungsmittels und/oder dem gleichmässigen Aufbringen des
Extraktionsfluids über die gesamte Länge der Zentrifugentrommel. Die Reinigungsöffnung ermöglicht vorteilhafterweise Ablagerungen am Sieb, insbesondere an oder in der Pore des Siebs, auf einfache Art und Weise zu lösen und abzutragen, sodass das Sieb reinigbar ist und/oder eventuell festsitzende oder haftende Feststoffphase, insbesondere Schichten, die sich im Zwischenraum zwischen Ausstosselement und Sieb und/oder Sieb und Trommel manteloberfläche bilden können, aufzuschneiden bzw. abzulösen, und dann durch das Ausstosselement weitertransportiert werden zu können. Somit wird durch die Fördereinrichtung das Lösungsmittel mittels einem getrennt verrohrten System im Inneren des Ausstosselements, insbesondere der Hohlschnecke, geführt und mittels der Förderöffnungen ausgebracht, und insbesondere mit den schräg auf das Sieb gerichteten Reinigungsöffnungen, bevorzugt Schneidsprühdüsen, die Zentrifuge gereinigt. Das
Ausstosselement, insbesondere die Förderschnecke, erfüllt somit
vorteilhafterweise, neben der Förderung der Feststoffphase mit regulierbarer Geschwindigkeit durch die Zentrifuge über die verstellbare Differenz der Umdrehungen zwischen Ausstosselement und Zentrifugentrommel, mehrere Funktionen. In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung eine Zuführöffnung und das Lösungsmittel ist über die Zuführöffnung der Fördereinrichtung zuführbar und/oder die Fördereinrichtung umfasst ein Förderrohr, sodass das Lösungsmittel der Fördereinrichtung mit dem
Förderrohr zuführbar ist, bevorzugt das Förderrohr teilweise in der
Fördereinrichtung und/oder in der Einlassöffnung angeordnet ist. Die
Fördereinrichtung und/oder das Förderrohr können hohlzylinderförmig, bevorzugt die Fördereinrichtung eine erste Hohlwelle und das Förderrohr eine zweite Hohlwelle sein. Die Fördereinrichtung kann eine einseitig geschlossen erste Hohlwelle sein. Unter der einseitig geschlossenen Hohlwelle kann im Folgenden verstanden werden, dass die Hohlwelle auf einer diametral gegenüberliegend Seite zur Zuführöffnung in Bezug auf die Ausstossachse oder Trommelachse verschlossen ist. Das Förderrohr kann zusätzlich eine oder mehrere Rohröffnungen, beispielsweise Bohrungen, am Fördermantel aufweisen, sodass das Lösungsmittel gleichmässig in der Fördereinrichtung verteilbar ist. Die Fördereinrichtung und/oder das Förderrohr können auch in eine radiale Richtung, also orthogonal zur Ausstossachse, einen runden und/oder kreisförmigen und/oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Prinzipiell können die Fördereinrichtung und/oder das Förderrohr auch eine prismaartige Form aufweisen und/oder als Prisma ausgebildet sein und in radiale Richtung einen dreieckigen und/oder rechteckigen und/oder polygonförmigen
Querschnitt aufweisen. Vorteilhafterweise ermöglicht das Förderrohr eine gleichmässige Zufuhr und Verteilung des Lösungsmittels in der
Fördereinrichtung.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Sieb ein Filtertuch und/oder ein
Stützgewebe und/oder ein Filtersieb, insbesondere ist das Sieb aus
Polypropylen und/oder aus Metall und/ oder aus einem Verbundwerkstoff und/oder aus einem Carbon Verbundwerkstoff, bevorzugt aus einem
gesinterten Material und/oder aus Keramik und/oder Sintermetall. Das
Filtertuch und/oder das Stützgewebe können ein Textilfiltertuch und/ oder ein Textilstützgewebe sein. Das Stützgewebe kann zwischen dem Filtertuch und der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels angeordnet sein und verhindert dabei, dass das Filtertuch aufgrund des Trommeldrucks in die Abiaufbohrung eingezogen wird und die Abiaufbohrung durch das Filtertuch verstopft wird. Durch das Stützgewebe wird somit gewährleistet, dass die abzentrifugierte Flüssigphase des Gemischs sicher aus der
Zentrifugentrommel nach aussen abgeführt werden kann. Das Filtersieb kann aber auch ein zweiter Hohlzylinder sein, in dem die eine oder mehrere Poren angeordnet sein können. Das Sieb kann hohlzylinderförmig, bevorzugt eine dritte Hohlwelle sein. Das Sieb kann auch in eine radiale Richtung, also orthogonal zur Trommelachse, einen runden und/oder kreisförmigen und/oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Das Sieb ermöglicht vorteilhafterweise das absetzbare Gemisch, insbesondere die Feststoffphase oder den
Feststoffkuchen, derart anzuordnen, dass das Extraktionsfluid, insbesondere das superkritische Extraktionsfluid, auf das absetzbare Gemisch aufbringbar ist und dieses vom Extraktionsfluid vollständig durchdringbar ist.
In Ausgestaltung der Erfindung sind an einer Aussenseite des Siebs eine oder mehrere Rillen, bevorzugt schräge Rillen ausgebildet, und/oder in Richtung der Trommelachse eine oder mehrere Längsrillen ausgebildet.
Vorteilhafterweise kann so die Flüssigphase des Gemischs und/oder das Extraktionsfluid, insbesondere das teilweise superkritische Extraktionsfluid, zur Einlassöffnung und/oder Auslassöffnung, insbesondere zum
Entspannungsventil, oder nach ausserhalb der Zentrifuge ab- und/oder rückführbar sein. In Ausgestaltung der Erfindung sind an der Aussenseite des Siebs
Befestigungselemente zur Fixierung des Siebs an der Trommel angeordnet, bevorzugt ist an der Aussenseite des Siebs ein Nocken und an der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels eine Nut vorgesehen, sodass das Siebs an der Zentrifugentrommel, bevorzugt an der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels fixierbar ist, insbesondere im Betriebszustand an der inneren Umfangsfläche am Trommelmantel befestigbar und fixierbar ist.
Befestigungselemente können alle Einrichtungen sein, mit denen das Sieb derart an der Zentrifugentrommel befestigbar ist, dass das Sieb von der Zentrifugentrommel im Betriebzustand mitnehmbar ist. Das Sieb kann auch mittels einer kalten Pressanpassung an der Zentrifungetrommel befestigbar sein. Das Sieb kann auch mittels einer Fixiereinrichtung, beispielsweise mit einem Fixierzapfen und/oder einem Fixierkragen an der inneren
Umfangsfläche des Trommelmantels in radialer Richtung zur Trommelachse fixiert sein. Diese Massnahme ermöglicht eine einfache und schnelle
Fixierung des Siebs an der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels der Zentrifugentrommel. Darüber hinaus kann die Zentrifuge mittels der Änderung des Siebs an beliebige Gemische angepasst und das Sieb je nach
gewünschter Betriebsart ummontiert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausstosselement in Form einer schraubenförmigen Wendel mit einer Ausstossfläche ausgebildet, bevorzugt eine Förderschnecke, und das Ausstosselement ist im Betriebszustand derart um die Ausstossachse rotierbar, dass das Gemisch, insbesondere die
Feststoffphase oder der Feststoffkuchen, mit der Ausstossfläche entlang der Ausstossachse bewegbar ist, oder das Ausstosselement ist eine
Schubbodenvorrichtung und die Schubbodenvorrichtung im Betriebszustand derart entlang der Ausstossachse hin- und herbewegbar angeordnet, dass das Gemisch mit der Schubbodenvorrichtung, bevorzugt mit einer
Schubfläche der Schubbodenvorrichtung, entlang der Ausstossachse bewegbar ist. Das Ausstosselement kann, insbesondere wenn es als
Schubbodenvorrichtung ausgebildet ist, im Betriebszustand eine
oszillatorische Relativbewegung zwischen der Schubbodenvorrichtung und der in axialer Richtung unbeweglichen Zentrifugentrommel und/oder zwischen einer oder mehrerer eventuell vorhandener weiterer Zentrifungentrommeln ausführen, also hin- und her bewegbar sein. Die Rotation und/oder die oszillatorische Bewegung des Ausstosselements kann über die Fördereinrichtung oder eine Schubstange erfolgen. Vorteilhafterweise ist das Gemisch so auf eine konstruktiv einfache Art und Weise in der Trommel führbar. Das Ausstosselement, insbesondere die Förderschnecke, kann die an der Fördereinrichtung angeordnet Ausstossfläche umfassen, sodass das Ausstosselement vorteilhafterweise eine Doppelfunktion erfüllt.
Vorteilhafterweise kann einerseits mittels der Fördereinrichtung des
Ausstosselement das Lösungsmittel in ein Extraktionsfluid, insbesondere ein superkritisches Extraktionsfluid, überführt und auf das absetzbare Gemisch aufbringbar sein, und andererseits kann mittels dem Ausstosselement, insbesondere der Ausstossfläche oder Schubfläche, das absetzbare
Gemische, insbesondere die Feststoffphase oder Feststoffkuchen in Richtung der Auslassöffnung bewegbar sein. Das Ausstosselement, insbesondere die Fördereinrichtung, kann auch eine Gemischzuführung umfassen,
beispielsweise eine Bohrung, insbesondere im Wellenmantel, sodass das Gemisch über die Einlassöffnung durch Gemischzuführung in die
Zentrifugentrommel führbar ist. Das Ausstosselement kann auch eine
Abwurfscheibe umfassen, mit der das Gemisch aus der Zentrifugentrommel abwerfbar ist. Die Abwurfscheibe ermöglicht eine gezielte Verteilung des abführbaren Gemischs. In Ausgestaltung der Erfindung ist das Gemisch über die Auslassöffnung aus der Zentrifuge abführbar, und/oder die Zentrifuge umfasst ein
Entspannungsventil, bevorzugt ist das Entspannungsventil an der
Einlassöffnung und/oder Auslassöffnung der Zentrifugentrommel angeordnet. Das Entspannungsventil ermöglicht vorteilhafterweise die Aufrechterhaltung der superkritischen Phase des Extraktionsfluids in der Zentrifuge,
insbesondere in der Zentrifugentrommel sowie das Extraktionsfluid in einen geeigneten Auffangbehälter zwecks Entspannung, Rekuperation und
Trennung des Extraktionsstoffes vom Extraktionsfluid zu führen.
Die Zentrifuge kann einen Kavitationsrotor umfassen, wobei der
Kavitationsrotor bevorzugt zwischen der Einlassöffnung der Zentrifugentrommel und dem Ausstosselement angeordnet sein kann, besonders bevorzugt kann der Kavitationsrotor im Betriebszustand um eine Rotorachse rotierbar sein. Der Kavitationsrotor kann in eine zweite
Drehrichtung rotierbar sein. Die erste Drehrichtung und die zweite
Drehrichtung können übereinstimmen, wobei bevorzugt die zweite
Drehrichtung entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung sein kann. Der
Kavitationsrotor kann hohlzylinderförmig sein, bevorzugt als ein weiterer Hohlzylinder ausgebildet sein. Der Kavitationsrotor kann mit einem weiteren Motor, insbesondere einem frequenzgesteuerten weiteren Motor, antreibbar sein, um mit dem Kavitationsrotor die Durchsatzmenge und die Durchsatzzeit des Gemischs steuern zu können. Der erste Motor und der zweite Motor und der weitere Motor können der gleiche Motor oder aber verschiedene Motoren sein. Vorteilhafterweise kann das Gemisch mit dem Kavitationsrotor zusätzlich vorbehandelt, durchmischt und kavitiert werden, d.h. es wirken mechanische Kräfte auf das Gemisch und sorgen somit für die bessere Durchmischung des Gemischs. Ebenso kann das Gemisch aufgrund der Rotation des
Kavitationsrotors in die Gegenrichtung zusätzlich mechanisch behandelt und/oder besser durchmischt werden.
Die Zentrifuge kann einen Entspannungsbehälter umfassen, der an der Auslassöffnung angeordnet sein kann, sodass das absetzbare Gemisch aus der Zentrifugentrommel mit dem Ausstosselement in den
Entspannungsbehälter führbar ist. Am Entspannungsbehälter kann eine Austragseinrichtung vorgesehen sein, sodass das entspannte Gemisch mit der Austragseinrichtung aus dem Entspannungsbehälter austragbar ist. Die Zentrifuge kann einen Kondensator umfassen, wobei der Kondensator bevorzugt am Entspannungsbehälter angeordnet ist, sodass das entspannte Gemisch mittels Kondensation verflüssigbar ist.
Die Zentrifuge kann eine Pumpe umfassen, bevorzugt eine
Hochdruckfeststoffpumpe, wobei die Pumpe bevorzugt an der Einlassöffnung, besonders bevorzugt ausserhalb der Zentrifuge angeordnet sein kann. Die Zentrifuge kann einen Dampferzeuger umfasst, wobei der Dampferzeuger bevorzugt an der Einlassöffnung, besonders bevorzugt ausserhalb der Zentrifuge angeordnet ist. Die Pumpe kann eine frequenzgesteuerte Pumpe sein und/oder durch ein Getriebe steuerbar sein. Die Pumpe hat den Vorteil, dass das Gemisch, bevor es der Zentrifuge, insbesondere der
Zentrifugentrommel und/oder dem Kavitationsrotor über die Einlassöffnung zuführbar ist, zusätzlich auf einen Pumpendruck gebracht werden kann. Der Dampferzeuger hat den Vorteil, dass dem Gemisch, bevor es der Zentrifuge über die Einlassöffnung der Trommel zuführbar ist, zusätzlich ein Gas, bevorzugt ein Wasserdampf, zugeführt werden kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs in einer Zentrifuge. Die Zentrifuge umfasst eine Zentrifugentrommel mit einem sich entlang einer Trommelachse der Zentrifugentrommel erstreckenden Trommelmantel, wobei die Zentrifugentrommel eine
Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist und der
Zentrifungentrommel über die Einlassöffnung ein Gemisch zugeführt wird. Die Zentrifugentrommel wird in der Zentrifuge drehbar um die Trommelachse angeordnet. Die Zentrifuge umfasst weiter einen Sieb mit einer Pore, und das Sieb wird an einer inneren Umfangsfläche des Trommelmantels angeordnet. Die Zentrifugentrommel wird derart um die Trommelachse rotiert wird, dass auf einer Innenseite des Siebs das unter einem durch die Rotation erzeugten Trommeldrucks stehende Gemisch abgesetzt wird. Die Zentrifuge umfasst ausserdem ein Ausstosselement, das im Sieb angeordnet wird. Das
Ausstosselement umfasst eine Fördereinrichtung mit einer Förderöffnung, wobei mittels der Fördereinrichtung ein Lösungsmittel derart in die
Zentrifugentrommel zugeführt und das Lösungsmittel derart über die
Förderöffnung zumindest teilweise als ein Extraktionsfluid aus der
Fördereinrichtung in die Zentrifugentrommel auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufgebracht wird, dass mittels des
Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird. In Ausgestaltung der Erfindung wird das Lösungsmittel derart über die
Förderöffnung zumindest teilweise als ein superkritisches Extraktionsfluid aus der Fördereinrichtung in die Zentrifugentrommel auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufgebracht, dass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird. Das Ausstosselement mit der Fördereinrichtung wird drehbar um eine
Ausstossachse angeordnet, und das Ausstosselement wird derart um die Ausstossachse rotiert, dass das unter einem durch die Rotation erzeugten Rotationsdruck stehende Lösungsmittel durch die Fördereinrichtung zumindest teilweise in ein superkritisches Extraktionsfluid überführt und das superkritisches Extraktionsfluid auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufgebracht wird, sodass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird.
Das erfindungsgemässe Extraktionsverfahren zur Behandlung eines
Gemischs kann wie folgt durchgeführt werden. Mittels der Fördereinrichtung wird ein Lösungsmittel in die Zentrifugentrommel zugeführt. Das
Lösungsmittel wird mittels der Rotation des Ausstosslements, insbesondere über die Fördereinrichtung mit den Förderöffnungen, als Extraktionsfluid in die Zentrifugentrommel zugeführt und auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufgebracht. Der Rotationsdruck und/oder der
Trommeldruck bewirken, dass das Extraktionsfluid das absetzbare Gemisch, insbesondere die auf dem Sieb abgesetzte Feststoffphase oder den
Feststoffkuchen des Gemischs vollständig durchdringen kann, also mittels des Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird.
Insbesondere wird das Lösungsmittel aufgrund der Rotation des
Ausstosselement unter dem Rotationsdruck in ein zumindest teilweise superkritisches Extraktionsfluid, bevorzugt ein im wesentlichen vollständig superkritisches Extraktionsfluid überführt, und bereits als teilweise
superkritisches Extraktionsfluid aus der Fördereinrichtung mit den
Förderöffnungen in die Zentrifugentrommel ausgebracht und auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufgebracht, sodass mittels des zumindest teilweise superkritischen Extraktionsfluids das absetzbare Gemisch vollständig durchdrungen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist die oben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemassen Zentrifuge auf.
Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 14. Somit kann die erfindungsgemässe Zentrifuge bei der Durchführung des erfindungsgemässen Extraktionsverfahrens verwendet werden.
Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Verfahrensführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung sowohl in apparativer als auch in
verfahrenstechnischer Hinsicht anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der schematischen
Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte
Extraktionsvorrichtung, und
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Zentrifuge.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Zentrifuge 1 zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens. Die Zentrifuge 1 umfasst eine
Zentrifugentrommel 2 mit einem sich entlang einer Trommelachse T der Zentrifugentrommel 2 erstreckenden Trommelmantel 21 . Die
Zentrifugentrommel 2 weist eine Einlassöffnung 22 und eine Auslassöffnung 23 auf, wobei der Zentrifugentrommel 2 über die Einlassöffnung 22 ein Gemisch zuführbar ist. Ausserdem ist die Zentrifugentrommel 2 in der
Zentrifuge 1 drehbar um die Trommelachse T angeordnet. Die Zentrifuge umfasst weiter einen Sieb 3 mit einer Pore (nicht dargestellt), wobei das Sieb 3 an einer inneren Umfangsfläche 24 des Trommelmantels 21 angeordnet ist. Im Betriebszustand ist die Zentrifugentrommel 2 derart um die Trommelachse T rotierbar, dass auf einer Innenseite des Siebs 3 das unter einem durch die Rotation erzeugten Trommeldrucks stehende Gemisch absetzbar ist. Die Zentrifuge umfasst im Weiteren ein Ausstosselement 4, das im Sieb 3 angeordnet ist. Erfindungsgemäss umfasst das Ausstosselement 4 eine
Fördereinrichtung 41 mit einer Förderöffnung 42. Mittels der Fördereinrichtung 41 ist ein Lösungsmittel derart in die Zentrifugentrommel 2 zuführbar und das Lösungsmittel über die Förderöffnung 42 zumindest teilweise als ein
Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung 41 in die Zentrifugentrommel 2 auf das auf der Innenseite des Siebs absetzbare Gemisch aufbringbar ist, dass mittels des Extraktionsfluid ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist. Das Lösungsmittel kann aber auch mittels der
Fördereinrichtung 41 derart als Extraktionsfluid in die Zentrifugentrommel 2 zuführbar sein und mittels der Förderöffnung 42 zumindest teilweise als ein superkritisches Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung 41 in die Zentrifugentrommel 2 auf das auf der Innenseite des Siebs 3 absetzbare Gemisch aufbringbar sein, dass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist.
Das Ausstosselement 4 ist in der Zentrifuge 1 , bevorzugt im Sieb 3, drehbar um eine Ausstossachse A angeordnet. Im Betriebszustand ist das
Ausstosselement 4 mit der Fördereinrichtung 41 derart um die Ausstossachse A rotierbar, dass das unter einem durch die Rotation erzeugten
Rotationsdruck stehende Lösungsmittel durch das Ausstosselement 4, insbesondere die Fördereinrichtung 41 , zumindest teilweise in ein
superkritisches Extraktionsfluid überführbar ist. Das Lösungsmittel kann also mittels des Rotationsdrucks bereits am Ausstosselement 4, bevorzugt in der Fördereinrichtung 41 , in ein Extraktionsfluid überführbar sein, sodass das Lösungsmittel der Zentrifugentrommel 2 als Extraktionsfluid zuführbar ist. Das Lösungsmittels kann also mittels der Förderöffnung 42 zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, als ein superkritisches Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung 41 in die Zentrifugentrommel 2 auf das auf der Innenseite des Siebs 3 absetzbare Gemisch aufgebracht werden, dass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist. Das auf das absetzbare Gemisch aufbringbare
Extraktionsfluid kann somit das absetzbare Gemisch, vollständig
durchdringen.
Die Fördereinrichtung 41 umfasst einen sich entlang der Ausstossachse A des Ausstosselements 4 erstreckenden Wellenmantel 43. Die Förderöffnung 42 ist am, bevorzugt im, Wellenmantel 43 angeordnet, und bevorzugt als eine Düse und/oder eine Bohrung ausgeführt. Die Fördereinrichtung 41 weist weiter ein Förderrohr 44 auf, sodass das Lösungsmittel der Fördereinrichtung 41 mit dem Förderrohr 44 zuführbar ist. Das Förderrohr 44 ist teilweise in der Fördereinrichtung 41 und der Einlassöffnung 23 angeordnet. Das Förderrohr 44 kann ebenfalls eine Düse und/oder eine Bohrung umfassen (nicht dargestellt). Die Fördereinrichtung und/oder das Förderrohr sind
hohlzylinderförmig, insbesondere die Fördereinrichtung 41 eine erste
Hohlwelle und das Förderrohr 44 eine zweite Hohlwelle. Die Fördereinrichtung 41 ist eine einseitig geschlossen erste Hohlwelle.
Das Sieb 3 kann ein Filtertuch und/oder ein Stützgewebe und/oder ein
Filtersieb sein und kann insbesondere aus Polypropylen und/oder aus Metall und/ oder aus einem Verbundwerkstoff und/oder aus einem Carbon
Verbundwerkstoff sein, bevorzugt aus einem gesinterten Material und/oder aus Keramik und/oder Sintermetall sein. Ausserdem können an einer
Aussenseite des Siebs 3 eine oder mehrere Rillen, bevorzugt schräge Rillen ausgebildet sein, und/oder in Richtung der Trommelachse T eine oder mehrere Längsrillen ausgebildet sein. An der Aussenseite des Siebs 3 können Befestigungselemente zur Fixierung des Siebs 3 an der Zentrifugentrommel angeordnet sein. Bevorzugt kann an der Aussenseite des Siebs 3 ein Nocken und an der inneren Umfangsfläche 24 des Trommelmantels 21 eine Nut vorgesehen sein, sodass das Siebs 3 an der Zentrifugentrommel 2, bevorzugt an der inneren Umfangsfläche 24 des Trommelmantels 21 fixierbar ist.
Das Ausstosselement 4 ist in Form einer schraubenförmigen Wendel mit einer Ausstossfläche 45 ausgebildet, insbesondere als eine Förderschnecke. Im Betriebszustand ist das Ausstosselement 4 derart um eine Ausstossachse A rotierbar, dass das Gemisch mit der Ausstossfläche 45 entlang der
Ausstossachse A bewegbar ist. Das Ausstosselement 4 kann aber auch eine Schubbodenvorrichtung sein (nicht dargestellt) und die
Schubbodenvorrichtung kann im Betriebszustand derart entlang der
Ausstossachse A hin- und herbewegbar angeordnet sein, dass das Gemisch mit der Schubbodenvorrichtung, bevorzugt mit einer Schubfläche der
Schubbodenvorrichtung, entlang der Ausstossachse A bewegbar ist. Die Zentrifuge 1 umfasst ein Entspannungsventil 5, das an der Einlassöffnung 23 der Zentrifugentrommel 2 angeordnet ist.
Das erfindungsgemässe Extraktionsverfahren zur Behandlung eines
Gemischs kann in einer Zentrifuge 1 kann wie oben beschrieben durchgeführt werden.
Das erfindungsgemässe Extraktionsverfahren zur Behandlung eines
Gemischs kann in der erfindungsgemässen Zentrifuge 1 durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche:
1 . Zentrifuge zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens, umfassend eine Zentrifugentrommel (2) mit einem sich entlang einer Trommelachse (T) der Zentrifugentrommel (2) erstreckenden Trommelmantel (21 ), wobei die Zentrifugentrommel (2) eine Einlassöffnung (22) und eine
Auslassöffnung (23) aufweist, und der Zentrifugentrommel (2) über die Einlassöffnung (22) ein Gemisch zuführbar ist, und wobei die
Zentrifugentrommel (2) in der Zentrifuge (1 ) drehbar um die
Trommelachse (T) angeordnet ist, und einen Sieb (3) mit einer Pore, wobei das Sieb (3) an einer inneren Umfangsfläche (24) des
Trommelmantels (21 ) angeordnet ist, und die Zentrifugentrommel (2) im Betriebszustand derart um die Trommelachse (T) rotierbar ist, dass auf einer Innenseite des Siebs (3) das unter einem durch die Rotation erzeugten Trommeldrucks stehende Gemisch absetzbar ist, sowie ein Ausstosselement (4), das im Sieb (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausstosselement (4) eine Fördereinrichtung (41 ) mit einer
Förderöffnung (42) umfasst, und mittels der Fördereinrichtung (41 ) ein Lösungsmittel derart in die Zentrifugentrommel (2) zuführbar und das Lösungsmittel über die Förderöffnung (42) zumindest teilweise als ein Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung (41 ) in die
Zentrifugentrommel (2) auf das auf der Innenseite des Siebs (3) absetzbare Gemisch aufbringbar ist, dass mittels des Extraktionsfluid ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1 , wobei mittels der Förderöffnung (42) das Lösungsmittel zumindest teilweise als ein superkritisches Extraktionsfluid derart aus der Fördereinrichtung (41 ) in die Zentrifugentrommel (2) auf das auf der Innenseite des Siebs (3) absetzbare Gemisch aufbringbar ist, dass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahierbar ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausstosselement (4) in der Zentrifuge (1 ), bevorzugt im Sieb (3), drehbar um eine Ausstossachse (A) angeordnet ist, und das Ausstosselement (4) mit der Fördereinrichtung (41 ) im Betriebszustand derart um die Ausstossachse (A) rotierbar ist, dass das unter einem durch die Rotation erzeugten Rotationsdruck stehende Lösungsmittel durch das Ausstosselement (4), insbesondere die Fördereinrichtung (41 ), in ein Extraktionsfluid überführbar ist, bevorzugt in ein zumindest teilweise superkritisches Extraktionsfluid überführbar ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die die Fördereinrichtung (41 ) einen sich entlang der Ausstossachse (A) des Ausstosselements (4) erstreckenden Wellenmantel (43) umfasst, und/oder die Förderöffnung (42) am, bevorzugt im, Wellenmantel (43) angeordnet ist, und/oder die Förderöffnung (42) als eine Düse und/oder als eine Bohrung ausgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Fördereinrichtung (41 ) ein Förderrohr (44) aufweist, sodass das
Lösungsmittel der Fördereinrichtung (41 ) mit dem Förderrohr (44) zuführbar ist, bevorzugt das Förderrohr (44) teilweise in der
Fördereinrichtung (41 ) und/oder in der Einlassöffnung (23) angeordnet ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Fördereinrichtung (41 ) und/oder das Förderrohr (44) hohlzylinderförmig sind, bevorzugt die Fördereinrichtung (41 ) eine erste Hohlwelle und das Förderrohr (44) eine zweite Hohlwelle sind, besonders bevorzugt die Fördereinrichtung (41 ) eine einseitig geschlossen erste Hohlwelle ist. Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Sieb (3) ein Filtertuch und/oder ein Stützgewebe und/oder ein Filtersieb ist, insbesondere das Sieb (3) aus Polypropylen und/oder aus Metall und/ oder aus einem Verbundwerkstoff und/oder aus einem Carbon
Verbundwerkstoff ist, bevorzugt aus einem gesinterten Material und/oder aus Keramik und/oder Sintermetall ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einer Aussenseite des Siebs (3) eine oder mehrere Rillen, bevorzugt schräge Rillen ausgebildet sind, und/oder in Richtung der Trommelachse (T) eine oder mehrere Längsrillen ausgebildet sind.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an der Aussenseite des Siebs (3) Befestigungselemente zur Fixierung des Siebs
(3) an der Zentrifugentrommel (2) angeordnet sind, bevorzugt an der Aussenseite des Siebs (3) ein Nocken und an der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels (21 ) eine Nut vorgesehen ist, sodass das Siebs (3) an der Zentrifugentrommel (2), bevorzugt an der inneren Umfangsfläche des Trommelmantels (21 ) fixierbar ist.
Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Ausstosselement (4) in Form einer schraubenförmigen Wendel mit einer Ausstossfläche ausgebildet ist, bevorzugt eine Förderschnecke ist, und das Ausstosselement (4) im Betriebszustand derart um eine
Ausstossachse (A) rotierbar ist, dass das Gemisch mit der Ausstossfläche (45) entlang der Ausstossachse bewegbar ist, oder das Ausstosselement
(4) eine Schubbodenvorrichtung ist und die Schubbodenvorrichtung im Betriebszustand derart entlang der Ausstossachse (A) hin- und
herbewegbar angeordnet ist, dass das Gemisch mit der
Schubbodenvorrichtung, bevorzugt mit einer Schubfläche der
Schubbodenvorrichtung, entlang der Ausstossachse (A) bewegbar ist.
1 1 . Zentrifuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Zentrifuge (1 ) ein Entspannungsventil (5) umfasst, bevorzugt das
Entspannungsventil (5) an der Auslassöffnung (23) und/oder
Einlassöffnung (22) der Zentrifugentrommel (2) angeordnet ist.
12. Extraktionsverfahren zur Behandlung eines Gemischs in einer Zentrifuge (1 ), wobei die Zentrifuge (1 ) eine Zentrifugentrommel (2) mit einem sich entlang einer Trommelachse (T) der Zentrifugentrommel (2)
erstreckenden Trommelmantel (21 ) umfasst, und die Zentrifugentrommel (2) eine Einlassöffnung (22) und eine Auslassöffnung (23) aufweist, wobei der Zentrifungentrommel (2) über die Einlassöffnung (22) ein Gemisch zugeführt wird, und die Zentrifugentrommel (2) in der Zentrifuge (1 ) drehbar um die Trommelachse (T) angeordnet wird, wobei die Zentrifuge (1 ) einen Sieb (3) mit einer Pore umfasst, und das Sieb (3) an einer inneren Umfangsfläche (24) des Trommelmantels (21 ) angeordnet wird, wobei die Zentrifugentrommel (2) derart um die Trommelachse (T) rotiert wird, dass auf einer Innenseite des Siebs (3) das unter einem durch die Rotation erzeugten Trommeldrucks stehende Gemisch abgesetzt wird, sowie ein Ausstosselement (4), das im Sieb (3) angeordnet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausstosselement (4) eine Fördereinrichtung (41 ) mit einer
Förderöffnung (42) umfasst, und mittels der Fördereinrichtung (41 ) ein Lösungsmittel derart in die Zentrifugentrommel (2) zugeführt und das Lösungsmittel derart über die Förderöffnung (42) zumindest teilweise als ein Extraktionsfluid aus der Fördereinrichtung (41 ) in die
Zentrifugentrommel (2) auf das auf der Innenseite des Siebs (3) abgesetzte Gemisch aufgebracht wird, dass mittels des Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird. 13. Extraktionsverfahren nach Anspruch 12, wobei das Lösungsmittel derart über die Förderöffnung (42) zumindest teilweise als ein superkritisches Extraktionsfluid aus der Fördereinrichtung (41 ) in die Zentrifugentrommel (2) auf das auf der Innenseite des Siebs (3) abgesetzte Gemisch aufgebracht wird, dass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird.
14. Extraktionsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das
Ausstosselement (4) mit der Fördereinrichtung (41 ) drehbar um eine Ausstossachse (A) angeordnet wird, und das Ausstosselement (4) derart um die Ausstossachse (A) rotiert wird, dass das unter einem durch die Rotation erzeugten Rotationsdruck stehende Lösungsmittel durch die Fördereinrichtung (41 ) zumindest teilweise in ein superkritisches
Extraktionsfluid überführt und das superkritisches Extraktionsfluid auf das auf der Innenseite des Siebs (3) abgesetzte Gemisch aufgebracht wird, sodass mittels des superkritischen Extraktionsfluids ein Extraktionsstoff aus dem Gemisch extrahiert wird.
15. Verwendung einer Zentrifuge (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 zur Durchführung eines Extraktionsverfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 14.
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