提取生物质的设备和方法技术

本发明专利技术公开了从液体生物质供料中提取生物质的设备和方法，该设备包含：一个中空容器（１１），其中液体形式的生物质（或包含夹带在液体中的生物质颗粒）和溶剂逆向流动。在闭合循环管道中处理溶有生物质提取物的溶剂以分离生物质和溶剂。该溶剂可以在容器（１１）中循环使用。可以通过加热和冷凝从夹带溶剂中提取废弃的生物材料。然后生物材料残余物可以用来饲养动物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质“提取”的方法和设备。这是指从天然原材料中提取香料，香精或药物的有效成分(在此，这些材料称为“生物质”)。生物质原料的例子包括，但不限于，有香味或芬芳的物质，例如香菜、丁香、八角茴香、咖啡、橙汁、(小)茴香籽、小茴香、姜和其它种类的树皮、树叶、花、果实、根、根茎和种子。生物质也可以生物活性物质的形式提取，例如杀虫剂和药物活性物质或它们的前体，其可以从植物材料、细胞培养基或发酵液中获得。在这些物质的提取过程中，技术和商业上越来越多地使用接近临界的溶剂。这些溶剂的例子包括液态二氧化碳或者，特别是以有机氟代烃(HFC)为基础的不含氯元素的溶剂系列。术语“氟代烃”是指那些仅含碳、氢、氟原子并因此不含氯的物质。优选的氟代烃是氟代烷烃，并特别是含1-4个碳原子的氟代烷烃。可以用做溶剂的含1-4个碳原子的氟代烷烃的适宜实例包括，尤其是三氟代甲烷(R-23)，氟代甲烷(R-41)，二氟代甲烷(R-32)，五氟代乙烷(R-125)，1，1，1-三氟代乙烷(R-143a)，1，1，2，2-四氟代乙烷(R-134)，1，1，1，2-四氟代乙烷(R-134a)，1，1-二氟代乙烷(R-152a)，1，1，1，2，3，3-六氟代丙烷(R-236ea)，1，1，1，2，2，3-六氟代丙烷(R-236cb)，1，1，1，3，3，3-六氟代丙烷(R-236fa)，1，1，1，3，3-五氟代丁烷(R-245fa)，1，1，2，2，3-五氟代丙烷(R-245ca)，1，1，1，2，3-五氟代丙烷(R-245eb)，1，1，2，3，3-五氟代丙烷(R-245ea)，和1，1，1，3，3-五氟代丁烷(R-365mfc)。如果需要也可以用两种或多种氟代烃的混合物。本专利技术使用的特别优选的氟代烃是1，1，1，2-四氟代乙烷(R-134a)。也可以使用其他溶剂对生物质进行提取，例如氯氟烃(CFC)或含氯氟烃(HCFC)和/或溶剂的混合物。已知的使用这些溶剂的提取过程通常在闭合循环的提取装置中进行。这一系统典型的实例10如附图说明图1所示。在这一典型系统中，液态溶剂由于重力的作用通过容器11中的生物质收集床向下过滤。然后，液态溶剂流入蒸发器12，在那里易挥发溶剂的蒸汽通过与热流体的热交换作用汽化。由蒸发器12出来的蒸汽通过压缩机13进行压缩。然后压缩蒸汽流入冷凝器14，在那里蒸汽通过与冷流体的热交换作用液化。液态溶剂可以由中间储存容器(接收器)15收集，也可以直接返回提取容器1以完成循环。如果生物质是液态(典型地指含水的)形式，一些问题值得特别注意。液态生物质的实例包括，但不仅限于此，咖啡和橙汁。包含固体生物质颗粒的液体存在相同的问题。在此，我们将这类生物质称为“夹带液体的”生物质。已经发现氟代烃(HFC)溶剂在提取这类生物质过程中是非常有效的。合适的HFC溶剂的实例是1，1，1，2-四氟代乙烷，ImperialChemical Industries plc公司的KLEA部门以“R-134a”的商品名出售。如果能够提供一种使用液体形式的1，1，1，2-四氟代乙烷来连续提取液体或夹带液体的生物质的方法和设备将是非常理想的。本专利技术第一个方面是提供一种权利要求1所述的设备。这种设备有利于将生物质和溶剂密切混合，以便溶剂可以有效提取生物质中的有效组分，并且将它们输送到另一个地方以便将溶剂和生物质彼此分离。如权利要求1所述，逆向流动的应用使得设备更适合连续处理液体或夹带液体的生物质。很自然该设备包括权利要求2提到的特点。这些特点更有利于从溶剂中分离所要的生物质提取物，因此提取物可以进一步使用。权利要求3的特点有利于再循环回收的溶剂以便与更多的生物质接触。在优选实施例中的冷凝器如权利要求4中所述。这是因为有时在生物质供料水流中会存在残留的惰性组分(空气、二氧化碳等)。溶剂将一部分惰性化合物带入冷凝器。在有惰性组分存在的情况下有时冷凝非常困难。权利要求4中所述的第二阶段冷凝器有利于分离溶剂中的惰性组分。与第一阶段冷凝器相比，第二阶段冷凝器优选在低温下操作。这将除去溶剂/惰性化合物混合物中的热量。尽管使用了二阶段的冷凝器，一些未冷凝的蒸汽仍然存在。因此，第二阶段冷凝器最好包含一个出口以使未冷凝的蒸汽排出。优选的出口应连接一个吸附剂过滤器，以吸附从出口排出蒸汽中的溶剂。这有利于回收更多的溶剂。合适的吸附剂过滤器实例是活性碳床。权利要求2中所述的精馏器(蒸馏器)优先具有权利要求7所述的特点。很自然，蒸馏器包含一个出口和形成经过出口的部分蒸汽途径的回流冷凝器。在优选的实施例中，回流冷凝器在比溶剂露点高的温度和比生物质提取物露点低的温度下操作。随后，回流冷凝器可以重新冷凝任何生物质芬芳化合物，因为不希望这些化合物作为权利要求7中加热的结果，从蒸馏器中蒸馏出来。中空容器中的逆向流动可以将溶剂和液体生物质一起带走。因此中空容器包括权利要求9所述的特点。这有利于废弃的生物质中溶剂的回收。如权利要求9提到的，从废弃的生物质中回收的溶剂可以与闭合循环系统中的主要溶剂一起循环使用以便与更多的生物质接触。权利要求9中所述的收集容器包含一个液体生物质残余物的出口。如果需要，生物质残余物也可以经过进一步的溶剂净化。然后其更适合于喂养动物和进行掩埋处理。在特别优选的实施例中，中空容器是直立的、拉长的容器，其中生物质流上升而溶剂流下降。另一种排列是中空容器是/或者包含一个混合器-沉降器单元，在其中溶剂和生物质流逆向流动。实际上，可能有一系列的混合器-沉降器单元与限定的多级中空容器或多个容器串联。另一种排列是在其中使用一种高强度混合器，例如立式混合器或内嵌的喷射式混合器，以实现接触和提高质量传递。典型地，这种排列可以使用重力沉降容器，然而可以使用一种放大分离技术。高强度分离技术的实例包括水力旋流器或离心分离器，通过它们工作液可以获得动能。各种各样的仪器，例如泵，可以用来为工作液提供动能。使用内嵌立式混合器与水力旋流器相连(或按需要安装系列水力旋流器)的优点是可以降低系统的溶剂量，并且萃取设备的尺寸可以减小到泡罩塔和重力沉降罐。另外，高强度混合器的应用可以使旁路/短路电位降低一个相位，这可以在泡罩接触器中进行。本专利技术第二个方面是提供一种如权利要求14所述的方法。这种方法在提取液态形式(特别是水性)生物质时是非常有效的。权利要求14的方法尤其优选在闭合循环回路中进行。这有利于溶剂的有效回收，另外回收溶剂的处理是目前存在的问题。此外，权利要求16和17所述方法的优点是可以有效地回收溶剂。本方法还优先包含权利要求18所述的步骤，即从废弃的生物质中回收溶剂。特别是，用此处所述的设备实施该方法时，利用重力作用产生逆向流动之一是有利的。这降低了设备能量的消耗。另一种方式是使用高强度混合器和分离技术实施该方法，设计师可以选择使用重力，然而该技术并不需要依靠使用重力来分离液体。在这种情况下(不依靠重力使液体流动)耗能可能会高一些(因为需要泵来工作)，但是设备通常会比较小，因此仍然有经济利益。以下是本专利技术优选实施方案的描述，它们是非限制性实施例，并可以参考附图图1是已知的生物质提取设备的示意图，其适用于提取最初是固体形式的生物质；和图2是本专利技术设备的示意图。图2展示了提取生物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
从液体生物质供料中提取生物质的设备，该设备包含：一个包含液体的中空容器，从该容器第一侧或接近容器第一侧提供液体或夹带液体的生物质，和从该容器第二侧或接近容器第二侧提供一种液体溶剂，其中第二侧与第一侧相对，以使溶剂流以一个方向通过容器，并 且生物质流以相反的方向通过容器，从而使生物质提取物夹带在溶剂中；位于或接近容器第二侧的生物质出口；位于或接近容器第一侧的溶剂／提取物混合物出口；和与溶剂／提取物出口相连的，用来将溶剂和提取物彼此分离的分离器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：RE罗，
申请(专利权)人：英尼奥斯弗罗控股有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]