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Die Rolle von überkritischem CO₂ bei der Extraktion
Überkritisches CO₂ (Kohlendioxid), auch als superkritisches CO₂ bekannt, ist eine leistungsstarke Alternative zu herkömmlichen, flüchtigen, organischen Lösungsmitteln. Wenn CO₂ sich im überkritischen Zustand befindet – über 31°C und 73 bar – weist es gleichermaßen Eigenschaften von Flüssigkeiten als auch von Gasen auf. Dies macht es zu einem ausgezeichneten Lösungsmittel mit hoher Diffusivität, ideal zur Extraktion von ätherischen Ölen, Aromen und Parfümen aus natürlichen Produkten, ohne diese zu denaturieren.
Anwendungsanforderungen
Indem Durchfluss und Temperatur von überkritischem CO2 kontrolliert werden, können Verbindungen selektiv und akkurat aus dem Rohmaterial extrahiert werden. Ohne Durchflussmesser müsste man sich auf theoretische Durchflusskurven verlassen, deren Genauigkeit im Bereich von ± 20% zu erwarten wäre, da die physikalischen Eigenschaften von CO2 unter diesen Bedingungen extrem schwanken. Dadurch wären reproduzierbare, aufeinanderfolgende (kaskadierte) Extraktionen im Hinblick auf den Produktionsertrag unmöglich. Nur wenn der exakte Massendurchfluss an CO2, das durch den Rohstoff fließt, bekannt ist, lassen sich die Abläufe reproduzieren. Aus diesem Grund wird ein derartiger Durchflussmesser benötigt. Darüber hinaus muss der Extraktionsprozess automatisiert werden.
Wichtige Aspekte
Wichtige Aspekte
Genauigkeit und Reproduzierbarkeit
Automatisierung/Kontrolle
Vielseitigkeit – erlaubt die Überwachung von Temperatur und Dichte
Die Lösung
Die Lösung von Bronkhorst umfasst zwei Coriolis-Massendurchflussmesser: jeweils ein M14 und ein M15 aus der mini CORI-FLOW-Serie, die respektive in der Laborumgebung und an der Industrieanlage genutzt werden. Das Coriolis-Messprinzip ist eine direkte Massenmessung, Temperatur und Druck haben daher weitestgehend keinen Einfluss auf die Messung. Diese Durchflussmesser verwenden in diesem Fall das Modbus-Protokoll, um mit dem restlichen Prozessgerät zu kommunizieren.
Die Standard-Industrieanlagen des Unternehmens arbeiten bei Drücken von bis zu 400 bar und 100°C, während Laborausrüstungen Drücke von bis zu 1000 bar bewältigen können. Die Massendurchflussmesser werden vor dem Kompressor installiert, welcher die hohen Drücke für den Extraktor erzeugt.
Im überkritischen CO2 -Extraktionsprozess werden natürliche Rohstoffe in einen Behälter innerhalb der Extraktionseinheit gegeben. Eine Pumpe zirkuliert CO2 im überkritischen Zustand, wodurch ausgewählte Verbindungen gelöst werden. Durch die Anpassung von Temperatur und Druck können Verbindungen selektiv extrahiert werden. Nach der Extraktion wird der Druck reduziert, um das gasförmige CO2 von den extrahierten Verbindungen zu trennen. Das CO2 wird dann für die Wiederverwendung in nachfolgenden Zyklen zurückgewonnen. Mehrere Verbindungen können in einem Zyklus extrahiert und in separaten Behältern als Flüssigkeiten oder Feststoffe gesammelt werden.
Typische Rohstoffe umfassen Blumen und Holz, aber die Ausrüstung kann auch organische Lösungsmittel aus Kunststoffabfällen zur Wiederverwertung entfernen. Die Anlagen des Unternehmens unterstützen die automatische Extraktion mit vorab aufgezeichneten Rezepten, die basierend auf den Rohstoffen und den gewünschten Verbindungen angepasst werden können. Der Durchflussmesser gewährleistet eine genaue CO2 -Durchflussmessung und eine kontinuierliche Kontrolle für eine optimale Extraktion, wodurch wichtige Daten zur Analyse der Extraktionseffizienz bereitgestellt werden.
Zusätzlich misst der Durchflussmesser die Temperatur und Dichte des CO2, um sicherzustellen, dass es sich vor dem Pumpen im flüssigen Zustand befindet. Bei Bedarf können Anpassungen vorgenommen werden, wie z.B. das Ändern der Einstellungen des Wärmetauschers oder der Pumpe.
Die Echtzeitkontrolle und -überwachung der Extraktion verbessern die Produktionsqualität, optimieren den Prozess und sparen damit Zeit und Geld.
„Wir sind mit den Durchflussmessgeräten von Bronkhorst sowie mit dem Service und der Unterstützung des Unternehmens sehr zufrieden.“
- SFE Process
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