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Application note

CO2 supercritique pour extraire des parfums et des huiles

La société française SFE Process développe et fabrique des équipements d’extraction automatisée de matières premières d'origine naturelle (par exemple, des plantes) pour des clients finaux dans les industries alimentaires, de la parfumerie, des cosmétiques ainsi que dans l’industrie pharmaceutique. L’utilisation de CO2  supercritique permet d’extraire à basse température des huiles essentielles, des arômes ou des parfums d’un produit naturel, sans les dénaturer.  

Pour améliorer la précision et la qualité des équipements d’extraction, SFE Process a fait appel à Bronkhorst France pour ses débitmètres.

Qu'est-ce que le CO2 supercritique ?

Le CO2  dioxyde de carbone – supercritique a fait ses preuves comme alternative efficace aux solvants organiques volatils. Nous parlons de fluide supercritique lorsqu’il n’est plus possible d’en distinguer l’état liquide de l’état gazeux. Pour le CO2 , cette phase dite « supercritique » est atteinte à une température supérieure à 31 °C et à une pression supérieure à 73 bars. Dans cette phase, le fluide combine des propriétés liquides (telles qu’un solvant) et des propriétés gazeuses (une haute diffusivité), ce qui en fait un bon agent d’extraction. 
CO2 supercritique pour l'extraction de parfum

SFE Process: "Nous sommes entièrement satisfaits des instruments de débit de Bronkhorst, ainsi que du service et de l'assistance offerts."


Exigences de l'application

La régulation du débit, de la pression et de la température du CO2 supercritique permet d’effectuer une extraction sélective et précise de composés de matières premières. Sans débitmètre, l’analyse aurait dû être basée sur des courbes de débit théoriques dont la précision avoisine les 20 %. Il aurait alors été impossible, en termes de rendement de production, de réaliser des extractions successives reproductibles. Or, la connaissance du débit massique exact du CO2 à travers la matière première garantit des rendements reproductibles. Un débitmètre est donc indispensable. En outre, le processus d’extraction peut être mené de manière automatisée.

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Caractéristiques importantes

  • Précision & reproductibilité
  • Automatisation / régulation
  • Polyvalence – capable de contrôler la température et la densité
  • Service & accompagnement


Solution adoptée

La solution offerte par Bronkhorst comprend un débitmètre massique Coriolis – série mini CORI-FLOW M15 – pour l’équipement industriel de SFE Process et un débitmètre massique mini CORI-FLOW M14 pour l’équipement de laboratoire. Les débitmètres sont équipés du protocole Modbus qui assure la communication entre les instruments de débit et les autres éléments composants la solution SFE Process.

L’équipement industriel standard développé par SFE Process atteint des pressions de 400 bars et des températures de 100 °C. En laboratoire, la pression peut monter jusqu’à 1000 bars. Les débitmètres massiques sont placés à l’avant de la pompe qui produit la haute pression vers l’extracteur.

Schéma fluidique procédé d'extraction avec CO2 supercritique
Schéma du procédé fluidique

Au début du processus d’extraction au CO2 supercritique, la matière première naturelle est déposée dans un contenant, lui-même placé dans la partie de l’équipement destinée à l’extraction. Une pompe y fait circuler en permanence le CO2 en phase supercritique et les composés sélectionnés sont dissous dans le fluide de CO2 supercritique. C’est en modifiant la température et la pression dans l’extracteur que sont déterminés les composés à extraire. Après l’extraction, dans la partie de l’équipement destinée à la séparation, la pression est diminuée afin de séparer le CO2 (maintenant à l’état gazeux) des composés extraits. Ce CO2 est ensuite récupéré et peut être utilisé pour des cycles d’extraction ultérieurs. Durant un cycle, différents composés peuvent être extraits et sont alors collectés dans deux ou trois séparateurs, sous une forme liquide ou solide.

Les matières solides comme les fleurs ou le bois sont des matières premières typiques dont on extrait des composés. Une autre utilisation consiste à extraire des solvants organiques des déchets en plastique, en vue de nettoyer et de recycler le plastique.

Les solutions SFE Process permettent une extraction automatique grâce à un ensemble de formules pré-enregistrées qui peuvent être entièrement paramétrées en fonction des matières premières et des composés à extraire. En ajoutant un débitmètre, il est possible de mesurer précisément le débit de CO2 et de le réguler constamment afin d’assurer une extraction optimale. La masse du débit de CO2 est une information essentielle pour analyser l’efficacité de l’extraction.

Par ailleurs, le débitmètre mesure précisément la température et la densité du CO2. La température est mesurée dans le but de veiller à ce que le CO2 arrive à l’état liquide avant le pompage. Si nécessaire, des ajustements peuvent être opérés comme, par ex., remplacer l’échangeur de chaleur ou modifier les paramètres de la pompe. 

La régulation et le contrôle de l’extraction sont extrêmement précis et réalisés en temps réel. Le système offre dès lors une réelle assurance qualité de la production, une économie de temps et d’argent, ainsi qu’une amélioration du procédé.

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Exemple d'équipement utilisant la technologie au CO<sub>2</sub> supercritique - SFE Prod 2x10+ par SFE Process
Exemple d'équipement utilisant la technologie au CO2 supercritique - SFE Prod 2x10+ par SFE Process


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