Kalt-Abzuganlage NECTACEL

LösemittelGasDampf

Übersicht
CELSIUS hat für die Gewinnung von natürlich vorkommenden Molekülen (für Pharma, Kosmetik, Parfümerie, Aromen, Nahrungsergänzungsmittel, Functional Food usw.) das NECTACEL-Extraktionsverfahren und die dazugehörigen Anlagen entwickelt. Das Verfahren nutzt verschiedene Lösungsmittel, darunter Flüssiggase, und ist auf die Extraktion, Trennung, Rückgewinnung und Konzentration der gewünschten Moleküle ausgelegt.

Grüne Chemie
Die nectaCel-Extraktionsprozesse und -anlagen sind darauf ausgelegt, natürliche Moleküle mit Rücksicht auf Anlagensicherheit, Ressourceneffizienz, Energieeinsparung und Umweltschutz zu gewinnen. CELSIUS bietet Anlagen zur Lösungsmittelextraktion pflanzlicher oder tierischer Ursprungsmaterialien an; die Trennung von Lösungsmittel und Extrakt kann bei Atmosphärendruck, unter Vakuum oder unter Druck sowie mit oder ohne Umrühren erfolgen.

Grundprinzip der Extraktion
Die Extraktion umfasst zwei aufeinanderfolgende Phasen:

• Extraktionsschritt: Mischung der Matrix mit einem Lösungsmittel, wobei das Zielmolekül gelöst wird (auch genannt Solvatisierung, Mazeration, Aufschluss, Dekokt, Aufguss, Auslaugung, Elution, Perkolation, etc.).
• Trennschritt: Entfernung des Lösungsmittels durch Verdampfung, wodurch der Extrakt flüssig, fest oder suspendiert bleibt (Verdampfung, Sieden, Desolvatisierung, Kristallisation, etc.).

Auswahlkriterien für Lösungsmittel
Wesentliche Kriterien bei der Wahl des Lösungsmittels sind:

• Solvatationsvermögen (Polarität/ionischer Charakter) des gesuchten Moleküls
• Fähigkeit, Zellmembranen in der Matrix zu durchdringen
• thermodynamische Eigenschaften, die Betriebsbedingungen und eingesetzte Technologien bestimmen

Sekundäre Kriterien sind Selektivität, Rezyklierbarkeit, niedriger Energieverbrauch und eine temperaturverträgliche Behandlung des Produkts. Ethische Auswahlkriterien schließen erneuerbare Ressourcen und umweltverträgliche (grüne) Lösungsmittel ein.

Extraktionsverfahren (Übersicht)
1. Wasserdampfdestillation: Einsatz von Wasserdampf; geeignet für ätherische Öle, wenn die Dampftemperatur vertragen wird.
2. Kalt-Enfleurage: Feststoff als Lösungsmittel; praktisch schwer industriell anwendbar.
3. Extraktion mit flüssigem Lösungsmittel: Wasser, Alkohole, Hexan, Toluol etc.; Trennung durch Verdampfung/Kondensation erforderlich.
4. Flüssiggase: Lösungsmittel, die bei Normalbedingungen gasförmig sind; Vorteile sind extraktion bei Umgebungstemperatur, Einsatz inert(er) bzw. umweltverträglicher Lösungsmittel, Arbeit bei relativ niedrigem Druck ohne komplexe mechanische Ausrüstung.
- Ablauf: Extraktionsphase (Matrix + flüssiges Lösungsmittel), Trennphase (Verdampfer → Kondensator → Lagertank), Evakuierphase (Vakuum zum Desorbieren und Trocknen des Reststoffs).
- Wichtige Merkmale: Lösungsmittel im Verdampfungsgleichgewicht in Extraktor, Verdampfer, Kondensator und Lagertank; Wärmezufuhr im Extraktor und Verdampfer, Kältezufuhr im Kondensator.
- Patentrechtlicher Schutz für den Prozess und die Vorrichtung zur Extraktion mit Flüssiggas inklusive Lösungsmittel-Recycling ohne Umwälzpumpe.
5. Extraktion mit R134a unter Einsatz eines Kühlaggregats: Nutzung der kälteerzeugenden Eigenschaft des Fluids, dabei Komplexität und zusätzlicher Energieverbrauch durch Gaskompressor.
6. Extraktion mit überkritischem CO2: inert, sicher und kostengünstig; in überkritischer Phase bei hohen Drücken (praktisch 300–500 bar) eingesetzt; Trennung in Gasphase bei 20–60 bar; wirtschaftlich begrenzte Anwendung auf Pilotanlagen oder sehr große dedizierte Anlagen.

Vorteile der Extraktion mit Flüssiggas (NECTACEL)

• Prozess bei Umgebungstemperatur: geeignet für wärmeempfindliche Moleküle
• Chemisch inert gegenüber Matrix und Extrakt
• Kleine Moleküle durchdringen Zellmembranen leicht
• Möglichkeit der Eigenschaftsverlängerung durch Co-Solvent
• Relativ niedriger Betriebsdruck (typisch < 10 barg) und einfachere technische Ausstattung
• Hoher Anteil an Lösungsmittelrecycling; begrenzte Energiebedarfe (Verdampfung/Kondensation)

Typisch eingesetzte Flüssiggase in NECTACEL

• N-butane (Butan)
• Tetrafluoroethan (R134a) — zunehmend durch HFO1234yf/HFO1234ze ersetzt
• HFO1234yf / HFO1234ze (Hydrofluorkohlenstoffe, Ersatzstoffe)
• Dimethylether (DME)

Technische Vergleichsdaten (Auszug aus Tabelle)
Flüssiggas — Butan C4H10 — R134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan C2F4H2)
Siedetemperatur bei Patm — -0.5°C — -26°C
Dampfdruck bei 35°C — 2,3 bar — 7,9 bar

Anwendungen
Der Druck-Extraktionsprozess von CELSIUS eignet sich für die Extraktion polarer und unpolarer Moleküle pflanzlichen oder tierischen Ursprungs. Typische Anwendungsbeispiele: Cannabidiol-Extraktion aus Hanf, Artemisinin-Extraktion aus Artemisia annua, Ölextraktion aus Ölkuchen. Extraktionsanlagen können als Mehrzweck- oder Produktspezifische Anlagen im Labor- oder Industriemaßstab ausgeführt werden.

NECTACEL-Anlagen und Merkmale

• Auslegung je nach Matrix und Lösungsmittel (Wasserdampf, Wasser, Alkohol, Hexan/Toluol, grüne Lösungsmittel, Flüssiggas)
• Kein mechanisches Pumpenteil für Lösungsmittelkreislauf erforderlich (ausgenommen Vakuumpumpe zum Trocknen der Rückstände)
• Reduzierter Energiebedarf, nahezu vollständiges Lösungsmittelrecycling
• Turnkey-Design, gefertigt in eigenen Werkstätten, konform mit PED 2014/68/EU und ATEX 2014/34/EU (bei Butan oder DME)
• Patentrechtlich geschützter Prozess

Ressourcen / Publikationen (Auszug)
Es existieren wissenschaftliche Publikationen und Diagramme (Mollier-Diagramme) zu den verwendeten Lösungsmitteln sowie Fachartikel, die den NECTACEL-Prozess mit anderen Verfahren vergleichen. In der Forschung werden Pilot-Extraktoren (z. B. 1 Liter) und Demonstrationsanlagen (z. B. 200 Liter) eingesetzt.

caractéristiques / spécifications techniques

• Prozessname: NECTACEL (Extraktion mit Flüssiggasen und Recycling des Lösungsmittels)
• Geeignete Lösungsmittel: n-Butan, HFO1234ze, DME, R134a (mit Hinweis auf schrittweisen Ersatz von R134a wegen Treibhauswirkung)
• Betriebstemperatur: Umgebungstemperatur für Flüssiggas-Extraktion (Produkt wird thermisch geschont)
• Betriebsdruck (typisch Flüssiggase): in der Praxis < 10 barg für Extraktion; Dampfdruckkriterien z. B. Dampfdruck bei 35°C ≤ ~10 bar für Wirtschaftlichkeit
• Kondensationstemperatur bei Atmosphärendruck: praktisch > 30°C erforderlich, um mit konventioneller Kühlung zu kondensieren
• ATEX-Einstufung bei Einsatz von Butan oder DME
• Normen/Compliance: Auslegung nach PED 2014/68/EU; ATEX 2014/34/EU (falls relevant)
• Produktformen des Extrakts: flüssig, pulverförmig, Suspension oder Lösung in Co-Solvent
• Anlagengrößen: Laborpilot (1 L), Pilot- und Industrieeinheiten (z. B. 200 L und mehr), kundenspezifische Lösungen
• Patentstatus: Prozess und Vorrichtung patentgeschützt