Brevet FR2949350A1 — publié le 20110304

I) Description des figures et illustrations. La Figure la présente, dans la présentation P, V, T, le diagramme de phases du CO2 . La Figure lb présente le diagramme, dans la présentation P,T de phases du CO2. On peut y voir que le domaine Super critique est défini pour T>Tc. On remarque la valeur de la pression critique Pc n'est pas une grandeur délimitant le domaine super critique. La Figure le présente la variation de la masse spécifique du CO2 supercritique en fonction de la pression appliquée La Figure Id déduite de la Fig Ic, présente la variation du volume massique du CO2 supercritique en fonction de la pression appliquée c'est-à-dire la compressibilité du CO2 supercritique en fonction de la pression appliquée. Celle-ci est fortement compressible pour des pressions appliquées inférieure à 100 bars et beaucoup moins pour des pressions supérieures à 100 bars. La Figure 2, la Figure 3a et la Figure 3b, montrent la variation, en fonction de la pression appliquée, d'un certain nombre de substances naturelles solubles dans du CO2 supercritique. Les courbes de variation sont du type bi-phasique avec une branche BASSES PRESSIONS présentant une variation rapide et une branche HAUTES PRESSIONS présentant une variation lente. Nous allons étudier, en détail, la solubilité du NAPHTALENE en fonction de la pression appliquée au bain supercritique extracteur. Dans le cas de la Figure 2, la courbe représente la variation en fonction de P, de la Fraction molaire dissoute de NAPHTALENE dans un bain de CO2 supercritique . Cette fraction molaire est le rapport de la masse m de soluté dissout dans le solvant sur la somme de cette dite masse m avec celle Mtotale de FSC. Or CO2 supercritique est, pour 1 volume de 100 litres, de 81.7 kg à 200 bars et de 93 kg à 400 bars, tandis que, au vu de la concentration des solutés dans les substrats, m est de l'ordre de quelques grammes ou le kilogramme. Donc parfaitement négligeable. On peut donc considérer que la Fraction molaire de cette Figure 2 représente la quantité de soluté dissout. Donc cette courbe représente la variation de la quantité extraite de NAPHTALENE dans le processus considéré. Elle met en évidence les concentrations limites de NAPHTALENE en fonction de la pression appliquée avec la signification suivante : les points au dessous de la dite courbe correspondent au fait que l'extraction est en cours et ceux qui sont sur ou au dessus de la courbe correspondent à l'arrêt du processus d'extraction du NAPHTALENE par le CO2 supercritique. La concentration du dit bain extracteur correspondant à un point de la courbe est la Limite de solubilité du soluté dans le bain de CO2 supercritique correspondant à la pression P appliquée dont la valeur est l'abscisse de ce point. Nous remarquons que vers les basses pressions les concentrations limites sont faibles tandis que vers les hautes pressions il y a une limite qui devient, pratiquement, indépendante de la valeur de la pression appliquée P. C'est la saturation. Autrement dit, l'extraction peut s'arrêter sous une basse pression appliquée et à hautes pressions, aussi. Donc inutile de monter à de très hautes pressions, pour avoir un rendement d'extraction, industriellement acceptable. On ne gagne plus beaucoup en rendement, en augmentant de beaucoup, la pression appliquée. On remarque que ce rendement d'extraction est faible. Ainsi 400 bars, la fraction molaire monte à 0,025 et la quantité de soluté extrait dans un autoclave de 100 litres () passe à 238,5 g, en consommant 9,3kg de CO2 Supercritique.. A très fortes pressions, supérieures à 350 bars la fraction molaire dissoute maximum, entre 0, 02 et 0,03. La Figure 3a présente les résultats de l'extraction d'extraits de certaines substances naturelles, Caroténoides et Xanthophylles, en fonction de la pression appliquée à un bain 20 extracteur de CO2 supercritique. La Figure 3b présente les résultats de l'extraction du Dimethylphénol par un bain de CO2 supercritique. La Figure 4 présente un Dispositif de non saturation comprenant 1 autoclave de Réception B, à 2 voies I et II, équipées de 2 pompes FSC Ml, M2 et 2 vannes V1,V2. 25 La Figure 5 présente un Extracteur au CO2 supercritique, non saturable, à 1 Autoclave d'extraction A accouplé à un Dispositif de non saturation. La Figure 6 présente un Extracteur au FSC, non saturable, fonctionnant en continu, formé 1 autoclave d'extraction A équipé d'une alimentation en continu de substrats porteurs de solutés solubles, de 2 pompes FSC, de 2 vannes et d'un 30 autoclave de Réception B. La Figure 7 présente un montage d'un Extracteur au CO2 supercritique non saturable, en fonctionnement continu comprenant 2 autoclaves d'Extraction a et d'un 1 commutateur pour FSC et de 4 pompes FSC, de 4 vannes et d'un autoclave de Réception B. 35 La Figure 8 présente un montage d'un Extracteur au CO2 supercritique non saturable, en fonctionnement continu avec une consommation faible de FSC comprenant 2 autoclaves d'Extraction a, b, sous la même pression appliquée Pl, d'un commutateur j,our FSC, de 4 pompes FSC, de 4 vannes et d'un autoclave de Réception principal B sous la pression P2 Les figures Fig la, Fig. lb, Fig. le présentent les caractéristiques physiques du domaine d'existence du CO2 critique avec la température critique Tc. On y voit le domaine d'existence de l'état supercritique du dit CO2, domaine où la transition Liquide-Gaz n'existe plus. Le CO2 supercritique est, alors, appelé Fluide supercritique, présentant des caractéristiques du Gaz ou du liquide. Ce domaine correspond à T > Tc . On peut constater que la pression critique P, n'est pas un paramètre délimitant le domaine super critique, selon la définition du domaine super critique ci dessus. C'est, aussi, le domaine d'application des Extracteurs au CO2 supercritique ou Fluide supercritique FSC. Les Figures le et ld présentent les variations de la masse volumique et du volume massique du CO2 en fonction de la pression appliquée. On peut constater que, suivant la gamme de pressions utilisées, ces 2 grandeurs sont plus ou moins fortement dépendantes de la pression appliquée, contrairement aux liquides traditionnels. C'est cette propriété qui sera utilisée pour faire monter, simplement, la pression dans une enceinte, hermétiquement fermée remplie de CO2 Supercritique des autoclaves. La Figure 2, la Figure 3a et la Figure 3b, montrent la variation en fonction de la pression appliquée d'un certain nombre de substances naturelles solubles dans du CO2 supercritique. Les courbes de variation sont du type bi-phasique avec une branche BASSES PRESSIONS présentant une variation rapide et une branche HAUTES PRESSIONS présentant une variation lente. Nous allons_étudier, en détail, la solubilité du NAPHTALENE en fonction de la 25 pression appliquée au bain supercritique extracteur. Dans le cas de la Figure 2, la courbe représente la variation de la Fraction molaire dissoute de NAPHTALENE, dans un bain de CO2 supercritique en fonction de la pression P. Cette fraction molaire est le rapport de la masse m de solutés dissous dans le solvant sur la somme de cette dite masse m avec celle Mtotale de FSC. Or le CO2 30 supercritique contenu dans 1 volume de 100 litres'," pèse 81:7 kg à 200 bars et 93 kg à 400 bars, tandis que, au vu de la concentration des solutés dans les substrats, mest de l'ordre de quelques grammes ou le kilogramme. Donc paffaitement négligeable. On peut donc considérer que la Fraction molaire de cette Figure 2 représente la quantité de solutés dissous. Donc cette courbe représente la variation de la quantité extraite de 35 NAPHTALENE dans le processus considéré. Elle met en évidence les concentrations S limites de NAPIIITALENE en fonction de la pression appliquée avec la signification suivante : les points au dessous de la dite courbe correspondent au fait que l'extraction est en cours et ceux qui sont sur ou au dessus de la courbe correspondent à l'arrêt du processus d'extraction du NAPHTALENE par le CO2 supercritique. La concentration du dit bain extracteur correspondant à un point de la courbe est la Limite de solubilité du soluté dans le bain de CO2 supercritique correspondant à la pression P appliquée dont la valeur est l'abscisse de ce point. Nous remarquons que vers les basses pressions, les concentrations limites sont faibles tandis que vers les hautes pressions, il y a une limite qui devient indépendante de la valeur de la pression. C'est la saturation. Autrement dit, l'extraction peut s'arrêter sous une basse pression appliquée et à hautes pressions, aussi. Donc inutile de monter à de très hautes pressions. On ne gagne pas beaucoup plus. en rendement d'extraction qui reste faible. Ainsi 400 bars, la fraction molaire monte à 0,025 et la quantité de soluté extrait dans un autoclave de 100 litres est de 238,5 g, en consommant 9,34 de CO2 Supercritique. A très fortes pressions, supérieures à 350 bars la fraction molaire dissoute maximum, entre 0, 02 et 0,03. La Figure 3a présente les résultats de l'extraction d'extraits de substances naturelles, 20 Caroténoides et Xanthophylles, en fonction de la pression appliquée au bain extracteur de CO2 supercritique. La Figure 3b présente l'extraction du Dimethylphénol par un bain de CO2 supercritique. La Figure 4 présente un Dispositif de non saturation comprenant un autoclave de 25 Réception B, rempli de FSC, sous la pression appliquée P2 et pourvu de 2 voies I et II, équipée chacune d'une pompe FSC en série avec une vanne d'isolement. Le dit autoclave B est, en outre, équipé d'un manomètre de précision M$ et d'un capteur optique CB permettant d'observer in situ l'état de la solution de CO2 supercritique chargée de solutés. La Figure 5 présente un Extracteur au CO2 supercritique, non saturable, à 1 30 autoclave d'extraction A rempli de FSC sous la pression Pl accouplé à un Dispositif de non saturation formé par 1 autoclave de Réception B, rempli de FSC sous la pression P2 et pourvu de 2 voies I et II, équipée chacune d'une pompe FSC en série avec une vanne d'isolement. Le dit autoclave d'extraction A porte les mêmes équipements que le dit autoclave de 35 Réception B. Dans le cas où Pl> P2, la dite pompe Ml peut être supprimée. La Figure 6 présente un montage d'un Extracteur au CO2 supercritique non saturable, en fonctionnement continu comprenant 2 autoclaves d'Extraction a et b,1 commutateur pour FSC et Dispositif de non saturation à 4 pompes FSC, 4 vannes et 1 autoclave de Réception B. La Figure 7 présente un Extracteur au CO2 supercritique, non saturable fonctionnant en continu, avec 1 autoclave d'extraction A équipé d'une alimentation en continu de substrats porteurs de solutés solubles et un système de déchargement de ces dits substrats, accouplé avec un Dispositif de non saturation à 2 pompes FSC, 2 vannes et 1 autoclave de Réception B. La Figure 8 présente un Extracteur au CO2 supercritique, non saturable fonctionnant en continu avec de faibles pertes en FSC, composé d'un autoclave d'extraction A équipé d'une alimentation en continu de substrats porteurs de solutés solubles, à vis sans fins et un système de déchargement à vis sans fins , de ces dits substrats, accouplé avec un Dispositif de non saturation à 2 pompes FSC, 2 vannes et 1 autoclave de Réception B. La Figure 9 présente un montage d'un Extracteur au CO2 supercritique non saturable, en fonctionnement continu avec une consommation faible de FSC comprenant 2 autoclaves d'Extraction a, b, sous la même pression appliquée P1,1 plate forme de commutation contenant des pompes FSC, des vannes d'isolement et 1 autoclave de Réception principal B sous la pression P2 Le présent brevet est un brevet d'application de la demande de brevet n° 09 04173. Ce dit brevet français porte sur un nouveau procédé dynamique pour améliorer le rendement d'extraction des extracteurs utilisant du CO2 Supercritique sous pression statique. Tandis que la demande de brevet n° 0904173 montre, en particulier, que l'association d'un autoclave extracteur avec un dispositif de non saturation, forme un Extracteur non saturable permettant, avec un seul bain extracteur de FSC (Fluide supercritique ) d'extraire tous les solutés extractibles contenus dans des substrats naturels végétaux et autres, plongés dans le dit bain extracteur. De plus, selon la dite demande de brevet n° 09 04173, l'association de 2 autoclaves d'extraction, fonctionnant en alternance, couplés par alternances avec un seul dispositif de non saturation peut extraire de manière quasi-continue les solutés extractibles contenus dans une grande quantité des dits substrats naturels plongés dans le dit bain de CO2 supercritique. Le CO2 supercritique étant considéré comme représentant typique des Fluides Supercritiques, dénommés FSC, les comportements, ci dessous, décrits pour le CO2 20 Supercritique seront étendus aux fluides supercritiques FSC. III) DISPOSITIF DE NON SATURATION. A) Description . Selon la dite demande de brevet n° 09 04173, le dit Dispositif de non saturation se 25 compose d'un autoclave de Réception B rempli de FSC sous la pression P2, raccordé à une extrémité de 2 conduits I et II, montés en parallèle. Le conduit I est équipé d'une vanne V1 en sériavec pompe pour FSC M1. Le conduit II équipé d' une vanne V2, en série avec une pompe pour fluide supercritique M2 ( voir la Figure 4). Lorsque ce dit dispositif de non saturation est raccordé, par les dits conduits I et II, à 30 un dit autoclave d'extrâction A, rempli de FSC sous la pression Pl > P2, et suivant les programmations de V1, V2, Ml et M2, cet ensemble permet de : , a) Transférer les solutés dissous dans le bain de FSC du dit autoclave A sous la Pression Pl vers celui du dit autoclave B, sous la pression P2. b) Transférer les solutés dissous dans le bain de FSC du dit autoclave d'Extraction A 35 sous la Pression Pi vers celui du dit autoclave de réception B, sous la pression P2, sans changer les valeurs de Pi et P2. c) Maintenir la concentration en solutés dissous dans le bain de FSC du dit autoclave d'extraction A, en cours de d'extraction des solutés contenus dans les substrats qui y sont plongés, sans changer la pression PI appliquée â ce dit bain. Remarque : Lorsque P1>P2, le dit moteur MI peut être supprimé. B) Fonctionnement du dit DISPOSITIF DE NON SATURATION. La Figure 2 présente un Dispositif de non saturation couplé au dit autoclave A par les 2 dits conduits I et IL Considérons le cas où les vannes V1 et V2 sont fermées, les moteurs MI et M2 à l'arrêt, 15 isolant le dit autoclave A rempli de FSC sous la pression Pl avec des substrats porteurs de solutés extractibles, du dit autoclave B, rempli de FSC sous la pression P2. Lorsque on ouvre la vanne Vi et on met en marche le dit moteur MI, par construction, celui ci envoie un flux de FSC du dit autoclave A vers le dit autoclave B. De même, lorsque la vanne V2 est ouverte et le dit moteur M2 est mis en marche, par 20 construction, il envoie un flux de FSC du dit autoclave B vers le dit autoclave A. Considérons la situation suivante : a) le dit autoclave A est un autoclave d'extraction A rempli d'un bain de FSC sous la pression Pl, chargé de substrats contenant de solutés extractibles b) le dit autoclave B est un autoclave de réception B, rempli d'un bain de FSC sous la 25 pression P2 Le phénomène d'extraction ne reprendra pas. e) La quantité totale de soluté libérée dans le dit bain de CO2 supercritique, est 25 faible avec une fraction molaire dissoute maximum, entre 0, 02 et 0,03 par opération d'Extraction. Autrement dit, cette technique d'extraction consomme beaucoup de solvant CO2 supercritique par opération d'extraction en libérant peu de soluté. 4 . f) En conséquence, pour pouvoir libérer une grande partie ou la totalité de la 30 masse M il est nécessaifé de reproduire de nombreuses fois l'opération d'extraction. De plus chaque nouvelle opération s'effectue avec un bain de CO2 supercritique neuf. D'où une forte consommation en solvant supercritique, comme les chiffres ci dessus le montrent, ce qui est économiquement à éviter. Nous verrons que le montage proposé par le présent brevet permet de régler ce point, aussi. 35 Conclusions sur l'Extraction au CO2 Supercritique sous pression. La technique d'extraction utilisant du CO2 supercritique sous pression statique découle de l'action de dissolution des solutés par le dit CO2 supercritique sous pression statique. Cette technique d'extraction a des limites qui dépendent des propriétés caractéristiques intrinsèques reliant ce solvant supercritique et les solutés à extraires. Ces propriétés sont la limite de solubilité du dit soluté dans le dit solvant ou la Limite de Saturation du Solvant par le dit soluté. Naturellement, ces dites propriétés intrinsèques ne 10 peuvent être modifiées par l'homme. Dans ces conditions, il faudra contourner ces propriétés intrinsèques pour augment a quantité de soluté extraite dissout dans le CO2 supercritique. C'est ce qui est proposé dans le présent brevet. Il est tout à fait possible d'augmenter la quantité de soluté extrait ou le rendement 15 d'extraction des extracteurs utilisant du CO2 supercritique sous pression statique en contournant les limites naturelles imposées par l'action du dit CO2 supercritique sur les dits solutés. La demande de brevet n° 09 04173 propose une solution pratique qui consiste à maintenir la concentration en solutés dissous dans le bain de CO2 supercritique sous 20 pression de l'autoclave d'extraction, à une valeur inférieure à la dite concentration limite (limite de solubilité) correspondant à la pression de travail appliquée. 5) Cette solution consiste à accoupler ce dit autoclave d'extraction A avec un Dispositif de non saturation, décrit plus haut. Cet ensemble permet de maintenir, sous certaines conditions, constante la concentration en dits solutés dissous, du dit bain de 25 FSC du dit autoclave d'extraction, tout en continuant l'extraction des solutés contenus dans les dits substrats sous la pression Pl. La Figure 5 montre un tel montage. V) Extracteur au CO2 supercritique non saturable. ' a) Principe de l'extracteur au CO2 supercritique non saturable. 30 Il est clair que un se-dl autoclave d'extraction A-au CO2 supercritique,.ne peut assurer, en même temps, la fonction d'extraction à pression constante de soluté et de maintenir constante la concentration en solutés dissous dans le bain extracteur de CO2 supercritique. L'accouplement de ce dit autoclave d'extraction A avec le dit dispositif de non Saturation permet de satisfaire ces 2 fonctions.. 35 L'extracteur résultant de ce couplage aura un bain de CO2 supercritique en contact avec les dits substrats qui ne sera jamais en situation de saturation. Dans ces conditions, il ne s'arrêtera de dissoudre les solutés contenus dans ces dits substrats tant qu'il en reste. Ainsi, le processus de dissolution du soluté par le CO2 supercritique en cours n'a plus de raison de s'arrêter. C'est la raison de sa dénomination d'Extracteur non saturable. Dans ces conditions, le rendement d'extraction m/M , où m est la masse de soluté extrait et M la masse totale de soluté contenus dans le dit substrat, peut être considéré comme égal à l La Figure 5 présente un montage correspondant à cette description. Conclusions sur le fonctionnement de l'Extracteur non saturable : a) Un Extracteur au CO2 supercritique statique hautes pressions fonctionnant avec un seul autoclave d'Extraction A s 'arrête lorsque la concentration en solutés dissous dans son bain devient égale ou dépasse la Limite de solubilité correspondant à la pression de travail. Dans un Extracteur au CO2 supercritique non saturable, la concentration en solutés dissous du bain de l' autoclave d'Extraction est maintenue à un niveau inférieur à la dite Limite de Solubilité correspondant à la dite pression de travail Pl. Il n 'a aucune raison de s 'arrêter d'extraire tant qu 'il reste du soluté à extraire du dit substrat. De ce fait, son rendement d'extraction est, pratiquement de 1. b) Du fait de ce très bon rendement d'extraction, il n'est plus nécessaire de monter à très Hautes Pressions pour rechercher ce dit haut rendement. Donc l'Extracteur non saturable peut très bien fonctionner à moyennes ou basses pressions. Le paramètre important reste la pression de travail mais pour obtenir une bonne vitesse d'extraction. L'homme de métier saura trouver les conditions de pressions appliquées PI et P2 des dits autoclaves d'extraction et de réception pour optimiser la vitesse d'extraction de son Extracteur non saturable. b) L'Extracteur au CO2 supercritique Industriel non saturable L'extracteur au CO2 supercritique non saturable, ci dessus, n'est pas très intéressant pour un usage industriel, du fait que chaque opération d'extraction ne met en jeu que la quantité de substrats contenus dans le dit autoclave d'Extraction, ce qui est peu. Il est intéressant, du point de vue industriel que le dit extracteur au CO2 non saturable puisse fonctionner en continu. Diverses versions sont possibles. c) Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, à alimentation continue en substrats par un système à vis sans fin. Le dispositif de non saturation peut fonctionner en continu. Par contre, le dit autoclave 10 d'extraction A, étant une enceinte fermée hermétiquement pour tenir la pression Pi, ne peut porter qu'une charge finie de substrats pour chaque opération d'extraction. De ce fait, il faut lui adjoindre un système de chargement continu, étanche, sous la pression P 1, de substrats réduits en poudre calibrée pour l'alimentation en substrats neufs. De même, il faudra un système de déchargement continu, étanche, sous la pression Pl, de substrats 15 usés. Une version consiste à utiliser des dispositifs existant dans le commerce, par exemple un système à vis sans fin sous la pression Pl et permettent d'apporter des solutions au problème de fonctionnement en continu de l'extracteur au CO2 supercritique non saturable. La Figure 7 montre un tel ensemble. 20 dExtracteur au CO2 supercritique non saturable, à 2 autoclaves d'extraction fonctionnant en alternance. Une autre version est un système formé par 2 autoclaves d'extraction notés a et b, une 25 plate forme de couplage et un unique dispositif de non saturation avec un seul autoclave de Réception B et les voies I et II . La Figure 6 montre cet assemblage. Le fonctionnement de ce dit extracteur se fait par séquences. Chaque séquence comprend une phase 1 et une phase 2. L 'opération d'extraction comprend un nombre Nde séquences. 30 La phase 1 d'une séquence met en oeuvre le dit autoclave d'extraction a tandis que la phase 2 met en oeuvre le dit autoclave b. Lorsque le dit autoclave d''extraction a est en position de fonctionnement, le dit autoclave de réception b est en position de repos après avoir été rechargé en substrats neufs et en CO2 supercritique neuf, porté à la pression Pl. Le dit dispositif de non saturation est, alors, connecté au dit autoclave a, formant un sous 35 ensemble 1. On peut constater que ce dit sous ensemble constitue un extracteur non5 saturable élémentaire 1. L 'extraction dans cette dite phase 1 est effectuée par ce dit extracteur non saturable élémentaire 1. La phase 2 d'extraction met en oeuvre le dit autoclave d'extraction b accouplé avec le même dispositif de non saturation et le même autoclave de Réception B. On constate, de nouveau, que ce nouvel ensemble constitue un extracteur non saturable élémentaire 2 I O Ce dit extracteur non saturable élémentaire 2 effectue l 'extraction dans cette dit phase 2. Lorsque l'opération d'extraction de la dite phase 1 est terminée, on isole ce dit autoclave a puis on effectue la commutation de la connexion du dit dispositif non saturation du dit autoclave a vers le dit autoclave b. On transfère, ensuite, le CO2 supercritique, chargé des solutés dissous dans le dit 15 autoclave a vers la dite l'enceinte de récupération où ce CO2 supercritique est détendu et passe à l'état gazeux en se libérant des solutés dissous. Un système adéquat récupère ces solutés extraits. Cette quantité d'extraits récoltés constitue la récolte partielle Rai. La phase 2 débute lorsque l'extraction commence dans le dit autoclave d'extraction b tandis que le dit autoclave a se met en position d'attente après avoir reçu un nouveau 20 chargement de substrats neufs et une nouvelle charge neuve de CO2 supercritique. L'extraction effectuée dans cette phase 2 se déroule comme pendant la dite phase 1. Lorsque la phase 2 se termine, on effectue une récolte constituant la récolte partielle Rbl. En même temps, la séquence 1 se termine aussi. On recommence la séquence 2, et, ainsi de suite. 25 On peut remarquer que une grande partie de dits solutés dissous, extraits, lors de cette séquence se retrouve stockée dans le dit autoclave de Réception B. Au bout d'un nombre.léterminé de N séquences, on récupère les dits solutés dissous stockés dans le dit autoclave de Récupération B par la même technique de récupération, utilisée ci dessus. La quantité totale d'extraits recueillis est la somme de la quantité 30 provenant de B plus les-différentes récoltes Ra1+Rbl+Ra2�Rb2+ Cependant, ces récoltes présentent l'inconvénient de couter cher en CO2 supercritique. En effet, à chaque récolte partielle, il faut évaporer le contenu de l'autoclave d'extraction a ou b concerné. De même, le contenu du dit autoclave B doit être vidé à la fin de l'opération d'extraction. C'est_ un inconvénient économique, à éviter. 35 Ces défauts vont être corrigés dans l'Éxtracteur décrit dans la partie VI), ci dessous. VI) Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, 5 fonctionnant en continu à faibles pertes en Fluide supercritique. Résumé du problème : Les solutions proposées sont satisfaisantes concernant les problèmes de l'extraction en continu avec un haut rendement. Il reste à résoudre le problème des pertes à la récolte des solutés extraits. 10 Les solutions proposées ne toucheront que la partie de la récupération des solutés contenus dans l'autoclave de récupération B, sans perturber ni le volume du dit bain d'extraction ni sa pression de fonctionnement. a) Solution : Utilisation d'un Dispositif de non saturation auxiliaire doté un 15 autoclave de Réception auxiliaire C de faibles dimensions. Dans le cas présent, ce dit Dispositif de non saturation auxiliaire sera accouplé au dit autoclave de Réception B et effectuera le transfert des solutés dissous ou en précipités, stocké dans le dit autoclave de Réception B vers le dit le dit autoclave de Réception C, 20 sans changer la dite pression P2. Après, il suffit de l'isoler du dit autoclave de Réception B et de vider son bain de SC chargé dans l'enceinte de récupération où la récupération sera effectuée selon la méthode habituelle. Les caractéristiques de ce dit autoclave de Réception auxiliaire C , faibles dimensions et faible pression P3, vont permettre d'effectuer des récoltes avec une faible 25 perte de CO2,upercritique. b ") Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, fonctionnant en continu à vis sans fm'et à faibles pertes en FSC. Dans le cas présent, le remède est d'accoupler au dit autoclave de Réception B du dit 30 montage décrit au point tIV a) ci dessus, avec le dit Dispositif de non saturation auxiliaire avec un autoclave de Réception auxiliaire C , pour réaliser l' Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, fonctionnant en continu à vis sans fin et à faibles pertes en FSC. La Figure 8 montre cet ensemble Pour la récupération des solutés extraits, dissous, il suffit d'isoler B de C puis vider le 35 contenu de C dans la dite enceinte de récupération où celle ci se fera suivant la méthode habituelle par évaporation du FSC. On remplit, ensuite C de FSC neuf sous la pression 5 P3 et on remet la communication avec B . On peut remarquer que la récupération peut se faire à tout moment sans perturber l'extraction. c) Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, fonctionnant en continu 10 avec 2 autoclaves d'extraction a et b, fonctionnant par alternances et à faibles pertes en FSC. Le montage décrit dans la partie IV b) présente 2 sources de pertes en CO2 supercritiques, au niveau des récupérations des quantités Rai , Rbi et en fin d'extraction. 15 Concernant ces récoltes partielles Rai , Rbi, une solution consiste à réutiliser le même CO2 supercritique ayant servi à l'extraction pendant une phase à la phase suivante. Donc, plus besoin de récoltes partielles. Cette solution nécessite de pouvoir établir un contact direct entre les dits autoclaves a et b. 20 Concernant la récolte en fin d'extraction, des solutés stockés dans le dit autoclave de Réception B, il suffit d' accoupler celui ci au dit Dispositif de non saturation auxiliaire, comme décrit au point b) ci dessus. Pour chaque récupération, c'est la même méthode. De cette manière, cette opération de récupération ne consomme que peu de CO2 supercritique et peut être effectuée à tout 25 moment. d) Description de l'Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, fonctionnant en continu à 2 autoclaves a et b et à faibles pertes du présent brevet. Les Figure 9, Figure 10 montrent les éléments de cet assemblage suivants : 30 . 2 autoclaves d'extradiion a et b, . une plate forme de commutation ou Commutateur . un.âispositif de non saturation principal avec un autoclave de Réception principal B . . un dispositif de non saturation auxiliaire avec un autoclave de Réception auxiliaire C, de faibles dimensions 35 . une enceint de sortie S. L'autoclave d'extraction a a les entrées û sorties de FSC suivantes :la, Ila, III a, IV a, 5 une entrée sortie pour le chargement de substrats neufs, porteurs de solutés, une entrée sortie pour le déchargement des dits substrats utilisés. L'autoclave d'extraction b a les entrées û sorties suivantes : lb, IIb, III b, IV b, une entrée sortie pour le chargement de substrats neufs, porteurs de solutés, une entrée sortie pour le déchargement des dits substrats utilisés 10 Ces 2 autoclaves ont Pi comme pression de travail. L'autoclave de Réception principal B a les entrées û sorties suivantes :1B, IIB, III B, IC, IIC. L'autoclave de Réception auxiliaire C a les entrées û sorties suivantes : IC, IIC, HIC une sortie S vers l'enceinte de récupération. 15 La dite plate forme de commutation contient des systèmes de vannes et moteurs interconnectés de manière à permettre d'effectuer, aisément, les connections suivant les besoins. Elle comprend 4 côtés. 20 Un premier côté présente les entrées sorties suivantes : Ia, IIa, III a, IVa, lb, Iib, IIIb, IV b qui' seront connectées avec les entrées sorties homologues des dits autoclaves a et b. Un deuxième côté présente les entrées sorties suivantes III, III 25 Un troisième côté présente les entrées sorties suivantes : Ia, IIa,1 e, IIC, IIIc, qui seront connectées avec les entrées sorties homologues des dits autoclaves de Réception principal B. et auxiliaire C. Un quatrième côté présente 2 entrées-sorties IC et IIC à connecter les entrées sorties 30 homologues du dit autoclave de Réception auxiliaire C. L'enceinte de sortie S a une entrée s permettant de recevoir le flux de CO2 supercritique chargé de solutés extraits venant du dit autoclave de Réception auxiliaire C et une sortie t permettant la dépressurisation et le recueil des extraits des dits solutés. 35 Les sigles 1, II, désignent les conduits des voies 1 et II. Le sigle III désigne les conduits d'alimentation en CO2 supercritique sous pression des 5 différents autoclaves du système. Le sigle IV désigne le conduit permettant la connexion directe ou non entre les 2 dits autoclaves d'extraction a et b. Les liaisons entre les différents éléments ci dessus sont assurées par des conduits 10 raccordés entre entrées et sorties homologues. Par exemple, la sortie la du dit autoclave d'extraction a sera raccordée à la dite entrée la de la dite Plate forme de commutation, etc Finalement, on reconnait que dans les liaisons des éléments reliés pour l'extraction dans la phase 1, la formation du dit extracteur non saturable élémentaire 1. 15 De même, les liaisons des éléments reliés pour l'extraction dans la phase 2 reconstitue le dit extracteur non saturable élémentaire 2. Son fonctionnement va consister à faire fonctionner, en alternance, le dit extracteur non saturable élémentaire 1 puis le dit extracteur non saturable élémentaire 2, puis revenir au dit extracteur non saturable élémentaire 1, etc 20 e) Fonctionnement de l'Extracteur industriel au CO2 supercritique non saturable, fonctionnant en continu à 2 autoclaves d'extraction a et b et à faibles pertes. L'opération d'extraction par ce dit extracteur industriel commence par la phase 1 de la de la séquence 1. A la fin de cette phase 1, on isole le dit autoclave d'extraction a en 25 fermant les vannes VI, V2 et V3. On effectue, ensuite, la commutation, de la phase 1 à la phase 2 de la de la séquence 1. On ouvre la vanne V4 pour transférer la totalité du bain de CO2 supercritique du dit autoclave d'extraction a vers le dit autoclave d'extraction b. On referme cette dite vanne 4 et on complète le bain de CO2 supercritique du dit autoclave b à la pression Pl, si c'est nécessaire. On ferme cette dite vanne 4. 30 La phase 2 commence en réutilisant comme bain de CO2 supercritique extracteur, le dit bain de CO2 supercritique chargé de solutés dissous ayant déjà servi précédemment dans le dit autoclave d'extracteur a. Entretemps, on décharge et recharge le dit autoclave d'extraction a en substrats nouveaux, porteurs des dits solutés extractibles. Puis on se met en attente. 35 A la fin de la phase 2, on effectue une nouvelle commutation qui permet . de reconnecter le dit dispositif de non saturation au dit autoclave a. . de transférer la totalité du dit bain de CO2 supercritique chargé de solutés dissous, complété, éventuellement à la dite pression PI. On commence la phase 3 qui se déroule de manière identique à la dite phase 1 et ainsi de suite On peut remarquer que dans le cas présent, tous les solutés dissous extraits sont stockés 10 dans le dit autoclave de Réception B sous la pression P2. On peut transférer, à tout moment, les dits solutés dissous extraits du dit autoclave de Réception B vers le bain de CO2 supercritique sous la pression P3 du dit autoclave de Réception auxiliaire C et de celui ci vers l'enceinte de sortie S On peut, aussi, remarquer que cette dite récupération se fait sans avoir besoin d'arrêter 15 l'opération d'extraction. Avec le plateau de commutation, cet ensemble est un tableau de commande centralisé de toutes les opérations de remplissages, de commutations, Il est adapté à des automatisations du processus d'extractions industrielles. 20 VI) Optimisation des éléments de l'Extracteur industriel non saturable à faibles pertes de CO2 supercritique. Avec le très haut rendement d'extraction de ce dit Extracteur industriel non saturable à faibles pertes de CO2, il n'est pas nécessaire d'utiliser de très hautes 25 pressions de travail. La pression de travail nécessaire est celle permettant une vitesse d'extraction acceptable, selon le type de solutés À. extraire. Donc le matériel utilisé est celui de moyennes ou basses pressions, bien moins onéreux qüe le matériel de hautes pressions. 30 Dans un montage optimisé a) le volume des autoclaves d'extraction a et b sera entre 50 litre et 100litres pour pouvoir recevoir les dits substrats, sous forme de poudre calibrée à quelques centaines de microns de diamètres , de préférence ou sous forme brute , branches feuilles, .... contenant une concentration très très faible, de l'ordre de 1/1000 à 1/10 000 de substances actives. 35 b) Le volume de l'autoclave de Réception principal B sera entre 10 litres et 30 litres car les quantités de solutés dissous sont faibles, quelques kilos. Une grande partie de ces solutés se trouvent dans le dit bain de CO2 supercritique sous forme de précipités, du fait de la grande différence entre les pressions de travail Pl et P2 et les limites de solubilités correspondantes. e) Les pompes FSC doivent pouvoir déplacer quelques dizaines de litres de FSC par minute . Conclusions de l'étude d'optimisation de l'Extracteur non saturable : Les éléments de cet Extracteur sont de tailles modestes, même pour des montages semi industriels. De ce fait, les prix des investissements pour 1 'acquisition de cet équipement seront bien modestes par rapport aux équipements hautes pressions actuels sur le marché. VI) CONCLUSIONS : L'extracteur industriel d Fluide Supercritique semble répondre aux souhaits d'industriels de milieu par ses qualités qui sont une combinaison de celles de l'extraction au CO2 supercritique, à savoir, en conformité avec les réglementations 20 � vertes et durables � récentes et à venir, la non Inflammabilité, le coût de fonctionnement, la non toxicité pour préserver les personnels,.... avec celles de l'extraction utilisant des solvants chimiques la rapidité, les basses pressions de fonctionnement, les besoins des personnels 25 REVENDICATIONS1) Extracteur au CO2 supercritique non saturable caractérisé en ce qu'il comporte un autoclave d'extraction A rempli de fluide supercritique FSC sous une pression Pl, un dispositif de non saturation formé par 2 voies I et Il et 1 autoclave Récepteur B, rempli de fluide supercritique FSC sous une pression P2 2) Selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de non saturation est formé d'un autoclave de Réception B, rempli de FSC sous la pression P2, associé à 2 conduits I et II. montés en parallèle, Le dit conduit I étant équipé d'une pompe FSC en série avec une vanne d'isolation V1 et le dit conduit II en série avec la vanne V2. Lorsque ce dit dispositif de non saturation est couplé avec le dit autoclave d'extraction A par les 2 dits conduits I et II, montés en parallèle , le conduit I peut envoyer du flux supercritique de l'autoclave d'extraction A vers le dit autoclave de Réception B si la dite vanne VI est ouverte et M1 est en marche tandis que le dit conduit Ii peut envoyer le dit flux dans le sens inverse de B vers A si la dite vanne V2 est ouverte et M2 est en marche. S'il existe un gradient PI>P2, alors, le moteur Ml peut être supprimé. Le dit dispositif de non saturation permet de transférer du dit flux de FSC, chargé ou non 25 de solutés dissous, entre les 2 dits autoclaves A et B. 3) Selon les revendications 1 et 2, caractérisées en ce que, lorsque les bains de FSC sont chargés de solutés dissous, le dit dispositif de non saturation permet de faire des transferts des solutés dissous entre le dit autoclave A, sous la pression Pi et le dits autoclave B, sous la pressions P2, sans changer leurs pressions de travail Pl et P2. 30 Si P1>P2, alors dans cet échange d'un même volume élémentaire de FSC chargés entre les dits autoclaves A et B, la concentration en solutés dissous du bain de FSC du dit autoclave A s'est appauvrie en dits solutés dissous tandis que celle de celui du dit autoclave B s'est enrichie. 4) Selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisées en ce que, le dit dispositif de non saturation accouplé à un autoclave d'extraction A rempli de FSC et de substrats porteurs de solutés extractible permet, sans faire varier P1, de maintenir à un niveau constant la concentration du bain de FSC du dit autoclave d'extraction A, pendant que celui ci continue l'opération d'extraction. 5) Selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisées en ce qu'un extracteur Industriel non saturable est formé par un autoclave d'extraction A équipé d'un système d'alimentation continu en substrats porteurs de solutés extractibles neufs et d'un système de retrait en continu des dits substrats usagés, à vis sans fin, peut effectuer des extractions en continu d'une grande quantité des dits substrats porteurs ces dits solutés. 6) Selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisées en ce que un extracteur Industriel non saturable formé de 2 autoclaves a et b, chargés de substrats porteurs de dits solutés extractibles travaillant en alternance et couplés alternativement au même Dispositif de non saturation peut effectuer des extractions en continu. 7) Selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisées en ce que un extracteur Industriel non saturable dont l'autoclave d'extraction A est équipé d'un système d'alimentation continu en substrats neufs et d'un système de retrait en continu de substrats usagés, à vis sans fin, et dont le dit autoclave de réception B est accouplé à un Dispositif de non saturationrauxiliaire par les voies le et IIc de ce dernier peut effectuer des extractions en continu et avec de faibles pertes en FSC.. 8) Selon les revendications 1, 2, 3 et 5 caractérisées en ce que un extracteur non saturable formé de 2 autoclaves a et b, travaillant en alternance et couplés alternativement au même Dispositif de non saturation principal équipé d'un autoclave de Réception B qui est, lui même, accouplé à un Dispositif de pion saturation auxiliaire C par les voies le et IIc de ce dernier peut effectuer des extractions en continu et avec de faibles pertes en FSC.35